Методическое пособие "Методика определения прочности бетона обследуемых мостовых железобетонных конструкций" разработано в развитие положений пункта 7.4 СП 79.13330.2012 в целях уточнения и реализации требований по определению прочности бетона при обследованиях железобетонных конструкций мостов в соответствии с ГОСТ 22690, а также в отдельных случаях, когда невозможен полный прямой доступ к эксплуатируемым конструкциям мостов, необходимый в соответствии с действующими стандартами.

Настоящее методическое пособие предназначено для специалистов и руководителей обследовательских, проектно-изыскательских организаций, учреждений и служб заказчика (инвестора), а также других заинтересованных организаций в целях обеспечения их техническими материалами, которые позволяют применить технологию определения прочности бетона мостовых железобетонных конструкций в полевых условиях в условиях отсутствия полного прямого доступа.

В настоящем методическом пособии представлены три обследовательские схемы.

Две схемы содержат рекомендации по применению требований ГОСТ 22690 и ГОСТ 18105 (отдельных положений), которые разработаны для обследования мостовых конструкций.

Третья схема ориентирована на случаи, когда полный прямой доступ к обследуемым мостовым конструкциям невозможен, при этом тип обследований [1] допускает применение такой схемы для определения прочности бетона без дальнейшего использования значений прочности в расчетах.

Оценка прочности бетона по приближенной схеме с применением косвенных неразрушающих методов контроля предусмотрена ГОСТ 22690 и может быть использована для всех прошедших выходной контроль железобетонных конструкций с запасом определяемых значений, поскольку бетон в процессе эксплуатации конструкций набирает дополнительную прочность, равную не менее чем 20% первоначальной прочности по СП 35.13330.2011 (таблица 7.8).

При разработке настоящего методического пособия были учтены данные отраслевых нормативных документов и исследовательских работ в этой области [1] - [13].

Настоящее методическое пособие разработано авторским коллективом: ООО "НИИ МИГС" (д-р техн. наук А.И. Васильев, канд. техн. наук А.С. Бейвель, канд. техн. наук Б.И. Кришман, А.П. Григориадис, А.А. Лебедев).

При разработке настоящего методического пособия были учтены предложения ООО НИЦ "Мосты" (канд. техн. наук Э.А. Балючик, Г.В. Ермольчук).

Методическое пособие рекомендуется использовать для определения прочности бетона при обследованиях железобетонных конструкций мостов, а также других искусственных сооружений транспортного назначения, в которых по условиям их расположения невозможно выполнить измерения в соответствии с требованиями ГОСТ 22690 и ГОСТ 18105 (например, над реками, ущельями, постройками, а также над железнодорожными путями и автомобильными дорогами, когда по условиям движения устройство подмостей для проведения измерений невозможно).

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие документы:

ГОСТ 10180-2012 Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам

ГОСТ 17624-2012 Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности

ГОСТ 18105-2018 Бетоны. Правила контроля и оценки прочности

ГОСТ 22690-2015 Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля

ГОСТ 26633-2015 Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия

ГОСТ 28570-2019 Бетоны. Методы определения прочности по образцам, отобранным из конструкций

СП 35.13330.2011 "СНиП 2.05.03-84* Мосты и трубы" (с изменениями N 1, N 2)

СП 46.13330.2012 "СНиП 3.06.04-91 Мосты и трубы" (с изменениями N 1, N 3, N 4)

СП 79.13330.2012 "СНиП 3.06.07-86 Мосты и трубы. Правила обследований и испытаний" (с изменениями N 1, N 2, N 3, N 4)

Примечание - При пользовании настоящим методическим пособием целесообразно проверить действие ссылочных документов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего методического пособия в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде стандартов.

В настоящем методическом пособии применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1.1 градуировочная зависимость: Графическая или аналитическая зависимость между косвенной характеристикой прочности и прочностью бетона, определенной разрушающим или прямым неразрушающим методом.

Примечание - См. также 3.1.15 и 3.1.19.

3.1.2 группа элементов: Несколько элементов одного функционального назначения или класса по прочности на сжатие, в которых проводят определение прочности бетона по схеме О3.

3.1.3 единичное значение прочности: Средняя прочность бетона на участке измерения.

3.1.4 единичное измерение: Одно измерение прочности бетона (например, один удар склерометром), произведенное на участке измерения.

3.1.5 класс бетона по прочности на сжатие (класс бетона): Кубиковая прочность бетона на сжатие, выраженная в мегапаскалях, со статистической обеспеченностью 0,95.

3.1.6 конструкция: Совокупность элементов, объединенных в единую конструкцию по проектной прочности, функциональному и (или) конструктивному признаку для выполнения проектного назначения эксплуатируемого моста, например "пролетное строение" моста (независимо от числа элементов и пролетов), "опора" моста (независимо от числа опор и (или) стоек в каждой опоре), "фундамент" (независимо от количества фундаментов), "тело трубы" (независимо от количества звеньев трубы), "подпорная стенка" и др.

3.1.7 коэффициент совпадения: Коэффициент, рассчитываемый как отношение прочности бетона, определенной прямым неразрушающим методом, к прочности бетона, определенной косвенным методом по универсальной градуировочной зависимости прибора.

3.1.8 неразрушающие методы: Методы измерения прочности бетона путем локального воздействия (в т.ч. механического) на бетон конструкции, без ее существенного повреждения:

- прямые методы (в т.ч. отрыв со скалыванием и скалывание ребра), применяемые для определения фактического класса бетона как самостоятельно, так и совместно с косвенными методами для построения частных градуировочных зависимостей или определения коэффициентов совпадения;

- косвенные методы (в т.ч. упругого отскока и ультразвуковой), применяемые совместно с прямыми методами в случае определения фактического класса бетона или самостоятельно для приближенной оценки фактической прочности бетона.

3.1.9

3.1.10 обследовательская схема: Совокупность и последовательность основных операций по определению прочности бетона, принимаемая в зависимости от нормируемого типа обследования мостового сооружения.

3.1.11 остаточное среднеквадратическое отклонение: Среднеквадратическое отклонение универсальной (3.1.15) или частной (3.1.19) градуировочной зависимости, характеризующее погрешность при ее построении.

3.1.12 полный прямой доступ: Полевые условия проведения измерений прочности бетона эксплуатируемых мостовых конструкций на всей их поверхности в соответствии с объемами и методами измерений ГОСТ 18105 без использования специальных вспомогательных сооружений и устройств для мостов и автомобильной техники.

3.1.13 проектный класс бетона: Класс бетона по прочности, установленный проектом или нормативными документами и технической документацией.

3.1.14 разрушающие методы определения прочности бетона: Методы определения прочности бетона по контрольным образцам, изготовленным из бетонной смеси по ГОСТ 10180 или отобранным из конструкций по ГОСТ 28570.

3.1.15 универсальная градуировочная зависимость: Градуировочная зависимость прибора, установленная вне обследуемого объекта, в т.ч. путем испытания на сжатие контрольных образцов кубов в лабораторных условиях.

3.1.16 участок измерений: Участок конструкции или элемента, на котором проводят единичные измерения прочности бетона.

3.1.17 фактическая прочность бетона: Средняя прочность бетона, определенная в результате измерений.

3.1.18 фактический класс бетона: Класс бетона, рассчитанный по результатам измерений фактической прочности бетона на момент обследования конструкции.

3.1.19 частная градуировочная зависимость: Градуировочная зависимость прибора, устанавливаемая на обследуемом объекте для данного бетона.

3.1.20 элемент: Конструктивный элемент в составе конструкции, изготовленный из бетона одного класса по прочности на сжатие и не подлежащий дальнейшему разукрупнению, например балка, плита, стойка опоры, рама, тело массивной опоры, ростверк, свая, звено водопропускной трубы и т.п.

В настоящем методическом пособии применены следующие обозначения, используемые при расчетах прочности бетона по обследовательским схемам:

B_п - проектный класс бетона по прочности на сжатие, МПа;

B_ф - фактический класс бетона по прочности на сжатие, МПа;

i - участок измерений, шт.;

j - единичные измерения на участке измерений, шт.;

K_сi - частный коэффициент совпадения на участке измерения i на стадии обследования, вычисляемый по формулам (Ж.2), (Ж.3) приложения Ж ГОСТ 22690-2015 для схемы О2, доли ед.;

K_с - общий коэффициент совпадения, вычисляемый по всем участкам измерений i на стадии обследования (Ж.1 приложения Ж ГОСТ 22690-2015) для схемы О2, доли ед.;

K_спi - частный коэффициент совпадения для используемого прибора и универсальной градуировочной зависимости на участке измерения i, принимаемый по результатам предыдущих обследований железобетонных конструкций мостов за последние 12 мес для схемы О1, доли ед.;

K_сп - общий коэффициент совпадения для используемого прибора и универсальной градуировочной зависимости, вычисляемый по ранее известным значениям K_спi предыдущих обследований железобетонных конструкций мостов за последние 12 мес для схемы О1, доли ед.;

N - количество элементов в составе группы элементов для схемы О3, шт.;

n - количество участков измерений (количество единичных значений прочности бетона), шт.;

R_гр - средняя прочность бетона (схема О3). Используется при построении частной градуировочной зависимости и определяется как средняя по участкам измерений методом отрыва со скалыванием или путем испытаний на сжатие контрольных образцов, МПа;

R_i - средняя прочность бетона на i-м участке (единичное значение) одиночного элемента или конструкции, определенная по результатам измерений косвенным методом, МПа;

R_ik - средняя прочность бетона i-го элемента в группе из N элементов, определенная по результатам измерений косвенным методом для схемы О3, МПа;

R_m - средняя прочность бетона элемента или конструкции, определенная косвенным методом по всем участкам измерений i, МПа;

R_mk - средняя прочность бетона группы элементов для схемы О3, МПа;

R_осн, R_косв - значение прочности бетона, измеренное соответственно прямым и косвенным методами, МПа;

r - коэффициент корреляции градуировочной зависимости, доли ед. (Е.3 приложения Е ГОСТ 22690-2015);

S_m - среднеквадратическое отклонение прочности бетона в элементе или в конструкции, характеризующее разброс значений прочности бетона, МПа;

S_кс - среднеквадратическое отклонение общего коэффициента совпадения прочности бетона K_сп, характеризующее разброс значений частных коэффициентов совпадения K_спi по участкам измерений i, полученных по результатам обследований железобетонных конструкций мостов за последние 12 мес (схема О1);

S_кп - среднеквадратическое отклонение коэффициента совпадения (схема О2);

S_Т.Н.М - остаточное среднеквадратическое отклонение градуировочной зависимости, характеризующее погрешность при ее построении, МПа (Е.2 приложения Е ГОСТ 22690-2015);

S_Т.Р.М - среднеквадратическое отклонение, характеризующее погрешность прямого метода, использованного при построении градуировочной зависимости (соответствует S₄ пункта 5.3 ГОСТ 18105-2018), МПа;

V_m - коэффициент вариации прочности бетона элемента или конструкции, или группы элементов, %;

V_кс - коэффициент вариации общего коэффициента совпадения K_сп для схемы О1, %;

V_rmax - максимально допустимый коэффициент вариации единичных значений прочности бетона;

W_m - размах (разность между наибольшим и наименьшим значениями) значений прочности бетона R_i или частных коэффициентов совпадений K_спi для схем О1, О2, МПа;

- коэффициент расчета S_m при n = 2 - 8.

В настоящем методическом пособии применены следующие сокращения:

УЗМ - ультразвуковой метод определения прочности бетона;

УПО - метод упругого отскока определения прочности бетона;

ОТС - метод отрыва со скалыванием определения прочности бетона.

4.1 Определение прочности бетона при обследованиях мостовых железобетонных конструкций следует проводить с использованием неразрушающих методов контроля (приложение А), основных положений ГОСТ 22690 при учете отдельных указаний ГОСТ 18105 и в соответствии с обследовательскими схемами, обозначаемыми литерой "О" (далее - схемы).

4.2 В схемах "О" приведены рекомендации:

- по выбору рационального состава и объема измерительных работ для различных типов обследований мостовых сооружений;

- объединению элементов моста в единые конструкции с назначением оптимального количества и мест расположения участков измерений на конкретных типах конструкций;

- требованиям к местоположению и состоянию участков измерений;

- рациональной области применения косвенного и прямого неразрушающих методов контроля прочности бетона, выбору оборудования и требования к технологии проведения измерений;

- алгоритмам расчета прочности бетона для выбранной схемы.

Примечание - Комментарии к 4.2 и другим отдельным положениям настоящего методического пособия приведены в приложении Г.

4.3 В настоящем методическом пособии предполагается повышать статус схем от О1 к О3 и далее к испытаниям на сжатие образцов, отобранных из бетона по ГОСТ 28570, если получаемый при испытаниях уровень прочности бетона на предыдущем этапе окажется ниже проектного.

4.4 Определение прочности бетона по схемам О2, О3, а также с использованием разрушающего метода, связанного с изъятием образцов из конструкции по ГОСТ 28570, необходимо проводить по отдельной смете, учитывающей возможное применение автомобильной техники и фактическую трудоемкость работ в соответствии с рекомендациями [1].

4.5 При назначении заказчиком схем О2, О3 рекомендуется учитывать отложенные затраты эксплуатирующей сооружение организации на восстановление поврежденного отрывами защитного слоя бетона, что потребует выполнения ремонтных работ в теплое время года и кратковременного закрытия движения над ремонтируемыми зонами конструкций.

4.6 В техническом задании на проведение обследований железобетонных конструкций мостового сооружения рекомендуется указывать тип схемы.

4.7 В отчетных материалах по определению прочности бетона по схеме О1 должна быть приведена ссылка на документ, подтверждающий значение общего коэффициента совпадения K_сп за период, предшествующий данным обследованиям.

5.1.1 Номер схемы "О" назначают в соответствии с девятью типами обследований мостов [1, таблица 4.1] в зависимости от степени доступности конструкций, от необходимой точности определения прочности бетона, целей и трудозатрат на проведение обследовательских работ, а также от характера и полноты требуемой заказчиком отчетной информации (приложение Б).

5.1.2 Схема О1 применяется для конструкций, полный прямой доступ к которым отсутствует. Схема предназначена для получения информации о соответствии фактической прочности бетона B_ф проектной прочности бетона B_пр обследуемой конструкции по результатам испытаний прочности бетона на участках измерений с применением только косвенных методов неразрушающего контроля.

5.1.3 Полученные по схеме О1 значения прочности бетона не предусматривают их дальнейшего использования в расчетах фактической несущей способности сооружения, а также в проектах ремонта и реконструкции мостов.

5.1.4 Последовательность работ по проведению измерений по схеме О1 состоит в следующем:

- проводят разметку участков измерений на элементах обследуемых конструкций;

- проводят измерения прочности бетона на участках измерений косвенным методом с учетом отбраковки единичных измерений.

5.1.5 Схема О2 предназначена для определения фактического класса бетона B_ф с привязкой значений прочности бетона, полученных косвенным методом, к значениям прочности бетона, полученным прямым методом контроля прочности, путем использования коэффициентов совпадения K_с.

5.1.6 Определенный по данной схеме О2 фактический класс бетона может быть использован для расчетов проектировании усиления, ремонта и реконструкции железобетонных конструкций мостов.

5.1.7 Последовательность работ по проведению измерений по схеме О2 состоит в следующем:

- проводят разметку участков измерений на элементах в составе конструкций "пролетное строение", "опора" и др.;

- проводят измерения прочности бетона на намеченных участках измерений косвенным и прямым методами контроля с отбраковкой единичных измерений прочности бетона.

5.1.8 Схема О3 предназначена для определения фактического класса бетона B_ф элемента или конструкции с использованием коэффициента вариации V_m и построенной частной градуировочной зависимости для данного бетона. Универсальная градуировочная зависимость прибора по этой схеме не используется.

5.1.9 Схема О3 соответствует основным расчетным положениям схемы "В" ГОСТ 18105 и рекомендуется для определения фактического класса бетона, используемого в проектах, а также в случаях возникновения нештатных или спорных ситуаций в процессе строительства или эксплуатации сооружения, когда требуется получить максимально точные сведения о прочности бетона данного конструктивного элемента.

5.1.10 Последовательность работ по проведению измерений по схеме О3 состоит в следующем:

- проводят измерение прочности бетона косвенными методами (например, УЗМ или УПО) не менее чем на 20 назначенных участках измерений в данной группе элементов;

- проводят измерение прочности бетона прямыми и косвенными методами (например, ОТС) не менее чем на 12 выделенных участках в данной группе элементов.

5.2.1 Схемами О1, О2 предусматривается объединение входящих в состав конструкции моста отдельных элементов по проектной прочности бетона и функциональному назначению элементов в единые конструкции, например всех балок в конструкцию - "пролетное строение", всех опор - в единую конструкцию "опора", всех фундаментов - в единую конструкцию "фундамент" и др., рассматриваемые как одиночные в данном сооружении с последующим определением в них прочности бетона.

5.2.2 Для схемы О3 объединение следует проводить с соблюдением следующих условий:

- отдельные железобетонные элементы (например, балки или плиты), входящие в состав пролетного строения, опор моста (например, стойки или ригели) объединяются в группы элементов;

- в состав группы элементов включаются конструкции, изготовленные из бетона одного класса по прочности на сжатие и отформованные по одной технологии. Для вновь изготовленных элементов, не введенных в эксплуатацию, продолжительность периода изготовления элементов, включаемых в одну группу, должна быть не более одной недели;

- коробчатое пролетное строение моста рассматривается как группа элементов, где в качестве одного элемента принимается одна балка в одном пролете.

5.2.3 При измерениях прочности бетона железобетонных конструктивных элементов моста косвенными методами допускается использовать одну градуировочную зависимость.

5.3.1 Расположение участков измерений на обследуемых мостовых железобетонных конструкциях рекомендуется назначать с учетом доступности мест измерений и минимального уровня напряженно-деформированного состояния бетона на участке проведения измерений.

5.3.2 Для пролетных строений участки измерений рекомендуется располагать на разных балках в зоне опирания балок на устои на расстоянии не менее 50 см от оси опирания. Допускается в случаях затрудненного доступа к серединным балкам пролетного строения на устоях назначать участки измерений на стенках и плитах крайних балок вблизи зон опирания.

5.3.3 Размеры участков измерений рекомендуется принимать около 10 x 10 см для всех методов определения прочности бетона, за исключением отрыва со скалыванием. Для отрыва со скалыванием рекомендуемый минимальный линейный размер участка измерений назначается равным 5h + 30 см (h - глубина заделки анкера).

5.3.4 При проведении измерений прочности бетона следует выполнять основные требования ГОСТ 22690, ГОСТ 17624, представленные в таблице 5.1.

5.3.5 В процессе проведения измерений следует проводить отбраковку результатов единичных измерений при отклонении отдельных значений от среднего значения на участке измерения i, превышающих:

- +/- 10% для всех методов испытаний, за исключением УЗМ;

- +/- 2% для УЗМ;

- для метода ОТС единичные измерения дополнительно отбраковываются, если наибольший и наименьший размеры вырванной части поверхности бетона, считая от анкерного устройства до границ разрушения, отличаются более чем в два раза (измерения проводят линейкой), а также, если глубина воронки вырыва анкера отличается (за счет проскальзывания анкера) от глубины заделки анкерного устройства более чем на 5% (допускается фиксировать по показаниям индикатора прибора).

5.3.6 Бетон на участке измерений должен быть без трещин, отслоений, обнажения крупного заполнителя, пыли, цементного молока и видимых следов влаги. В необходимых случаях следует проводить зачистку поверхности мест измерений наждачным камнем.

5.3.7 Для метода УЗМ в зоне контакта ультразвуковых преобразователей с поверхностью бетона не должно быть раковин и воздушных пор глубиной более 3 мм и диаметром более 6 мм, а также выступов более 0,5 мм (ГОСТ 17624).

5.3.8 Прочность бетона элемента или конструкции определяется по данным измерений прочности бетона на участках измерений, назначаемых в соответствии с рекомендациями настоящего методического пособия.

5.3.9 Температура бетона конструкций при испытаниях прочности бетона для всех методов измерений должна быть не ниже минус 10 °C.

5.3.10 Для схем О1, О2 количество участков измерений n должно быть не менее:

- трех участков на конструкции типов "пролетное строение" и "опора" при общей длине пролетного строения до 75 м и количестве опор до 5 шт.;

- шести участков на конструкции типов "пролетное строение" и "опора" при общей длине пролетного строения более 75 м и количестве опор более 5 шт.;

- трех участков в каждом пролете одной железобетонной коробчатой балки или плиты в каждом пролете сталежелезобетонного пролетного строения, а также шести участков для конструкции типа "опора" таких мостов;

- одного участка на 20 м² площади плоских конструкций типов "подпорная стенка", "фундаментная плита" и др. при общем расчетном количестве участков измерений на конструкцию не менее трех;

- одного участка на 4 пог. м длины протяженных конструкций типов "водопропускная труба", "оголовок больверка" и др. при общем расчетном количестве участков измерений на конструкцию не менее трех.

5.3.11 Для схемы О2 в части проведения измерений прочности бетона прямым неразрушающим методом выполняют следующие указания:

- количество участков измерений прямым разрушающим методом должно быть не менее трех на каждую обследуемую конструкцию типов "пролетное строение", "опора" и др.;

- для конструкции сооружения, в которой проведены измерения прочности бетона прямым методом, допускается не проводить определение прочности бетона косвенным методом, если по условиям проведения обследований не требуется определять прочность бетона других конструкций сооружения с использованием коэффициента совпадения K_с. В этом случае фактическая средняя прочность бетона R_ф такой конструкции рассчитывается как средняя по результатам измерений прямым методом.

5.3.12 Для схемы О3 количество участков измерений и их расположение назначаются в соответствии со следующими требованиями:

- для определения прочности бетона группы элементов в составе "пролетного строения" или "опоры" назначается не менее 10% или не менее 12 единиц из общего количества элементов в данной группе;

- при меньшем, чем 12, количестве элементов в группе, в т.ч. для одного элемента, определение прочности бетона проводят на фактическом количестве элементов;

- общее количество участков измерений i на всех назначенных для измерения прочности элементах, а также в случае испытания одного элемента должно быть не менее 20 участков;

- на всей длине каждого из назначенных для измерения прочности горизонтальных линейных элементов (например, балок) проводят разметку участков измерений, которые должны располагаться на расстояниях не менее одного участка на 4,0 пог. м по длине элемента, но не менее трех на один элемент;

- на всей длине каждого из назначенных для измерения прочности вертикальных линейных элементов (например, стойки опор) проводят разметку не менее чем шести участков измерений;

- на всей площади каждого из назначенных для измерения прочности плоских элементов (например, шкафных стенках устоев, монолитных плитах проезжей части) участки измерений должны располагаться на расстояниях не менее одного участка на 20 м² поверхности плоского элемента.

6.1.1 Среднюю прочность бетона R_m, R_mk определяют по формулам:

- для одиночного элемента или конструкции как среднее значение прочности по участкам измерений n:

- для группы элементов как среднее значение прочности по N элементам:

6.1.2 Общий коэффициент совпадения K_с для схемы О2 для бетона элемента или конструкции вычисляют по всем участкам измерений n по формуле

6.1.3 Общий коэффициент совпадения K_сп применяемого прибора и универсальной градуировочной зависимости для схемы О1 вычисляют по ранее известным значениям частных коэффициентов совпадения K_сi за последние 12 мес обследований железобетонных мостов по формуле

6.1.4 Частные коэффициенты совпадения K_сi и (или) K_спi на i-м участке для j измерений вычисляют по формуле

Значения частных коэффициентов совпадения должны соответствовать требованиям:

- каждый частный коэффициент совпадения K_сi и (или) K_спi на i-м участке измерения должен удовлетворять неравенству:

- каждый частный коэффициент совпадения K_сi и (или) K_спi на i-м участке измерения не должен отличаться от значения общего коэффициента совпадения K_с и (или) K_сп более чем на +/- 15%:

6.1.5 Коэффициент вариации прочности бетона V_m рассчитывают по формуле

6.1.6 Коэффициент вариации общего коэффициента совпадения V_кс за предшествующие данным обследованиям 12 мес рассчитывают по формуле

6.1.7 Среднеквадратическое отклонение прочности бетона S_m в элементе или конструкции рассчитывают по формуле

6.1.8 Среднеквадратическое отклонение коэффициента совпадения S_кп при количестве значений частных коэффициентов совпадения K_спi > 10 за предшествующие данным обследованиям 12 мес рассчитывают по формуле

6.1.9 Для схемы О3 среднеквадратическое отклонение прочности бетона S_m в конструкции определяют по формуле

При этом построенная для данного объекта частная градуировочная зависимость прибора должна удовлетворять условиям S_Т.Н.М·R_гр < 0,15 и r > 0,7 (Е.5 приложения Е ГОСТ 22690-2015), где значение S_Т.Р.М в долях от средней прочности бетона участков R_гр, использованных при построении градуировочной зависимости, принимают равным:

- для метода отрыва со скалыванием - по таблице 6.1;

- для разрушающих методов - S_Т.Р.М = 0,02R_гр средней прочности испытанных образцов.

6.1.10 Фактический класс бетона B_ф конструкции, определяемый в результате обследований, рассчитывают по формуле

6.2.1 Определение фактической прочности бетона B_ф по схеме О1 проводят с использованием реализующего косвенный метод контроля прибора и результатов определения прочности бетона таким прибором за последние 12 мес по данным предыдущих обследований.

6.2.2 Для оценки пригодности применяемого прибора и его универсальной градуировочной зависимости по схеме О1 необходимо рассчитать коэффициент вариации V_кс общего коэффициента совпадения K_сп, полученного по результатам предыдущих за последние 12 мес обследований железобетонных конструкций мостов.

6.2.3 Коэффициент вариации V_кс вычисляют по значениям частных коэффициентов совпадения K_спi с использованием формул (4), (9), (11) при количестве участков измерений n > 10, на которых производилось определение K_спi за предшествующие обследованиям 12 мес.

6.2.4 При количестве участков измерений n <= 10, на которых производилось определение K_спi, за предшествующие обследованиям 12 мес коэффициент вариации V_кс допускается вычислять по формуле

где коэффициент - принимают по таблице 6.2;

- общий коэффициент совпадения K_сп - за предшествующие 12 мес рассчитывают по формуле (4) с соблюдением требований к значениям частных коэффициентов K_спi по 6.1.4.

6.2.5 Значение V_кс должно быть меньше максимально допустимого значения V_rmax, указанного в таблице 6.2, и удовлетворять условию

6.2.6 В случае если значение коэффициента вариации V_кс превышает максимально допустимые значения V_rmax, т.е. V_кс > V_rmax, необходимо провести отбраковку отдельных значений K_сi и (или) увеличить количество измерений, в т.ч. за счет проведения испытаний прочности на бетонных образцах в лабораторных условиях с последующим пересчетом значения общего коэффициента совпадения K_сп по формуле (4).

Как крайнюю меру следует провести внеплановую поверку применяемого прибора.

6.2.7 Фактическую среднюю прочность бетона обследуемой конструкции R_m, определяемую по всем участкам измерений косвенными методами, рассчитывают по формуле

6.2.8 Ориентировочное значение класса бетона по прочности B_ф обследуемой железобетонной конструкции определяют по формуле (17) и сравнивают (см. формулу (18)) с проектным значением класса бетона:

На основании анализа неравенства (18) делают вывод о сохранении уровня проектной прочности бетона обследуемой мостовой железобетонной конструкции.

6.2.9 Допускается проводить оценку класса бетона B_ф косвенным методом с применением универсальной градуировочной зависимости прибора и ее характеристик по формулам (1), (8), (12), (13) с использованием значений прочности бетона R_m, R_i, умноженных на общий коэффициент совпадения K_сп, на не менее чем 10 участках измерений с учетом требований 6.2.2 - 6.2.7.

6.2.10 В случае использования универсальной градуировочной зависимости прибора, установленной на предприятии-изготовителе, при приближенном определении класса бетона B_ф допускается вычислять среднеквадратическое отклонение S_m по единичным значениям прочности бетона, полученным на не менее чем 10 участках измерений и умноженным на общий коэффициент совпадения K_сп, по формуле

6.2.11 Пример определения прочности бетона железобетонного пролетного строения моста по схеме О1 приведен в приложении В.

6.3.1 Определение класса бетона по прочности по схеме О2 следует проводить с использованием коэффициентов совпадений прочности бетона K_с и единичных значений прочности R_i, полученных косвенным методом.

6.3.2 В расчете класса бетона по схеме О2 следует принимать только те единичные значения прочности бетона R_i, которые обеспечивают значение коэффициента вариации V_m единичных значений не выше максимально допустимого уровня V_rmax, приведенного в таблице 6.2, т.е. V_m <= V_rmax.

В необходимых случаях следует провести отбраковку и (или) увеличить количество участков измерений или, в крайнем случае, провести внеплановую поверку применяемого прибора.

6.3.3 Коэффициент вариации V_m единичных значений R_i по участкам измерений n рассчитывают по следующим формулам:

- n <= 10 с учетом коэффициента (таблица 6.2) - по формуле

- n > 10 - по формуле (8).

6.3.4 На участках, где проведены измерения прочности бетона прямым и косвенным методами, проводят определение значения коэффициента совпадения K_с по формуле (3).

6.3.5 Допускается использовать единое значение коэффициента совпадения K_с для всех конструкций обследуемого сооружения. Например, коэффициент совпадения, полученный по результатам определения прочности бетона на конструкции "опора", допускается использовать при расчете прочности бетона конструкции "пролетное строение".

6.3.6 Определение значений коэффициента совпадения K_с следует проводить по результатам испытаний образцов, извлеченных из конструкции (ГОСТ 28570) по отдельному договору на проведение таких работ.

6.3.7 Расчет фактической средней прочности бетона R_ф конструкции проводят по всем участкам измерений n путем умножения средней величины единичных значений прочности бетона R_i, полученных косвенным методом по универсальной градуировочной зависимости прибора, на коэффициент совпадения K_с по формуле

6.3.8 Определяют фактический класс бетона конструкции B_ф по формуле

6.3.9 Проводят оценку соответствия фактического класса бетона B_ф проектному классу B_п по неравенству

6.3.10 Пример определения прочности бетона железобетонного пролетного строения моста по схеме О2 приведен в приложении В.

6.4.1 По результатам измерений прочности прямыми и косвенными методами на 12 выделенных участках проводят расчет и построение частной градуировочной зависимости для прибора, реализующего косвенный метод применительно к бетону данной группы объектов, в соответствии с указаниями приложения Е ГОСТ 22690-2015.

6.4.2 С использованием построенной частной градуировочной зависимости проводят определение единичных значений прочности бетона R_i на всех (не менее 20) участках измерений n данной группы элементов.

6.4.3 Определяют средние прочности бетона R_ik каждого элемента и затем среднюю прочность бетона всей группы элементов R_mk по формуле (2).

6.4.4 Определяют среднеквадратическое отклонение S_m по формуле (12) и коэффициент вариации V_m по формуле (8) по всем участкам измерений, расположенным на N элементах данной группы.

6.4.5 Определяется фактический класс бетона B_ф всей группы в количестве N элементов по формуле (13), где R_m принимают как среднюю прочность бетона всей группы элементов.

6.4.6 Проводят анализ соответствия фактического класса бетона B_ф всей группы элементов N и средней прочности бетона отдельных элементов R_фi на выполнение следующих условий:

6.4.7 В случае выполнения условий (24) группа из N элементов, образующих конструкцию "пролетное строение", "опора" и др., считается принятой в целом как группа.

6.4.8 Если техническим заданием на выполнение обследовательских работ установлено определение фактического класса бетона B_фi каждого одиночного элемента в составе группы из N элементов, то значение B_фi определяют по формуле (13) для каждого элемента с использованием значения V_m и R_фi для данного элемента, а затем проводят сравнение значения B_фi с проектным классом по неравенству B_п <= B_фi.

6.4.9 Если фактический класс бетона одиночного элемента B_фi оказался меньше проектного класса B_п, то такой элемент рекомендуется подвергнуть последующей проверке прочности бетона путем испытаний на сжатие образцов, отобранных из элемента по ГОСТ 28570.

6.4.10 Примеры построения и расчета параметров градуировочной зависимости, а также определения прочности бетона, соответствующие схеме О3, приведены в приложении Е ГОСТ 22690-2015, а также в [3].

6.4.11 При использовании методов прямого и разрушающего контроля прочности бетона работы по восстановлению целостности конструкций (прочности и долговечности) выполняются силами заказчика обследовательских работ.

--------------------------------

<*> В основу настоящего приложения положены данные ООО НТЦ "Эксперт".

Автодорожный мост введен в эксплуатацию в 1997 году. Сооружение рассчитано под временные нормативные нагрузки А11 и НК-80.

Статическая система пролетного строения - балочная, температурно-неразрезная. Разбивка на пролеты: 12,0 + 18,0 + 12,0 м. Полная длина пролетного строения - 42,0 м. Габарит проезжей части по ширине - Г-12,6 м.

Пролетное строение выполнено по типовому проекту [12]. В каждом пролете моста в поперечном сечении установлены девять железобетонных ребристых балок с каркасной арматурой. Высота балок - 0,9 м и 1,05 м, толщина плиты проезжей части - 0,15 м, толщина ребра - 0,16 м.

Проектный класс бетона - B25.

Задача - определить прочность бетона пролетного строения железобетонного моста в процессе обследований с использованием косвенного метода контроля прочности бетона.

За последние 12 мес, предшествующие настоящим обследованиям, применяемый склерометр и его универсальная градуировочная зависимость использовались совместно с прибором, реализующим прямой метод определения прочности бетона "отрыв со скалыванием", шесть раз.

Значения частных коэффициентов совпадения K_спi на i-х участках ранее обследованных конструкций, полученных с использованием универсальной градуировочной зависимости склерометра, приведены в таблице В.1.

Для использования данного склерометра с его градуировочной зависимостью определяют значение общего коэффициента совпадения K_сп по формуле (4):

Определяют коэффициент вариации V_кс общего коэффициента совпадения K_сп по формуле (14):

Полученный коэффициент вариации V_кс общего коэффициента совпадения K_сп сравнивают с максимально допустимым его значением V_rmax, приведенным в таблице 6.3:

Значение V_кс не удовлетворяет неравенству (15).

Таким образом, значение общего коэффициента совпадения K_сп не удовлетворяет требованиям 6.2.5 и не может быть использовано при расчете прочности бетона по схеме О1 в данных обследованиях.

Проводят отбраковку "в запас" двух максимальных значений K_сп, а также дополнительно в лабораторных условиях проводят испытания прочности бетона на двух сериях образцов в июне 2019 г.

Полученные значения частных коэффициентов совпадения K_спi после отбраковки и дополнительных испытаний прочности бетона приведены в таблице В.2.

Определяют новое значение общего коэффициента совпадения K_сп за предшествующие данным обследованиям 12 мес по формуле (4):

Определяют коэффициент вариации V_кс нового общего коэффициента совпадения K_сп по формуле (14) и сравнивают с максимально допустимым значением V_rmax.

Требование по неравенству (15) выполнено.

Таким образом, было установлено, что универсальная градуировочная зависимость применяемого прибора, реализующего косвенный метод, обеспечивает при проведении последующих обследований необходимую для схемы О1 точность измерений с общим коэффициентом совпадения K_сп = 1,03.

Провели виртуальное объединение отдельных элементов пролетного строения, которыми являются каркасные балки, в единую конструкцию - "пролетное строение".

Принимают шесть участков измерений прочности бетона. Участки измерений располагаются на одной средней и двух крайних балках пролетного строения, в местах опирания балок на устои моста, по три участка со стороны каждого устоя.

Склерометром проводят единичные измерения прочности бетона на выделенных шести участках измерений.

Результаты измерений и средние значения прочности бетона приведены в таблице В.3.

Проводят отбраковку единичных измерений прочности бетона на каждом участке измерений в соответствии с требованиями 5.3.5.

Проводят расчет средней прочности бетона R_i на каждом участке измерений с использованием девяти расчетных единичных измерений (см. таблицу В.3).

В.1.5 Определение ориентировочного значения фактической прочности бетона R_ор.ф пролетного строения

Расчет ориентировочного значения фактической средней прочности бетона R_m пролетного строения проводят по формуле (16) с учетом значения полученного общего коэффициента совпадения K_сп по формуле (В.4):

В.1.6 Класс бетона пролетного строения по схеме О1 определяется по формуле (17):

В.1.7 Проводят сравнение полученного при обследовании пролетного строения моста значения фактического класса бетона B_ф с проектным классом бетона B_п по условию (18):

Таким образом, фактическая прочность бетона пролетного строения, обследованного по схеме О1, была зафиксирована не ниже установленной в проекте.

Автодорожный мост введен в эксплуатацию в 1997 г. Сооружение рассчитано под временные нормативные нагрузки А11 и НК-80.

Статическая система пролетного строения - балочная, температурно-неразрезная. Разбивка на пролеты: 12,0 + 18,0 + 12,0 м. Полная длина пролетного строения - 42,0 м.

Пролетное строение выполнено по типовому проекту [13]. В каждом пролете моста в поперечном сечении установлены девять железобетонных ребристых балок с каркасной арматурой. Высота балок - 0,9 и 1,05 м, толщина плиты проезжей части - 0,15 м, толщина ребра - 0,16 м.

Проектный класс бетона - B25.

Задача - определить прочность бетона пролетного строения железобетонного моста в процессе обследований с использованием прямого метода отрыва со скалыванием и косвенного метода упругого отскока с использованием склерометра.

Проведено виртуальное объединение отдельных элементов пролетного строения, которыми являются каркасные балки, в единую конструкцию - "пролетное строение".

Приняли шесть участков измерений прочности бетона склерометром. Из них на четырех участках провели измерение прочности бетона методом отрыва со скалыванием.

Участки измерений склерометром были назначены на стенках одной средней и двух крайних балках пролетного строения, в местах опирания балок на устои моста, по три участка со стороны каждого устоя.

Участки измерений прочности бетона методом отрыва со скалыванием назначили в местах измерения прочности бетона склерометром на стенках двух крайних балок в зонах опирания балок на обоих устоях.

Провели единичные измерения прочности бетона на назначенных участках измерений:

- методом упругого отскока на шести участках с учетом получения девяти расчетных значений единичных измерений на каждом участке измерений;

- методом отрыва со скалыванием на четырех участках при двух отрывах на одном участке измерений (глубина заделки анкера прибора 35 мм).

Результаты измерений значений прочности бетона методом упругого отскока и отрыва со скалыванием приведены в таблице В.4.

Провели первичную отбраковку единичных измерений прочности бетона на каждом участке измерений в соответствии с требованиями 5.3.5.

Провели проверку и вторичную отбраковку единичных значений прочности бетона по допустимому максимальному размаху величин единичных значений R_i по участкам измерений (см. таблицу В.4).

С этой целью рассчитывают коэффициент вариации V_кс единичных значений прочности бетона на участках измерений по формуле (7):

Полученное значение V_кс сравнивают с максимально допустимым V_rmax по таблице 6.2:

Максимальный размах единичных значений прочности бетона находится в допустимом интервале, и результаты измерений могут быть использованы для расчета класса бетона пролетного строения.

По результатам единичных измерений прочности бетона косвенным методом и методом отрыва со скалывания (см. таблицу В.2) рассчитывают частные коэффициенты совпадения K_сi по формуле (5).

Значения частных коэффициентов совпадения K_сi приведены в таблице В.4.

Полученные значения частных коэффициентов совпадения K_сi должны удовлетворять требованиям Ж.2 приложения Ж ГОСТ 22690-2015:

- находиться в интервале значений 0,7 <= K_сi <= 1,3;

- удовлетворять условию 0,85 <= K_спi/K_с <= 1,15.

Проверка соблюдения изложенных выше требований показала, что значение частного коэффициента совпадения K_сi, равное 1,12 (см. таблицу В.4), должно быть отбраковано.

Расчетное значение общего коэффициента совпадения K_с с учетом отбраковки было определено по формуле

Провели расчет средней прочности бетона на каждом участке измерений косвенным методом с использованием девяти расчетных единичных измерений (см. таблицу В.4).

Определили фактическую прочность бетона пролетного строения по всем участкам измерений с учетом общего расчетного коэффициента совпадения K_с по формуле

Фактический класс бетона на сжатие B_ф определили по формуле

Провели сравнение фактического класса бетона на сжатие, полученного в процессе обследований, с проектным классом:

Сравнением было установлено, что фактический класс бетона обследуемого пролетного строения превышает на 6% класс бетона, установленный проектом класса.

[1] ОДМ 218.4.001-2008 Методические рекомендации по организации обследования и испытания мостовых сооружений на автомобильных дорогах

[2] СП 13-102-2003 Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений

[3] Методика статистической оценки прочности бетона в железобетонных конструкциях: методическое пособие / НИИЖБ им. А.А. Гвоздева. - М.: ФАУ ФЦС, 2017. - 148 с.

[4] Васильев А.И., Евланов С.Ф., Бейвель А.С. Контроль прочности бетона при обследованиях мостовых конструкций // Транспортное строительство. - 2017. - М 5. - С. 14 - 16

[5] Енютин Ю.А. Контроль прочности бетона: взгляд со стройплощадки. Транспортное строительство. - 2018. - N 1. - С. 4 - 7

[6] Гуща Ю.П., Бруссер М.И., Краковский М.Б., Серых Р.Л., Скубко В.М. О переходе от марок к классам бетона по прочности // Бетон и железобетон. - 1985. - N 10. - С. 39 - 40

[7] Гуща Ю.П., Бруссер М.И., Краковский М.Б. и др. Стандарт на правила контроля прочности бетона // Бетон и железобетон. - 1988. - N 2. - С. 39 - 40

[8] Гвоздев А.А., Краковский М.Б., Бруссер М.И., Игошин В.Л., Дорф В.А. Связь статистического контроля прочности бетона с надежностью железобетонных конструкций. - Бетон и железобетон. - 1985. - N 3 - С. 37 - 38

[9] Дерюгин Л.М. К вопросу оценки качества и прочности бетона // Бетон и железобетон. - 2014. - N 1. - С. 23 - 27

[10] Улыбин А.В. О выборе методов контроля прочности бетона построенных сооружений // Magazine of Civil Engineering. - 2011. - N 4. - С. 10 - 15

[11] Руководство по ремонту бетонных и железобетонных конструкций транспортных сооружений с учетом обеспечения совместимости материалов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: ОАО ЦНИИС, 2010. - 182 с.

[12] Серия 3.503.1-73 Пролетные строения без диафрагм длиной 12, 15 и 18 м из железобетонных балок таврового сечения с ненапрягаемой арматурой для автодорожных мостов

[13] Серия 3.503-14 Сборные железобетонные пролетные строения для автодорожных мостов