Одним из важнейших этапов проведения детального обследования железобетонного изделия или конструкции является определение его фактического класса прочности на сжатие. Обычно это проводится неразрушающими методами, но в данной статье мы рассмотрим только разрушающий метод определения прочности бетона.
Заключается в раздавливании в прессе образцов - кубов, заранее приготовленных из того же бетона, что и использовался при заливке изделия, либо образцов, отобранных из уже готовой конструкции - кернов. Базовым нормативным документом, по которому осуществляется контроль прочности бетона, является ГОСТ 18105-2018 «Бетон. Правила контроля и оценки прочности». Испытания «кубов» проводят в соответствие с ГОСТ 10180-2012, а «кернов» – ГОСТ 28570-2019.
Казалось бы, все же просто и понятно. Приготовили кубы или выбурили керны, раздавили их в лаборатории – получили единичные значения прочности. Однако здесь есть ряд нюансов, которые могут привести к недостоверным результатам.
Статистические методы определения прочности
По действующему законодательству нельзя делать вывод о классе бетона на сжатие по единичному измерению, даже в случае одной конструкции или изделия. Необходимо делать ряд измерений и проводить статистическую обработку полученных результатов. Дело в том, что на конечную цифру оказывает существенное влияние целый ряд параметров, которые меняются от измерения к измерению:
- вариативность самого бетона,
- различия в уплотнении,
- ошибки прибора и метода,
- ошибки при проведении испытания – человеческий фактор.
Возможно, есть еще какие-то, но эти – основные.
Даже если из одного и того же бетона изготовить 20 кубиков, одинаково их уплотнить, хранить в одинаковых «нормальных» условиях, то все равно при проведении испытания будут получены результаты с разбросом 3-5 Мпа, то есть плюс-минус класс бетона в ту или иную сторону. А представьте, что будет с вариативностью в условиях заливки конструкции на стройплощадке. Если в лаборатории, как правило, можно для серии образцов получить коэффициент вариации до 6%, то на стройке вариация более 10% - норма.
Статистические методы (схема В ГОСТ 18105-2018) подразумевают значительное число единичных измерений (не менее 20), вычисление среднеквадратичного отклонения (СКО), вычисление коэффициента вариации и, как итог, вычисление фактической прочности бетона с учетом коэффициента «запаса» Кт, который зависит от вариации единичных значений. Чем больше вариация, тем больше и коэффициент запаса.
Как раз учитывая вышеизложенное на смену марки бетона и было введено понятие «класса», т.е. показателя прочности с обеспеченностью 95%.
Проблемы при испытании кернов
Если заранее не получилось залить кубики из бетона на производстве, то для проверки конструкции именно разрушающими методами у нас остается только испытание кернов – выбуренных из конструкции цилиндров. Помимо того, что это не всегда допустимо (так, например, для ответственных сооружений использовать разрушающие методы в принципе нельзя), приводит к нарушению как несущей способность конструкции, так и внешнего вида, еще и надо помнить про ряд проблем, с которыми Вы наверняка столкнетесь при проведении данного испытания.
- При испытании кернов на прочность недопустимо использовать образцы с включением стальных элементов (п. 5.2 ГОСТ 28570-2019). Т.е. необходимо предварительно «прозвонить» выбранный участок на предмет прохождения арматуры. А потом уже выбуривать. Если все-таки арматура попала в керн или вообще плотность армирования такова, что сделать в принципе невозможно – не наши проблемы – используйте другие методы определения прочности.
- Отклонение от плоскостности поверхностей цилиндра, прилегающих к прессу, не должны превышать 0,001 минимального размера образца (п.4.5 ГОСТ 28570-2019). Просто так подобной точности не получить – прибегают либо к шлифованию образца в специальной шлифовальной машине, либо дополнительно выравнивают опорные плоскости высокопрочными составами.
Проблемы при испытании кубов
Необходимо отметить, испытания кубов на сжатие в прессе – наиболее точный и распространенный способ определения класса бетона на производстве. Результаты получаются с минимально возможной вариацией и при наличии камеры «нормального» хранения, а также хорошего пресса, максимально достоверные. Но и тут не без ложки дегтя.
На строительной площадке нередко возникают ситуации, когда необходимо подтвердить класс бетона в проектном возрасте 28 суток, однако в соответствии с ППР доступа для проведения неразрушающего контроля к бетону конструкции в это время уже нет – заглубленные фундаменты, несъемная опалубка, многослойные конструкции. П. 8.2.4 ГОСТ 18105-2018 допускает в таких случаях определять прочность по образцам – кубам, изготовленным из того же самого бетона, но с обязательным сохранением того же режима хранения, как и бетон конструкции. Как это требование соблюсти на практике, вообще непонятно, особенно в условиях зимнего бетонирования с прогревом проводами или инфракрасными пушками. Организация входного контроля бетона в данном случае – головная боль для проектировщика ППР.
Вроде все, что хотел рассказать про разрушающий контроль. Следующая статья будет посвящена неразрушающим методам определения прочности – там столько «косяков», что по сравнению с ними разрушающие – вершина достоверности.