Zkoušení pevnosti betonu – Metody měření a zkoušení pevnosti betonu

Kontroly se začínají provádět ještě před začátkem tvorby betonové směsi. Pro získání vysoce kvalitního výrobku nebo konstrukčního prvku (ve vztahu k monolitickým železobetonovým deskám) je nutné zajistit dodržení následujících podmínek pro technologii pokládky betonové směsi:

• průměrná hustota kompozice;
• teplotní podmínky;
• odstranění delaminace a poréznosti;
• přístup kyslíku atd.

Pevnost betonu stanovená technickými podmínkami se vytváří pod vlivem faktorů fyzikálních a chemických vlastností v každé fázi výroby a použití budovy nebo konstrukce:

• příprava jednotlivých komponent k zalití;
• míchání betonové směsi ve specializovaném komplexu;
• nalití připravené betonové směsi pod bednění nebo do formy (u standardních výrobků);
• získání síly po stanovenou dobu;
• během provozu vybudovaného zařízení.

Lhůta pro mezitestování pevnosti betonu je 7 dní po nalití betonové směsi. Během tohoto období dosahuje pevnost asi 70 % pevnosti stanovené pro odpovídající třídu (třídu) betonu v návrhovém stáří. Po 28 dnech od data výroby betonu je dosaženo 100% pevnosti. Ve skutečnosti však nárůst pevnosti pokračuje několik desetiletí a po uplynutí standardní životnosti následuje rychlá destrukce.

Co ovlivňuje třídu přiřazenou k betonu

V počáteční fázi výroby, před zahájením procesu lití, odborný technolog vybere složení betonu, určí poměr složek směsi, který tvoří parametry hotového výrobku nebo struktury. Možnosti moderních zařízení na míchání betonu umožňují vytvořit složení betonové směsi nastavením počátečních charakteristik na počítačové jednotce. Poté systém vybere požadovaný obsah komponent v závislosti na podmínkách zadaných operátorem.

V souladu s požadavky GOST 10180-2010 je výrobce povinen zajistit testování betonu. K produktům je přiložen dokument potvrzující kvalitu s následujícími informacemi:

• název a podrobnosti o společnosti, která beton vyrobila a dodala;
• datum a čas odeslání;
• druh materiálu, symbol třídy;
• konstrukční třída podle pevnostních charakteristik nebo požadované pevnosti;
• variační koeficient pevnosti betonu;
• zpracovatelnost (mobilita) betonové směsi;
• třída mrazuvzdornosti;
• třída voděodolnosti;
• přidané přísady (změkčovadla, urychlovače, odpuzovače vody, nemrznoucí směsi);
• číslo betonové směsi;
• ukazatele životaschopnosti;
• složení frakcí kameniva.

Zkoušejí se zkušební vzorky odebrané z litého betonu. Při zkoumání vzorků se zaznamenávají rozdíly s hotovými výrobky v důsledku vlivu následujících faktorů:

• časový interval od smíchání roztoku do nalití do formy;
• vibrační dopad na litý materiál;
• rovnoměrné plnění objemu;
• teplota vzduchu;
• možné odchylky v poměrech vody a cementu (poměr voda-cement) při provádění prací ve výrobě.

Pro získání přesných výsledků může být nutné odebrat vzorky přímo na staveništi. Vzorky jsou označeny a doručeny do laboratoře. Zkoušky se provádějí i přímo na stavbě.

Vlastnosti klasifikace metod zkoušení pevnosti betonu

Moderní normy umožňují testování pevnostních charakteristik betonu pomocí destruktivních a nedestruktivních metod. Získané hodnoty, zaznamenané přístroji na základě výsledků zkušebních postupů, jsou porovnány s hodnotami stanovenými současnými normami.

Destruktivní metody

Testování betonu na pevnost destruktivními metodami zahrnuje určení síly, při které dojde k destrukci. V tomto případě jsou na vzorek aplikovány následující typy zatížení:

• komprese;
• tahem, štípáním, ohybem nebo působením axiálního zatížení.

Vzorky se odebírají z odlévaných výrobků a ze směsi používané při lití prvků. K aplikaci zátěže se používají speciální hydraulické lisy, které zaznamenávají aplikovanou sílu přístroji až do zničení zkušebního vzorku.

Pro eliminaci vlivu náhodných faktorů a případných chyb se testuje kontrolní dávka vzorků, po které se zobrazí průměrná hodnota ukazatele.

Nedestruktivní metody

Složení nedestruktivních metod zkoušení betonu zahrnuje použití přímých a nepřímých metod, které umožňují určit vlastnosti výrobků bez úplného zničení výrobků nebo konstrukcí.

Přímé

Přímé metody zahrnují testování pomocí následujících technologií:

• pomocí vzorků jádra odebraných z betonových konstrukcí nebo kostek vyrobených při pokládce betonové směsi se připravený vzorek vloží do hydraulického lisu, zatíží až do úplné destrukce a zaznamená se maximální zatížení na tlakoměru. Tato metoda je náročná na práci.
• vytržením kotevních upevňovacích prvků při odštípnutí betonu se odstraní kotva zapuštěná do stavební konstrukce, měření síly při destrukci materiálu potřebného k vytažení; Složitost techniky je vysvětlena potřebou vyvrtat díru a utáhnout kotvu. Tuto metodu nelze použít pro prvky malé tloušťky;
• odtržením kovového kotouče se na povrch zkušebního vzorku přilepí kovová destička kruhového tvaru; po odtržení disku se velikost konečné síly zaznamenané během ničení betonu držícího kov vydělí plochou desky a koreluje s referenční hodnotou; Metoda se používá pro železobetonové výrobky, které vyžadují vyztužení. V Rusku se používají poměrně zřídka, kvůli problému s upevněním kovových disků epoxidovými lepidly při negativních teplotách vzduchu;
• Odštípnutím hran součásti se používají ke kontrole charakteristik výrobků lineární konfigurace (příčníkové bloky, nosníky, spojovací prvky atd.).

Uvedené metody jsou založeny na mechanické aplikaci zatížení s měřením síly k překonání odporu materiálu.

Nepřímé

Nepřímé metody zkoušení pevnosti betonu zahrnují následující kontrolní opatření:

• ultrazvukové zkoušení, rychlost průchodu ultrazvukového signálu betonem je ovlivněna hustotou, resp. pevnostními charakteristikami materiálu, které se zohledňují při průchodu nebo povrchové sondáži. Výsledky jsou dokumentovány protokolem, jehož podobu určují platné předpisy; jsou nutné další výpočty a konstrukce odstupňovaného vztahu;
• rázový puls se provádí úderníkem na betonový povrch, měří se nárazová energie a její změna v okamžiku kontaktu s materiálem; proces je poměrně jednoduchý, ale neposkytuje vysokou přesnost;
• metoda elastického odskoku se provádí pomocí Schmidtova skleometru (kladiva), který určuje pevnost na základě své závislosti na odrazových charakteristikách úderníka při nárazu na beton;
• plastická deformace je další metoda, která zahrnuje aplikaci rázového zatížení; použitým nástrojem je Kashkarovovo kladivo; v místě dopadu položte listy papíru s vloženým uhlíkovým papírem; pevnostní charakteristika je určena plochou výsledného tisku ve srovnání s referenčními hodnotami; málo používané pro nedostatek objektivity.

Uvedené nepřímé metody zahrnují použití specializovaných měřicích přístrojů, ověřených předepsaným způsobem.

Jiné typy testů

Současné stavební normy kromě pevnosti počítají s nutností provést některé další testy, které hodnotí následující ukazatele betonových materiálů:

• stupeň karbonizace;
• průměr a umístění výztužných prvků v železobetonovém prvku;
• měření parametrů ochranné vrstvy;
• povrchová vlhkost;
• hustota složení.

Na provádění těchto prací se podílejí zkušební laboratoře, které prošly příslušnou akreditací. Je také poskytován pro stanovení charakteristik odolnosti proti vodě a vlhkosti, což ukazuje na výkonnostní vlastnosti betonových konstrukcí.

Testování betonu na odolnost vůči vodě

Voděodolnost označuje schopnost betonu absorbovat vlhkost, když je do materiálu vstřikována kapalina pod tlakem během testování. Pro testování se odebírají obrobky ve formě válců o průměru 15 cm nebo krychlové vzorky se stejnou výškou hrany.

Naplánovány jsou tyto aktivity:

• použití techniky „mokrých míst“;
• stanovení koeficientu filtrace a hloubky pronikání vlhkosti do obrobku při tlakovém vstřikování;
• rychlý test vzduchotěsnosti.

Možnost provádění kontrol závisí na technickém vybavení laboratoře.

Stanovení parametrů mrazuvzdornosti

Potřeba betonu pro splnění ukazatelů mrazuvzdornosti je vysvětlena klimatickými podmínkami většiny ruských regionů. Hodnota této charakteristiky je ovlivněna hustotou betonové směsi a absencí pórů umožňujících pronikání vlhkosti.

Zkouška zahrnuje měření pevnosti betonu před a po zmrazení a následném rozmrazení vzorků v laboratorních podmínkách s porovnáním získaných výsledků.

Vlastnosti značkovacích směsí a hotových betonových výrobků

Značku betonu lze chápat podle označení uvedených v průvodní dokumentaci k výrobkům. Postup dekódování je snazší studovat na konkrétním příkladu. Jako součást „BST V15 P4 F150 W6“ uvedené symboly označují následující parametry:

• BST označuje typ roztoku (těžký); zkratky BSM a BSL znamenají jemnozrnnou a lehkou betonovou směs;
• B odpovídá třídě pevnosti MPa;
• P znamená stupeň zpracovatelnosti (pohyblivý); přítomnost písmen Ж a Р označuje tvrdou nebo rozlévající se směs;
• F mrazuvzdornost; zmrazený a vlhkostí nasycený materiál neztratí pevnost po specifikovaných cyklických změnách teplotních podmínek z negativních na pozitivní;
• W hodnota voděodolnosti; hodnoty jsou poskytovány v rozsahu od 2 do 20, což odpovídá maximálnímu tlaku vody v MPa?10 -1, při kterém materiál neabsorbuje vlhkost.

Výrobce a akreditovaná laboratoř, která zkoušky provedla, jsou odpovědní za spolehlivost vlastností, kterým odpovídá třída (třída) betonu podle předloženého značení.

Poskytnuté metody pro sledování pevnosti betonu umožňují kontrolovat kvalitu výsledného materiálu, aby bylo zajištěno dosažení požadovaných výkonnostních charakteristik. Koneckonců, životy lidí závisí na celistvosti betonových konstrukcí.

Pevnost betonu je jedním z hlavních ukazatelů jeho spolehlivosti a trvanlivosti. Bezpečnost konstrukce, doba výstavby a možnost dalších prací (bednění, montáž, zatížení) závisí na tom, jak rychle a plně materiál dosáhne své návrhové pevnosti.

Nepochopení dynamiky nárůstu síly může vést k:

• předčasné odstranění bednění a zhroucení konstrukce;
• výskyt trhlin a ztráta únosnosti;
• zpoždění v harmonogramu výstavby.

Znalost harmonogramu nárůstu pevnosti betonu je proto nezbytná pro všechny účastníky výstavby – od dodavatelů až po zákazníky.

Trvanlivost betonu v čase je základem pro plánování stavebních prací

Beton neztuhne ihned po nalití. Proces tvrdnutí trvá několik týdnů a maximální pevnosti se dosáhne pouze za určitých podmínek teploty, vlhkosti a času.

• Během prvního dne se vyvine počáteční pevnost, dostatečná k udržení tvaru.
• Po 7 dnech dosáhne beton přibližně 60–70 % své projektované pevnosti.
• Plné standardní pevnosti se obvykle dosáhne za 28 dní.

Tento harmonogram se používá k plánování nakládání konstrukcí, odbedňování, instalace zařízení a přechodu do další fáze práce.

Co určuje rychlost kalení a nárůst pevnosti?

Rychlost nárůstu síly je ovlivněna:

• okolní teplota: při +20 °C beton optimálně tvrdne, při nízkých teplotách pomalu;
• vlhkost: nedostatek vlhkosti zpomaluje hydrataci cementu a snižuje pevnost;
• složení směsi: přísady, druh cementu, vodní poměr;
• podmínky péče: pravidelné smáčení, zakrývání, oteplování.

Proto je důležité nejen správně nalít beton, ale také zajistit podmínky pro jeho rovnoměrné a stabilní vytvrzení.

Co je pevnost betonu a jak se měří

Druh a třída betonu – jaký je rozdíl

Ve stavební praxi se používají dvě označení pevnosti betonu:

• Třída betonu (M) – označení podle starých SNiP, které vyjadřuje průměrnou pevnost v tlaku v kg/cm². Například M300 znamená, že beton vydrží zatížení 300 kg/cm².
• Třída betonu (B) je moderní označení podle GOST 26633-2015, které udává garantovanou pevnost s pravděpodobností 95 % v megapascalech (MPa). Například B25 ≈ M350.

Poměr je podmíněný, ale tabulku můžete použít jako vodítko:

Jednotky pevnosti (MPa, kg/cm²)

Pevnost v tlaku se měří v:

• Megapascaly (MPa) jsou hlavním standardem v Ruské federaci a SNS;
• Kilogramy na centimetr čtvereční (kg/cm²) je starší označení.

1 MPa = 10,2 kg/cm²

Beton s pevností 30 MPa tedy vydrží zatížení přibližně 300 kg/cm².

Jaká síla se považuje za standardní?

Standardní (návrhová) pevnost je pevnost, kterou musí beton získat do 28. dne tvrdnutí za standardních podmínek (teplota +20 °C, vlhkost asi 90 %).

Právě podle tohoto ukazatele:

• probíhá přejímka betonářských prací;
• jsou stanoveny časové rámce pro odstranění bednění a zahájení následných fází výstavby;
• Pevnost betonu se vypočítává v tabulkách a grafech.

Pokud beton nedosáhne stanovené pevnosti do 28. dne, považuje se to za odchylku od normy a vyžaduje kontrolu nebo vyztužení konstrukce.

Fáze kalení a nárůstu pevnosti

Tvrdnutí betonu není okamžitý, ale postupný chemický a fyzikální proces, který probíhá v několika fázích. Začíná ihned po lití a trvá několik měsíců. Níže se budeme zabývat hlavními fázemi nárůstu pevnosti betonu.

Počáteční kontrakce a raná síla (první 1–3 dny)

Během prvního dne po pokládce začíná v betonu hydratační reakce cementu – proces spojování částic cementu s vodou. V tomto okamžiku beton tuhne – z plastické hmoty se mění v pevné těleso.

• Po 6-10 hodinách začíná počáteční kontrakce (v závislosti na teplotě a složení).
• Po 12–24 hodinách se vytvoří primární struktura.
• Do 3 dnů může beton získat 20–30 % své konstrukční pevnosti.

V této fázi je materiál stále velmi citlivý na vysychání, mrazení a mechanické namáhání. Proto je nesmírně důležité:

• zabránit ztrátě vlhkosti (zakrývání, navlhčování);
• vyhněte se stresu a vibracím;
• V případě potřeby použijte nemrznoucí přísady.

Hlavní doba vytvrzování (až 28 dní)

Toto je klíčová fáze, ve které beton získává největší pevnost. Za standardních podmínek (+20 °C a vlhkosti cca 90 %):

• do 7 dnů dosáhne pevnost 60–70 % návrhové pevnosti;
• do 14. dne – přibližně 85–90 %;
• do 28 dnů – dosáhne 100 % standardní pevnosti.

V projektové dokumentaci, při přejímce konstrukcí a výpočtu zatížení se používá hodnota z 28. dne. V tomto případě:

• Během tohoto období je důležité o beton nadále pečovat (vlhkost, ochrana před sluncem a větrem);
• Nedoporučuje se předčasně odstraňovat bednění a zatěžovat konstrukci.

Další zrání (přes 28 dní, až 180 dní)

Ačkoli je beton formálně považován za „zhotový“ po 28 dnech, v praxi stále tvrdne. To platí zejména pro:

• masivní monolitické konstrukce;
• husté a vodotěsné třídy (M400 a vyšší);
• předměty, u kterých je důležitá zvýšená odolnost.

Za 90–180 dní může beton získat až 120–130 % své původní konstrukční pevnosti, zejména za teplého počasí a při správné péči.

Toto „zrání“ vytváří beton:

• méně porézní;
• odolnější vůči mrazu a vlhkosti;
• silnější z dlouhodobého hlediska.

Tabulka nárůstu pevnosti betonu po dnech

Aby bylo možné správně naplánovat stavební práce, je nutné pochopit, jak a jakou rychlostí beton v průběhu času nabývá na pevnosti. Existují regulační a praktické pokyny, které vám umožňují tento proces den za dnem sledovat a činit rozhodnutí: kdy odstranit bednění, zatížit konstrukci nebo pokračovat ve stavbě.

Tabulka pevnosti betonu v procentech (1, 3, 7, 14, 28 dní)

Níže je uvedena průměrná tabulka nárůstu pevnosti betonu v procentech z návrhové pevnosti při teplotě +20 °C a normální vlhkosti: