РУКОВОДСТВО

ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ И ОЦЕНКЕ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА В КОНСТРУКЦИЯХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

МОСКВА 1979

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ГОССТРОЯ СССР

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ БЕТОНА И ЖЕЛЕЗОБЕТОНА ГОССТРОЯ СССР

---

РУКОВОДСТВО

ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ И ОЦЕНКЕ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА В КОНСТРУКЦИЯХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Т аблица 3

Типоразмер анкерного устройства по табл. 2 Значение А. см для бетона естественного твердения прошедшего тепловую обработку 1-48 0.1 0,12 1-35 0,23 0,25 II—48 0,085 0.1 11-30 0,24 0,25 III—35 0,14 0,17

5. МЕТОД СКАЛЫВАНИЯ РЕБРА КОНСТРУКЦИИ

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

Рис. 4. Схема испытания при скалывании ребра конструкции: а, в, в, Р—параметры скалывания; 7—поверхность скола

Параметры нагружения следует принимать: а=20 мм; 6=30 мм; а=18°    (tga=l:3).

Метод используется при прочности бетона от 100 до 700 кгс/см^а.

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 а 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.

10

Рис. 5. Унифицирован, пая зависимость P—Ri_y для метода скалывания ребра конструкции

5 4. Единичное значение Rt прочности бетона на участке испытаний определяют по прил. 6 в зависимости от напряжений сжатия в бетоне сгб и значения R₍₀.

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

Единичное значение Ri₀ прочности бетона на участке в предположении <Ув-0 определяют по формуле

Я,0 = ^тз Riy    (5)

где т₃ — 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;

Ry — условная прочность бетона, определяемая по графику

на рис. 5 по среднему значению косвенного показателя, л

(6)

Рj —усилие каждого из скалываний, выполненных на участке испытаний.

6. МЕТОД ПЛАСТИЧЕСКИХ ДЕФОРМАЦИЙ

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.

11

Рис. 6. Унифицированная зависимость    Z)—/?*_у для

метода пластической деформации (эталонный молоток Кашкарова)

При испытании по ГОСТ 22690.2-77 молотком Кашкарова в качестве косвенного показателя используют отношение диаметров отпечатков, оставленных при ударе на бетоне (dб) и эталонном стержне (d₉)

D=d₆id₃.    (7)

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 Dj при расстоянии между отпечатками на бетоне не менее 30 мм и на стержне не менее 10 мм.

(8)

Di

^пу /-1

6.4.    Значение косвенного показателя на участке испытаний определяют по формуле

Единичное значение Ri прочности бетона на участке определяют по формуле

R{ ⁼⁼ R_ly k_c»    (9)

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

7. УЛЬТРАЗВУКОВОЙ МЕТОД

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

Рис. 7. Унифицированная зависимость C—R_(y для ультразвукового импульсного метода (сквозное прозвучивание).

Метод используют при прочности бетона от 100 до 400 кгс/см*

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 Су, м/с, определяют по формуле

Cj=j^ 1000,    (10)

где I / — база прозвучивания, мм; t / — время распространения сигнала, мкс.

7.4. Значение косвенного показателя на участке испытаний определяют по формуле п С = --^Су. ЛУ /~ 1 ' («о Единичное значение прочности бетона на участке испытания определяют по формуле R1 “ */у К » (12)

где R iy— значение прочности бетона, полученное по зависимости на рис. 7 при вычисленном по формуле (II) значении С.

8. ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ

8.1. Для оценки прочности -бетона необходимо вычислить: среднее значение прочности для объекта контроля

7?=—-ЕЛ/    (13)

^п 1-1 ¹

и характеристику изменчивости прочности бетона.

13

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

bR>R^T и    (14)

В<В\    (15)

где В — характеристика    изменчивости    прочности,    определяемая по

разности между максимальным R *_макс и минимальным Я,_минзначениями прочности на участках объекта контроля

В    ⁼ р (£/макс    */мнн)’    (^)

В^т—максимально    допустимое значение этой характеристики,

принимаемое    в    зависимости    от числа    участков испыта

ний п:

п	3	4	5	6	7	8	9
Вг	0,23	0,28	0,31	0,34	0.37	0,39	0,41

8.3. При п >12 прочность бетона будет также удовлетворять требованиям при условии

8R>KR\    (17)

где k _v — коэффициент, значения которого принимают по табл. 4

Таблица 4

о п X Значение к при числе участков п, равном о R, 12 14 16 18 20 30 40 50 и более 10 0,97 0,97 0,96 0,96 0,96 0,95 0,94 0,94 11 1,01 1 1 0,99 0,99 0,98 0,97 0,97 12 1,04 1,04 1,03 1,02 1,02 1.01 1 1 13 1,08 1,07 1.07 1,06 1,05 1,04 1,03 1,03 14 1,12 1,11 1,1 1,1 1,09 1,08 1,07 1,06 15 1,17 1,16 1,15 1,14 1,13 Ml и 1.09 16 1,22 1,2 1,19 1.18 1,18 1,15 1.14 1,13 17 1,27 1,25 1.24 1,23 Г,22 1.2 1.18 1,17 18 1,33 1,31 1,29 1,28 1,27 1,24 1,22 1.21 19 1,39 1,37 1,35 1.34 1,33 1,29 1.27 1,26 20 1,46 1,43 1.41 1.4 1,39 1,35 1,32 1,31

14

в зависимости от числа участков испытаний и коэффициента вариации прочности;

(18)

Во всех случаях принимают не менее 10%.

8.4.    При оценке прочности бетона конструкций, запроектированных по главе СНиП 11-21-75 «Бетонные и железобетонные конструкции:», в формулах (14) и (17) принимают 6 = 1,05, в остальных случаях 0 = 1.

8.5.    Требуемое значение прочности R^T 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-2I-75 исходя из прочности бетона, определенной по формуле

R = bRlk_v

8.7.    Невыполнение требований, установленных пп. 8.2 или 8.В 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. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.    В настоящем Руководстве даны методы определения » 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 обсле¹-дованиям 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. ПОДГОТОВКА К ПРОВЕДЕНИЮ ИСПЫТАНИИ

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 п 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 преимуще ственно на сжатие, и в зонах анкеровки самозаанкеривающейся предиапряженной 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 ¹

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 разрушение 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 конструкций (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 k_c , определяемого и используемого в соответствии с прил. 4. Указанная корректировка необходима для учета реальных технологических особенностей, карбонизации поверхностного слоя.

5

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 R₍ на участке испытаний выполняются по правилам, установленным в разделах 3—7 настоящего Руководства.

2.10.    Для получения значения R{ на участке проводят л_у испытаний. Минимальное количество испытаний на участке устанавливается для каждого метода. В оговоренных ниже случаях допускается принимать л_у =s 1.

При проведении на участке трех или более испытаний результаты, значительно отличающиеся от среднего, отбрасывают и вместе 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. МЕТОД ИЗВЛЕЧЕНИЯ ОБРАЗЦОВ БЕТОНА

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 Ло=(1-г 2) d\

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

размеры образцов бетона должны соответствовать крупности заполнителя, мм:

наибольшая крупность зерен заполнителя . .    10    20    40    70    100;

наименьший размер образца (d, а) . .    .    .    71    100    150    200    300.

6

3.4.    До испытания на прессе измеряют размеры образцов с точностью до I 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 быстротвер-деющего 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 IS'* 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

⁽¹⁾

³ /—1 ^J

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

Таблица 1

Переводной коэффициент а при стороне куба или Образцы диаметре керна, мм 71 100 150 200 300 Кубы 0.8 0,87 0,95 1 1,05 Керны U 1.1 1.14 1.18

р — коэффициент, учитывающий форму образца, значения которого принимают равными: для кубов р = 1; для кернов при h₀ jd от 1 до 2 по формуле

р = 0,78+ 0,11Л_оА*;    (2)

Ру— разрушающая нагрузка для одного образца;

Fj — площадь поперечного сечения того же образца.

7

4. МЕТОД ОТРЫВА СО СКАЛЫВАНИЕМ

4.1. Метод установлен ГОСТ 21243-75 и основан на наличии зависимости между прочностью бетона R и усилием Р, выраженным в кгс, необходимом 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.

Таблица 2

Типоразмер (см. рис. 3) Глубина вырыва h, мм (см. рис. 2) Рекомендуется при лроектноП прочности бетона R, кгс/см* 1-48 48 500 и менее 1—35 35 Более 500 II—48 48 500 и менее И—30 30 Более 500 III—35 35 500 и менее

Диаметр шпура в бетоне не должен превышать максимальный диаметр заглубляемой части анкерного устройства более чем на

Я

2 мм. При использовании анкеров других типов в формулу 3 следует ввести коэффициент к_с по при л. 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 а_б и значения R_i0.

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

Единичное значение R_io прочности бетона на участке в предположении <Тб=0 определяют по формуле

(3)

где m₃ — коэффициент, учитывающий крупность заполнителя, принимаемый равным: при максимальной крупности заполнителя менее 50 мм—I, при 50 мм и более—1,1;

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

^mh = hVh%.    (4)

При этом Лфне должно отличаться от номинального значения, принятого при испытании, более чем на ±15%;

А —коэффициент пропорциональности, значение которого при использовании анкерных уетройств по п. 4.3 настоящего Руководства принимается по табл. 3.

9

1