Как определяется прочность бетона; 2 метода испытания образцов

Как определяется прочность бетона — 2 метода испытания образцов

Одним из важных этапов строительства дома является определение прочности бетона, который будет использоваться. Такое исследование необходимо для прогнозирования поведения материала при механических и физических нагрузках. Лаборатория проводит испытания по контрольным образцам, которые отбираются в соответствии рецептурой материала. При этом применяют разрушающие или неразрушающие методы.

1. Зачем проверять?
2. От чего зависит прочность?
3. Подготовка образцов
4. Как определяется?
5. Неразрушающие методы
6. Механические
7. Физические
8. Разрушающие методы

Твердение бетона

Бетон – это искусственный каменный материал, который получается при твердении оптимально подобранной смеси из воды, вяжущего вещества, крупного и мелкого заполнителя, а также специализированных добавок. Крупным заполнителем служат куски гравия или щебня, а мелким – песок.

При смешивании всех компонентов образуется цементное тесто, которое постепенно затвердевает, образуя прочный искусственный камень. В зависимости от качества смеси, марки цемента и входящих в состав добавок бетон имеет разные сроки твердения.

При нормальных условиях, то есть при влажности около 100% и комнатной температуре, время набора прочности бетона составляет 28 суток. В условиях современного строительства это слишком большой срок, поэтому зачастую твердение бетона ускоряют.

Устройство

Любое строительство начинаются с подготовки площадки:

• план строения выносят на участок с помощью измерительной рулетки, шнура и колышков;

• убирают верхний почвенный слой;

• в зависимости от типа фундамента (ленточный, столбчатый или плитный), глубины его заложения и типа грунта выкапывают траншеи или котлован – указанные параметры определяются расчетом;

• дно траншеи выравнивают;

• подсыпку применяют по типу грунта (щебень, песок), обязательно тщательно утрамбовывают.

Бетонную подготовку рекомендуется устраивать по подсыпке (щебень, шлак, песок, песчано-гравийная смесь), которую подбирают по типу грунта и, в обязательном порядке, тщательно утрамбовывают послойно. Допускается выполнять и по утрамбованному грунтовому основанию. Основное требование в последнем случае – исключить пучение грунтов при замораживании. Следует критически отнестись к экономии на подсыпке: в процессе эксплуатации строений нельзя исключать порывы трубопроводов, многолетние и непредвиденные колебания грунтовых вод, которые вызовут намокание, промерзание и пучение грунта в зимнее время.

Надежные и прочные скальные или гравелистые и крупно-песчаные основания не требуют устройства дополнительной подушки, но может понадобиться их уплотнение.

• при высоком уровне грунтовых вод – из толстого слоя уплотненного щебня: он используется как дренаж; выравнивают щебень песчано-гравийной смесью;

• на пучинистых грунтах – из толстого утрамбованного слоя крупного и среднего песка;

• на глинистых и непучинистых грунтах – из уплотненного песка толщиной 10 см в качестве выравнивающего слоя.

Производство и транспортировка

Приготовление самоуплотняющихся смесей требует наличия высококвалифицированного персонала и специализированного оборудования, что не позволяет осуществлять его производство на строительной площадке своими руками. В этом можно убедиться, прочитав представленные ниже рекомендации и требования, предъявляемые к производителям данного материала.

Инструкция и технологические требования, применяемые при производстве и транспортировке товарных самоуплотняющихся смесей:

1. Предельная точность дозирования материалов перед подачей в смесительную установку.
2. Сушка и контроль влажности мелких и крупных заполнителей.
3. Использование дополнительной воды только в соответствии с техническими условиями, предусмотренными для данной марки бетона.
4. Полная выгрузка барабана смесительной установки или емкости автобетоносмесителя, с последующей тщательной промывкой резервуаров.
5. Строго соблюдать правила транспортировки. Учитывать погодные условия, температуру воздуха — все это может нарушить состояние и проектный состав транспортируемого бетона.
6. Если технологической инструкцией предусмотрено, или возникла необходимость, дополнительного добавления разжижающих присадок на строительной площадке, необходимо строго придерживаться рекомендаций производителя бетона, чтобы не нарушить проектных показателей вязкости и растекаемости.
7. Транспортировка бетона на строительную площадку должна осуществляться только сертифицированным автотранспортом, прошедшим приемочные испытания.

Регуляторы подвижности бетонных смесей

Простейший способ повышения текучести пластичной массы – добавление воды – приводит к снижению прочности отвердевшего продукта. Нарушение оптимального водоцементного соотношения становится причиной недобора марочной прочности на несколько классов. Такой вариант применим только при устройстве монолитных конструкций, не запланированных для серьезных нагрузок. Больше всего прочность готового элемента снижается при добавлении воды в уже готовую смесь.

Для регулирования подвижности бетонной смеси и экономии цемента в ответственных конструкциях применяют химические присадки, вводимые в малых количествах (0,1-2,0%), и тонкомолотые лигатуры (до 20%), позволяющие сократить расход вяжущего с сохранением нормативного качества пластичной массы и готового продукта. Наиболее эффективными химическими добавками являются пластификаторы и суперпластификаторы, которые обеспечивают:

• увеличение подвижности с одновременным снижением водопотребности;
• снижение времени вибрирования, что сокращает расход электроэнергии;
• возможность применения смеси в литьевом методе;
• экономию цемента;
• повышение прочности отвердевшего продукта – актуально не для всех химических присадок;
• продление времени технологической текучести материала;
• возможность бетонирования строительных конструкций сложных форм;
• улучшение технологических свойств бетона.

Суперпластификаторы – полимерные вещества, вводимые в количестве 0,1-1,2% от общего объема вяжущего. Активное действие присадки продолжается в течение 2-3 часов с момента ее введения. В индивидуальном строительстве часто вместо дорогостоящих промышленных пластификаторов применяют жидкое мыло или моющее средство для посуды в пропорции: примерно столовая ложка на ведро бетонной смеси.

Как определить подвижность?

Применяются различные методы, определяющие подвижность бетонной смеси, которые различаются сложностью получения результатов. Осадка конуса — самый быстрый метод. В соответствии с ним определяется, насколько естественным образом (под своим весом) усаживается бетонный раствор, предварительно сформированный в конус. Используется конусообразная металлическая форма, размеры которой зависят от величины фракций щебня. К примеру, конструкция высотой 300 мм, малым диаметром 100 мм и большим — 300 мм, внутренним объемом 7 л.

В нее с широкой стороны тремя порциями укладывают бетонную композицию, каждый слой которой уплотняют путем штыкования (8 – 9 движений на один слой) гладкой арматурой. Лишний раствор убирают. Затем конус переворачивают, как детскую паску, и освобождают раствор, уложенный конусом. Далее дают время, чтобы смесь осела, и осуществляют проверки величины подвижности вычислением снижения высоты раствора относительно верхнего среза формы (высота 300 мм), в которой он находился. Проверка проводится несколько раз для получения усредненного (более точного) результата.

Отсутствие разницы сообщает о максимальной жесткости состава. Когда смесью набрана разница высот до 150 мм — это малоподвижная композиция. Снижение конусом высоты до 150 мм и больше характеризует раствор как максимально текучий (подвижный).

Еще один метод — испытания вискозиметром (используется, когда в смесях щебень имеет размеры 0,5 – 4 см). Конусообразная форма раствора (формируется аналогично описанному выше) ставится на вибростол. В нее втыкается штатив с делениями, на который сверху надевается металлический диск. Включается виброплита и секундомер. Засекается время, когда груз под действием вибрации опустится вдоль штатива до определенной отметки. Полученная величина времени умножается на постоянный коэффициент 0,45. В результате определяется подвижность состава.

Следующий метод — испытания в формах. Используется открытый с одной стороны металлический куб (к примеру, 200 х 200 х 200 мм) для композиций с фракциями щебня до 7 см. В нем размещается конусообразная масса бетона.

Далее куб устанавливается на виброплиту. Одновременно с плитой включается секундомер. Измеряется интервал времени, за которое испытуемые бетонные смеси заполнят углы формы, а поверхность раствора становится ровной. Полученное время умножается на коэффициент 0,7. Результат — оценка подвижности состава.

Для обработки опалубки чаще выбирают продукцию зарекомендовавших себя производителей. Среди зарубежных марок лидирует германский Тиралюкс1721, смеси греческого концерна Isomat. Положительные рекомендации у российских универсальных смазок Эмульсол ЭКС-А, Ангрол-Монолит, Дивикон. При выборе производителя лучше остановиться на компании, работающей в узком сегменте изготовления средств (например, нижегородская «Н Петрос»). Тогда можно не сомневаться в высоком, постоянном качестве состава.

Применение смазочных материалов для обработки опалубочных конструкций можно не считать дополнительными тратами. Эти вложения многократно вернутся ускорением строительных работ, увеличением срока службы, оборачиваемости съемной опалубки, повышением качества возведенных бетонных конструкций.

Пример нанесения разделительного состава на формы для изготовления бетонных плит, результат:

Плюсы и минусы подъемно-переставной опалубки

Основным преимуществом этого вида опалубки является возможность строительства сооружений с переменным сечением, имея в распоряжении один комплект форм. К достоинствам следует отнести:

• высокую скорость работ;
• возможность строить здания и сооружения с необычными архитектурными решениями;
• снижение затрат, так как не требуется приобретения дополнительных комплектов опалубки;
• гладкая внутренняя поверхность опалубки позволяет сократить количество работ на обработку отлитых поверхностей перед отделкой.

К минусам применения систем:

• необходимость обеспечения непрерывности процесса заливки бетона;
• необходимость добавления в бетонный раствор специальных добавок, позволяющих обойтись без уплотнения смеси;
• внушительный вес конструкции, из-за чего требуется применение мощных домкратов;
• необходимость обеспечения строго вертикального перемещения форм, наклонный подъем опалубки должен быть исключен.

Работы можно доверить работникам с высокой квалификации. Дело в том, что допущенные ошибки при выполнении заливки приводят к возникновению проблем, устранение которых требует больших финансовых затрат.

Ускорение застывания

Когда работа выполняется в зимнее время или период, влажность воздуха высокая, нужно максимально быстро завершить процесс кладки и ускорить затвердевание. На практике сделать это можно с помощью применения нескольких методов. Утепление и подогрев позволяют быстрее затвердеть основе, при этом не разрушая поверхность.

Могут использоваться как электрические обогреватели и специальные арматурные технологии, так и мешковина и ткани, которыми закрывается основа. Добавление суперпластификаторов позволяет элементам бетона быстрее вступить в химическую реакцию между собой и затвердеть.

Недостаток метода заключается в невозможности быстрого выведения влаги изнутри, что потом может привести к разрушению. Использование химических присадок и добавок также предполагается в процессе, но здесь надо соблюдать пропорцию и использовать те элементы, которые сочетаются с маркой бетона.

Приготовление смеси на быстротвердеющий цемент является одним из наиболее эффективных и недорогих вариантов. Купить готовый цемент можно у фирмы-производителя, или же можно сделать его самостоятельно с использованием дополнительных компонентов. Если говорить о химических добавках, то они не только ускоряют кристаллизацию, но и защищают бетон от действия низких температур, не давая воде замёрзнуть.

Наиболее простым и эффективным методом является приготовление смеси на горячей воде, заливка в форму и тщательное утепление. Также для того, чтобы реакция не замедлялась, делают внутренний подогрев с помощью электрического кабеля. Использование плёнки не будет эффективным при низких температурах, поскольку вода внутри начнёт кристаллизоваться, и это приведёт к растрескиванию основы.

Желательно совмещать плёнку и тепловую пушку, за счёт которой будет происходить обогрев поверхности. Если говорить о том, когда снимать опалубку после заливки бетона летом, то учитывается уровень высыхания основы и затвердевания фундамента, он должен составлять не менее 50% от общего показателя.

Этап распалубки

В процессе снятия нужно быть осторожным, чтобы не повредить основание. Хотя фундамент и прошёл 50% от затвердевания, его текстура недостаточно плотная, чтобы выдержать механическую нагрузку или остаться однородной после повреждений. Поэтому нужно придерживаться нескольких рекомендаций. Начинать снимать опалубку надо с мест, что хорошо затвердели.

Как показывает практика, это углы. При отделке первого щита нужно удостовериться в том, что бетон достаточно застыл, чтобы сохранить свою форму, и не будет рассыпаться. Работать желательно вручную, нельзя применять тяжёлые механические инструменты или металлические механизмы, которые могут повредить поверхность. Также надо отказаться от острых предметов, которыми иногда любят снимать опалубку.

Это повредит цемент. Щиты, что пристали к поверхности бетона, снимаются с помощью деревянных клиньев, которые аккуратно вбиваются между конструкцией и опалубкой. Выполняется процесс ближе к опалубке, чтобы не повредить цемент.

Нельзя бить по опорным элементам и деревянным ограждениям. При недостаточном остывании могут образовываться трещины, если это произошло, нужно прекратить демонтаж и перенести срок снятия опалубки на несколько дней.

Поэтому ответ на вопрос, через сколько дней снимать опалубку с фундамента, не может быть однозначным. Здесь учитывается ряд факторов, ключевой из которых — температурные условия и отсутствие осадков.

Советы специалистов

Проводить бетонирование основы лучше в тёплое время, когда не ожидается осадков. В процессе лучше пользоваться методом двойной заливки:

• оптимальным периодом для начала работ будет ранняя весна;
• если заливка производится осенью, то оставлять основу не накрытой в зимнее время не рекомендуется, поскольку фундамент будет втягивать влагу из осадков. Это же касается и опалубки, древесина может быстро испортиться, элементы металла заржавеют;
• Поэтому желательно выдержать до 20 дней, после чего снять щиты, провести обмазочную гидроизоляцию и снова закрыть основания до тёплого времени.

Ответ на вопрос, через сколько снимать опалубку с фундамента, могут дать только строители-профессионалы. Также это зависит от типа цемента и окружающей среды.