M se vyznačuje pevnost betonu?

Kvalita betonu se posuzuje především podle jeho pevnosti. Pevnost betonu je hodnota, která vyjadřuje jeho schopnost odolávat destrukci pod vnějšími vlivy. Metody stanovení pevnosti betonu lze rozdělit na destruktivní a nedestruktivní. První zahrnuje zkoušky kontrolních vzorků na kompresi pod tlakem. Druhá metoda je variabilnější a poskytuje sedm různých technik používaných v závislosti na úkolech a podmínkách řízení. Nedestruktivní metody pro stanovení pevnosti jsou zvláště důležité, když není možné odebrat vzorky s velkým objemem kontroly během výstavby, provozu a rekonstrukce.

Obecná pravidla pro sledování pevnosti betonu jsou stanovena v GOST 18105-2010. Stanovení pevnosti betonu mechanickými metodami nedestruktivního zkoušení je věnováno GOST 22690-2015. Popis ultrazvukové metody měření pevnosti je obsažen v GOST 17624-2012. Zařízení pro sledování pevnosti betonu musí být ověřeno. Personál musí být certifikován v jednom ze systémů posuzování shody. Regulační požadavky pro různé metody jsou uvedeny v tabulce. Další předpisy a články na toto téma naleznete na konci stránky.

Naše certifikovaná laboratoř poskytuje služby pro stanovení pevnosti betonu nedestruktivními metodami. Práce provádějí specialisté certifikovaní podle SDANK-02-2020 a mající veškeré potřebné vybavení. Na základě výsledků kontroly je vydán podrobný závěr (příklady). Náklady na práci na měření síly začínají od 500 rublů. za 1 vzorek. Pro vypracování konstrukčního návrhu je nutné zajistit způsob potřebných zkoušek, výkres nebo fotografii, umístění a počet kontrolovaných objektů. Kontrola je možná v moskevské oblasti i mimo ni. Kromě kontrolních služeb naše společnost dodává zařízení pro kontrolu betonu metodami NDT. Přihlášky zasílejte na adresu kontrol@ntcexpert.ru.

Nedestruktivní metody stanovení pevnosti betonu

Doplňující informace:

• GOST 18105-2010 Beton. Pravidla pro sledování a hodnocení pevnosti
• GOST 22690-2015 Beton. Stanovení pevnosti mechanickými metodami nedestruktivního zkoušení
• GOST 17624-2012 Beton. Ultrazvuková metoda stanovení pevnosti
• GOST 24332-88 Cihly a silikátové kameny. Ultrazvuková metoda stanovení pevnosti v tlaku
• GOST 10180-2012 Beton. Metody stanovení pevnosti pomocí kontrolních vzorků
• Stanovení pevnosti betonu pomocí Schmidtova kladiva (podle DIN EN 12504-2: 2001-12)
• Stanovení pevnosti betonu proti adheznímu odlupování nátěrů aplikovaných na beton
• Posuzování pevnosti betonu v konstrukcích při jejich výstavbě a provozu

“Cube” – nový závod na betonové výrobky v Kaluze, telefon 8 (4842) 400-333

Pevnost betonu

Protože beton je heterogenní materiál, vnější zatížení v něm vytváří komplexní stav napětí. Ve vzorku betonu vystaveném tlaku se napětí soustředí na tužší částice, které mají velký modul pružnosti, v důsledku čehož v rovinách spojení těchto částic vznikají síly, které mají tendenci přerušit spojení mezi částicemi. Současně dochází ke koncentraci stresu v místech oslabených póry a dutinami. Z teorie pružnosti je známo, že kolem otvorů v materiálu vystaveném tlaku je pozorována koncentrace tlakových a tahových napětí; ty působí na oblasti rovnoběžné s tlakovou silou. Protože v betonu je mnoho pórů a dutin, tahová napětí v jednom otvoru nebo póru se překrývají se sousedními. V důsledku toho vznikají podélná tlaková a příčná tahová napětí ve vzorku betonu vystaveném axiálnímu tlaku (sekundární pole napětí).
K destrukci stlačitelného vzorku, jak ukazují testy, dochází v důsledku prasknutí betonu v příčném směru. Nejprve se v celém objemu objevují mikroskopické separační trhliny. S rostoucím zatížením se trhliny spojují a vytvářejí viditelné trhliny směřující rovnoběžně nebo mírně nakloněné ke směru tlakových sil. Trhliny se poté otevřou, doprovázené zjevným zvětšením objemu. Nakonec dojde k úplnému zničení.
Je pozorováno selhání stlačitelných vzorků vyrobených z různých materiálů s vysokou strukturální integritou v důsledku prasknutí v příčném směru. U betonových vzorků se tento jev rozvíjí také pod vlivem sekundárního pole napětí. Z výsledků ultrazvukových měření lze určit mez tvorby strukturních mikrodestrukcí betonu při zatížení. Rychlost ultrazvukových vibrací v, šířících se přes čáry působení tlakových napětí, klesá s rozvojem mikrotrhlin v betonu. Tlakové napětí v betonu, při kterém začíná vznik mikrotrhlin, odpovídá začátku poklesu rychlosti ultrazvuku na křivce. Pevnostní a deformační vlastnosti betonu se posuzují podle hodnoty napětí.
Nepravidelnost v uspořádání částic tvořících beton, v umístění a velikosti pórů vede k tomu, že při zkoušení vzorků vyrobených ze stejné betonové směsi se získávají nestejné indikátory pevnosti – rozptyl pevnosti. Pevnost betonu závisí na řadě faktorů, z nichž hlavní jsou: 1) technologické faktory, 2) stáří a podmínky tuhnutí, 3) tvar a velikost vzorku, 4) druh napjatosti a dlouhodobé procesy. Beton pod různým namáháním – tlakem, tahem a smykem – má různou dočasnou odolnost.
Třídy a druhy betonu. V závislosti na účelu železobetonových konstrukcí a provozních podmínkách jsou stanoveny ukazatele kvality betonu, z nichž hlavní jsou:
třída betonu pro osovou pevnost v tlaku B; ve všech případech uvedeno v projektu; třída betonu pro osovou pevnost v tahu se přiřazuje v případech, kdy má tato charakteristika prvořadý význam a je kontrolována ve výrobě;
Třída mrazuvzdornosti betonu by měla být přiřazena pro konstrukce, které jsou vystaveny střídavému zmrazování a rozmrazování ve vlhkém stavu (otevřené konstrukce, uzavírací konstrukce atd.);
voděodolná třída W; určeno pro konstrukce, na které se vztahují požadavky na těsnost (nádrže, tlakové potrubí atd.);
hustota stupeň D; je předepsána pro konstrukce, které kromě pevnostních požadavků podléhají požadavkům na tepelnou izolaci, a je sledována ve výrobě.
Stanovená třída a jakost betonu se získá vhodnou volbou složení betonové směsi s následným testováním kontrolních vzorků. Vysoká pevnost betonu v tlaku je jeho nejcennější vlastností, hojně využívanou v železobetonových konstrukcích. Z těchto důvodů je ve všech případech uvedena hlavní charakteristika – třída betonu z hlediska pevnosti v tlaku.
Třída betonu z hlediska osové pevnosti v tlaku B (MPa) je dočasná pevnost v tlaku betonových kostek o velikosti hrany 15 cm, zkoušená po 28 dnech skladování při teplotě 20±2°C dle GOST, přičemž v úvahu statistickou variabilitu pevnosti. Doba tvrdnutí betonu je nastavena tak, aby do doby zatížení konstrukce návrhovým zatížením bylo dosaženo požadované pevnosti betonu. U monolitických konstrukcí s použitím běžného portlandského cementu se tato doba obvykle považuje za 28 dní. U prefabrikovaných prvků prefabrikovaných konstrukcí může být pevnost betonu při popouštění nižší než jeho třída; je stanovena podle norem a technických specifikací v závislosti na podmínkách přepravy, montáže, dobách zatížení konstrukce atd. Třídy betonu z hlediska pevnosti v tlaku pro železobetonové konstrukce jsou stanoveny těmito normami: pro těžký beton B7,5 10; V 12,5 HODIN; B15; B20; IN 35; VZO; B40; B45; B50; B55; B60; B2,1; pro jemnozrnný beton typu A na písku s moduly velikosti částic 40 a více – ve stejném rozsahu do B1 včetně; typ B s modulem velikosti částic menším než 60 – ve stejném rozsahu až do VZO včetně; typ B, autoklávovaný – ve stejném rozsahu do B40 včetně; pro lehký beton – ve stejném rozsahu do BXNUMX včetně.
Třídy betonu pro osovou pevnost v tahu VD8; B 1,2; B 1,6; AT 2; V2.4; B2,8; B,3,2 charakterizují osovou pevnost betonu v tahu (MPa) podle GOST s přihlédnutím ke statistické variabilitě pevnosti.
Stupně mrazuvzdornosti betonu od F25 do F500 charakterizují počet cyklů střídavého zmrazování a rozmrazování ve stavu nasyceném vodou, který lze vydržet.
Vodotěsné druhy betonu od W2 do W12 charakterizují maximální tlak vody, při kterém ještě nebylo pozorováno, aby prosakovala zkušebním vzorkem.
Stupně hustoty betonu od D800 do D2400 charakterizují průměrnou hustotu (kg/m3).
Optimální třída a třída betonu se volí na základě technických a ekonomických úvah v závislosti na typu železobetonové konstrukce, jejím napjatosti, způsobu výroby, provozních podmínkách atd. Doporučuje se použít třídu betonu pro železobetonovou tlačenou tyč prvky alespoň B15. Pro konstrukce vystavené značným tlakovým silám (sloupy, oblouky atd.) jsou výhodné relativně vysoké třídy betonu – B20-VZO; pro předpjaté konstrukce jsou v závislosti na typu předpjaté výztuže vhodné třídy betonu B20–B40; pro ohýbané prvky bez předpětí (desky, nosníky) se používá třída B15.
Lehké betony na bázi porézního kameniva a cementových pojiv se stejnými třídami a stupni mrazuvzdornosti a voděodolnosti se používají v prefabrikovaných a monolitických železobetonových konstrukcích na úrovni těžkých betonů. U mnoha provedení jsou velmi účinné, protože vedou ke snížení hmotnosti.
Vliv času a podmínek tuhnutí na pevnost betonu. Pevnost betonu se zvyšuje po dlouhou dobu, ale její nejintenzivnější růst je pozorován v počátečním období tvrdnutí. Pevnost betonu připraveného s portlandským cementem se rychle zvyšuje v prvních 28 dnech a u pucolánového a struskového portlandského cementu se zvyšuje pomaleji v prvních 90 dnech. Ale i následně, za příznivých podmínek tuhnutí – kladná teplota, vlhké prostředí – může pevnost betonu narůstat po velmi dlouhou dobu, měřeno v letech. Tento jev se vysvětluje dlouhým procesem petrifikace cementové malty – tuhnutím gelu a růstem krystalů. Podle experimentálních údajů se pevnost vzorků betonu skladovaných po dobu 10 let ve vlhkém prostředí zvýšila dvakrát, v suchém prostředí 1,4krát; v jiném případě se nárůst síly zastavil do konce prvního roku. Pokud beton zůstane suchý, jak je tomu často při provozu většiny železobetonových konstrukcí, pak po prvním roce již nelze očekávat další nárůst pevnosti.
Proces tvrdnutí betonu se výrazně zrychluje se zvyšující se teplotou a vlhkostí. Za tímto účelem se železobetonové výrobky v továrnách podrobují tepelnému zpracování při teplotách do 90 °C a vlhkosti do 100 %, nebo speciální autoklávové úpravě při vysokém tlaku páry a teplotě asi 170 °C. Tyto metody umožňují získat beton o pevnosti ~70 % návrhové pevnosti do XNUMX hodin. Tvrdnutí betonu při záporných teplotách se prudce zpomalí nebo zastaví.
Kubická pevnost betonu v tlaku. Při osovém stlačení se kostky ničí výbuchem betonu v příčném směru. Sklon lomových trhlin je dán třecími silami, které vznikají na styčných plochách – mezi lisovacími podložkami a čely krychle. Třecí síly směřující dovnitř zabraňují volným příčným deformacím krychle a vytvářejí klecový efekt. Přídržný vliv třecích sil klesá se vzdáleností od čelních ploch krychle, proto má krychle po destrukci podobu komolých jehlanů spojených malými podstavami. Pokud se při axiálním stlačování krychle eliminuje vliv třecích sil mazáním styčných ploch, volně se objevují příčné deformace, praskliny se stávají svislými, rovnoběžnými s působením tlakové síly a dočasný odpor se snižuje přibližně o polovina. Kostky se podle normy testují bez mazání styčných ploch.
Experimenty prokázaly, že pevnost betonu stejného složení závisí na velikosti krychle: pokud je dočasná pevnost betonu v tlaku pro základní krychli s hranou 15 cm rovna R, pak pro krychli s hranou 20 cm se zmenšuje a rovná se přibližně 0,93 R a pro krychli s hranou 10 cm se zvětšuje a je rovna ~1,1 R.
To se vysvětluje změnou efektu klece se změnou velikosti krychle a vzdálenosti mezi jejími konci. Prizmatická pevnost betonu v tlaku. Železobetonové konstrukce se od kostek liší tvarem, takže krychlovou pevnost betonu nelze přímo použít při výpočtu pevnosti konstrukčních prvků. Hlavní charakteristikou pevnosti betonu tlačených prvků je prizmatická pevnost Rb – dočasná odolnost proti osovému tlaku betonových hranolů. Experimenty na betonových hranolech s velikostí strany základny a a výškou h ukázaly, že prizmatická pevnost betonu je menší než krychlová pevnost a že s rostoucím poměrem h/a klesá.
Rb se bere také jako charakteristika pevnosti betonu v tlačené oblasti ohybových prvků a místo skutečného zakřiveného diagramu napětí betonu v tlačené zóně v mezním stavu se bere konvenční obdélníkový diagram napětí.
Pevnost betonu v tahu závisí na pevnosti v tahu cementového kamene a jeho přilnavosti ke zrnům kameniva. Podle experimentálních údajů je pevnost v tahu betonu 10–20krát menší než v tlaku a relativní pevnost v tahu klesá s rostoucí třídou betonu. Při experimentech je pozorován ještě větší rozptyl pevnosti ve srovnání s tlakem. Zvýšení pevnosti betonu v tahu lze dosáhnout zvýšením spotřeby cementu, snížením W/C a použitím drceného kamene s drsným povrchem.
Vzhledem k heterogenitě betonové struktury nedává tento vzorec vždy správné hodnoty Rbt. Hodnota Rbt je stanovena tahovou zkouškou osmičkových vzorků, štípáním válcových vzorků a ohybovými zkouškami betonových nosníků.
Pevnost betonu při střihu a štípání. Ve své čisté formě se smykový jev skládá z rozdělení prvku na dvě části podél průřezu, na který působí smykové síly. V tomto případě má významný vliv smyková odolnost zrn velkých kameniv, pracujících jako pera ve smykové rovině. Při střihu se rozložení napětí po ploše průřezu považuje za rovnoměrné.
U železobetonových konstrukcí je čistý řez vzácný; obvykle je doprovázena působením podélných sil. Odolnost betonu proti odlupování nastává, když jsou železobetonové nosníky ohýbány, dokud se v nich neobjeví šikmé trhliny. Smyková napětí podél výšky sekce se mění podél čtvercové paraboly. Dočasná odolnost proti vyštípnutí při ohybu je podle experimentálních údajů 1,5–2krát větší.
Pevnost betonu při dlouhodobém zatížení. Podle experimentálních údajů při dlouhodobém zatížení a vysokém namáhání, pod vlivem rozvíjejících se výrazných nepružných deformací a strukturálních změn, beton selhává při napětích menších, než je dočasný osový odpor Rb v tlaku. Pokud při provozu konstrukce v podmínkách příznivých pro zvyšování pevnosti betonu úroveň napětí postupně klesá, nemusí se negativní vliv dlouhodobého součinitele zatížení projevit.
Pevnost betonu při opakovaném opakovaném zatížení. Působením vícenásobného opakovaného zatížení s opakovatelností několika milionů cyklů dochází ke snížení dočasné pevnosti betonu v tlaku pod vlivem rozvoje strukturních mikrotrhlin. Mez pevnosti betonu při opakovaném opakovaném zatížení nebo mez únosnosti betonu Rr podle experimentálních dat závisí na počtu zatěžovacích a odlehčovacích cyklů a poměru střídavě se vyskytujících minimálních a maximálních napětí nebo na asymetrii cyklu p. Na křivce únosnosti je počet cyklů n vynesen podél vodorovné osy a hodnota periodicky se měnící meze únosnosti betonu Rr je vynesena podél osy pořadnice. S rostoucím počtem cyklů n se Rr snižuje; napětí na vodorovném úseku křivky se nazývá absolutní mez únosnosti.
Praktická mez únosnosti Rr závisí na charakteristice cyklu p téměř lineárně, její nejmenší hodnota je Rr = 0,5 Rb.
Nejnižší hodnota meze únosnosti, jak ukazují studie, je spojena s hranicí tvorby strukturních mikrotrhlin. Tento vztah mezi Rr a Rcr umožňuje najít mez odolnosti na základě primárního zatížení vzorku stanovením meze tvorby strukturních mikrotrhlin pomocí ultrazvukového zařízení.
Hodnota Rr je nezbytná pro výpočet únosnosti železobetonových konstrukcí vystavených dynamickému zatížení – jeřábové nosníky, podlahy některých průmyslových budov atd.
Dynamická pevnost betonu. Při dynamickém zatížení vysoké intenzity, ale krátkého trvání, vznikajícího v důsledku rázových a explozivních účinků, je pozorováno zvýšení dočasné odolnosti betonu – dynamické pevnosti. Čím kratší je doba od zatížení vzorku betonu daným dynamickým zatížením (resp. čím větší je rychlost růstu napětí MP a/s), tím větší je koeficient dynamické pevnosti betonu.
Tento koeficient je roven poměru dynamické dočasné pevnosti v tlaku Rd k prizmatické pevnosti. Pokud je například doba zatížení dynamickým destruktivním zatížením 0,1, pak koeficient ka=l,2. Tento jev se vysvětluje schopností betonu pohlcovat energii, který je vystaven pouze elastickému zatížení během krátké doby dynamického zatížení.