Для приготовления бетонной смеси применяют качественные и чистые материалы (песок, щебень, цемент). При этом систематически проверяют крупность песка и щебня, их влажность, количество вредных глинистых и пылеватых частиц, а также прочность щебня на сжатие. Необходимо организовать лабораторный контроль за такими показателями цемента, как сроки его схватывания, тонкость помола и прочность на сжатие (марка).
Особое внимание уделяют точности дозирования составляющих. При этом расход воды систематически корректируют в зависимости от фактической влажности заполнителей.
У места укладки бетонной смеси проверяют ее однородность, подвижность и объем. Если замечено, что смесь при перевозке расслоилась, немедленно корректируют ее состав, изменяют маршрут перевозки, модернизируют транспортные средства и т. д. При отклонении от заданной подвижности изменяют В/Ц и улучшают условия транспортирования.
На крупных объектах, где одновременно ведут укладку разных бетонных смесей, во избежание их пересортицы на каждую партию смеси, доставленную бетоновозом, нужно иметь паспорт. В нем указывают марку смеси, ее подвижность, вид цемента, крупность заполнителя и объем партии.
Контроль за качеством подачи, распределения и укладки бетонной смеси должен вести технический персонал стройки. Контроль заключается в наблюдении за организацией работ и выполнением всех без исключения технологических операций. Здесь не может быть мелочей.
Как указывалось выше, качество бетона сильно зависит от качества опалубки, отсутствия в ней щелей, мер, принятых против расслоения бетонной смеси при подаче и укладке, послойной укладки, качества подготовки рабочих швов, способа виброуплотнения, ухода за бетоном, своевременной и правильной распалубки. Поэтому все эти и другие факторы должны постоянно находиться под контролем технических руководителей стройки.
Особое внимание необходимо уделять контролю за виброуплотнением бетонной смеси. Контроль за процессом вибрирования пока ведут визуально, судя по степени осадки смеси, прекращению выхода из нее пузырьков воздуха и появлению цементного молока. Субъективность оценки приводит к ошибкам и в конечном счете к снижению качества бетона. В последнее время для контроля за уплотнением бетонной смеси разработаны плотномеры, принцип действия которых основан на измерении поглощения гамма-излучения. При этом у хорошо уплотненного бетона степень поглощения радиактивного излучения выше, и наоборот.
Созданы приборы, использующие для контроля за степенью уплотнения бетонной смеси изменение ее омического сопротивления. Внедрение такого контроля повышает качество бетона.
Контроль прочности бетона
Прочность на сжатие монолитного бетона во всех областях строительства, кроме гидротехнического, оценивают по результатам испытаний образцов-кубов 20x20x20 см в возрасте 28 сут в соответствии с ГОСТом.
Контрольные образцы-кубы готовят на месте укладки из бетонной смеси, непосредственно укладываемой в дело и выдерживаемых в условиях нормального твердения (при 20(±2)°С и относительной влажности не менее 90%).
Каждая серия контрольных образцов состоит из трех одинаковых кубов. Количество серий определяют в зависимости от вида конструкций или сооружений, их габаритов и массивности. Одну серию образцов-кубов назначают на следующие объемы работ:
- на каждые 50 м3 массивных конструкций при объеме блока бетонирования более 1000 м3, при объеме блока меньше 100 м3 — на каждые 250 м3;
- на каждые 100 м3 крупных фундаментов, но не менее одной серии на каждый блок;
- на каждые 50 м3 массивных фундаментов под технологическое оборудование объемом более 50 м3, но не менее одной серии на каждый блок, а при объеме менее 50 м3 — не менее одной серии на каждый фундамент;
- на каждые 20 м3 каркасных и тонкостенных конструкций (колонны, балки, плиты и т. п.);
- не менее двух серий на 200 м3 оснований и покрытий дорог и аэродромов, одна из которых (три образца-куба) — для испытаний на сжатие, другая — три призмы для испытаний на растяжение при изгибе;
- на каждые 50 м3 сооружений, возводимых в скользящей опалубке, не менее трех серий (одна для испытаний в возрасте трех суток), но не менее чем на каждые 2 м высоты сооружения.
Помимо образцов-кубов стандартного размера в отдельных случаях прочность на сжатие бетона определяют испытанием образцов-кубов с длиной ребра 10, 15 и 30 см, а также образцов-цилиндров диаметром 15 см и высотой 30 см.
Размеры образцов-кубов зависят от наибольшей крупности заполнителя:
Результаты, полученные при испытании образцов-кубов с длиной ребра 10, 15 и 30 см, приводят к стандартной прочности, т. е. прочности при сжатии образцов-кубов с ребром 20 см. Для этого среднеарифметические значения прочности от испытания трех образцов одной серии умножают на поправочные коэффициенты.
Значения поправочных коэффициентов принимают с учетом размеров и формы испытываемых образцов:
Для образцов-цилиндров поправочный коэффициент равен 1,10.
Прочность бетонав конструкции или сооружении считают достаточной, если ни "йодной из испытанных серий снижение прочности по сравнению р проектной маркой бетона не превышает 15%.
Если при испытании образцов окажется, что прочность бетона ниже проектной более чем на 15%, состав бетона для дальнейшего бетонирования немедленно корректируют, а возможность использования ранее забетонированных конструкций определяет проектная организация.
В отдельных случаях (например, в дорожном и аэродромном строительстве) помимо определения прочности бетона на сжатие испытывают его также на растяжение при изгибе.
В случаях, оговоренных проектом или специальными техническими условиями, бетон испытывают на прочность при осевом растяжении, на морозостойкость и водонепроницаемость.
Качество торкрета и набрызг-бетона контролируют испытанием образцов на прочность при сжатии и водонепроницаемость. С этой целью методом торкретирования готовят плиты, из которых выпиливают образцы-кубы необходимых размеров или плитки для испытания на водонепроницаемость.
При подводном бетонировании для проверки прочности бетона на сжатие из «тела» конструкции или сооружения выбуривают образцы-цилиндры.
Испытание прочности бетона в конструкциях и сооружениях
В тех случаях, когда невозможно установить марку бетона в конструкции или сооружении путем испытания предварительно изготовленных или выбуренных образцов, его прочность на сжатие проверяют неразрушающими методами. Эти методы основаны на том, что сначала измеряют какую-нибудь физико-механическую характеристику бетона (xi), а затем через нее определяют прочность на сжатие Rсж.
Зависимость Rсж=f(xi) для каждого метода и вида бетона устанавливают экспериментально с составлением тарировочных графиков или таблиц.
Неразрушающие методы подразделяются на две группы: механические и физические.
К группе механических методов относится оценка прочности бетона на сжатие в конструкциях и сооружениях с помощью эталонного молотка Кашкарова (рис. 20-1). В этом методе используется зависимость между прочностью бетона на сжатие и его поверхностной твердостью:
Для определения прочности бетона на сжатие устанавливают молоток Кашкарова шариком на бетон и слесарным молотком наносят удар по корпусу эталонного молотка. При этом шарик нижней частью вдавливается в бетон, а верхний — в эталонный металлический стержень, оставляя и на бетоне и на стержне отпечатки. После измерения диаметров этих отпечатков dб, и dэ находят их отношение dб/dэ.
По среднеарифметическому из десяти замеров de/da с помощью тарировочных кривых (рис. 20-2) определяют прочность бетона на сжатие. Этот метод, отличающийся простотой и малой трудоемкостью, применяют для определения прочности бетона в тонкостенных конструкциях и сооружениях. Однако он позволяет оценить свойства только поверхностных слоев бетона, что снижает его точность.
Метод Вольфа основан на использовании зависимости между прочностью бетона на сжатие и на растяжение или вырывным усилием:
Для испытания в бетоне сооружения бурят шесть скважинок диаметром 26 мм и глубиной 55 мм. В них вставляют разжимной конус (рис. 20-3), который состоит из конусообразного сердечника, четырех цанговых щек с наружным рифлением, прижимной пружины и соединительной муфты для крепления разжимного конуса к пресс-насосу. Затем конус выдергивают из скважины.
При выдергивании цанговые щеки за счет трения заклиниваются в скважине и выкалывают бетон вокруг нее в виде усеченного неправильного конуса. Развиваемое при этом усилие фиксируется манометром. В зависимости от вырывного усилия Рг по тарировочному графику (рис. 20-4) определяют прочность бетона на сжатие.
Этот метод учитывает влияние на прочность бетона не только раствора, но и крупного заполнителя и сцепления между ними. Однако метод трудоемок (необходимо бурить скважинки) и применять его для испытания тонкостенных конструкций невозможно.
Создаются методы испытаний, использующие зависимость между прочностью бетона на сжатие и упругим отскоком шарика определенной массы, ударяющегося о поверхность бетона с определенной энергией. Этот принцип использован в приборе Царицына, Корниловича и Осадчука (рис. 20-5).
Прибор состоит из маятника с шариком на конце. Маятник свободно качается на оси, на одном конце которой закреплена стрелка для фиксирования показаний прибора на шкале, градуированной в кгс/см2. Маятник закрепляют в исходном горизонтальном положении скобой. Нажимая на спусковой крючок, освобождают маятник. Его шарик ударяет по бойку, после чего отскакивает на определённый угол, что и фиксируется стрелкой.
Прибор удобен, трудоемкость испытаний невелика. Однако методы, основанные на принципе упругого отскока, имеют невысокую точность.
Из физических методов определения прочности бетона на сжатие широко распространен импульсный ультразвуковой. Он основан на измерении скорости распространения в бетоне продольных ультразвуковых волн и степени их затухания. Для испытаний используют специальные ультразвуковые приборы типа УП-4 или УКБ-1.
Скорость продольных ультразвуковых волн v определяют, км/с, из выражения
где S — длина пути распространения ультразвука, т. е. база измерения, мм; t — время прохождения ультразвука в микросекундах, t0 — постоянная поправка прибора, определяемая при сомкнутых щупах.
Скорость ультразвука связана функциональной зависимостью с динамическим модулем упругости бетона. Так, для бетонных стержней, прозвучиваемых с торцов, эта зависимость имеет вид
где ρ — плотность бетона, равная γ/g; g — ускорение силы тяжести.
Прочность на сжатие для бетона определенного состава определяют по тарировочным кривым или вычисляют по формуле
где К — эмпирический коэффициент, зависящий от состава бетона и изменяющийся в пределах 16 000—23 000.
Помимо зависимости Rсж=f(Ед) установлена непосредственная статистическая зависимость Rсж=f(v).
Относительно нетрудоемкий импульсный ультразвуковой метод применяют для оценки прочности бетона, его однородности и выявления дефектов структуры. При определенных условиях (постоянство технологии, идентичность исходных материалов и т. п.) этот метод обеспечивает вполне приемлемую точность контроля.