Экспертиза бетона: диагностика, контроль качества

06.10.2017

 Контроль качества бетонных конструкций
Контроль качества бетонных конструкций

Экспертиза бетона гарантирует безопасную эксплуатацию зданий и конструкций любого назначения. Проведение оценки качества бетона регламентировано ГОСТ 18105–2010.

Независимая экспертиза бетона необходима во время проведения любых работ по укладыванию бетонной смеси, а также в период сдачи и эксплуатации бетонных конструкций. Потому как прочность бетона, соответствующая проектным параметрам — важнейший показатель качества выполненных работ.

Виды бетонов и их характеристики

Бетоны — это искусственные камневидные строительные материалы, получаемые при затвердевании предварительно перемешанных и уплотненных бетонных смесей, содержащих в своем составе в предопределенных пропорциях вяжущие, заполнители, и, при необходимости, специальные минеральные или химические добавки.

 Бетонные образцы
Бетонные образцы

Бетонный раствор должен соответствовать технологическим нормам производства бетонных изделий, и гарантировать заданные параметры качества бетона по окончанию процесса твердения в требуемых условиях.

Внимание! – цена несоблюдения технологии проведения бетонных работ — это понижение средней прочности (класса) бетона, что влечет за собой снижение эксплуатационных характеристик железобетонных конструкций.

 Классификация бетонов
Классификация бетонов

Бетоны, используемые в строительстве, соответствуют ГОСТу 25192–2012 и разделяются по следующим показателям:

основное назначение;

средняя плотность;

вид вяжущего;

вид и крупность заполнителя;

структура (пористость);

условия твердения;

условия уплотнения.

По своему основному назначению, бетоны подразделяются на конструкционные и специальные.

Главными показателями при экспертной оценке качества бетона являются:

средняя плотность;

класс прочности на растяжение и сжатие;

марка морозостойкости;

водонепроницаемость.

Технологические требования, предъявляемые к качеству бетонных изделий

 Контроль качества бетонных изделий
Контроль качества бетонных изделий

Требования к качеству бетонов и контроль качества бетонных конструкций:

  • Требования к качеству бетонов устанавливаются в зависимости от их назначения и условий эксплуатации конструкций зданий и сооружений. И характеризуются такими показателями как: прочность, стойкость к механическим воздействиям, средняя плотность, пластичность, влагостойкость, теплопроводность и др.
  • Требования к материалам, которые используются для приготовления бетонной смеси (вяжущие, добавки, заполнители), должны соответствовать нормативно–проектной документации на определенный состав и заданную марку бетона, а также назначение конструкций и условий их работы.
  • Оптимальные показатели прочности бетонов на растяжение и сжатие необходимо обеспечивать в проектном возрасте, который указан в нормативной документации на конструкции и изготовляемые бетонные изделия с учетом условий твердения, методов строительства зданий и срока фактической нагрузки конструкций. При неимении этих параметров, проектный возраст бетона устанавливается 28 суток.
  • Проектные параметры качества бетонов необходимо обеспечивать тщательным подбором их состава, строгого выполнения технологических условий приготовления, качественного уплотнения бетонной смеси и контролем над процессом твердения бетонных конструкций на производстве.
  • Марка бетонов, с учетом их средней плотности, устанавливается фактическим показателем массы на единицу объема (кг/м3) образца, изготовленного и испытанного согласно норм и требований существующих государственных стандартов
  • Марка бетонов по морозостойкости устанавливается количеством попеременных циклов замораживания или размораживания, которое смогут выдержать испытуемые образцы бетонов в воде, согласно норм и требований существующих государственных стандартов.
  • Показатель водонепроницаемости бетонов исследуется путем максимального давления воды на испытуемый образец, при котором не просматривается ее просачивание сквозь исследуемый образец, согласно норм и требований существующих государственных стандартов.
  • Определение параметров качества бетонов совершается путем испытаний готовых бетонных конструкций, или специально изготовленных перед укладкой бетонной смеси контрольных опытных образцов. Соответствие марки бетонов проектным требованиям определяется путем сравнения результатов испытаний с учетом показателя однородности.

Возможные дефекты бетонных конструкций

Как уже говорилось выше, при несоблюдении технологических требований по проведению бетонных работ впоследствии могут возникнуть трудности с эксплуатацией бетонных конструкций. Самые распространенные — это появление трещин на поверхности изделия или крошение бетона, сколы.

 Трещины в бетоне
Трещины в бетоне

Причины появления трещин:

усадочные трещины — быстрое высыхание бетона;

набухание бетона;

неравномерное охлаждение бетона;

неправильное складирование сборных железобетонных конструкций;

температурные деформации;

неравномерная просадка грунта основания фундамента;

проведение земляных работ вблизи существующего фундамента.

 Заделка трещин в бетоне
Заделка трещин в бетоне

После проведенного осмотра конструкции и анализа причин появления трещин, в зависимости от серьезности выявленных дефектов, их можно устранить при помощи несложных приемов своими руками:

  • Усадочные трещины (1–2 часа) устраняются повторным вибрированием.
  • После высыхания — устраняются путем втирания цементного раствора, можно со специальными добавками.
  • Трещины появившиеся в период эксплуатации расшивают шпателем или зубилом, грунтуют и заделывают специальным ремонтным составом.
  • При более серьезных разрушениях, в подготовленные трещины под давлением нагнетают полиуретановые смеси, которые плотно герметизируют трещины, предохраняя тем самым поверхность от попадания воды в повреждённую часть бетонной конструкции.

Что делать если крошится бетон? Для того чтобы ответить на этот вопрос, необходимо исследовать причины, вызывающие это нарушение конструкции.

 Крошение бетонных поверхностей
Крошение бетонных поверхностей

Итак, ищем ответ на вопрос: почему крошится бетон? Таких причин несколько.

Это:

низкое качество бетонной смеси;

повышенное содержание воды в бетонном растворе;

высокая пористость — бетон заливался без применения вибратора.

При понижении температуры воздуха, вода в пористой структуре бетона замерзает и расширяется в объеме, что приводит к разрушению бетонной конструкции. Чем больше остаточной влаги в бетоне, тем значительней будут разрушения бетонных конструкций.

В индивидуальном строительстве, такими «симптомами» обычно страдает монолитный фундамент без гидроизоляции, а так же цокольная (надземная) часть фундамента здания, незащищенная в зимний период.

 Дефекты фундаментов
Дефекты фундаментов

Когда повреждения незначительны и находятся в начальной стадии, то такие дефекты можно устранить снятием поврежденного слоя (до плотной структуры), грунтовкой, армированием поврежденного места и штукатуркой гидрофобным составом. Если повреждения затронули большую часть фундамента, то необходимо применить более радикальные способы устранения этой проблемы.

Инструкция по устранению крошения фундамента индивидуальной постройки:

  • Молотком или перфоратором снять осыпающийся слой бетона.
  • Заготовить арматурные стержни Ø 12 мм и длиной 10 см.
  • В теле фундамента по всей длине здания, через каждые 40–50 мм, проделать отверстия для установки заготовленной арматуры.
  • Вбить в отверстия приготовленные арматурные стержни и огрунтовать дефектную поверхность фундамента;
  • Обтянуть фундамент металлической сеткой Ø 6 мм и величиной ячейки 50 мм, связав металлический каркас со вставленными арматурными креплениями.
  • На расстоянии 2 см от арматурного каркаса (защитный слой) по всему периметру здания установить щитовую опалубку.
  • Приступаем к укладке бетона в подготовленную опалубку. Бетонная смесь для ремонта фундамента должна быть изготовлена в заводских условиях, марки не ниже М300, с необходимыми гидрофобными добавками. Бетонные работы проводить с использованием глубинного вибратора.
  • Через 7 дней снимаем опалубку, восстанавливаем отмостку и контролируем процесс дальнейшего высыхания фундамента.
 Устраняем крошение фундамента
Устраняем крошение фундамента

Как видим, процесс восстановления бетонных поверхностей - кропотливое занятие. Поэтому, лучше изначально соблюдать технологические требования и осуществлять контроль качества бетонных конструкций при помощи экспертных организаций, которые своевременно укажут на ошибки, допущенные при производстве бетонных работ, начиная с заливки бетонной смеси и заканчивая эксплуатацией сооружения.

Контроль качества бетонных конструкций

В процессе строительства и эксплуатации зданий, возникает необходимость в проверке качества бетона. Такому контролю может подвергаться как монолитный так и сборный железобетон.

 Исследование бетонных изделий
Исследование бетонных изделий

Экспертиза бетонных конструкций определяет качество строительных материалов, и при необходимости устанавливает причины их снижения. Эксперт бетона вовремя может определить нарушения технологического процесса: применение некачественного сырья, несоблюдение принципов производства и др.

В зависимости от возникающих ситуаций, объектами исследования могут выступать образцы бетонного раствора на строительной площадке или при производстве бетонной смеси, а также образцы бетонных конструкций на эксплуатируемых объектах или объектах с остановленным строительством (см. видео в этой статье).

Экспертная оценка качества бетонной смеси

На начальной стадии проведения бетонных работ, экспертиза определяет: соответствует ли используемая марка бетона заявленной в документации, и допускается ли использовать бетонную смесь данного качества для конкретной бетонной конструкции.

 Удобоукладываемость бетонной смеси
Удобоукладываемость бетонной смеси

При производстве бетонных работ и производстве сборных железобетонных конструкций, самым главным свойством бетонного раствора является его способность заполнять опалубку или форму при данном методе уплотнения (удобоукладываемость).

Для определения удобоукладываемости бетонной смеси служат три показателя:

подвижность бетонного раствора, характеризующая структурную прочность смеси;

жесткость — показатель динамической вязкости бетона;

связность — способность водоотделения бетонной смеси в период отстоя.

Подвижность бетонного раствора определяется измерением усадки конуса (образца), отформованного из бетонного раствора, подлежащего испытанию. Для определения способности бетонной смеси растекаться под действием собственного веса (подвижности), применяют стандартный конус, изготовленный из листовой стали.

Диаметр нижнего основания конуса 200 мм, высота — 300 мм. Предварительно смоченный водой конус, наполняют бетонной смесью.

 Определение подвижности бетонной смеси
Определение подвижности бетонной смеси

После заполнения конуса и удаления излишков бетонной смеси, форму поднимают вверх. В результате, освобожденная смесь дает усадку или растекается. Показателем подвижности смеси выступает величина усадки бетонного конуса, относительно высоты металлической формы, которую замеряют сразу же после ее удаления.

 Определение подвижности бетонной смеси
Определение подвижности бетонной смеси

Пластичность бетонной смеси определяется средним значением двух измерений, проведенных в заданный промежуток времени. Причем, отличие двух замеров не должно превышать 2,0 см. Если эта величина больше, то готовят новый образец, и опыт повторяется до получения нормативных параметров.

У подвижных (пластичных) бетонных смесей величина усадки конуса должна составлять 1,0–12 см. Жесткие бетонные смеси практически не дают усадку конуса. Если осадка конуса равна нулю, то для характеристики бетонной смеси (удобоукладываемости) используют значения жесткости бетонного раствора.

 Прибор для определения жесткости бетонного раствора
Прибор для определения жесткости бетонного раствора

Жесткость бетонного раствора определяется временем виброуплотнения бетонного конуса в аппарате для определения жесткости, состоящего из цилиндра высотой 200 мм и Ø 240 мм, жестко закрепленного на лабораторной площадке прибора.

В специальное кольцо прибора вставляют конус, заполненный бетонной смесью. Снимают конус. Диск прибора, расположенный на штативе, опускают вниз на поверхность бетонной смеси.

Одновременно с включением виброплощадки включают секундомер, который должен фиксировать время проведения опыта.

 Схема определения жесткости бетонной смеси
Схема определения жесткости бетонной смеси

Процесс протекает до тех пор, пока бетонная смесь не заполнит весь резервуар прибора, а из отверстий диска не станет проступать цементное тесто. Время вибрирования, умноженное на поправочный коэффициент 1,5 служит показателем жесткости бетонной смеси.

Приняты следующие значения для определения жесткости раствора:

подвижные (пластичные) бетонные смеси имеют нулевую жесткость;

малоподвижные смеси 15–20 с;

жесткие смеси 20–200 с;

особо жесткие бетонные смеси 200 с и более.

Связность бетонного раствора характеризуется однородностью структуры бетонной смеси после доставки ее на строительную площадку, укладки раствора в форму и уплотнения. В случае уплотнения бетонного раствора, частицы связующего и заполнителя сближаются.

В результате вода, находящаяся в растворе, отжимается вверх. Однородность структуры бетонной смеси при этом ухудшается.

 Связность бетонной смеси
Связность бетонной смеси

Для улучшения связности бетонной смеси, с одновременным уменьшением воды в растворе, применяют пластификаторы, которые своим присутствием повышают структурную однородность материала, и предотвращают расслоение подвижных бетонных растворов.

Контроль качества бетонных конструкций

Экспертная оценка качества бетонных конструкций может проводиться разрушающим или неразрушающим способом, а именно:

способ исследования конструкций при помощи ультразвука;

способом упругого отскока;

отрыва со скалыванием;

определение качества по контрольным образцам (твердая фаза);

керны (образцы), взятые с готовых или строящихся объектов.

Первые два способа относятся к неразрушающим методам определения качества бетона. Последние три - к разрушающим методам исследования бетонных конструкций.

Неразрушающие способы

Для исследования качества бетона способом упругого отскока применяется прибор, называемый склерометром. Прибор состоит из цилиндрического корпуса с нанесенной шкалой, ударного механизма с пружиной и индикатором.

 Склерометр
Склерометр

Его перпендикулярно подводят к исследуемой поверхности и нажимают на корпус устройства.

 Склерометр работа
Склерометр работа

Боек прибора ударяется в бетонную поверхность и отскакивает. Индикатор фиксирует величину отскока бойка от бетонной поверхности. Продолжительность одного исследования равняется 20 с.

Полученное значение сравнивают с графиком значений, полученных неоднократными испытаниями на бетонных кубиках различной плотности, и получают значение прочности бетонной поверхности.

Необходимо, чтобы кубик раздавливался прессом после каждого испытания склерометром, и эти значения заносились в таблицу, из которых был составлен следующий график (см. фото).

 Градуировочная зависимость прочности бетона
Градуировочная зависимость прочности бетона

Определение прочности бетона ультразвуковым способом выполняется с помощью прибора, основанного на существующих зависимостях между скоростью распространения звуковых волн и прочностью материала.

 Ультразвуковой метод исследования
Ультразвуковой метод исследования

В зависимости от метода исследования, прочность бетона определяют двумя способами градуировочной зависимости: скорость ультразвука — прочность бетона, время проникновения ультразвука — прочность.

Внимание! От этих способов зависят и методы сканирования изделия — сквозной или поверхностный.

Для сборных железобетонных конструкций, таких как балки, колонны, ригели, применяется сквозное ультразвуковое сканирование. Для массивных конструкций, таких как стеновые панели или монолитные фундаменты, применяют поверхностное прозвучивание тела бетонной конструкции.

 Принцип действия прибора
Принцип действия прибора

Принцип работы прибора основан на замере времени прохождения импульса в бетонном изделии, направленного от излучателя к приемнику прибора. Скорость ультразвукового импульса определяется результатом деления значений расстояния между приемником и излучателем на действительное время прохождения ультразвука.

С помощью ультразвукового метода исследования бетона можно определить следующие характеристики материала:

прочность и однородность бетонной конструкции;

плотность и величину упругости материала;

определить наличие дефектов и их локализацию.

 Исследование бетонных конструкций методом отрыва со скалыванием
Исследование бетонных конструкций методом отрыва со скалыванием

Разрушающие методы контроля

Исследование прочности бетона методом отрыва со скалыванием, производится в следующей последовательности:

  • На исследуемой конструкции выбирают участок поверхности размером 20–20 см и перпендикулярно основанию сверлят отверстие Ø 16 мм и глубиной 35 мм для установки анкерного устройства прибора.
  • В готовое отверстие устанавливают анкерное конусное устройство. Гайку–тягу прибора затягивают до упора, чтобы исключить проскальзывание анкерной конструкции.
  • Начинают закручивать ручку устройства, при этом конус в отверстии поднимается вверх и вырывает образец бетона. По приложенному усилию для вырывания анкерного устройства из бетона выполняется оценка показателей прочности бетона. Показатели прочности бетона отражаются на шкале электронного датчика прибора.
 Исследование прочности конструкций отрыв со скалыванием
Исследование прочности конструкций отрыв со скалыванием

Наиболее распространенными и точными видами испытания бетона на прочность, являются методы разрушающего воздействия. Для такого исследования, из каждой партии бетона поступающего на строительную площадку, отформовываются образцы бетонной смеси в форме куба или конуса, которые затем передаются в лабораторию на исследование.

 Разрушающий метод исследования бетона
Разрушающий метод исследования бетона

В лаборатории, под действием пневматического пресса, определяются параметры стойкости образов механическому воздействию. Затем, на основании этих показателей, по специальной формуле вычисляется действительная прочность материала.

Аналогично проводится и экспертиза образцов (керны) бетонных конструкций с действующих объектов. Керны представляют собой бетонные образцы цилиндрической формы, которые были получены путем выбуривания при помощи специального инструмента из эксплуатируемых конструкций.

 Испытание образцов (керны) бетонных конструкций
Испытание образцов (керны) бетонных конструкций

Независимая экспертиза бетона проводится с целью получения застройщиком технического заключения, содержащего в себе перечень исследований и выводы о фактической прочности и качестве исследуемого материала. Впоследствии это позволяет избежать появления вышеописанных дефектов в процессе эксплуатации железобетонных конструкций.

Читать далее...