3.2. Определение прочности бетона в конструкциях.
Как известно, прочность бетона со временем изменяется в зависимости от условий эксплуатации. Поэтому при обследовании и последующем усилении необходимо оценивать прочность бетона в конструкциях на данный момент времени. Кроме того, известно, что прочность бетона на сжатие можно определить на бетонных кубах или призмах, изготовленных одновременно с конструкцией и которые хранятся в одинаковых с ней условиях.
Однако для существующих конструкций зданий никаких образцов не сохраняют. Поэтому возможности определить характеристики таким способом нет, а значит нужны другие приемы и средства. Прочность бетона в конструкциях эксплуатируемых зданий и сооружений может определяться с применением разрушающих и неразрушающих методов.
3.2.1. Разрушающие методы определения прочности бетона
Из разрушающих методов наиболее точный, но в то же время и наиболее трудоемкий – определение прочности бетона по контрольным образцам, отобраным из конструкции, путем их статического испытания до разрушению по ДСТУ Б В.2.7-223:2009 «Строительные материалы. Бетоны. Методы определения прочности по образцам отобранным из конструкций».
Монолитный бетон из конструкций (или обломков) отбирают выпиливанием, выбуриванием, высверливанием в виде кернов или кубов в таких местах, чтобы снижение прочности конструкции, жесткости и трещиностойкости было минимальным (рис. 3.2). При невозможности отбора образцов в местах без арматуры, допускается проводить испытания образцов на сжатие, если арматура в них расположена вдоль действия нагрузки. Количество образцов, которые отбирают из конструкций, должно быть приравнено не менее трех. Допускается определять прочность бетона на участке по результатам испытаний даже одного образца (из-за большой трудоемкости).
По отобранным образцам кроме прочности бетона одновременно можно определять плотность (объемную массу) и проводить специальные исследования прочих характеристик физико-механических свойств бетона.
К методам основанным на местном разрушении бетона относятся: метод скалывания и метод отрыва со скалыванием. Оба этих метода основаны на оценке прочности бетона по косвенной характеристике – по усилию, необходимому для вырыва анкерного устройства или для скалывания угла конструкции. Для подобных испытаний наиболее часто применяют прибор ГПНВ-5, но используются и более современные приборы основанные на методе местного разрушения бетона (рис. 3.3).
Проведение комплексного испытания бетона прибором ГПНВ-5: пробуривается отверстие в конструкции в которое вставляют шток с разжимным конусом, затем устанавливают прибор ножками на поверхность бетона и с помощью гайки-штока (подвески) соединяют с муфтой разжимного конуса, после чего создают давление, возвращая ручку насоса до тех пор, пока вырвется конус (вместе с участком бетона). На шкале манометра будет зафиксировано то усилие, при котором вырван бетон. По средним значениям вырывного усилия с использованием тарировочных кривых определяют предел прочности бетона на сжатие (электронные приборы автоматически показывают эту величину).
а)
|
б)
|
в)
|
г)
|
Рис. 3.2 Метод определения прочности по контрольным образцам, отобранным из конструкции (а – выбуривание керна из конструкции; б – обрезка керна до стандартной длины; в – внешний вид испытываемого образца; г – лабораторные статические испытания до разрушения под прессом).
а)
|
б)
|
в)
|
г)
|
Рис. 3.3 Метод определения прочности бетона «отрыв со скалыванием».
Состояние бетонной поверхности (при использовании ГПНВ-5 или схожих по принципу работы приборов) не влияет на результаты испытаний.
В целом, разрушающие методы определения прочности бетона, дают более достоверную информацию о прочности бетона (погрешность до +15%), но более трудоемки, чем склерометрические методы. Также после проведения таких исследований конструкции нуждаются в заделке мест испытаний бетоном, цементно-песчаным или полимерцементным раствором.