Бетон используют на всех этапах возведения зданий и сооружений, начиная с фундамента и завершая отделочными работами. Его также применяют при строительстве многих ответственных объектов – гидротехнических сооружений, бункеров, туннелей, мостов, взлётно-посадочных полос и т. д. Качество бетонных материалов должно быть безупречным – от этого зависит прочность и долговечность железобетонных конструкций, а следовательно, здоровье и жизнь людей. И даже если речь идет, например, о тротуарной плитке или стяжке пола в мастерской, некондиционные материалы приведут к неплановому ремонту, то есть к дополнительным расходам.
Поэтому контроль качества бетона и ЖБИ на всех этапах приготовления и производства, а также тестирование готового продукта имеет огромное значение. Особенно в свете частых сообщений о поступлении на рынок контрафакта и стройматериалов низкого качества. Чтобы предотвратить брак при строительстве любых объектов, применяются методы контроля бетона и железобетонных конструкций, установленные регламентирующими документами.
Основными показателями качества бетона, которые указываются в маркировке изделий, являются следующие параметры:
На практике система показателей качества стройматериала шире приведенного перечня. В числе таких характеристик также подвижность, теплопроводность, трещиноустойчивость, истираемость и другие. Рассмотрим несколько базовых параметров, особенно важных для надежности и долговечности изделий.
Прочность бетона – это способность материала выдерживать воздействие динамичных и статичных нагрузок. На неё влияют соотношение и свойства компонентов бетонной смеси, условия производства и затвердения, ряд других факторов. ЖБИ в сооружениях испытывают как внутренние, так и внешние нагрузки: сжатие, изгиб, растяжение, срез, кручение. По результатам контроля качества бетонной смеси присваивается марка (М) и класс (В) по прочности бетона на сжатие.
Обозначает способность искусственного камня сопротивляться последствиям увлажнения и замерзания, воздействию агрессивных сред, атмосферным осадкам. Особенное значение имеет при строительстве помещений, предполагающих повышенную влажность и находящихся вблизи от грунтовых вод, гидротехнических сооружений, подземных коммуникаций и т. д. Маркируется литерой «W» и цифрой, выражающей, какое давление воды выдерживает материал, не впитывая и не поглощая жидкость.
Данный показатель выражает устойчивость железобетонных конструкций к образованию трещин, возникающих вследствие внутренних физико-химических процессов и внешних нагрузок (сдавливания, растяжения, изгиба, нагрева и охлаждения). Трещины появляются в условиях превышения деформации растяжения над предельным значением растяжимости бетона данной марки. Трещиностойкость указывает, сколько времени конструкция способна выдержать до появления трещин.
Соответствие бетонной смеси и готового продукта установленным стандартами требованиям проверяется с помощью предусмотренных регламентирующими документами способов.
Разрушающий способ проводится в обязательном порядке согласно требованию СНиП, проверка осуществляется в условиях лаборатории. Для тестирования берется образец в виде стандартного куба (размер до 15х15х15 см), цилиндра или конуса, отлитого из приготовленной бетонной смеси. Образец подвергают давлению с помощью гидравлического пресса, постепенно увеличивая нагрузку, пока не начнется разрушение материала – расслоение или скол. Фиксируя максимальное значение приложенного к образцу усилия, определяют его прочность на сжатие.
Существуют также частично разрушающие методы контроля качества бетона. Тестированию подвергаются образцы, механически отделенные от застывшего монолита или сборной железобетонной конструкции. К данным видам проверки относят скалывание ребра, отрыв со скалыванием, отрыв металлических дисков. Чаще всего применяется способ бурения алмазными коронками. Испытания проводятся также в лаборатории с помощью пресса, но могут применяться непосредственно на строительной площадке или по месту монтажа конструкции. Эти методы дают более достоверные данные, но при этом имеют ряд недостатков: трудоемкость, долгая тщательная подготовка, предварительные испытания по поиску арматуры в конструкции, необходимость восстановления после проведения проверки.
На практике часто применяются также механические неразрушающие способы контроля:
Порядок и правила контроля качества бетона и железобетонных конструкций установлены в ряде международных и национальных стандартов. Здесь в первую очередь необходимо назвать N 206-1:2013 «Бетон. Технические требования, эксплуатационные характеристики, производство и соответствие требованиям» и идентичный ему национальный ГОСТ Р 57345-2016 «Бетон. Общие технические условия». В этих документах содержатся требования к исходным компонентам для бетона, показателям качества свежеуложенной бетонной смеси, затвердевшего бетона и методам их контроля. Стандарт распространяется на бетон, используемый в сборных бетонных и железобетонных изделиях и монолитных конструкциях зданий и сооружений. Требования к образцам для тестирования изложены в ИСО 1920-1:2004 «Бетон. Методы испытаний. Часть 1. Отбор образцов свежеуложенной бетонной смеси». Правила приемки и методы испытаний, контроль качества готовых изделий и широкий круг других вопросов, связанных с данной темой, регламентирует ГОСТ 13015-2012 «Изделия бетонные и железобетонные для строительства».
ГОСТ 7473-2010 «Смеси бетонные. Технические условия» содержит исчерпывающую информацию о требованиях к бетонной смеси, правилам приемки, методам испытаний и прочее. В нем также даны ссылки на нормативы по тестированию разных показателей качества бетона и разных его видов.
Существуют нормативы о тестировании компонентов бетонной смеси и арматуры.
Контроль качества монолитных конструкций и сооружений должен осуществляться также в соответствии со СНиП 3.03.01 с учетом внесенных в декабре 2023 года изменений.
При всем многообразии регламентирующих документов есть общие правила контроля качества бетона и ЖБИ. Они устанавливают порядок и основные этапы проверки:
Важнейшее условие соответствия конечного продукта заданным параметрам – контроль качества бетонной смеси на всех этапах производства. На его основе заводские инженеры управляют технологическим процессом и при необходимости корректируют его. Это нужно для того, чтобы учитывать колебания свойств компонентов смеси, нивелировать их и получать на выходе нужные параметры товарного бетона.
На первом этапе осуществляется приемка и входной контроль сырья – визуально и в лаборатории предприятия. Проверяется химический состав исходных материалов, влажность, крупность заполнителя и другие свойства.
После этого технологи приступают к управлению качеством бетона: настраивают работу оборудования и вносят изменения в рецептуру бетонной смеси, чтобы привести её в соответствие с физико-химическими свойствами компонентов и получить заданные характеристики смеси. Современное компьютерное оборудование позволяет не только контролировать, но и моделировать параметры готовой смеси.
Далее производится приемочный или выходной контроль в лаборатории по отобранным образцам для каждой партии бетонной смеси.
Поэтапный контроль позволяет производителю предотвратить недопустимые отклонения свойств ингредиентов бетонной смеси и получить продукт высокого качества.
Современное производство и лаборатории оснащены передовым оборудованием и технологиями, которые позволяют добиваться высокоточных результатов в оценке качества бетонных смесей и ЖБИ.
Настоящим прорывом в этой сфере стала цифровизация монолитных работ с помощью специализированных SMART датчиков, передающих информацию о температурно-прочностном состоянии бетона на ПК или смартфон. Датчики устанавливают в разных участках заливаемой поверхности, и умные устройства передают показатели температуры, плотности, прочности застывающей смеси 24 часа в сутки в режиме онлайн.
Большие перспективы у импортозамещающей системы «Элемент контроль», которая удаленно ведет непрерывный контроль набора прочности конструкции через веб-интерфейс и мониторинг температурно-влажностных условий твердения смеси с подачей экстренного сигнала при их нарушении. А также производит автоматический расчет прогнозной прочности бетонной смеси.
С помощью прогрессивного оборудования – локаторов арматуры, работающих по принципу импульсной магнитной индукции приборы способны вести поиск арматуры в бетоне для определения не только её наличия, но и сечения, диаметра и других параметров. Это позволяет обеспечить контроль качества армирования ЖБИ.
Не все производства и лаборатории оснащены этими инновационными приборами. Но во многих из них успешно используются другие современные методы тестирования:
Современные приборы контроля применяются также в неразрушающих методах контроля качества смесей и железобетонных конструкций. Принцип их действия заключается в изучении характера и глубины повреждений, нанесенных на поверхность механическими ударными инструментами. К этой группе относятся методы;
Таким образом, современная строительная промышленность располагает множеством инструментов для контроля, а следовательно, улучшения качества продукции. Испытания, проведенные квалифицированными специалистами в заводских и лабораторных условиях, на современном оборудовании, в соответствии с ГОСТ, - гарантия того, что к потребителю поступит качественный продукт. Чтобы быть уверенным в надежности, безопасности и длительной эксплуатации объектов строительства, следует приобретать смеси и ЖБИ только у проверенных производителей.