Изменчивость прочности бетона в конструкциях Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Изменчивость прочности бетона в конструкциях

о

см

см

О!

о ш т

X

<

т о х

X

Добшиц Лев Михайлович,

проф., д-р техн. наук, кафедра «Строительные материалы и технологии», ФГБОУ ВО «Российский университет транспорта МИИТ»,

Белов Александр Владимирович,

аспирант, кафедра «Строительные материалы и технологии», ФГБОУ ВО «Российский университет транспорта МИИТ», ABelov1991@yandex.ru

Сегодняшние темпы развития строительства и конструктивного исполнения зданий, конструкций и сооружений предъявляют новые требования к методам и средствам контроля. В статье рассмотрены наиболее часто встречаемые вопросы, с которыми сталкивается исследователь при оценке фактического класса по прочности бетона конструкций. Рассматриваются существующие схемы оценки фактического класса бетона конструкций и их применимость к отдельным конструкциям. Рассмотрена необходимость контроля силовых зон и отдельных слоев массивных конструкций, при оценке фактического класса бетона конструкций, являющаяся необходимым условием при оценке однородности и введения коэффициентов корреляции. Проанализирована ограниченность методов контроля по отношению к большепролетным и массивным конструкциям, заключающаяся в сложности выбора количества участков и назначения схемы контроля, в зависимости от геометрических размеров и возможности применения разрушающих методов Дана численная оценка погрешности отдельных методов контроля по отношению к разного вида сооружениям и конструкциям. Предоставлены предпосылки к решению вопроса достоверной оценки прочности конструкций различного конструктивного исполнения и в зависимости от условий эксплуатации. Обозначена необходимость комбинирования методов и приборов контроля, в зависимости от условий испытаний и особенностей конструкции.

Ключевые слова: прочность бетона, методы контроля, схемы оценки прочности, однородность бетона, достоверность результата.

В сегодняшнюю эпоху развития гражданского и транспортного строительства, монолитные конструкции принимают различный архитектурный облик и конструктивное назначение. В зависимости от нагрузок, воспринимаемых зданием и схемы восприятия усилий, конструкции современных зданий и сооружений не перестают удивлять своей индивидуальностью.

Конструктивное назначение и технология изготовления конструкции, по-разному определяют дальнейшее развитие свойств и характеристик материала. Контроль наиболее ответственных и напряжённых участков - одна из основных задач, решаемых при исследовании характеристик готовых мосооружений. Важнейшей характеристикой, определяющей эффективную работу конструкции, является прочность бетона на сжатие. Прочностные характеристики монолитного железобетона с момента укладки в форму и на протяжении дальнейшей эксплуатации, в разной степени подвержены физико- механическим и химическим процессам. Наибольшее внимание в данной статье уделяется массивным конструкциям, где распределение прочности по сечению в разные периоды времени происходит по определенным закономерностям и дальнейшее ее определение вызывает ряд вопросов.

Одной из задач, решаемых при исследовании прочностных характеристик конструкции и дальнейшего определения фактического класса бетона, является выбор схемы оценки прочности, регламентируемый ГОСТ 18105-2010 [1] и выбор средств контроля по ГОСТ 22690-2015[2]. На сегодняшний день, существует четыре схемы контроля (А, Б, В, и Г). Каждая из них имеет свои плюсы и минусы. В статье [4] анализируется ограниченность существующих методов, предложенных ГОСТ 18105-2010 [1] по отношению к пролетным и мостовым строениям. Автор статьи указывает на значимость контроля участков высоких эксплуатационных нагрузок и несмотря на введение показателя однородности, регламентируемой схемой «В», производить определение прочности бетона необходимо на участках силовой работы конструкции. Связано данное условие с применимостью основных схем испытаний «А» и «Б» ГОСТ 18105-2010 [1] к заводскому изготовлению изделий.

Схема контроля «В», в свою очередь, не способна в полной мере учесть особенностей распределения прочности в виду сложности назначения партии и захваток испытаний. Обратившись к п. 5.8 ГОСТ 18105-2010 [1], относительно количества участков испытаний и выбора их расположения на конструкции, требования по минимальному количеству участков контроля следующие:

- для линейных и горизонтальных элементов следует контролировать каждые 4 метра длины; - минимальное количество участков испытаний партии бетона- 20. Схема «Г», чаще всего, применяется при контроле прочности по образцам, отобранным из конструкций, либо для экспресс-оценки неразрушающим методом, так как фактический класс по прочности рассчитывается без учета коэффициента однородности. В данной схеме существует определенная погрешность, так как фактический класс рассчитывается путем умножения прочности на коэффициент 0,8.

Вопрос контроля силовых зон и применения дополнительных методов для более точного их исследования в ГОСТ 18105-2010 [1] не рассматривается. Обращаясь к прочим нормативным документам, следует отметить ультразвуковой метод, регламентируемый ГОСТ 17624-2012[3]. Установление градуировочных зависимостей для определенного класса бетона, предложенного п.3.4 по образцам-кубам, наиболее адекватного к мостовым строениям, показывает определенную ограниченность данного метода к оценке фактического класса бетона готовых конструкций. Наиболее распространенные трудности, возникающие при оценке прочности с использованием градуировочной зависимости выражены следующими ограничениями:

недопустимое значение среднеквадратиче-ского отклонения, получаемое при расчете;

высокий показатель коэффициента вариации отдельных конструкций, не дающий возможности оценить класс бетона;

наличие дефектов на поверхности бетонных конструкций, испытание которых косвенным методом не дает достоверного результата;

отбраковка минимальных частных значений косвенного метода ограничивает возможность оценки прочности отдельных участков. Данный факт не позволяет отслеживать изменчивость прочности отдельных зон конструкции и оценивать прочность силовых и ослабленных участков.

Отмеченная ограниченность методов, а также анализ исследований по определению прочности массивных и пролетных строений показывает, что существующие схемы контроля прочности имеют определенные методические недоработки. С одной стороны, неразрушающие ме-

тоды не позволяют контролировать прочность массивных конструкций в полной мере, с другой, разрушающие методы оценивают характеристики прочности отельных участков конструкции. Как известно, комплексирование двух и более методов при контроле прочности бетона повышает точность и надежность получаемых результатов. Различные методические подходы с применением двух и более методов, при определении прочности бетона и её изменчивости, позволяют использовать их применительно к таким монолитным железобетонным конструкциям, как фундаментные плиты, мостовые строения и конструкции глубокого заложения. Одним из условий данного подхода является рациональный выбор средств и методов контроля прочности, в зависимости от конструктивного назначения конструкции и условий ее эксплуатации.

Автором статьи [5] проводится анализ 3-х существующих поверхностных методов нераз-рушающего контроля (ударного импульса, упругого отскока и ультразвукового) на конструкции железобетонного колодца, имеющего 8 захваток (ярусов), каждая из которых высотой примерно 1 метр. Исходя из анализа результатов испытаний и средств контроля в работе [5], указанных на рис. 1, выявлено, что наибольшим постоянством значений и близостью к значению прямой характеристики (результатам испытаний на прессе) обладает ультразвуковой метод. В то время, как метод ударного импульса имеет наибольшую погрешность и склонен к отклонению частного значения от среднего, доходящей порой до 40%.

Рис. 1

К выбору средств контроля и оценке их погрешности, также обращались авторы статьи [6], проводя для исследования весьма полноценный эксперимент с формованием контрольных образцов-конструкций представляющих собой куб размером грани 1 метр, подвергавшийся испытаниям различными методами контроля. По ре-

х

X

о

го А с.

X

го т

о

ю 2

М О

зультатам исследований данной статьи, авторами был определен молоток «Шмидта» (метод упругого отскока), как имеющий наименьшую погрешность измерения и приближенный к эталонному результату прочности- испытанным образцам из конструкций.

Вопрос изменчивости прочности бетона, в зависимости от условий эксплуатации и расположения участков конструкций, исследован не в полной мере и требует особого внимания при выборе схемы контроля. Данные, представленных результатов исследований, показывают, что зачастую, в зависимости от особенностей объекта и конструктивного назначения конструкций, для получения достоверного результата прочности, необходимо произвести анализ и дальнейший рациональный выбор средств и методов контроля.

Литература

1. ГОСТ 18105-2010 «Бетоны. Правила контроля и оценки прочности»

2. ГОСТ 22690-2015 «Бетоны. Определение прочности механическими методами неразру-шающего контроля»

3. ГОСТ 17624-2012 «ГОСТ 17624-2012 Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности»

4. к. т. н А.Ю. Тарасова, А.М. Дутчак. Особенности проведения контроля и оценки прочности монолитных бетонов в мостостроении \\ Наука и техника в дорожной отрасли. 2013. №2. с. 32-33

5. к. т. н. А. В. Улыбин. О выборе методов контроля прочности бетона построенных сооружений \\ Инженерно-строительный журнал. 2011. №4. с. 10-15

6. Берестевич М. Л. Неразрушающий контроль прочности бетона в мостостроении \\ Мир дорог. 2014. №9. с. 22-27

Variability of concrete strength in the constructions

Dobshits L.M., Belov A.V.

Russian University of Transport MIIT

Today's pace of construction development and design of buildings, structures and facilities impose new requirements for methods and means of control. This article covers the most frequently encountered issues faced by the researcher in assessing the actual grade of the strength of concrete structures. The existing schemes for assessing the actual class of concrete structures and their applicability to individual structures are considered. The need to control the power zones and individual layers of massive constructions when evaluating the actual class of concrete constructions is a necessary condition for assessing the homogeneity and the introduction of correlation coefficients. The limitations of control methods in relation to large-span and massive structures were analyzed, which consist in the difficulty of choosing the number of sections and the purpose of the control scheme depending on the geometric dimensions and the possibility of using destructive methods. A numerical estimate of the error of individual control methods as applied to various types of structures and structures was given. The prerequisites for addressing the issue of reliable assessment of the strength of structures of various designs and depending on the operating conditions were provided. There is a need to combine methods and instruments of control, depending on the test conditions and design features.

Key words: strength of concrete, methods of control, schemes for assessing the strength, homogeneity of concrete, reliability of the result.

References

1. GOST 18105-2010 "Concretes. Rules of control and evaluation of strength "

2. GOST 22690-2015 Concretes. Determination of strength by

mechanical methods of non-destructive testing "

3. GOST 17624-2012 GOST 17624-2012 Concretes. Ultrasonic

method for determining strength "

4. Candidate of Technical Sciences A.Yu. Tarasova, A.M. Dutchak. Features of monitoring and assessing the strength of monolithic concrete in bridge construction \\ Science and technology in the road sector. 2013. №2. with. 32-33

5. Ph.D. A. V. Ulybin. On the choice of methods for monitoring

the strength of concrete built structures \\ Engineering and Construction Journal. 2011. №4. with. 10-15

6. Berestevich M. L. Non-destructive testing of the strength of

concrete in bridge construction \ \ The world of roads. 2014. №9. with. 22-27

о

es

es

Ol

О Ш

m

X

<

m о x

X