Рекомендовано к изданию решением Научно-технического совета НИИСК Госстроя СССР.

Руководство содержит основные требования к неразрушающему контролю прочности бетона при сжатии в возводимых и эксплуатируемых конструкциях зданий и сооружений при их приемке по этому показателю или проверке несущей способности. Предусмотрено определение прочности бетона стандартизованными методами: испытанием образцов, извлеченных из конструкции, отрывом со скалыванием, скалыванием ребра конструкции, пластической деформации и ультразвуковым.

Руководство разработано НИИСК Госстроя СССР (кандидаты техн. наук Д.А. Коршунов, М.В. Сидоренко, инженеры Ю.И. Кураш, А.С. Гончарова) и НИИЖБ Госстроя СССР (кандидаты техн. наук В.А. Клевцов, М.Г. Коревицкая, Г.В. Сизов) при участии института строительной техники ПНР (докторов-инженеров Л. Брунарски, Л. Рункевича).

Руководство рассчитано на инженерно-технических работников научно-исследовательских организаций, архитектурно-строительного контроля и строительных лабораторий, а также экспертов, выполняющих приемку и обследование конструкций.

Замечания и предложения по Руководству просьба направлять по адресам: 252037, Киев, ул. И. Клименко, 5/2, НИИСК; 109389, Москва, 2-я Институтская ул., 6, НИИЖБ.

1.1. В настоящем Руководстве даны методы определения и оценки прочности тяжелого бетона в возведенных и эксплуатируемых бетонных и железобетонных конструкциях зданий и сооружений в случаях инспекционного и эксплуатационного контроля при:

приемке конструкций, когда отсутствует необходимая исполнительная документация или возникают сомнения в ее достоверности;

проверке несущей способности конструкций, получивших в процессе эксплуатации повреждения от механических, химических, тепловых и подобных воздействий, а также при аварийных ситуациях;

определении несущей способности в условиях реконструкции с изменением условий эксплуатации по сравнению с проектными (в частности, с увеличением нагрузок).

1.2. Руководство предназначено для использования инженерно-техническими работниками научно-исследовательских организаций, архитектурно-строительного контроля, строительных лабораторий и экспертами, имеющими общую инженерную подготовку в области железобетонных конструкций, опыт проведения обследований и использования неразрушающих методов определения прочности бетона.

1.3. Выполнение работ, предусмотренных Руководством, является составной частью общего комплекса работ по натурным обследованиям и испытаниям конструкций, который осуществляется на основе специальных документов инструктивного характера или программ проведения обследований.

1.4. При определении и оценке прочности бетона необходимо учитывать материалы обследования, в частности, сведения, получаемые на основе:

проектных материалов;

исполнительной технической документации об изготовлении и возведении конструкций, включая данные о составе бетонной смеси, виде заполнителя и цемента, условиях твердения бетона;

выявления фактических условий эксплуатации (нагрузки, воздействия);

технического осмотра конструкций.

1.5. При выполнении испытаний на строящихся и эксплуатируемых объектах необходимо соблюдать требования техники безопасности.

1.6. При контроле прочности бетона необходимо:

сформулировать цели контроля;

назначить объемы и места получения информации;

выбрать методы испытаний для получения информации о прочности бетона;

провести испытания;

обработать полученную информацию и принять решение по результатам контроля.

1.7. План контроля прочности бетона должен быть разработан в составе методики обследования и может уточняться в процессе контроля.

Цель контроля формулируется согласно п. 1.1 настоящего Руководства с уточнением конкретных задач контроля.

1.8. Объектом контроля прочности бетона может быть зона конструкции, отдельная конструкция или группа конструкций.

1.9. Контроль может быть сплошным или выборочным.

1.10. Определения основных терминов, использованных в Руководстве, приведены в Прил. 1, а основных обозначений величин - в Прил. 2.

1.11. Особенности определения прочности бетона в конструкциях, подверженных агрессивным воздействиям, даны в Прил. 3.

2.1. План контроля определяется программой обследования и зависит от решаемых задач и состояния конструкций.

Сплошному контролю подлежат все конструкции (зоны конструкций), в которых при техническом осмотре выявлены дефекты бетона. Сплошной контроль используют также, если есть опасение, что конструкции могли пострадать от агрессивных воздействий.

Выборочный контроль используют в тех случаях, когда прочность бетона контролируют по причинам, не связанным с наличием местных дефектов.

Группировка конструкций (зон конструкций) может быть уточнена по результатам испытаний.

2.2. Количество n участков испытания должно быть не менее:

трех на одной конструкции (на одной зоне конструкции) при оценке по средней прочности бетона (п. 8.2);

двенадцати для одной конструкции (зоны конструкции) или для группы конструкций (зон конструкций) при оценке по п. 8.3.

2.3. Места расположения участков испытания конструкций назначают в зависимости от:

цели контроля;

вида и конструктивного решения конструкции;

технологических и эксплуатационных особенностей, в том числе наличия и характера повреждений.

Места расположения участков испытаний должны, как правило, располагаться в зонах конструкции, работающих преимущественно на сжатие, и в зонах анкеровки самозаанкеривающейся преднапряженной арматуры.

Примеры мест расположения участков испытания для некоторых наиболее массовых конструкций указаны на рис. 1.

Примечание. При определении прочности бетона методами, основанными на местном (в малом объеме) разрушении бетона, места испытаний не следует назначать в зонах действия максимальных сжимающих напряжений.

2.4. Для определения прочности бетона непосредственно в конструкциях следует преимущественно использовать методы испытаний, основанные на:

местном (в малом объеме) разрушении бетона конструкции - метод извлечения образцов бетона, метод отрыва со скалыванием, метод скалывания ребра конструкции;

определении пластических или упругих свойств бетона - метод пластических деформаций (при ударном воздействии), ультразвуковой импульсный метод.

Для этих методов могут быть использованы приведенные в настоящем Руководстве универсальные зависимости между косвенным показателем КП и прочностью бетона при сжатии R (с корректировкой их в необходимых случаях согласно п. 2.7 настоящего Руководства).

Допускается использование и других методов, предусмотренных государственными стандартами. Для таких методов на основе специальных исследований должна быть получена зависимость КП-R.

2.5. Метод испытаний следует выбирать в зависимости от:

конкретных условий проведения испытаний и наличия средств испытаний;

необходимого объема проведения испытаний;

необходимой степени достоверности определения прочности бетона.

2.6. Методы, основанные на местном разрушении бетона конструкции, дают наиболее достоверную информацию о прочности бетона, но более трудоемки, а места испытаний требуют заделки.

Эти методы рекомендуется преимущественно использовать:

при контроле ответственных конструкций;

для корректировки зависимости КП-R при использовании методов, основанных на определении упругих или пластических характеристик бетона;

при малом объеме контроля.

2.7. Методы, основанные на определении пластических или упругих характеристик бетона, отличаются меньшей трудоемкостью, но в ряде случаев позволяют определить прочность бетона лишь с невысокой точностью.

Эти методы рекомендуется преимущественно использовать:

при техническом осмотре для выявления конструкции (зон конструкций) с относительно меньшей прочностью бетона;

при большом объеме контроля. В этом случае используемая универсальная зависимость КП-R должна быть откорректирована для конкретных местных условий путем введения корректирующего множителя , определяемого и используемого в соответствии с Прил. 4. Указанная корректировка необходима для учета реальных технологических особенностей, карбонизации поверхностного слоя, влажности бетона и других факторов, которые могут существенно повлиять на зависимость КП-R.

2.8. На участках испытания конструкции должны быть удалены штукатурка или другая облицовка, а также слой бетона с нарушенной структурой.

Испытания следует проводить при положительной температуре бетона.

После проведения испытаний методами, основанными на местном разрушении бетона конструкции, места испытаний должны быть заделаны бетоном или цементным раствором состава 1:3.

2.9. Проведение испытаний и определение единичных значений прочности бетона при сжатии на участке испытаний выполняются по правилам, установленным в разделах 3 - 7 настоящего Руководства.

2.10. Для получения значения на участке проводят испытаний. Минимальное количество испытаний на участке устанавливается для каждого метода. В оговоренных ниже случаях допускается принимать .

При проведении на участке трех или более испытаний результаты, значительно отличающиеся от среднего, отбрасывают и вместо них проводят дополнительные испытания. Проверку выпадающих результатов испытаний выполняют в соответствии с Прил. 5.

2.11. Для проведения испытаний необходимо использовать средства (приборы), удовлетворяющие требованиям соответствующих государственных стандартов.

Испытания выполняют в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора.

3.1. Метод установлен ГОСТ 10180-74 и основан на непосредственном определении прочности бетона по результатам испытания до разрушения образцов (кернов, кубов), извлеченных из конструкции.

Прочность бетона на участке допускается определять по результату испытания одного образца.

3.2. Извлечение образца следует, как правило, производить в местах, свободных от арматуры.

При невозможности получения образцов, свободных от арматуры, образцы с арматурой могут быть использованы для испытания на сжатие, если арматура расположена в образце перпендикулярно действию испытательной нагрузки. Диаметр арматуры и ее расположение должны быть отмечены в журнале испытаний.

3.3. Размеры образцов должны удовлетворять следующим требованиям:

диаметр d кернов должен иметь размер 71, 100, 150 или 200 мм, а высота керна должна быть ;

сторона ребра a куба должна иметь размер 71, 100, 150, 200 или 300 мм;

размеры образцов бетона должны соответствовать крупности заполнителя, мм:

3.4. До испытания на прессе измеряют размеры образцов с точностью до 1 мм.

Неплоскостность опорных граней образцов, прилегающих к плитам пресса, характеризуемая величиной наибольшего зазора между проверяемой поверхностью образца и рабочей поверхностью поверочной плиты, не должна превышать 0,05 мм на 100 мм длины. Если опорные грани образцов не удовлетворяют этому требованию, они должны быть отшлифованы или выровнены слоем быстротвердеющего состава толщиной не более 2 мм; прочность состава к моменту испытания должна быть не меньше прочности образцов.

Влажные образцы до испытания выдерживают не менее 2 ч в помещении с относительной влажностью воздуха не более 60% при температуре не ниже 15 °С.

3.5. Для испытания образцы устанавливают на нижнюю опорную плиту пресса центрально относительно его оси, пользуясь рисками, нанесенными на плите.

Нагрузка на образец при испытании должна возрастать непрерывно с постоянной скоростью от 2 до 10 кгс/см² в секунду до его разрушения.

3.6. В качестве единичного значения прочности бетона на участке испытания принимают среднее значение прочности образцов, извлеченных из конструкции на этом участке, и определяют его по формуле

где - переводной коэффициент к прочности бетона куба с длиной ребра 200 мм, значения которого принимают по табл. 1;

- коэффициент, учитывающий форму образца, значения которого принимают равными: для кубов ; для кернов при от 1 до 2 по формуле

- разрушающая нагрузка для одного образца;

- площадь поперечного сечения того же образца.

4.1. Метод установлен ГОСТ 21243-75 и основан на наличии зависимости между прочностью бетона R и усилием P, выраженным в кгс, необходимым для вырыва заделанного в теле конструкции анкерного устройства вместе с окружающим его бетоном при глубине заделки h в соответствии с рис. 2.

Метод используют при прочности бетона от 100 до 1000 кгс/см².

Прочность бетона на участке допускается определять по результату одного испытания.

4.2. Участки для испытания следует располагать так, чтобы в зону вырыва не попадала арматура.

На участке испытания толщина конструкции должна превышать глубину заделки анкера не менее чем в два раза. При пробивке отверстия шлямбуром толщина конструкции в этом месте должна быть не менее 150 мм.

Расстояние от анкерного устройства до грани конструкции должно быть не менее 150 мм, а от соседнего анкерного устройства не менее 250 мм.

4.3. Для проведения испытаний рекомендуется использовать анкерные устройства одного из трех типов, приведенных на рис. 3.

Анкерные устройства типа I закладывают, как правило, при бетонировании конструкции, а типов II и III - устанавливают в шпуры, высверленные в бетоне конструкции. Рекомендуемые типоразмеры анкерных устройств приведены в табл. 2.

Диаметр шпура в бетоне не должен превышать максимальный диаметр заглубляемой части анкерного устройства более чем на 2 мм. При использовании анкеров других типов в формулу 3 следует ввести коэффициент по Прил. 4.

Заделка анкерных устройств в конструкции должна обеспечить надежное сцепление анкера с бетоном.

4.4. Нагрузка на анкерное устройство должна возрастать плавно со скоростью не более 300 кгс/с вплоть до вырыва его вместе с окружающим бетоном.

Наибольший и наименьший размеры вырванной части бетона, равные расстоянию от анкерного устройства до границ разрушения на поверхности конструкции, не должны отличаться один от другого больше чем в два раза.

4.5. Единичное значение прочности бетона на участке испытаний определяют по Прил. 6 в зависимости от напряжений сжатия в бетоне и значения .

Сжимающие напряжения в бетоне , действующие в период испытаний, определяют расчетом конструкции с учетом действительных размеров сечений и величин нагрузок (воздействий).

Единичное значение прочности бетона на участке в предположении определяют по формуле

где - коэффициент, учитывающий крупность заполнителя, принимаемый равным: при максимальной крупности заполнителя менее 50 мм - 1, при 50 мм и более - 1,1;

- коэффициент, вводимый при фактической глубине , отличающейся от h более чем на 5%.

При этом не должно отличаться от номинального значения, принятого при испытании, более чем на +/- 15%;

A - коэффициент пропорциональности, значение которого при использовании анкерных устройств по п. 4.3 настоящего Руководства принимается по табл. 3.

5.1. Метод установлен ГОСТ 22690.4-77 и основан на наличии зависимости между прочностью бетона R и усилием P, выраженным в кгс, необходимым для скалывания ребра конструкции при определенных параметрах нагружения, согласно рис. 4.

Параметры нагружения следует принимать:

a = 20 мм; b = 30 мм; .

Метод используется при прочности бетона от 100 до 700 кгс/см².

На участке испытания необходимо провести не менее двух сколов бетона.

5.2. На участках испытания толщина конструкции должна быть не менее 50 мм.

Расстояние между сколами (в осях) должно быть не менее 200 мм.

5.3. Нагрузочный крюк должен быть установлен таким образом, чтобы величина a не отличалась от номинальной более чем на 1 мм.

Нагрузка на испытываемую конструкцию должна возрастать плавно со скоростью не более 100 кгс/с вплоть до скола бетона. При этом не должно происходить проскальзывание нагрузочного крюка.

Результат испытания, при котором в месте скола обнажилась арматура, не засчитывается.

5.4. Единичное значение прочности бетона на участке испытаний определяют по Прил. 6 в зависимости от напряжений сжатия в бетоне и значения .

Сжимающие напряжения в бетоне , действующие в период испытаний, определяют расчетом конструкции с учетом действительных размеров сечений и величин нагрузок (воздействий).

Единичное значение прочности бетона на участке в предположении определяют по формуле

где - поправочный коэффициент, учитывающий крупность заполнителя, принимаемый равным: при максимальной крупности заполнителя 20 мм и менее - 1, при крупности более 20 мм до 40 мм - 1,1;

- условная прочность бетона, определяемая по графику на рис. 5 по среднему значению косвенного показателя;

- усилие каждого из скалываний, выполненных на участке испытаний.

6.1. Метод установлен ГОСТ 22690.1-77 и основан на наличии связи между прочностью бетона R и величиной косвенного показателя, характеризующего внедрение сферического индентора в бетон при определенной энергии удара.

При испытании по ГОСТ 22690.2-77 молотком Кашкарова в качестве косвенного показателя используют отношение диаметров отпечатков, оставленных при ударе на бетоне и эталонном стержне 

В такой реализации метод используют при прочности бетона от 50 до 500 кгс/см².

6.2. Испытания следует производить в местах, отстоящих от арматуры и от края конструкции не менее чем на 50 мм.

На участках испытания с поверхности бетона должны быть удалены неровности, образовавшиеся в результате применения нестроганой деревянной опалубки, немедленной распалубки при формовании и т.д.

Удары следует наносить в местах конструкции, не имеющих раковин.

6.3. На участке испытания должно быть выполнено не менее пяти определений при расстоянии между отпечатками на бетоне не менее 30 мм и на стержне не менее 10 мм.

6.4. Значение косвенного показателя на участке испытаний определяют по формуле

Единичное значение прочности бетона на участке определяют по формуле

где - значение прочности бетона, полученное по зависимости на рис. 6 при вычисленном по формуле (8) значении D.

7.1. Метод установлен ГОСТ 17624-72 и основан на наличии связи между прочностью бетона R и скоростью C распространения в бетоне ультразвукового импульса.

Метод используют при прочности бетона от 100 до 400 кгс/см².

7.2. Испытания следует проводить в местах, не имеющих большого насыщения арматурой.

На участке испытания на поверхности бетона не должно быть наплывов и вмятин, раковин и воздушных пор глубиной (высотой) более 1 мм и диаметром более 2 мм.

7.3. На участке испытания следует выполнять, как правило, не менее трех измерений.

Скорость распространения ультразвукового сигнала , м/с, определяют по формуле

где - база прозвучивания, мм;

- время распространения сигнала, мкс.

7.4. Значение косвенного показателя на участке испытаний определяют по формуле

Единичное значение прочности бетона определяют по формуле

где - значение прочности бетона, полученное по зависимости на рис. 7 при вычисленном по формуле (11) значении C.

8.1. Для оценки прочности бетона необходимо вычислить:

среднее значение прочности для объекта контроля

и характеристику изменчивости прочности бетона.

8.2. При оценке по средней прочности бетона должны одновременно соблюдаться следующие условия:

и

где B - характеристика изменчивости прочности, определяемая по разности между максимальным и минимальным значениями прочности на участках объекта контроля

- максимально допустимое значение этой характеристики, принимаемое в зависимости от числа участков испытаний n:

8.3. При прочность бетона будет также удовлетворять требованиям при условии

где - коэффициент, значения которого принимают по табл. 4

в зависимости от числа участков испытаний и коэффициента вариации прочности:

Во всех случаях принимают не менее 10%.

8.4. При оценке прочности бетона конструкций, запроектированных по главе СНиП II-21-75 "Бетонные и железобетонные конструкции", в формулах (14) и (17) принимают , в остальных случаях .

8.5. Требуемое значение прочности в формулах (14) и (17) принимают равным проектной прочности бетона.

8.6. Расчетные сопротивления бетона для выполнения поверочных расчетов принимают по табл. 11 или 13 главы СНиП II-21-75 исходя из прочности бетона, определенной по формуле

8.7. Невыполнение требований, установленных пп. 8.2 или 8.3 настоящего Руководства, может иметь место из-за:

низкого качества бетона по средней прочности или по изменчивости прочности;

низкой достоверности результатов испытаний вследствие малого их количества.

Достоверность результатов испытаний может быть повышена путем увеличения числа испытаний на участке или увеличения числа участков испытаний.

8.8. Примеры оценки прочности бетона приведены в Прил. 7.

8.9. При использовании настоящего Руководства следует учитывать данные нормативных документов, а также дополнительные разъяснения, приведенные в Прил. 8.

1. Зона конструкции - часть конструкции, имеющая конечные размеры.

В качестве зоны рассматривают части конструкции:

отличающиеся от других зон условиями (например, густое армирование) или качеством (например, плохо уплотненный бетон) укладки бетона, его твердения (например, замороженные в раннем возрасте) или эксплуатации (например, более интенсивное нагружение, наличие повреждений);

однотипные части конечных размеров конструкций, имеющих большие размеры (например, плитные фундаменты, дорожные покрытия, подпорные стенки и т.д.).

2. Участок испытания конструкции - часть объема, площади или длины конструкции, имеющая ограниченные размеры (например, 250 x 250 мм по поверхности или 500 мм по длине ребра), для которой определяют единичное значение прочности бетона .

3. Группа конструкций (зон конструкций) - однотипные конструкции (зоны конструкций), изготовленные (возведенные) в сходных технологических условиях и находящиеся в сходных условиях эксплуатации, различия между прочностью бетона которых обусловлены главным образом случайными факторами.

Группировка конструкций (зон конструкций) может быть уточнена по результатам контроля прочности бетона.

4. Технический контроль (контроль) - проверка соответствия продукции или процесса, от которого зависит качество продукции, установленным техническим требованиям (ГОСТ 16504-70, п. 1).

5. Контроль качества продукции - контроль количественных и (или) качественных характеристик свойств продукции (ГОСТ 16504-70, п. 12).

6. Производственный контроль - контроль производственного процесса и его результатов на стадии изготовления продукции (ГОСТ 16504-70, п. 15).

7. Инспекционный контроль - контроль, осуществляемый специально выделенным исполнителем с целью проверки эффективности ранее выполненного контроля (ГОСТ 16504-70, п. 33).

8. Эксплуатационный контроль - контроль, осуществляемый на стадии эксплуатации продукции (ГОСТ 16504-70, п. 16).

В данном случае продукцией являются конструкции, в которых контролируют прочность бетона.

9. Сплошной контроль - контроль каждой единицы продукции с одинаковой полнотой (ГОСТ 16504-70, п. 20).

В данном случае единицей продукции является конструкция (зона конструкции).

10. Выборочный контроль - контроль выборок или проб из партии или потока продукции (ГОСТ 16504-70, п. 21).

В данном случае партией является группа конструкций или их зон (см. п. 3 Прил. 1), а выборкой - определенное число конструкций (зон конструкций), входящих в группу.

11. Статистический приемочный контроль качества продукции - выборочный контроль качества продукции, при котором используют статистические методы для обоснования плана контроля или корректировки этого плана по накопленной информации (ГОСТ 15895-77, п. 38).

12. Статистические методы оценки качества - методы прикладной статистики, применяемые для определения значений показателей качества продукции и процессов, влияющих на ее качество (ГОСТ 17341-71, п. 19).

13. Технический осмотр - контроль, осуществляемый в основном при помощи органов чувств и в случае необходимости средствами контроля, номенклатура которых установлена соответствующей документацией (ГОСТ 16504-70, п. 32).

Если при техническом осмотре предусматривается использование средств контроля, то они должны быть достаточно просты. Использование средств контроля, предусмотренных настоящим Руководством, соответствует измерительному контролю (определение по ГОСТ 16504-70, п. 27).

14. Объект контроля - продукция или процесс, подвергаемые контролю (ГОСТ 16504-70, п. 2).

В данном случае объектом контроля является конструкция (зона конструкции) или группа конструкций (зон конструкций).

15. Испытания - экспериментальное определение количественных или качественных характеристик свойств объекта как результата воздействий на него при его функционировании, моделировании объекта и (или) воздействий (ГОСТ 16504-70, п. 36).

16. Метод испытаний - совокупность правил применения определенных принципов для осуществления испытаний (ГОСТ 16504-70, п. 47).

В настоящем Руководстве рассматриваются методы испытаний, предназначенные для определения прочности бетона по косвенным показателям (методы неразрушающих испытаний).

17. Средство испытаний - изделие или нештучная продукция, применяемая для осуществления испытаний (ГОСТ 16504-70, п. 43).

В настоящем Руководстве предусмотрены средства испытаний (изделия): гидравлические прессы (испытание образцов бетона) и приборы (для реализации методов отрыва со скалыванием и скалывание ребра), эталонные и др. молотки (для реализации метода пластической деформации), ультразвуковые приборы.

В Руководстве приняты следующие основные обозначения величин:

1. Прочность бетона при сжатии, определяемая непосредственно в конструкции, кгс/см²:

R - общее обозначение;

- на участке;

- значение, определяемое без учета обжатия бетона в месте испытания . Используется при определении прочности бетона методами отрыва со скалыванием и скалывания ребра конструкции;

- значение, определенное по заранее установленной зависимости и требующее корректировки для учета технологических особенностей бетона. Используется при определении прочности бетона методом скалывания ребра, пластической деформации и ультразвуковым методом;

- среднее значение для конструкции (зоны конструкции) или их группы.

2. Косвенные показатели прочности бетона, КП:

P - усилие разрушения, кгс;

- диаметр отпечатка на бетоне, мм;

- диаметр отпечатка на эталонном стержне, мм;

C - скорость распространения ультразвукового импульса в бетоне, м/с.

3. Корректирующие множители, безразмерные:

- учитывает максимальную крупность заполнителя в бетоне;

- учитывает реальные технологические и другие особенности бетона при испытаниях методами, основанными на определении пластических или упругих свойств бетона (см. Прил. 4);

- учитывает изменчивость прочности бетона.

4. Прочие величины:

- сжимающие напряжения в бетоне (в нормальном сечении конструкции) на участке испытания, кгс/см²;

- коэффициент вариации прочности бетона, %;

n - количество участков испытаний, шт.;

- количество испытаний (измерений), выполненных для определения единичных значений косвенного показателя на одном участке, шт.

1. Наиболее сложными при обследовании бетона конструкций являются случаи воздействия на него агрессивных факторов, в частности:

химических - солей, кислот, масел и др.;

высокой температуры - эксплуатационной или при пожаре;

низкой температуры - замораживание в раннем возрасте, попеременное замораживание и оттаивание в водонасыщенном состоянии.

2. Эти факторы в первую очередь действуют на бетон поверхностного слоя конструкции. Поэтому степень разрушения конструкции зависит не только от агрессивности и длительности действия неблагоприятного фактора, но и от массивности конструкции.

Довольно часто химическая агрессия или интенсивный разогрев во время пожара (при непродолжительном их действии) вызывают разрушение бетона на глубину лишь 2 - 3 см. Для массивных конструкций это зачастую не является опасным, но может вывести из строя конструкции с малыми размерами поперечных сечений, особенно ребристые.

При замораживании в раннем возрасте может быть поврежден бетон даже массивных конструкций при послойном их бетонировании.

3. При обследовании необходимо выявить поверхностный слой бетона с нарушенной структурой. Его определяют визуально (рыхлый бетон, трещины, нехарактерный цвет) и с помощью простукивания молотком (глухой звук).

В частности, при обследовании конструкций после пожара установлено, что:

наиболее пострадавшими оказываются конструкции (зоны конструкций), на которых нет сажи, ввиду сгорания ее при высокой температуре. Цвет бетона в таких местах - светлый с желтым или розовым оттенком;

закопченные конструкции обычно находятся в удовлетворительном состоянии.

При не очень интенсивном или непродолжительном агрессивном воздействии поврежденным оказывается лишь самый поверхностный слой, иногда толщиной не более 1 мм. Но этого уже достаточно, чтобы резко исказить результаты испытания бетона методами упругого отскока и пластической деформации (в сторону занижения для всего сечения конструкции).

Поверхностный слой бетона может быть также значительно карбонизированным. Это также существенно изменяет результаты испытаний методами упругого отскока и пластической деформации (в сторону завышения для всего сечения конструкции).

4. Для определения прочности бетона необходимо удалить поверхностный слой с нарушенной структурой.

Прочность бетона следует преимущественно определять методами, основанными на местном разрушении бетона конструкции, или ультразвуковым методом.

При использовании методов упругого отскока и пластической деформации поверхность бетона в местах испытания необходимо выровнять обработкой наждачным камнем.

1. Для получения достоверных данных о прочности бетона по результатам испытаний косвенными методами, предусмотренными разделами 6 и 7 настоящего Руководства, необходимо уточнить зависимость КП-R применительно к конкретным технологическим и эксплуатационным условиям путем учета коэффициента .

2. Значение должно быть определено для каждой группы объектов контроля.

3. Значение определяют по результатам сопоставительных испытаний методами, основанными на местном разрушении конструкции, и косвенными методами не менее чем на трех участках, значения косвенных показателей для которых близки к средним.

Значение вычисляют по формуле

где - сумма результатов определения прочности бетона на выбранных участках с помощью метода, основанного на местном разрушении бетона;

- то же, косвенным методом при .

4. Определенное таким образом значение может быть использовано только для тех участков, на которых определенное косвенным методом значение отличается от среднего значения не более чем на 30%.

Пример определения .

При испытании ультразвуковым методом на 15 участках (табл. 5) получены (по рис. 7) значения косвенного показателя и определены условные значения прочности бетона .

Среднее значение C = 3800 м/с, а наиболее близкие к среднему значению скорости получены на участках 6, 7, 8 и 15, для которых .

На этих участках проведены испытания методом скалывания ребра конструкции и получены соответствующие значения прочности 200, 225, 190 и 170 кгс/см², т.е. .

Тогда по формуле (20)

Вычисленные по формуле (12) значения приведены в табл. 5. При этом для участков 6, 7, 8 и 15 указаны значения, полученные более точным методом.

На участке 2 значение прочности отличается от среднего (198 кгс/см²) более чем на 30%. Поэтому полученное значение требует дополнительного уточнения.

1. Отбраковку выпадающего результата испытания из группы результатов испытаний , ,... производят при определении среднего значения прочности бетона или косвенного показателя этой прочности на участке испытаний.

2. Настоящая методика может использоваться при количестве испытаний от 3 до 10.

3. Результат испытания признается выпадающим и не учитывается при расчете, если не удовлетворяется условие

где

d, T - безразмерные коэффициенты, значения которых принимают по табл. 6 в зависимости от числа испытаний .

На участке проведено испытания, в результате которых получены следующие значения : 2,65; 2,10; 2,40; 2,55, которым соответствует по формуле (22) среднее значение и по формуле (23)

Проверяем по формуле (21) второе значение :

т.е. результат 2,10 отбрасывать не следует и для обработки следует принимать значение x = 2,42.

1. Обжатие бетона влияет на значение косвенного показателя при определении прочности бетона методами, предусмотренными разделами 4 и 5 настоящего Руководства.

2. Прочность обжатого бетона определяют из уравнения

или по табл. 7.

Определяется прочность бетона в колонне строящегося многоэтажного здания.

Методом отрыва со скалыванием получено значение прочности .

Колонна сечением 40 x 40 см с продольным армированием A III. Проектная марка бетона 250. Нагрузка на колонну во время испытания N = 90 тс.

При и ,

; ;

;

.

По табл. 7 при и получим (по интерполяции).

Пример 1. Оценить прочность бетона в конструкции, запроектированной по главе СНиП II-21-75 из бетона марки 200, для которой по результатам испытания на четырех участках получены следующие значения прочности бетона , кгс/см²: 180, 190, 215, 230.

Оценку выполняют в соответствии с требованиями п. 8.2 настоящего Руководства при следующих исходных данных:

в соответствии с проектом ;

при n = 4 значение .

Вычисляют: среднее значение прочности по формуле (13)

относительное значение размаха по формуле (16)

Проверяют приемочные условия:

условие (14) - 1 x 204 > 200;

условие (15) - 0,25 < 0,28,

т.е. прочность бетона в конструкции удовлетворяет установленным требованиям.

Пример 2. Оценить прочность бетона в конструкциях, запроектированных по главе СНиП II-21-75 из бетона марки 300, для которых по результатам испытаний на n = 18 участках получены значения прочности бетона , приведенные в табл. 8.

Оценку выполняют в соответствии с п. 8.3 настоящего Руководства.

По формуле (13) среднее значение прочности

и по формуле (18) коэффициент вариации прочности

чему по табл. 4 соответствует (по интерполяции).

Проверяют приемочное условие по формуле (17)

1,05 x 296 = 310 < 1,17 x 300 = 350 кгс/см²,

т.е. прочность бетона не соответствует требованиям.

Пример 3. Определить расчетное сопротивление бетона в конструкциях, результаты испытания которых приведены в табл. 8.

Расчетное сопротивление определяют в соответствии с п. 8.6 настоящего Руководства.

По данным примера 2 ; ; .

Тогда по формуле (19) прочность бетона

R = 1,05 x 296 : 1,17 = 265 кгс/см².

Для такого бетона по табл. 13 главы СНиП II-21-75 получено (по интерполяции):

1. Работы по определению и оценке прочности бетона в условиях, предусмотренных п. 1.1 настоящего Руководства, являются достаточно сложными. Поэтому в п. 1.2 настоящего Руководства подчеркивается, что выполнение их допускается только высококвалифицированными в данной области специалистами. При выполнении такой работы необходимо принимать во внимание, кроме результатов испытаний, дополнительную информацию, предусмотренную п. 1.4 настоящего Руководства. Контроль должен быть организован по полной схеме согласно п. 1.6 настоящего Руководства. При невыполнении этих условий результаты испытаний и оценки прочности бетона могут оказаться ошибочными.

2. Специалист, контролирующий прочность бетона, должен принять и обосновать решение о виде контроля (сплошной или выборочный - п. 2.1 настоящего Руководства) и объеме необходимой и достаточной информации, получаемой испытанием. При этом в п. 2.2 настоящего Руководства указано лишь минимальное количество участков испытаний, а во многих реальных случаях это количество практически может быть гораздо . Достаточно творческим должен быть подход и к назначению мест расположения участков испытаний, так как предварительно (п. 2.3 настоящего Руководства) об этом можно высказать только общие соображения.

3. Важным является вопрос о выборе метода испытаний (п. 2.5 настоящего Руководства), который должен быть решен с учетом реальных возможностей - наличия средств испытаний, допустимой их продолжительности, трудоемкости, состояния и ответственности конструкций. При этом подчеркивается, что количественное определение прочности бетона с помощью методов, основанных на определении его пластических или упругих деформаций, требует обязательного уточнения используемой зависимости КП-R для данных конкретных условий введением корректирующего множителя (п. 2.7 настоящего Руководства), значение которого может быть получено только опытом в соответствии с Прил. 4.

4. Количество испытаний (измерений), проводимых на одном участке, может быть различным. В пп. 3.1, 4.1, 5.1, 6.3 и 7.3 настоящего Руководства даны лишь минимальные их количества. В ряде случаев это количество целесообразно увеличить, чтобы повысить достоверность полученного значения .

5. В разделах 3 - 7 приведены основные требования к наиболее освоенным методам испытаний, установленные действующими стандартами. При проведении испытаний необходимо руководствоваться соответствующим стандартом или развивающим его руководством, а также инструкцией по эксплуатации прибора, но с учетом особенностей проведения испытаний по настоящему Руководству. Использование других стандартизованных методов (см. п. 2.4 настоящего Руководства) допускается, как правило, только специалистами научно-исследовательских организаций (подразделений), имеющими соответствующие данные о зависимостях КП-R для этих методов и средства испытаний для их реализации.

Отмечается, что при наличии достаточной квалификации исполнителей ультразвуковой метод может быть использован и для дефектоскопии бетона.

Определение толщины защитного слоя бетона и расположения арматуры, когда это необходимо для целей испытания бетона, может быть выполнено магнитным методом.

6. Методы отрыва со скалыванием и скалывания ребра конструкции чувствительны к обжатию испытываемого бетона. Поэтому в соответствующих стандартах указано, что испытания следует проводить в местах с небольшим значением . В развивающих эти стандарты руководстве и методических указаниях приведены конкретные данные по уточнению значения с учетом .

Анализ результатов эксперимента показал, что вносимые поправки для указанных методов близки между собой. Поэтому в Прил. 6 приведена обобщенная формула (24). Таблица решений этого уравнения (табл. 7) построена более удобно для практического использования.

7. В разделах 3 - 7 приведены данные для определения прочности бетона , соответствующей эталонному образцу-кубу со стороной a = 200 мм, так как большинство конструкций, обследуемых в настоящее время, запроектировано по ранее действовавшим нормам проектирования. Это нашло отражение и в табл. 1. Однако в главе СНиП II-21-75 принята прочность бетона, соответствующая эталонному образцу с a = 150 мм, что предусмотрено и ГОСТ 10180-74. Поэтому значение для конструкций, разработанных или подвергаемых поверочному расчету по главе СНиП II-21-75, необходимо умножить на .

8. В разделе 8 предусмотрена оценка результатов испытаний на статистической основе.

Однако учитывается, что при малом числе участков испытаний (n < 12) значение определяется с небольшой достоверностью. Поэтому в таком случае оценка производится по средней прочности бетона, а дополнительное ограничение по изменчивости значений прочности установлено при проектном значении .

В случае когда , уже возможно непосредственное использование полученного в результате испытаний значения . Однако по ГОСТ 21217-75 для его определения необходимо знать значения и , которые в условиях, предусмотренных Руководством, не известны. Исходя из этого, а также учитывая возможность больших ошибок при определении , минимальное его значение ограничено величиной в 10%. Значение коэффициента принято по ГОСТ 21217-75, предусматривающем условия оценки, наиболее сходные с предусмотренными настоящим Руководством.

9. Невыполнение приемочных условий по формулам (14) и (15) или (17) еще не означает, что прочность бетона в данном конкретном случае недостаточна.

Во-первых, прочность бетона может быть определена с недостаточной достоверностью. Уточненные данные могут быть получены путем увеличения числа испытаний или участков испытания n, а также путем уточнения группировки конструкций (их зон), путем перехода от выборочного к сплошному контролю с разбраковкой.

Во-вторых, может оказаться, что в проекте по ряду причин (например, по условиям унификации конструкций) прочность бетона завышена в сравнении с требуемой в данных конкретных условиях. При этом может быть выполнен поверочный расчет по действительной прочности бетона, полученной в результате испытаний.