Испытание прочности бетона в образцах, изготовленных совместно с конструкцией

При определении прочности бетона в образцах правильной формы в зависимости от вида исследуемого бетона следует использовать соответствующую стандартную методику.

Некоторые особенности имеет контроль прочности гидротехнического бетона. Предназначенные для определения Rсж керны должны иметь H= (1,25+2,5)D и D=110-150 мм; при этом максимальная крупность заполнителя не должна превышать 1/3D. По методике НИИЖБ, рекомендуется H/D=1. Во избежание пересушивания керны следует хранить укрытыми влажной тканью и испытывать в возможно короткие сроки.

Поскольку у кернов основания (торцы) неровные, то перед испытанием на сжатие их дополнительно обрабатывают. Возможны следующие основные варианты подготовки и испытания образцов.

По первому варианту торцвйые поверхности бетонных цилиндров зачищают проволочной щеткой b промывают водой. После этого торцы выравнивают с помощью цементно-песчаного раствора состава 1:2—1:2,5 следующим образом. На концы керна надевают металлические ободки так, чтобы была обеспечена толщина слоя раствора 4-5 мм над наиболее выступающей частью керна. Покрытый заподлицо с ободком торец цилиндра выравнивают шпателем или пластинкой и укрывают влажной тканью. После двухдневного твердения под влажной тканью керны хранят в нормальных условиях до 5 сут. Перед испытанием торцы следует отшлифовать. К недостаткам этого варианта испытаний относятся трудоемкость подготовки образцов и длительное время на твердение раствора, отрицательное влияние различной прочности раствора и бетона керна, невозможность определить Rсж для кернов с естественной влажностью.

По второму варианту керны испытывают без предварительной обработки торцов. Для испытания применяют два стальных стакана (один без дна) и два стальных цилиндра. В стакан с дном насыпают кварцевый песок слоем не менее 0,5 диаметра керна, после чего устанавливают керн. На верхний конец керна надевают стакан без дна, для предотвращения высыпания песка устраивают по контуру поясок (из ветоши или другого материала) и высыпают песок. Затем в стакан устанавливают стальной цилиндр. Испытания по этому варианту дают несколько заниженные и, с большим разбросом результаты. Вместе с тем этому варианту не присущи недостатки первого варианта. По данным ВНИИГ, этот метод и наиболее достоверен.

По третьему варианту подготовки образцов торцы кернов обрезают на камнерезном станке с последующей шлифовкой. К недостаткам этого метода следует отнести возможность появления на торцах кернов при распиловке трещин и микротрещин, могущих снизить прочность бетона. Применение для распиловки алмазных пил позволяет в значительной мере устранить этот недостаток.

При необходимости испытаний небольших по высоте кернов (D>0,8 Н) следует в лабораторных условиях выбурить из них цилиндры меньшего диаметра так, чтобы было обеспечено требуемое соотношение между D и H. Дальнейшие подготовка и испытания перебуренных кернов осуществляются по одному из приведенных вариантов.

Определение Rсж (для куба с ребром 20 см), по данным испытания кернов, выполняют по следующей методике.

Для каждого керна определяют К1 = n-20/n-0,43 — 0,03, где n=H/D. Затем определяют коэффициент приведения Kпр полученной при испытаниях прочности керна Rк к прочности керна с n=1. Коэффициент К1 для керна с n=1 равен 1,37, следовательно, Kпр=1,37/K1.

Приведенная к керну с n=1 прочность определяется как Rпрк=KпрRк. Кубиковую прочность бетона на сжатие определяют из условия Rсж=1,11 Rпрк.

Для определения Rр бетонные керны можно испытывать методом раскалывания цилиндров или непосредственно растяжением с помощью полукольцевых захватов, в которых образцы крепят раствором гипса с песком. Для испытания на осевое растяжение можно использовать керны с H>D. При испытании раскалыванием керны должны иметь H=D=15 см. При использовании кернов меньших диаметров прочность, получаемую по формуле Rp=2P/пDH, следует умножить на коэффициент К, равный 0,9 и 0,8 соответственно, при D=10 и D=6 см. При испытании кернов раскалыванием между плитами пресса и боковой поверхностью керна устанавливают прокладки из трехслойной фанеры, длина которых равна Я, а ширина — 2D.

При строительстве покрытий при сомнении в качестве бетона его прочность определяют с помощью высверленных кернов. Если высота неровностей на торцах керна более 15 мм их обрабатывают алмазными или карборундовыми режущими дисками, менее 15 мм — подливают цементным тестом с В/Ц=1,2 (В/Ц)т.н.г. при помощи специальных насадки и шаблона. Приведение результатов испытания прочности кернов на сжатие Rк к прочности Rсж кубов с ребром 15 см осуществляется по формуле

При испытании дорожного бетона на раскалывание также руководствуются методикой. Цилиндрическую боковую поверхность керна выравнивают с помощью цементного теста в специальном кондукторе по двум диаметрально противоположным образующим кернов длиной Н, шириной 23—25 мм и толщиной 3 мм.

Предел прочности бетона на растяжение при раскалывании Rрр вычисляют по формуле

(здесь b — толщина подливки).

Затем определяют Rри с учетом Рекомендаций, Rри = 1,5 Rpp.

Прочность бетона в образцах неправильной формы определяют главным образом методами штампа или раскалывания.

Метод штампа в основном применяют для испытания вырубок из плитных бетонных конструкций (дорожные и аэродромные покрытия). С помощью перфораторов или шлямбуров выламывают из бетонного покрытия образец произвольного очертания. Затем его испытывают на прессе с помощью двух металлических штампов-цилиндров по схеме, приведенной на рис. III.2.

Чтобы обеспечить необходимую точность испытаний, особое внимание следует обратить на центрирование штампов-цилиндров. Это достигается путем установки цилиндров (без испытываемого образца) в центре опорной плиты пресса, сближения опорных плит между собой и разметки по контуру штампа на верхней и нижней плитах пресса. Образцы испытывают методом штампа так же, как и стандартные бетонные образцы на сжатие. Предел прочности бетона вычисляют как частное от деления разрушающей нагрузки на площадь штампа

Испытания, проведенные П.Ф. Шубенкиным методом штампа, показали, что изменение площади образца незначительно влияет на прочность бетона, поэтому нет необходимости строго регламентировать размеры вырубки. Однако бетонная плита должна быть таких размеров, чтобы можно было установить штамп на расстоянии не менее 10 см от края образца.

На показатель прочности влияют высота испытываемых образцов и площадь штампа (табл. III.3).

Влияние высоты образца более заметно при штампах с меньшей площадью, поэтому в испытаниях следует использовать штамп с постоянными размерами. На основании исследований, проведенных П.Ф. Шубенкиным, можно рекомендовать штампы диаметром 10 см.

Сопоставительные испытания прочности бетона методом штампа и стандартных кубов свидетельствуют, что переходный коэффициент к Rсж может быть принят равным 1.

Метод раскалывания может использоваться для испытания прочности не только стандартных образцов, но и образцов неправильной формы. Прочность вычисляют по формуле: Rpp=2P/пS=0,637 Р/S, где S — площадь поверхности раскола образца:

При испытаниях вырубок из дорожных или аэродромных покрытий представляется возможным определять предел прочности бетона на растяжение при изгибе: Rри=1,7 Rpp+7,5. Норвежские специалисты предложили формулу: Rри=Rрр+17,5, но при этом отмечают, что величина Rри/Rpp уменьшается с ростом Rpp и, например, для Rрр=2; 3,5 и 5 МПа значение RpJRpp соответственно составляет 1,88; 1,50 и 1,35.

По методу раскалывания на одном образце можно провести несколько испытаний. Однако при этом расстояние l между краем образца и линией приложения усилия при испытании должно быть несколько больше половины его высоты h. Если не соблюдать это условие, могут увеличиться растягивающие напряжения. В тех случаях, когда все же приходится испытывать образцы с h/2>l, следует пользоваться формулой Rpp=2KP/пS, где значения коэффициента К принимают в зависимости от 2l/h:

Путем раскалывания испытывают вырубки из плитных бетонных конструкций, у которых параллельны две поверхности. При испытании образцов с непараллельными плоскостями образец следует раскалывать по заранее намеченным плоскостям (при этом образуются параллельные поверхности), а затем испытать его описанным методом. Во ВНПО Союзжелезобетон разработан прибор для испытания образцов железобетонных труб методом раскалывания.

Испытания образцов неправильной формы имеют ряд достоинств. Подготовить такие образцы значительно проще и дешевле, чем изготовить образцы стандартной формы из вырубок. Меньше возможность повредить образец. При испытаниях не возникают какие-либо осложнения методического характера.

Описанные методы имеют некоторые существенные недостатки: практически невозможно испытывать армированные конструкции, область применения методов невелика (в основном, при испытании бетонных плит).