Качество бетона и способы его проверки

Результат работ по созданию бетонных и железобетонных конструкций находится в большой зависимости как от качества компонентов, использованных для составления бетонной смеси, так и от соблюдения технологических условий на каждой стадии бетонных работ.

Тщательный контроль необходимо осуществлять на следующих этапах:

• поступление и хранение материалов, применяемых в ходе бетонных работ – песка, цемента, гравия, щебня, арматуры и пр.;
• создание и монтаж на месте элементов арматурной конструкции;
• создание и сборка опалубочных элементов;
• подготовка опалубки и основания под укладку бетона;
• составление и транспортировка смеси бетона к месту укладки;
• уход за бетонной конструкцией в течение срока набора ею критической или расчетной прочности (отверждения).

Все компоненты будущей бетонной конструкции проверяются на соответствие нормам ГОСТов. Их характеристики анализируются в соответствии с единой методикой, специально предназначенной для лабораторий на строительных предприятиях.

Контроль качества материалов

В ходе операций по армированию проверка качества работ и материалов ведется при получении арматуры – проверяется заводская маркировка (наличие бирок), соответствие марок заявленным требованиям проектировщиков. Процессы складирования и транспортировки сопровождаются проверкой правильности размещения арматурной стали по сортам, маркам и размерам, сохранения ее качественных характеристик после доставки на строительный объект.При построении арматурных конструкций и элементов проверяется соответствие геометрической форме и габаритам, правильности выполнения сварных швов и их качеству. Выставленные в блок бетонирования и объединенные в общую конструкцию арматурные элементы анализируются на соответствие заданным размерам и положению согласно допусками.

Работы по монтажу опалубочных элементов ведутся с проверкой верности их установки, построения креплений, плотность сопряжения щитов по стыкам, соответствие собранной опалубочной формы и арматурной конструкции (обеспечивает формирование защитного слоя заданной толщины). Пространственное положение опалубки анализируется путем нивелировки и привязки к осям в нескольких отдельных секторах, верность расчетным размерам определяется промерами с помощью измерительного инструмента. Допуски при построении опалубки указаны в ГОСТ Р 52085-2003, ГОСТ Р 52086-2003 и справочной литературе. Перед тем, как будет произведена укладка бетонной смеси, поверхности опалубки проверяются на чистоту и качество нанесения смазочных материалов.

Составление и укладка бетонной смеси

Ввод компонентов смеси в миксер сопровождается тщательной проверкой дозированных порций, длительности перемешивания, плотности и степени подвижности бетона. Контроль подвижности смеси бетона проводится как минимум дважды за рабочую смену, ее показатели не должны быть на 10 мм меньше или больше расчетных, допуски по плотности – не выше 3%.

Процедура доставки бетона на стройплощадку выполняется с отслеживанием параметров смеси – на отсутствие схватывания, расслоения, потери подвижности по причине высыхания.

На месте бетонных работ важно следить за высотой сбрасывания смеси, длительности вибрирования с достижением равномерного уплотнения, препятствовать расслоению смеси, формированию в ее структуре пустот и раковин.

Виброуплотнение бетонной смеси производится под визуальным контролем, критериями служат степень ее осадки, образование цементного молочка, завершение выхода воздушных пузырей. Более точно результаты уплотнения анализируются с помощью радиоизотопных плотномеров, вычисляющих плотность бетонной смеси путем замеров степени поглощения гамма-излучения.

В процессе бетонирования конструкций значительной площади, уплотнение смеси бетона определяется с помощью нескольких датчиков цилиндрической формы, внешне напоминающих щупы, размещаемых в зависимости от толщины укладываемой смеси. Чем выше плотность бетона, тем меньше его сопротивление электрическому току, пропускаемому через бетонную смесь – работа датчиков базируется на этом принципе. Они устанавливаются вблизи вибрационных установок, сообщая оператору о достижении необходимой плотности звуковым и световым сигналом.

Оценка прочности бетона по его образцам

Выяснить полные качественные характеристики бетона возможно лишь одним способом – испытав его на прочность путем сжатия специально изготовленных бетонных кубиков до тех пор, пока не удаться их полностью разрушить.Кубики выполняются в тот же момент, когда выполняется укладка бетона, их выдерживают точно в таких же условиях, что и основные бетонные конструкции. Обычно испытание на сжатия проходят кубики длиной 160 мм.

В зависимости от класса бетона требуется изготовить по три тестовых кубика одинакового размера. Для оценки характеристик фундаментов, предназначенных под различные конструкции, кубики формируются из каждых 100 кубометров бетонной смеси. При создании массивных фундаментных конструкций, рассчитанных под установку оборудования технологического назначения, образцы для испытаний на прочность готовятся из каждых следующих 50 кубометров бетона, а для фундаментов под каркасные и тонкостенные (облегченные) конструкции кубики необходимо выполнить из каждой новой партии бетона объемом 20 кубометров.

Относительно полную оценку прочности бетонной конструкции позволяет получить бурение кернов в ее теле с последующим испытанием образцов на сопротивление сжатию.

Неразрушаемые методы проверки бетона на прочность

Помимо лабораторных исследований прочностных характеристики образцов бетона из конкретных партий существуют способы косвенной оценки бетонных конструкций и сооружений без их какого-либо разрушения. Среди них наиболее популярны механический способ, базирующийся на зависимости между поверхностной твердостью бетона и его прочностью на сжатие, а также импульсно-ультразвуковой, применение которого основывается на замерах скорости продольных волн ультразвука, направленных в бетонную конструкцию и степени их полного затухания.

Испытания прочностных характеристик армированного бетона методом механического воздействия проводятся с помощью инструмента, называемого склерометр. Рассмотрим версии этого прибора, предназначенные для выяснения прочности бетона.

Молоток Кашкарова. Его необходимо установить стороной с шариком на поверхности конструкции из бетона, затем ударить по обратной стороне обычным слесарным молотком. После удара на бетонной поверхности и на эталонном стержне останутся выбоины, измерение которых позволит определить поверхностную прочность бетона на сжатие. Конструкция молотка Кашкарова должна соответствовать нормам ГОСТ 22690-88.

Молоток Шмидта. В его корпусе расположен ударный стержень – сняв блокировку необходимо полностью его выдвинуть, затем прижать к бетонной поверхности, вжимая ударный стержень в корпус до тех пор, пока он не полностью не погрузиться в него и не ударит по бетону. Удар стержневого молотка вызовет отскакивание прибора и перемещение измерительного механизма по шкале с разметкой – в процессе важно удерживать инструмент строго перпендикулярно к поверхности бетонной конструкции. Дистанция отскока молотка – зависит от поверхностной прочности бетона, т.е. чем она выше, тем на большее расстояние переместиться молоток. Принцип действия современных аналогов молотка Шмидта, снабженных электронной измерительной шкалой, не отличается от его механических аналогов.

Специальные приборы для ультразвуковых исследований бетона, к примеру, Пульсар 2.1, также позволяют определить прочность бетонных конструкций. Они генерируют ультразвук, по скорости движения которого через толщу бетона определяются его прочностные характеристики. При соответствии технологических условий определенным требованиям – применение материалов со схожими характеристиками, соответствие технологии установленным нормативам и др. – точность данных по прочности бетона будет достаточно высока.

Контроль качества бетонных работ зимой

В условиях низких температур соблюдения процедур, описанных выше, будет недостаточно. Помимо мер качественного контроля необходимо предпринять дополнительные действия, которые будут рассмотрены далее.

Проверки состояние бетонной смеси в течение всего срока приготовления очередной партии ведутся не реже одного раза в 120 минут. При поступлении в бетоносмеситель непрогретый наполнитель (щебень, гравий и песок) не должен содержать снега и льда, смерзшихся зерен. В процессе получения смесей бетона с содержанием противоморозных добавок необходимо замерять температуру сухих компонентов и воды перед их вводом в смеситель, определять содержание солей и температуру готовой смеси на ее выходе.

Транспортировка бетона проводится с разовой проверкой за смену состояния укрывающих и утеплительных материалов, качества обогрева и теплоизоляции емкостей, в которых смесь перевозиться и в которые поступает после доставки.

Если перед укладкой бетонной смеси выполняется ее разогрев с помощью электрического оборудования, то требуется контролировать ее температуру в ходе разогрева каждой новой порции.

На стройплощадке, непосредственно перед началом работ по укладке смеси, проводится обследование внутренних стен опалубки, основания бетонируемой площадки и арматурной конструкции на отсутствие снега, льда. Внешние стенки опалубки должны быть теплоизолированы в соответствии с технологическими условиями, проведет отогрев основания бетонируемого участка и зон его сопряжения по стыкам с опалубкой.

В процессе укладки бетона ведется контроль над его температурой на стадии выгрузки из транспортного средства, затем температурные показатели снимаются еще раз, но уже по завершении работ по размещению бетона. Не закрытые опалубкой участки бетонирования следует также оценить на технологическое соответствие по гидроизоляционным и теплоизоляционным характеристикам.

Замеры температуры бетона, проходящего стадию выдерживания в условиях зимы, выполняются в следующем порядке:

• при использовании технологий предварительного разогрева, «термоса» и обогрева в заданных температурно-влажностных условиях (тепляке) следует проводить замеры температур раз в два часа в течение первых суток, на менее двух раз в течение смены на протяжении следующих трех суток и однократно за 24 часа в течение дальнейшего срока выдерживания;
• при укладке бетона, содержащего противоморозные добавки, его температуру необходимо измерять троекратно в течение каждого дня с момента завершения работ до тех пор, пока им не будет достигнута проектная прочность;
• при проведении электропрогрева бетонной конструкции, в течение набора ею температуры с интервалом до 10^оС в час, температуру следует мерять через каждые два часа, далее как минимум два раза за время каждой смены.

После того, как бетонная конструкция пройдет срок выдерживания и набора проектной прочности, а также будет выполнен демонтаж опалубки, проводятся замеры температуры воздуха как минимум раз в течение каждой рабочей смены. Температурные данные по бетонной конструкции получают путем высверливания узких скважин и погружения в них термометров, а также применения специальных технических термометров. Следить за изменениями температуры крайне важно в секторах, потенциально подверженных высокому охлаждению (выступы и углы), а равно и нагреву – участки, близкорасположенные к нагревательным электродам, зона прямого контакта с термоактивными элементами опалубки. Учет сведений по температурам ведется в специальной ведомости.

Если проводится обогрев бетона при помощи электродов, необходимо два раза за каждую смену замерять силу тока и напряжение в питающем трансформаторе с внесением этих данных в журнал.

Лабораторные испытания образцов бетона на прочность выполняются в соответствии со стандартной процедурой, приведенной выше. Кроме того на месте бетонных работ создаются дополнительные образцы-кубики, предназначенные для проверки на прочность:

• при бетонировании с электронагревом и по методу «термоса» проводятся испытания трех кубиков после того, как температура конструкции снизится до расчетного уровня;
• при работах с бетоном, содержащем противоморозные добавки, первые три образца исследуются после понижения температуры конструкции до расчетной для добавок, затем три кубика испытываются после выхода бетона на положительную температуру и выдерживания их в течение 28 суток при нормальных условиях. Последние три кубика-образца тестируются на прочность перед тем, как основная конструкция будет нагружена согласно проектным расчетам.

В ситуации, когда образцы для испытаний содержатся при низких температурах, необходимо прежде выдержать их при температуре от +15 до +20^оС, а после проверять их прочностные характеристики.

Если набор прочностных характеристик бетонной конструкции обеспечивается при помощи электрических элементов, индукционном или инфракрасном нагреве, либо в термически активной опалубке, то получение образцов для испытаний такого бетона чаще всего невозможно. Единственный способ отслеживать прочность бетона в таких ситуациях – строгое обеспечение расчетных температурных режимов.

Помимо оценки прочности, проводимой путем разрушения кубиков-образцов и высверленных кернов, необходимо вести проверку неразрушающими методами – к примеру, с применением молотков Шмидта и Кашкарова. Важно тщательно регистрировать каждую операцию в рамках контроля качества, производимую в соответствии с технологиями бетонных работ, поскольку при приемке объекта этак документация будет предъявлена комиссии. Напоминаем – приемка бетонного основания, блока бетонирования, куда предстоит уложить смесь бетона, оформляется актом, далее ведутся журналы по контролю температур в заданном порядке и в соответствии с установленными формами.