Совершенствование метода отрыва со скалыванием

По мнению авторов существующие методы определения прочности бетонов, которые регламентированы действующей нормативной документацией не в полной мере отвечают современным требованиям. Поэтому совершенствование методов определения прочности бетонов несомненно является актуальной задачей для всех специализированных организаций контролирующих прочность бетона и в том числе для ГБУ ЦЭИИС.

Критика существующих методов

При использовании косвенных методов, таких как ультразвук, упругий отскок и пластическая деформация, измерение прочности производится только в поверхностном слое бетона толщиной от 1 до 2 мм.

Эти методы требуют максимального совпадения качества поверхности бетона в проверяемой конструкции и поверхности образцов, которые использовались при построении градуировочной зависимости. При этом немаловажное значение имеет совпадение влажности вышеупомянутых поверхностей.

Для получения достоверных результатов поверхность проверяемой конструкции не должна иметь даже минимальных разрушений (так называемого шелушения), в т.ч. после твердения при отрицательной температуре и других неблагоприятных воздействиях.

Важным условием применения косвенных методов является совпадение рецептуры контролируемого бетона и бетона образцов при построении градуировочных зависимостей. Требуется также совпадение по применяемым материалам, возрасту и по условиям твердения.

Поскольку соблюдение всех перечисленных условий применения косвенных методов в условиях реальной практики строительства труднодостижимая задача, это приводит к низкой достоверности результатов контроля - их точность составляет плюс-минус 20%.

В отличии от методов, основанных на косвенных показателях, метод отрыва со скалыванием основан на измерении одной из основных характеристик бетона – прочности бетона на растяжение, которая затем пересчитывается в прочность при сжатии. При этом прочность измеряется на некоторой глубине от поверхности конструкции от 30 до 40 мм.

Согласно ГОСТ 22690 при применении метода отрыва со скалыванием построение специальной градуировочной зависимости не требуется, точнее сказать эта зависимость считается универсальной, т.е. учитывающей все разнообразие применяемых компонентов, используемых при изготовлении бетонной смеси и условий твердения бетона в конструкциях. Однако при внимательном анализе метода отрыва со скалыванием также он также имеет недостатки, следствием которых является снижение достоверности определения прочности.

Основными недостатками метода отрыва со скалыванием следует считать следующие:

1. Работы, доказывающие универсальность применяемой сегодня градуировочной зависимости, проводились в 20-30 годах прошлого века, когда в практике строительства использовались низкомарочные цементы, более крупные заполнители и главное - не применялись современные химические добавки, которые существенно влияют на прочность, усадку и модуль упругости бетона. Кроме того, в практике строительства в то время не применялись бетоны класса выше В 25. Анализ информации по этому вопросу показал, что сегодня фактически отсутствуют серьезные исследования, доказывающие возможность применения метода отрыва со скалыванием для определения прочности современных бетонов без построения градуировочной зависимости.
2. Возможность применения метода отрыва со скалыванием при приемке готовых конструкций по схемам А и Б ГОСТ 18105 практически невозможна, поскольку это очень трудоемкий процесс. Высокая трудоемкость метода приводит к тому, что в реальной практике приемке конструкций в эксплуатацию метод применяется только для вычисления переходного коэффициента, а сама приемка производится на основе измерений прочности косвенными методами.
3. Анкерное устройство имеет сложную конструкцию. При этом выступы на щеках анкерного устройства, которые обеспечивают отсутствие эффекта проскальзывания, после десяти-пятнадцатикратного применения теряют свою остроту, что приводит к проскальзыванию и соответственно к снижению точности измерений.
4. Применение способа в несущих конструкциях (особенно в конструкциях транспортных сооружений) ограничено, так как его применение создает искусственные дефекты, понижающие эксплуатационную пригодность таких конструкций.

Суть предлагаемого метода

Предполагаемое усовершенствование метода отрыва со скалыванием основано на применении Патента № 2735898 с приоритетом от 21.02.2020: Определение прочности бетона по усилию выдергивания дюбель-гвоздя погруженного в контролируемый бетон.

Патент основан на следующих принципах:

1. Определение прочности производят по усилию выдергивания дюбель-гвоздя, предварительно погруженного в контролируемый бетон. При этом дюбель-гвоздь погружают в бетон не полностью, а с зазором для захвата шляпки дюбель-гвоздя выдергивающим устройством.
2. Погружение дюбель-гвоздя в бетон может производиться как при помощи перфоратора так и при помощи строительного пистолета без высверливания отверстия (шпура).
3. Выдергивание дюбель-гвоздя из бетона производится серийным устройством(прибором), предусмотренным ГОСТ 22690-2015 типа ПОС-50МГ4.
4. При измерениях могут быть применены два вида дюбель-гвоздя:

• выпускаемый серийно – гладкий отвечающий требованиям ТУ 14-4-1731-92;
• изготавливаемый по спецзаказу, например такой:

Недостатком предлагаемого метода можно считать то, что необходимо построение градуировочной зависимости (по состоянию на сегодняшний день).

Эффективность предлагаемого метода

Предлагаемое усовершенствование метода отрыва со скалыванием позволит:

1. Отказаться от применения недолговечного и дорогого анкерного устройства за счет его замены на дешевый и простой дюбель-гвоздь.
2. Повысить достоверность результатов определения прочности за счет увеличения количества измерений. Вычисление коэффициента вариации при этом будет максимально приближено к основному требованию ГОСТ 18105: «Оценку прочности проводить статистическими методами с учетом характеристик однородности».
3. Станет реальным проведение оценки соответствия по схемам контроля А и Б ГОСТ 18105, а не только по схеме Г.
4. Применение предлагаемого метода позволит существенно повысить достоверность результатов измерений, а также снизить трудозатраты и стоимость определения прочности

Дорожная карта по реализации предлагаемого метода

1. Провести опытные работы по отработке технологии измерений прочности используя приборную базу ГБУ ЦЭИИС.
2. Разработать стандарт организации (СТО ГБУ ЦЭИИС) по применению этого метода в качестве замены косвенным методам «Ударный импульс», «Ультразвук» и прочих косвенных методов указанных в ГОСТ 22690.
3. Провести в 2021-2022 годах НИОКР с целью возможности создания универсальной градуировочной зависимости по образцу, существующей в ГОСТ 22690-2015 для метода отрыва со скалыванием.
4. По результатам НИОКР подать заявку по внесению изменений в ГОСТ 22690 «Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля».

Руководитель органа инспекции ГБУ ЦЭИИС Токарский А.Я.
Инженер-эксперт отдела ОиЭНиОК ГБУ ЦЭИИС Несветайло В.М.