Отбор проб бетонной смеси и изготовление образцов
Изготовление образцов отдельно от конструкций (из специально отобранных проб бетонной смеси). Пробой называют порцию бетонной смеси одного состава, отобранную из одного замеса или одной транспортной емкости, предназначенную для изготовления одной или нескольких серий образцов. Пробу отбирают из средней части замеса или транспортной емкости. При производстве сборных изделий пробу отбирают на посту формования, при изготовлении товарной бетонной смеси — у места ее погрузки в транспортную емкость, при бетонировании монолитных конструкций — у места бетонирования. Возможно приготовление специальной пробы смеси, например при подборе состава бетона. Объем пробы должен превышать объем изготовляемых из нее образцов в 1,5—2 раза. Перед формованием образцов проба должна быть дополнительно перемешана (это не относится к бетонам с воздухововлекающими и порообразующими добавками, а также к разогретым смесям).
Из пробы изготовляют заданное число серий образцов. Как правило, серия состоит из трех образцов. По ГОСТ 10180—78, если средний внутрисерийный коэффициент изменчивости для 50 последовательных серий менее 5%, серия может иметь два образца. При проведении нестандартных испытаний и исследовательских работ необходимое число образцов (испытаний) назначает испытатель. Минимально необходимое число образцов может быть рассчитано по формуле
где t — коэффициент обеспеченности (t=2 при обеспеченности ~95%); V — коэффициент изменчивости; р — допустимая ошибка (обычно принимают 5—10%).
До проведения испытания значение V неизвестно и его принимают на основании предшествующего опыта. Если после испытания значение V окажется больше принятого, надо пересчитать п. Если значение V меньше принятого, то полученный результат испытания будет с заданной доверительной вероятностью находиться в пределах x±tSVn (здесь S — среднеквадратичное отклонение; х — среднее значение измеряемой характеристики, полученное по испытаниям п образцов).
Для контрольных испытаний образцы изготовляют методами, предусмотренными соответствующими нормами. Наиболее часто используют методику ГОСТ 10180—78, по которой изготовляют образцы не только для испытаний прочности бетона, но и для других испытаний.
Формы для образцов изготовляют из плотных металлических и неметаллических материалов, не впитывающих и не пропускающих воду (водопоглощение до 1% по массе) и обеспечивающих требуемую точность изготовления образцов. Материал должен быть стойким к воздействию щелочной среды, к температурному воздействию до 60—200° С (в зависимости от условий твердения), иметь at<1*10в4. Отклонения размеров форм не должны превышать ±1%, но не более ±2 мм; неперпендикулярность — 0,5 мм на 100 мм длины; неплоскостность внутренних поверхностей — не более 0,3 мм на 100 мм длины; шероховатость опорных поверхностей — не более Ra=2,5 мкм, а для других поверхностей не более Rz=80 мкм (по ГОСТ 2789—73). Все детали одной и той же формы должны иметь одинаковую маркировку. Контроль форм и образцов проводят не реже одного раза в 6 месяцев. Своевременно выявить некачественные формы можно при контроле бетонных образцов. Смазка для форм не должна вступать в химическое взаимодействие с бетонной смесью и бетоном и оставлять следы на его поверхности. Желательно (при использовании неразрушающих методов) для образцов и конструкций использовать одну и ту же смазку. Порядок изготовления образцов приведен в табл. 1.1, а типоразмеры форм — в табл. 1.2. Следует учитывать, что распалубку образцов естественного твердения, предназначенных для определения Rр и Rри, проводят через 4 сут, а для определения Rсж для бетонов марок M 75 или с добавками — замедлителями твердения — через 2-3 сут. При определении передаточной прочности образцы испытывают в горячем состоянии.
Наименьший размер образца (ребра, диаметра) зависит от наибольшей крупности зерен заполнителя и должен составлять 7 см при dнаиб < 10 мм; 10 см при dнаиб < 20 мм; 15 см при dнаиб < 40 мм; 20 см при dнаиб < 70 мм и 30 см при dнаиб больше 100 мм. У образцов конструкционно-теплоизоляционного и теплоизоляционного бетонов на пористых заполнителях марки M 100 и менее а=150 мм. Формы заполняют бетонной смесью не позже, чем через 15 мин после отбора пробы, если другой срок не предусмотрен программой исследований. Особенности изготовления образцов из ячеистых бетонов описаны далее.
Бетонные образцы могут иметь на 100 мм длины, неплоскостность опорных поверхностей кубов (призм) — не более 0,05 мм; непрямолинейность образующей цилиндров — не более 0,1 мм и неперпендикулярность смежных граней — не более 1 мм.
Линейные размеры образцов измеряют металлическими линейками (ГОСТ 427—75) или штангенциркулем (ГОСТ 166—73*); неплоскостность — с помощью поверочной плиты (ГОСТ 10905—75) и щупов (ГОСТ 882—75); нецилиндричность — с помощью поверочной плиты и щупов или поверочных линеек типа ШП, ШД или ШM (ГОСТ 8026—75); неперпендикулярность — с помощью щупов и поверочного угольника 90°.
Образцы, уплотняемые совместно с бетонируемой конструкцией. Во многих случаях необходимо оценить свойства бетона более точно, чем при испытании образцов, формуемых отдельно от конструкции. Для этого формы с образцами закладывают в конструкцию при бетонировании. При этом условия укладки и твердения бетонной смеси в конструкциях и образцах почти одинаковые.
Закладка обычных форм в конструкцию. Наиболее простое решение достигается при бетонировании плит дорожных или аэродромных покрытий (формы устанавливают на основание), несколько сложнее при устройстве фундаментов (формы устанавливают на нижележащие, ранее уложенные слои бетона). Смазанную со всех сторон форму для образцов заполняют бетонной смесью одновременно с остальной прилегающей частью конструктивного элемента. Так же можно изготовлять кубики, балочки и другие образцы различных размеров.
Указанный метод имеет ряд преимуществ перед стандартными методами: условия твердения бетона образцов и конструкции одинаковы; образцы, характеризующие качество поверхностных слоев бетона, дают возможность оценить свойства бетона, подвергнутого замораживанию шри бетонировании в зимнее время. Недостатки метода состоят в том, что отсутствует связь между бетоном в форме и конструкции в период вибрирования; нельзя контролировать свойства во внутренних слоях конструкции; трудно, а иногда и невозможно устанавливать формы в густоармированных конструктивных элементах; после извлечения форм необходимо заделывать бетоном большие отверстия.
Закладка бездонных форм применяется обычно при бетонировании покрытий. Бездонные формы кубов или балочек устанавливают на основание. Если высота образца менее толщины покрытия, в месте установки форм основание следует выполнить выше, чтобы верх форм совпадал c поверхностью покрытия. Наружные плоскости стенок следует выполнить наклонными для обеспечения извлечения формы. Все ее поверхности должны быть тщательно смазаны маслом. Через 14—16 ч после укладки бетонной, смеси металлические формы вынимают из покрытия, а образцы оставляют на месте; при этом между ними в остальной частью плиты покрытия образуются зазоры, которые сразу заполняют песком. Формы извлекают из плиты покрытия с помощью гидравлического домкрата (30—50 кН) и специального приспособления. Окруженный со всех сторон песком образец остается в покрытии до момента испытаний.
Закладка форм вблизи к параллельно наружной поверхности изделия позволяет получать образцы, отформованные и затвердевшие в условиях, аналогичных условиям формования и твердения бетона изделия. Для извлечения бездонной формы с образцом применяют домкрат, с помощью которого разрушают бетон, связывающий образец с бетоном изделия.
Для контроля изделий кассетного производства известен способ установки в рабочем отсеке металлических форм для балочек сечением 10х10 или 15х15 см и длиной, равной высоте панели. Форму крепят к стейкам кассеты. После распалубки кассеты образец извлекают и разрезают (раскалывают) на кубы.
Указанные методы изготовления образцов весьма трудоемки. Их целесообразно использовать в основном для установления связи между свойствами бетона в конструкции и в стандартных образцах, а также для построения тарировочных зависимостей при неразрушающих испытаниях, что позволяет уменьшить влияние систематических ошибок. Недостатком методов является и то, что места отбора проб бетона должны быть определены заранее.
