Как изготовляются образцы для определения прочности бетона на сжатие


Испытание бетона на прочность - лабораторные исследования

Испытание бетона – важный и обязательный этап, необходимый для проверки качества используемого материала при реализации ремонтно-строительных работ. С целью подтверждения материала заявленным характеристикам и показателям, нормам СНиП и ГОСТ, его проверяют на прочность, сопротивление на изгиб/растяжение. Также дополнительно могут проверяться удобоукладываемость, плотность, морозостойкость, водонепроницаемость и т.д.

Основные контролируемые и нормируемые показатели качества бетона:

  • Прочность на сжатие – определяется в классах, обозначается буквой В
  • Прочность на осевое растяжение – также определяется классами, индекс Bt
  • Морозостойкость – исчисляется марками, обозначается F
  • Водонепроницаемость – также марка, буква W
  • Средняя плотность – указывают в марках, индекс D

Испытания бетона могут проводиться с использованием различных методов – исследуются только что залитые или вырубленные из монолита образцы, разрушающие и неразрушающие способы и т.д. Оптимальный вариант испытаний определяют специалисты или сам мастер, с учетом имеющегося в его распоряжении арсенала знаний, навыков, инструментов.

Благодаря своевременно и правильно выполненным мероприятиям по проверке и подтверждению качества бетона удается гарантировать надежность и прочность конструкций, зданий, соответствие выполненных работ всем нормативам и показателям.

От чего зависит и на что влияет прочность бетона

Показатель прочности бетона – самая важная характеристика материала, которая учитывается как в процессе проектирования и выполнения расчетов, так и при выполнении работ. Прочность бетона задает марка, обозначается классом В (измерение в МПа) или М (кг/см2), отображает максимальное давление сжатия, которое материал может спокойно выдержать без деформации.

Когда проводится испытание бетона на прочность, лаборатория или строительная организация (возможно, сам мастер) руководствуются требованиями основных нормативных документов – это ГОСТы 10180-2012, 22690-88, 18105-2010, 28570.

Способность бетона эффективно сопротивляться внешнему воздействию благодаря внутреннему напряжению напрямую зависит от марки цемента и компонентов, входящих в состав раствора. При проверке бетона на соответствие указанной марке, на исследуемом образце не должно быть деформаций, разрушений, расслоений, трещин, сколов и т.д.

Лабораторные испытания бетона на прочность должны проводиться обязательно, особенно в случае заливки важных конструкций, несущих элементов и т.д. Ведь даже минимальное несоответствие (которое часто становится результатом экономии на цементе, других компонентах) может стать причиной быстрого разрушения здания, элемента конструкции.

Прочность состава зависит от: марки цемента, соотношения наполнителей и цемента, фракции наполнителей, качества всех компонентов, чистоты воды, введенных в состав пластификаторов и присадок. Если планируется заливать конструкции, подвергаемые серьезным нагрузкам, бетон дополнительно упрочняют армированием стальными прутьями или сетками, проволокой.

Большое влияние на прочность бетона, испытание которого проводится, оказывают внешние условия, в которых выполняется заливка и сохнет бетон. Также существенно повышается прочность при использовании вибрации, которая удаляет пузырьки воздуха из монолита, делает его более плотным.

Если бетон заливается при минусовых температурах, то компоненты и сам материал либо прогревают, либо смешивают со специальными противоморозными добавками. Могут устанавливаться электроды в заливку, применяться укрытие основания теплоизоляционными материалами, опилками и т.д. Чтобы поверхность монолита не покрывалась трещинами, нужно ее после заливки увлажнять, препятствуя слишком быстрому испарению влаги.

Несмотря на то, что прочность бетона зависит от массы факторов, правильно и своевременно проведенные испытания раствора помогут исключить вероятность приготовления некачественной смеси и избежать вероятности разрушения всей конструкции.

При условии соответствия бетона указанным показателям прочности влияние других факторов на качество раствора можно уменьшить или нивелировать.

Классификация методов испытаний

Испытания бетона проводятся с использованием различных методов, выбор которых зависит от имеющихся мощностей, условий эксплуатации, давности заливки монолита, возможности коррекции состава смеси, исходных данных и требуемых результатов.

Основные методы испытания бетона на прочность:
  1. Испытание образцов бетона, которые отливаются в условиях лаборатории – из смеси создают цилиндры и кубики, конусы, потом проверяют с использованием пресса.
  2. Проверка образцов, которые были вырублены/выпилены из уже готового монолита – обычно бурят алмазными коронками, керны отправляют в лабораторию, там определяют прочность с использованием пресса.
  3. Неразрушающие методы – с применением приборов/инструментов, которые позволяют изучить свойства монолита без необходимости помещения их в определенные устройства и условия. Используются ультразвук, ударно-импульсный метод и т.д.

Несмотря на появление множества современных приборов и разнообразных методов, по-прежнему самым эффективным и популярным считается испытание образцов бетона под прессом (на сжатие).

Другие виды исследований бетона:
  • Осадка конуса – позволяет изучить консистенцию и однородность замешанного раствора. Металлический конус заполняют смесью, снимают форму и изучают показатели, изменения структуры материала.
  • Проверка на уплотнение – для определения коэффициента уплотнения партии раствора. Используется специальный аппарат с 2 мерными емкостями с воронками. В первую заливают бетон, потом через клапан пускают во вторую, откуда смесь уходит в специальный цилиндр.
  • Проверка на изменение формы/пластичность – смесь заливают в конус, его кладут на опорный стол, потом форму убирают и стол опускают, изучают характеристики растекшегося бетона.
  • Испытание на предмет наличия воздушных пустот – используют 2 метода: измерение веса до и после встряхивания/перемешивания бетона в специальном устройстве, испытание давлением.

Исследование бетона в бытовых условиях эмпирическим методом:
  • Цвет – бетон высокого качества должен быть зеленовато-серого оттенка и чем зеленее, тем лучше (желтый оттенок – признак плохого качества).
  • Появление цементного молочка на поверхности залитого бетона – чем гуще, тем лучше.
  • Непокрытые смесью фракции наполнителя – их не должно быть.
  • От затвердевшего монолита молоток при ударе должен отскакивать со звоном, оставляя небольшую вмятину.

Этапы проведения испытаний

Существует две основных группы методов исследований бетона, которые сегодня используются повсеместно для определения качества материала и соответствия его указанным характеристикам.

Разрушающие методы

Испытания проводятся с применением пресса и исследованием кубиков, цилиндров из бетона, полученных в условиях лаборатории либо выпиленных из уже готового монолита (что может сказаться на прочности всей конструкции). На куски бетона оказывают возрастающее давление, пока не удастся зафиксировать разрушение контрольного образца.

Использование такого воздействия на бетон является наиболее точным методом исследования его на прочность и считается обязательным при создании ответственных сооружений.

Неразрушающие методы

В данном случае речь идет об исследовании, которое не предполагает какого-либо разрушающего воздействия на образец или повреждения всей конструкции. Прибор взаимодействует с поверхностью монолита механическим способом посредством: отрыва, отрыва со скалыванием, а также скалывания ребра.

Если используется испытание посредством отрыва, на монолит эпоксидным клеем крепят стальной диск, потом отрывают его специальным устройством с фрагментом конструкции. Полученный показатель усилия по формуле переводят в нужную величину.

Когда проводится отрыв со скалыванием, прибор крепят в полость бетона. Лепестковые анкеры вкладывают в пробуренные шпуры, потом достают часть материала и фиксируют разрушающее усилие. Чтобы определить марочные характеристики, используют переводные коэффициенты.

Скалывание ребра используется там, где есть внешние углы (перекрытия, колонны, балки). Прибор (обычно ГПНС-4) крепят к любому выступающему сегменту анкером с дюбелем, нагружают плавно. В момент разрушения происходит фиксация глубины скола и усилия, прочность потом определяют по формуле, которая обязательно учитывает фракцию наполнителя.

Неразрушающие косвенные методы:
  • Исследование ультразвуком – скорость распространения продольных волн в монолите и эталонном образце сравниваются: УГВ-1 устанавливают на идеально ровную поверхность и прозванивают участки по плану, потом данные обрабатывают по имеющимся таблицам, электронным базам. Погрешность обычно составляет 5%.
  • Ударный импульс – применяется энергия удара бойка из металла сферической формы о монолит. Магнитострикционное или пьезоэлектрическое устройство преобразует удар в электрический импульс, время и амплитуда которых связаны с прочностью бетона.
  • Метод обратного отскока – используется склерометр, который фиксирует величину обратного отскока бойка, устанавливая твердость конструкции.
  • Пластическая деформация – измеряется след на бетоне после удара металлическим шариком, сравнение с эталонным образцом.

Порядок проведения проверки на удобоукладываемость

Чтобы изучить данное свойство бетона, в условиях лаборатории применяют специальный прибор – вискозиметр. Он дает возможность измерить в секундах время, которое нужно для укладки смеси. Укладку начинают и одновременно запускают вискозиметр, потом фиксируют получившиеся показатели. Чем меньше времени нужно для выполнения работ, тем лучше материал.

Порядок проведения испытаний на растяжение

Сначала готовят бетонный конус, его помещают горизонтально в специальный прибор, на средину образца оказывается разрушающая нагрузка по нарастающей. Шаг оказываемого воздействия составляет 0.5 МПа/с. Результат фиксируют после того, как структура бетона разрушилась в центре образца.

Порядок проведения испытаний на сжатие

Благодаря данному методу удается определять марку бетона. Сначала из материала отливают кубики (либо вырезают их из уже залитой смеси) размером 100-300 миллиметров по грани.

Также могут использоваться в испытаниях призмы и цилиндры. В лаборатории образцы отливаются на вибростоле, все испытания осуществляют на 3, 7, 28 (основная проверка) сутки после заливки.

Образец помещается под пресс, давящий на кубик с мощностью 140 кгс/м2 с шагом, равным 3.5 кгс/м2. Вектор силы должен быть строго перпендикулярным основанию бетона. По полученным данным определяют способность сопротивления бетона сжатию, марка записывается в протокол испытаний.

Марки прочности бетона и сфера их применения

Бетону присваивают марку по ГОСТу, которая обозначается буквой М и цифрой в соответствии со способностью сопротивления материала на сжатие. И чем больше значение, тем прочнее считается изделие. Как правило, марка прочности зависит от марки и объема цемента в растворе, качества и соотношения компонентов. Бетон бывает марок М100-М500. Есть марки и меньше, и выше, но они редко используются в строительстве.

Класс бетона определяет его способность работать в агрессивных средах. Бетоны марок М100-М250 относятся к ячеистым, легким. Обычно используются для заливки ненагруженных конструкций, в обустройстве фундаментов малых зданий, бордюров, пешеходных дорожек.

Бетоны марок М300-М350 применяются для обустройства фундаментов многоэтажных строений, для отливки плит перекрытия, монолитных стен. Наиболее прочные бетоны марок М400-М500 актуальны для производства железобетонных конструкций, которые эксплуатируются в сложных условиях, с повышенными нагрузками.

Испытание бетона – важный и обязательный этап контроля и оценки прочности материала, который лучше всего проводить до начала реализации работ, чтобы не разрушать конструкцию и иметь возможность откорректировать состав, предпринять меры для изменения свойств материала.

Заказывая материал в Москве или регионах, необходимо обязательно требовать сертификаты соответствия с результатами лабораторных проверок.

класс и марка по пределу прочности (таблица) – DIYb.ru

Когда перед человеком возникает вопрос о покупке бетонной смеси или готового изделия, то в первую очередь он задумывается о качестве продукции, ведь это напрямую связано с безопасностью строительного сооружения.

Определение понятия прочности бетона: марка и класс

Основополагающей характеристикой бетона является его показатель прочности, который выражается в виде класса и марки.

Для выполнения необходимых задач в строительстве пользуются соответствующими классами. Так, для гидросооружений нужен один класс, а при бетонировании фундамента под одноэтажный дом – другой.

Марка бетона «М» выражает усреднённые значения прочности, единицы измерения – кгс/см2, класс бетона обозначается литерой «В» и выражается в МПа. Разница между этими двумя понятиями выражается не только в виде буквы и единицы измерения.

Главное отличие заключается в том, что марка указывает на среднюю величину предела прочности, а класс – на точные значения, расхождение составляет меньше 5%. Для сложных расчётов используют класс бетона, т. к. с применением марки возникает риск ошибки, при котором настоящие показатели окажутся меньше расчётных. Например, в характеристиках указывается М100 и В7,5. Расшифровывается это так: точное усилие, необходимое для разрушения, составит 7,5 МПа, а обобщенная нагрузка равна 100 кгс/см2, т. е. фактически эта цифра может быть и 105, и 103,6, и 93, и 97,2 и пр.

Класс и марка бетона по прочности на сжатие по ГОСТ

Таблица 1 – Сравнительная характеристика бетонов разных классов и марок

Документы, которые применяются при определении прочности

Требуемая прочность жёстко регулируется. Есть в наличии несколько основных документов для вычисления этой характеристики:

  • ГОСТ 10180-2012 – применяется для образцов из готовой бетонной смеси;
  • ГОСТ 28570-2019 – рассчитан для бетонных образцов;
  • ГОСТ 22690-2015 – для крупных сооружений без создания проб-образцов.

Способы определения прочности: испытание бетона на сжатие

Существует два метода:

  • разрушающий;
  • неразрушающий.

При первом способе измеряют минимальные усилия, приложенные для поломки кубов и цилиндров, которые вырезают, выпиливают или выбуривают из целых изделий. Скорость увеличения силы нагрузки при этом постоянна. После выполнения испытания вычисляется итоговое значение таких усилий.

При втором способе нахождения требуемого показателя воздействуют механически на заданное место (удар, отрыв, скол, вдавливание, отрыв со скалыванием, упругий отскок). Точка приложения прибора не должна быть на краю или напротив арматуры. Далее находят результат по выраженной градации.

Рассчитывать на полную правдивость не стоит, имеется погрешность до 10 % для каждого из видов проверок.

Как выбирают образцы при разрушающем методе

  1. Пробы из бетонной смеси.

Для испытаний приготавливают образцы кубической и цилиндрической формы. Эталонным считается куб с длинной грани 150 мм.

  • Все экземпляры создают в специальных формах, перед использованием конструкции смазывают маслом. Далее наполнят её бетонной смесью и уплотняют.
  • Утрамбовывают при помощи штыкования стальным стержнем, виброплощадки или глубинного вибратора.
  • Через сутки все затвердевшие образцы достают и размещают в боксе с нормальными условиями (влажность – 95%, температура – +20 °С). Иногда заготовки размещают в водной среде или в автоклаве.
  1. Образцы из готовых бетонных изделий.

Экземпляры для проверки прочности получают методом вырубки, выпиливания или выбуривания из целых изделий. В месте отбора не должно быть арматуры в точке, где извлечение не понесёт за собой снижение несущей способности. Пробы делают вдали от стыков и края изделия. Образцы извлекают из средней части пробы как на рисунке.

Предварительная подготовка к испытаниям

Прежде чем приступить непосредственно к испытаниям, все образцы измеряют и осматривают – нет ли трещин, сколов, рытвин. Если имеются скалывания более 10 мм, рытвины диаметром 10 мм и более и глубиной от 5 мм, образцы выбраковывают.

Также производят обмеры на наличие линейной погрешности, несоответствие перпендикулярности близлежащих граней, смещения от прямолинейности и плоскостности. Если обнаружены такие недочёты, грани и плоскости подвергают шлифованию или выравнивают быстротвердеющим веществом толщиной не больше 5 мм.

Как образцы бетона проходят испытания

Все приготовленные образцы одной группы испытывают на прочность в течение одного часа. Силовое нагружение производят не прерываясь, с постоянной скоростью увеличения нагрузки до разрушения. При этом, время от начала нагружения до его окончания – не меньше 30 с.

Во время проверки пользуются специальными строительными стендами:

  • образцы кладут на нижнюю плиту пресса по центру;
  • после совмещают верхнюю плиту и экземпляр, чтобы они находились плотно друг к другу;
  • далее подают силовую нагрузку со скоростью 0,6±0,2 МПа/с.

Расчёты испытаний: формула

Прочность бетона на сжатие (R, МПа) считают с погрешностью до 0,1 МПа по формуле:

Обозначения:
  • F – максимальная сила, Н;
  • A – площадь грани под нагрузкой, мм;
  • α – масштабный коэффициент, который приводит прочность к эталонной;
  • KW – коэффициент, необходимый для ячеистого бетона, учитывающий влажность образцов.

Коэффициенты высчитывались экспериментально и представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Масштабный коэффициент α

KW = 1, исключение – ячеистый бетон, его можно найти в таблице ГОСТа 10180.

Показатель прочности бетона рассчитывают как среднее арифметическое от прочности всех образцов, участвовавших в проверке: если образцов 3, то среднее арифметическое значение двух образцов с высшей прочностью.

Показатель прочности на сжатие – это такой показатель, который невозможно подделать. Проверку этой характеристики выполняют только аккредитованные лаборатории и строительные организации, которые сами подвергаются неоднократным проверкам – у них есть лицензии, подтверждающие право на выполнение тех или иных работ.

The following two tabs change content below.

О себе: Специалист широкого профиля. Опыт работы редактором и автором статей в должности журналиста более 12 лет. Закончил филологический факультет Белорусский государственного университета (Отделение русского языка и литературы) и получил диплом по специальности «Филология. Преподаватель русского языка и литературы».

Определение прочности бетона - методы проверки и приборы

Прочность бетона — важнейшая характеристика, которая применяется при проектировании и расчете конструкций для строительства различных сооружений. Она задается маркой М (в кг/см²) или классом В (в МПа) и выражает максимальное давление сжатия, которое выдерживает материал без разрушения.

При определении марочной прочности бетона строительные организации и изготовители конструкций должны руководствоваться требованиями нормативных документов — ГОСТ 22690-88, 28570, 18105-2010, 10180-2012. Они регламентируют методику проведения испытаний, обработку результатов.

Что влияет на прочность?

Затвердевшая в условиях строительной площадки бетонная смесь может давать отличные от лабораторных результаты. Помимо качества цемента и заполнителей на характеристику влияют:

  • условия транспортировки;
  • способ укладки в опалубку;
  • размеры и форма конструкции;
  • вид напряженного состояния;
  • влажность, температура воздуха на всем протяжении твердения смеси;
  • уход за монолитом после заливки.

Качество смеси и ее прочностные характеристики ухудшаются, если при производстве работ совершались грубые нарушения технологии:

  • доставка производилась не в миксере;
  • время в пути превысило допустимое;
  • при заливке смесь не уплотнялась вибраторами или трамбовками;
  • при монтаже была слишком низкая или высокая температура, ветер;
  • после укладки в опалубку не поддерживались оптимальные условия твердения.

Неправильная транспортировка приводит к схватыванию, расслоению и потере подвижности смеси. Без уплотнения в толще конструкции остаются пузырьки воздуха, которые ухудшают качество монолита.

При температуре 15°-25°С и высокой влажности в первые 7-15 суток бетон достигает прочности 70%. Если условия не выдерживаются, то сроки затягиваются. Опасно как охлаждение смеси, так и ее пересушивание. Зимой опалубку утепляют или прогревают, летом поверхность монолита увлажняют, накрывают пленкой.

На заводах ЖБИ осуществляют пропаривание или автоклавную обработку конструкций, чтобы уменьшить время набора прочности. Процесс занимает от 8 до 12 часов.

Чтобы определить, насколько характеристики конструкции соответствуют проектным, а также при обследованиях и мониторинге технического состояния зданий проводят проверку прочности бетона. Она включает лабораторные испытания образцов, неразрушающие прямые и косвенные методы исследования объектов.

Факторы, влияющие на погрешность измерений при контроле и оценке прочности бетона:

  • неравномерность состава;
  • дефекты поверхности;
  • влажность материала;
  • армирование;
  • коррозия, промасливание, карбонизация внешнего слоя;
  • неисправности прибора — износ пружины, слабую зарядка аккумуляторной батареи.

Самый информативный способ проверки бетонных конструкций — изъятие образцов из тела монолита с последующим их испытанием. Такой метод сводит к минимуму ошибки, но достаточно дорог и трудоемок. Поэтому чаще пользуются более доступными исследованиями с помощью приборов, измеряющих зависимые от прочности характеристики — твердость, усилие на отрыв или скол, длину волны. Зная их, можно с помощью переходных формул вычислить искомую величину.

Требования к проверке

С точки зрения заказчика наиболее предпочтительно проводить испытания неразрушающими методами контроля фактической прочности бетона. Сегодня созданы приборы, которые позволяют быстро получить результаты без бурения, высверливания или вырубки образца, портящих целостность конструкции.

Для осуществления контроля и оценки прочности бетона рассматривают три показателя:

  • точность измерений;
  • стоимость оборудования;
  • трудоемкость.

Наиболее дорогими являются испытания кернов на лабораторном прессе и отрыв со скалыванием. Исследования по величине ударного импульса, упругого отскока, пластических деформаций или с помощью ультразвука имеют меньшую затратную часть. Но применять их рекомендуется после установления градуировочной зависимости между косвенной характеристикой и фактической прочностью.

Параметры смеси могут существенно отличаться от тех, при которых была построена градуировочная зависимость. Чтобы определить достоверную прочность бетона на сжатие, проводят обязательные испытания кубиков на прессе или определяют усилие на отрыв со скалыванием.

Если пренебречь этой операцией, неизбежны большие погрешности при контроле и оценке прочности бетона. Ошибки могут достигать 15-75 %.

Целесообразно пользоваться косвенными методами при оценке технического состояния конструкции, когда необходимо выявить зоны неоднородности материала. Тогда правила контроля допускают применение неточного относительного показателя.

Как определить прочность бетона?

В производстве материалов и строительстве применяются методы для испытания бетона на прочность:

  • разрушающие;
  • неразрушающие прямые;
  • неразрушающие косвенные.

Они позволяют с той или иной точностью проводить контроль и оценку фактической прочности бетона в лабораториях, на площадках или в уже построенных сооружениях.

Разрушающие методы

Из готовой смонтированной конструкции выпиливают или выбуривают образцы, которые затем разрушают на прессе. После каждого испытания фиксируют значения максимальных сжимающих усилий, выполняют статистическую обработку.

Этот метод, хотя и дает объективные сведения, часто не приемлем из-за дороговизны, трудоемкости и причинения локальных дефектов.

На производстве исследования проводят на сериях образцов, заготовленных с соблюдением требований ГОСТ 10180-2012 из рабочей бетонной смеси. Кубики или цилиндры выдерживают в условиях, максимально приближенным к заводским, затем испытывают на прессе.

Неразрушающие прямые

Неразрушающие методы контроля прочности бетона предполагают испытания материала без повреждений конструкции. Механическое взаимодействие прибора с поверхностью производится:

  • при отрыве;
  • отрыве со скалыванием;
  • скалывании ребра.

При испытаниях методом отрыва на поверхность монолита приклеивают эпоксидным составом стальной диск. Затем специальным устройством (ПОС-50МГ4, ГПНВ-5, ПИВ и другими) отрывают его вместе с фрагментом конструкции. Полученная величина усилия переводится с помощью формул в искомый показатель.

При отрыве со скалыванием прибор крепится не к диску, а в полость бетона. В пробуренные шпуры вкладывают лепестковые анкеры, затем извлекают часть материала, фиксируют разрушающее усилие. Для определения марочной характеристики применяют переводные коэффициенты.


Метод скалывания ребра применим к конструкциям, имеющим внешние углы — балки, перекрытия, колонны. Прибор (ГПНС-4) закрепляют к выступающему сегменту при помощи анкера с дюбелем, плавно нагружают. В момент разрушения фиксируют усилие и глубину скола. Прочность находят по формуле, где учитывается крупность заполнителя.

Внимание! Способ не применяют при толщине защитного слоя менее 20 мм.

Неразрушающие косвенные методы

Уточнение марки материала неразрушающими косвенными методами проводится без внедрения приборов в тело конструкции, установки анкеров или других трудоемких операций. Применяют:

  • исследование ультразвуком;
  • метод ударного импульса;
  • метод упругого отскока;
  • пластической деформации.

При ультразвуковом методе определения прочности бетона сравнивают скорость распространения продольных волн в готовой конструкции и эталонном образце. Прибор УГВ-1 устанавливают на ровную поверхность без повреждений. Прозванивают участки согласно программе испытаний.

Данные обрабатывают, исключая выпадающие значения. Современные приборы оснащены электронными базами, проводящими первичные расчеты. Погрешность при акустических исследованиях при соблюдении требований ГОСТ 17624-2012 не превышает 5%.

При определении прочности методом ударного импульса используют энергию удара металлического бойка сферической формы о поверхность бетона. Пьезоэлектрическое или магнитострикционное устройство преобразует ее в электрический импульс, амплитуда и время которого функционально связаны с прочностью бетона.

Прибор компактен, прост в применении, выдает результаты в удобном виде — единицах измерения нужной характеристики.

При определении марки бетона методом обратного отскока прибор — склерометр — фиксирует величину обратного движения бойка после удара о поверхность конструкции или прижатой к ней металлической пластины. Таким образом устанавливается твердость материала, связанная с прочностью функциональной зависимостью.

Метод пластических деформаций предполагает измерение на бетоне размеров следа после удара металлическим шариком и сравнение его с эталонным отпечатком. Способ разработан давно. Наиболее часто на практике используется молоток Кашкарова, в корпус которого вставляют сменный стальной стержень с известными характеристиками.

По поверхности конструкции наносят серию ударов. Прочность материала определяется из соотношения полученных диаметров отпечатков на стержне и бетоне.

Заключение

Для контроля и оценки прочности бетона целесообразно пользоваться неразрушающими методами испытаний. Они более доступны и недороги по сравнению с лабораторными исследованиями образцов. Главное условие получения точных значений — построение градуировочной зависимости приборов. Необходимо также устранить факторы, искажающие результаты измерений.

приборы и методы для определения прочности

Определение прочности бетона неразрушающим способом

Какими бы качественными сырьевые материалы не были, и даже если найден идеальный подбор состава, крайне необходимо систематическое определение прочности бетона: ГОСТ 10180 — 2012, ГОСТ 22690 — 2015, ГОСТ 18105 — 2010, ГОСТ 28570 — 90 и прочая техническая документация, поможет не только протестировать, но и правильно произвести расчеты полученных данных подобной характеристики.

Содержание статьи

Многоликая прочность бетона

Бетонный образец в процессе испытания

Такое понятие, как прочность бетона довольно обширно.

Существует несколько видов прочности бетона:

  • Проектная — допускает полную нагрузку на бетон выбранной марки. По умолчанию, подобное значение должно быть у изделия после стандартного испытания образца в 28 — суточном возрасте при естественной выдержке.
  • Нормированная определяется по нормативным документам и стандартам.
  • Требуемая — символизирует минимальное значение, которое допускается при запроектированных нагрузках. Выявляется в строительных лабораториях.
  • Фактическая — прочность, узнаваемая непосредственная в процессе испытаний. Именно она и является отпускной — не менее 70% от проектной.
  • Разопалубочная — значение данной характеристики показывает когда можно без деформаций разопалубливать образцы или изделия.

Испытание бетонного образца

В общепринятом смысле, под прочностью подразумевается кубиковая на сжатие.

Но в особо узких кругах бетонщиков всегда уточняют, с какой именно качественной характеристикой имеют дело:

  • на сжатие;
  • на изгиб;
  • на осевое растяжение;
  • передаточная.

Рассмотрим подробнее каждую из них в отдельности.

Прочность на сжатие

За основу маркировки бетона традиционно принята кубиковая прочность бетона. Ее значения получают путем испытания на прессе образцов кубической формы с размерами ребер 150х150 мм в 28-суточном возрасте. Такое значение признанно эталонным для определения стойкости бетона на осевое сжатие.

Допускается использование образцов и других размеров. В соответствии с изменением масштаба, полученные данные разнятся.

В таком случае приводятся дополнительные расчеты, которые уравнивают полученные значения, до кубиковых. Делается это довольно просто: умножаются значения на масштабный коэфициент С, значение которого можно узнать из ГОСТ 10180 — 2012.

Образец кубической формы с размером ребра 150 см

Не смотря на то, что на всех крупных заводах производятся именно такие стандартные испытания образцов кубической формы, основной прочностью для сжатых бетонных элементов является призменная прочность (RB). Она показывает меньшие значения, чем при испытании стандартных образцов с ребром 150 мм (R). Что интересно, при увеличении отношения высоты (h) к площади основания призмы (a), прочность уменьшается.

При значении h/a=4 значение прочности становится относительно стабильным. Поэтому призменную прочность считают как временное сопротивление осевому сжатию при соотношении сторон h/a=4.

По графику видно зависимость призменной прочности от изменения размеров образца

Если призменная прочность более точно отражает основные характеристики бетонных образцов, то почему же используется только кубиковая? Ответ на такой неоднозначный вопрос довольно прост.

Внимание! На прочность бетонного образца влияет много факторов, ключевые из которых — непосредственно сырьевые компоненты, подбор состава, условия выдержки. Но, показывать “плохую” прочность образец также может по причине плохого уплотнения. И это, к сожалению, не редкость.

Уплотненные бетонные образцы

Если с более подвижными смесями такой проблемы нет, то изготовить из жесткого бетона хорошо уплотненный образец в лабораторных условиях тяжело физически. Из этого соображения, чтобы не искажать полученные значения из-за человеческого фактора, принято считать кубиковую прочность основной. Хотя при проектировании железобетонных конструкций используют именно призменную прочность.

Прочность на растяжение при изгибе

Прибор определения прочности бетона на растяжение при изгибе

Основная задача бетона любой марки — стойко выдерживать любые сжимающие нагрузки. Именно в этом его сила. Поэтому такая характеристика, как прочность бетона на растяжение при изгибе, используется в “строительном, производственном обиходе” редко. Подобные показатели применимы при проектных работах.

Поэтому определение прочности бетонной смеси на растяжение при изгибе — это довольно редкое испытание в любой строительной лаборатории, так как создать необходимые нагрузки для образца довольно непросто. Поэтому такие характеристики больше расчетные. Используются проектировщиками давно выведенные в проектных институтах цифры и значения.

Передаточная прочность

Прибор для напряжения бетонных изделий

Существует такое понятие, как передаточная прочность бетона. На строительной площадке подобная терминология не применяется, да и прорабы не всегда представляют “что это такое, и с чем его едят”. Это определение чисто производственное, которое обозначает прочность бетона в момент обжатия при передаче напряжения арматуры бетону.

Это важная характеристика, без которой нельзя качественно изготовить любое преднапряженное изделие. Подобное значение нормируется проектной документацией и прочими техническими документами на производимое железобетонное изделие. Обычно она назначается не ниже 70% от проектной прочности.

Как определить прочность бетона? Да очень просто.

Для этого используется нехитрая формула определения прочности бетона передаточной:

  • Rbp = 0,7B,
  • Где:  Rbp — передаточная прочность;
  • B — проектная прочность;
  • 0,7 — неизменяемый коэффициент.

Внимание! Если значение при испытании удовлетворяет расчетному, то изделие рекомендуется снять с напряжения. Если же нет, то на усмотрение технолога или заведующего лабораторией принимается решение о продлении времени предварительного напряжения изделия.

Приборы и оборудование для определения прочности бетона

Приборы для неразрушающего контроля прочности бетона

Сегодня существуют различные методы определения прочности бетона.

В зависимости от них, применяются и требуемые приборы:

  • Пресс — стандартное оборудование любой строительной лаборатории. Бывает различного принципа действия, но самый надежный и популярный — гидравлический. Существует масса моделей и видов подобного оборудования. С помощью одних можно тестировать только бетонные образцы: кубики на сжатие, и растяжение цементных балочек. Другие же расширяют область своего использования до испытаний крупноразмерных блоков, кирпичей и прочих материалов. Определить прочность бетона с его помощью можно буквально за пару минут, только нужно уметь с ним работать и фиксировать необходимые значения.

Пресс для определения прочности бетона

  • Приборы для определения прочности бетона неразрушающим методом, сегодня получили небывалую популярность. Склерометром можно проверить прочность бетона конструкций при обследовании в строящихся объектах, и в зданиях, уже давно сданных в эксплуатацию. Не нужно выпиливать из массива кубики. Все делается гораздо проще. При этом цена на подобные приборы довольно высокая — в зависимости от типа и функций, которыми обладает прибор для определения прочности бетона неразрушающим методом. Протестировать необходимую конструкцию можно своими руками, без помощи специалистов. Нужно только четко следовать всем параметрам, которые предусматривает инструкция по использованию. Как пользоваться склерометром, можно подробнее посмотреть в видео в этой статье.
  • Еще один прибор, предназначающийся для выявления основных характеристик — молоток для определения прочности бетона. До широкого распространения стеклометров, на стройплощадках и в лабораториях постоянно пользовались эталонным молотком Кашкарова. Проводить испытание методом упругого отскока довольно сложно. Подобная методика определения прочности бетона требует определенного навыка и знаний. 229690-88 ГОСТ по определению прочности бетона неразрушающими методами позволит сориентироваться в подобной области. Но лучше всего осваивать упругий отскок на практике — так больше шансов научиться правильно производить подобное тестирование.

На фото молоток Кашкарова

Методика проведения испытания неразрушающим методом

Поскольку определить среднюю прочность бетона неразрушающим методом можно без специальной подготовки, прямо на объекте, с помощью современных электронных приборов, рассмотрим именно такой метод, который заключает в себе несколько этапов:

  • Этап 1. Необходимо выбрать ровную грань изделия без трещин, сколов и прочих дефектов. Именно на ней и будут производиться дальнейшие испытания.
  • Этап 2. В зависимости от типа прибора, следующий порядок действий может отличаться, но основные принципы едины для любого прибора. А именно, после включения склерометра и выбора необходимой функции необходимо расположить его по отношению к поверхности бетонного изделия строго под прямым углом, и нажать на соответствующую кнопку.
  • Этап 3. На экране высветится полученное значение. В инструкции к прибору будет указано общее число проведения вышеописанной операции для получения среднего значения.
  • Этап 4. По необходимости можно составить акт определения прочности железобетонных конструкций неразрушающим методом, который будет иметь законную силу.

Правильное расположение прибора относительно испытуемой поверхности



После того, как определение прочности бетона неразрушающим способом закончено, необходимо полностью отключить прибор. Очень удобный “гаджет” для любого прораба, да и простого мастера. Он точно не “соврет” о качестве бетона на любом этапе строительства. Только нужно не забывать о его постоянной поверке.

Основные методы определения прочности тяжелого бетона на сжатие в сборных и монолитных бетонных и железобетонных конструкциях и изделиях

Основные методы определения прочности тяжелого бетона на сжатие в сборных и монолитных бетонных и железобетонных конструкциях и изделиях

Рассмотрим некоторые основные методы и приборы определения прочности бетона в конструкциях, которыми пользуются на практике. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля осуществляется согласно ГОСТ 22690-88 «Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля», определения прочности ультразвуковым методом неразрушающего контроля осуществляется по ГОСТ 17624-87 «Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности», определение прочности по бетонным образцам, выбуренным или выпиленным из конструкций, осуществляется по ГОСТ 28570-90 «Бетоны. Методы определения прочности по образцам, отобранным из конструкций».

Неразрушающие методы определения прочности на сжатие бетонных конструкций основаны на косвенных характеристиках показаний приборов, основанных на методах упругого отскока, ударного импульса, пластической деформации,отрыва, скалывания ребра и отрыва со скалыванием, скорости прохождения ультразвука. Определение прочности на сжатия по образцам, отобранным из конструкций, подразумевает испытание их на прессе.

Для определения класса и марки бетона в зависимости от прочности сжатия или растяжения, можно использовать табл.6, приложения 1, ГОСТ 26633-91 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые»

СООТНОШЕНИЕ МЕЖДУ КЛАССАМИ БЕТОНА ПО ПРОЧНОСТИ НА СЖАТИЕ И РАСТЯЖЕНИЕ И МАРКАМИ

Таблица 6

Класс бетона по прочности

Средняя прочность бетона ()*, кгс/см2

Ближайшая марка бетона по прочности М

Отклонение ближайшей марки бетона от средней прочности класса, %,

Сжатие

В3,5

45,8

M50

+9,2

В5

65,5

M75

+14,5

В7,5

98,2

M100

+1,8

В10

131,0

M150

+14,5

B12,5

163,7

M150

-8,4

B15

196,5

M200

+1,8

В20

261,9

M250

-4,5

В22,5

294,7

M300

+1,8

В25

327,4

M350

+6,9

В27,5

360,2

M350

-2,8

В30

392,9

M400

+1,8

В35

458,4

M450

-1,8

В40

523,9

М550

+5,0

В45

589,4

M600

+1,8

B50

654,8

M700

+6,9

В55

720,3

M700

-2,8

В60

785,8

M800

+1,8

В65

851,3

M900

+5,7

В70

916,8

M900

-1,8

В75

982,3

М1000

+1,8

В80

1047,7

M1000

-4,6

____________

• Средняя прочность бетона R рассчитана при коэффициенте вариации V, равном 13,5 %, и обеспеченности- 95 % для всех видов бетона, а для массивных гидротехнических конструкций- при коэффициенте вариации V, равном 17 %, и обеспеченности- 90%.

Методы и приборы неразрушающего контроля

Для определения прочности бетона на сжатие данные показаний необходимо преобразовывать с помощью предварительно установленных градуировочных зависимостей между прочностью бетона и косвенной характеристикой прочности (в виде графика, таблицы или формулы), по методикам, указанным в ГОСТ 22690-88 и по прилагаемым графикам градуировочных зависимостей к приборам, установленным на заводе-изготовителей прибора.

Испытание прочности приборами неразрушающего контроля выполняют, непосредственно, в местах расположения конструкций, однако, также можно выполнять испытание бетона проб из конструкций. Испытание бетона в пробах рекомендуется для определения его прочности в труднодоступных зонах конструкций и в конструкциях, находящихся при отрицательной температуре. Пробу вмоноличивают в раствор, прочность которого на день испытания должна быть не менее половины прочности бетона пробы (для предотвращения разрушения пробы при испытании). Вмоноличивание проб в раствор удобно производить с использованием стандартных форм, для изготовления бетонных контрольных образцов по ГОСТ 10180-90. Расположение проб после распалубки представлено на рис.1.

Рис.1. 1 - проба бетона; 2 - наиболее удобная для испытания сторона пробы 3 - раствор, в котором закреплена проба

Обычно приборы поставляются с графиками градуировочной зависимости или с базовыми настройками для тяжелого бетона средних марок. Для обследования конструкций допускается применять методы упругого отскока, ударного импульса или пластической деформации, используя градуировочную зависимость, установленную для бетона, отличающегося от испытываемого (по составу, возрасту, условиям твердения, влажности), с уточнением ее в соответствии с методикой, приведенной в приложении 9 (ГОСТ 22690-88). Для ультразвуковых приборов требуется градуировка и корректировка согласно ГОСТ 17624, ГОСТ 24332 и методических рекомендаций МДС 62-2.01 ГУП «НИИЖБ» по контролю прочности бетона монолитных конструкций ультразвуковым методом поверхностного прозвучивания.

Согласно ГОСТ 22690-88 п. 4.4. для методов неразрушающего контроля число испытаний на одном участке, расстояние между местами испытаний на участке и от края конструкции, толщина конструкции на участке испытания должны быть не меньше значений, приведенных в табл. 3.

Таблица 3

Наименование метода

Число испытаний на участке

Расстояние между местами испытаний, мм

Расстояние от края конструкции до места испытаний, мм

Толщина конструкции

Упругий отскок

5

30

50

100

Ударный импульс

10

15

50

50

Пластическая деформация

5

30

50

70

Скалывание ребра

2

200

-

170

Отрыв

1

2 диаметра диска

50

50

Отрыв со скалыванием

1

5 глубин вырыва

150

Удвоенная глубина установки анкера

Метод упругого отскока

При испытании методом упругого отскока, расстояние, от мест проведения испытания до арматуры, должно быть, не менее 50 мм.
Испытание проводят в следующей последовательности:

  • прибор располагают так, чтобы усилие прикладывалось, перпендикулярно к испытываемой поверхности, в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора;
  • положение прибора, при испытании конструкции относительно горизонтали, рекомендуется принимать таким же, как при испытании образцов для установления градуировочной зависимости; при другом положении, необходимо вносить поправку на показания в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора;
  • фиксируют значение косвенной характеристики, в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора;
  • вычисляют среднее значение косвенной характеристики на участке конструкции.

Определение прочности бетона прибором "Склерометр – ОМШ1"

Склерометр предназначен для определения прочности бетона и раствора методом упругого отскока по ГОСТ 22690-88. Пределы измерений для данного метода- от 5, до 50 МПа (для марок бетона от М50 до М500)

Прибор представляет собой цилиндрический корпус со шкалой, в котором размещены ударный механизм с пружинами и стрелка – индикатор. Испытания проводят путем нажатия приставленного к бетону склерометра и после удара бойка и величине его отскока, зафиксированного стрелкой-индикатором по графику, определяют прочность бетона(раствора). Продолжительность одного испытания- 20 сек.

К склерометру прилагается график, определяющий зависимость между твердостью при ударе и прочностью бетона. График, построен путем выполнения большой серии испытаний на кубиках, причем каждый кубик раздавливался в прессе непосредственно, после испытания склерометром (до ± 32%).

Отрыв со скалыванием

При испытании, методом отрыва, участки должны располагаться в зоне наименьших напряжений, вызываемых эксплуатационной нагрузкой или усилием обжатия, предварительно напряженной арматуры.

Испытания проводят в следующей последовательности:

  • если анкерное устройство не было установлено до бетонирования, то в бетоне сверлят или пробивают шпур, размер которого выбирают в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора в зависимости от типа анкерного устройства;
  • в шпуре закрепляют анкерное устройство на глубину, предусмотренную инструкцией по эксплуатации прибора, в зависимости от типа анкерного устройства;
  • прибор соединяют с анкерным устройством;
  • нагрузку увеличивают, со скоростью 1,5 - 3,0 кН/с;
  • фиксируют показание силоизмерителя прибора и глубину вырыва с точностью не менее 1 мм.

Если наибольший и наименьший размеры вырванной части бетона от анкерного устройства до границ разрушения по поверхности конструкции отличаются более чем в два раза, а также если глубина вырыва отличается от глубины заделки анкерных устройств более чем на 5 %, то результаты испытаний допускается учитывать только для ориентировочной оценки прочности бетона.

Еслис прибором применяются анкерные устройства в соответствии с приложением 2 ГОСТ 22690-88, то допускается использовать следующую градуировочную зависимость:

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

Рекомендуемое

ГРАДУИРОВОЧНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ ДЛЯ МЕТОДА ОТРЫВА СО СКАЛЫВАНИЕМ

При использовании анкерных устройств, приведенных в приложении 2, прочность бетона R, МПа можно вычислять по градуировочной зависимости по формуле

(1)

где m1 - коэффициент, учитывающий максимальный размер крупного заполнителя в зоне вырыва и принимаемый равным 1 при крупности менее 50 мм и 1,1 при крупности 50 мм и более;

m2 - коэффициент пропорциональности для перехода от усилия вырыва, кН, к прочности бетона, МПа;

Р - усилие вырыва анкерного устройства, кН.

При испытании тяжелого бетона прочностью 10 МПа и более и керамзитобетона прочностью от 5 до 40 МПа значения коэффициента пропорциональности m2 принимают по табл. 9.

Таблица 9

Условие твердения бетона

Тип анкерного устройства

Предполагаемая прочность бетона, МПа

Глубина заделки анкерного устройства, мм

Значение коэффициента m2 для бетона

тяжелого

легкого

Естественное

I

? 50

48

1,1

1,2

> 50

35

2,4

-

II

? 50

48

0,9

1,0

> 50

30

2,5

-

III

? 50

35

1,5

-

Тепловая обработка

I

? 50

48

1,3

1,2

> 50

35

2,6

-

II

? 50

48

1,1

1,0

> 50

30

2,7

-

III

? 50

35

1,8

-

Прибор для определения прочности бетона «ПИБ»

На испытываемой конструкции выбирают ровный участок размером 0,2x0,2 м и выполняют пробивку отверстия, глубиной 55x10-3 м перпендикулярно испытываемой поверхности. Допускается отклонение оси отверстия от нормали испытываемой поверхности до 1 градуса. Пробивку отверстия выполняют шлямбуром с оправкой или механизированным (электромеханическим) инструментом, обеспечивающим выполнение заданных требований.

В подготовленное отверстие устанавливается анкерное устройство, состоящее из конуса и 3-х сегментов, и накручивают гайку-тягу с усилием, предотвращающим проскальзывание анкерного устройства при испытании.

Опору прибора закручивают до упора в рабочий цилиндр. Винт поршневого насоса выкручивают в крайнее верхнее положение. Присоединяют прибор к гайке-тяге и выкручивают опору 4 до упора в поверхность испытываемого материала.

После проведения подготовительных операций производят вырыв анкерного устройства (тип 1 или 2). Вращают ручку поршневого насоса со скоростью, обеспечивающей приложение нагрузки равной 1,5 ... ЗкН/с.

В момент разрушения испытываемого материала визуально устанавливают максимальное давление по манометру. Снятие показаний по манометру следует выполнять с точностью до 2,5 кгс/см2.

При проведении испытаний необходимо следить за тем, чтобы не происходило проскальзывания анкерного устройства. Результаты испытаний не учитываются, если произошло проскальзывание анкерного устройства более 5x10-3 м. Повторное испытание данного отверстия не допускается из-за возможности получения заниженных результатов. После вырыва анкерного устройства необходимо уточнить глубину разрушения бетона, используя для ее определения две линейки, одну из которых устанавливают ребром на поверхность бетона в зоне испытаний, другой - замеряют глубину.

Ультразвуковой метод

Ультразвуковой метод основан на связи между скоростью распространения ультразвуковых колебаний в бетоне и его прочностью. Прочность бетона в конструкциях определяют по экспериментально установленным градуировочным зависимостям "скорость распространения ультразвука - прочность бетона" или "время распространения ультразвука - прочность бетона" в зависимости от способа прозвучивания.

Ультразвуковые измерения в бетоне проводят способами сквозного или поверхностного прозвучивания. Сборные линейные конструкции (балки, ригели, колонны и др.) испытывают, как правило, способом сквозного прозвучивания в поперечном направлении. Изделия, конструктивные особенности которых затрудняют осуществление сквозного прозвучивания, а также плоские конструкции (плоские, ребристые и многопустотные панели перекрытия, стеновые панели и т. д.) испытывают способом поверхностного прозвучивания. При этом база прозвучивания при измерениях на конструкциях должна быть такой же, как на образцах при установлении градуировочной зависимости.

Между бетоном и рабочими поверхностями ультразвуковых преобразователей должен быть обеспечен надежный акустический контакт, для чего применяют вязкие контактные материалы (солидол по ГОСТ 4366, технический вазелин по ГОСТ 5774 и др.).

Градуировочную зависимость "скорость - прочность" устанавливают при испытании конструкций способом сквозного прозвучивания. Градуировочную зависимость "время - прочность" устанавливают при испытании конструкций способом поверхностного прозвучивания.

Допускается при испытании конструкций способом поверхностного прозвучивания использовать градуировочную зависимость "скорость - прочность" с учетом коэффициента перехода, определяемого в соответствии с приложением 3.

Измерение времени распространения ультразвука в бетоне конструкций следует проводить в направлении, перпендикулярном уплотнению бетона. Расстояние от края конструкции до места установки ультразвуковых преобразователей должно быть не менее 30 мм. Измерение времени распространения ультразвука в бетоне конструкций следует проводить в направлении, перпендикулярном направлению рабочей арматуры. Концентрация арматуры вдоль выбранной линии прозвучивания не должна превышать 5 %. Допускается прозвучивание вдоль линии, расположенной параллельно рабочей арматуре, если расстояние от этой линии до арматуры составляет не менее 0,6 длины базы.

Пульсар 1.2.


Рис. 2. Внешний вид прибора
Пульсар-1.2: 1 - вход приемника;
2 - выход излучателя

Прибор состоит из электронного блока (см. рис. 3.2) и ультразвуковых преобразователей - раздельных или объединенных в датчик поверхностного прозвучивания. На лицевой панели электронного блока расположены: 12-ти клавишная клавиатура и графический дисплей. В верхней торцевой части корпуса установлены разъёмы для подключения датчика поверхностного прозвучивания или отдельных УЗ преобразователей для сквозного прозвучивания. На правой торцевой части прибора расположен разъем USB интерфейса. Доступ к аккумуляторам осуществляется через крышку батарейного отсека на нижней стенке корпуса.

Работа прибора основана на измерении времени прохождения ультразвукового импульса в материале изделия от излучателя к приемнику. Скорость ультразвука вычисляется делением расстояния между излучателем и приемником на измеренное время. Для повышения достоверности в каждом измерительном цикле автоматически выполняется 6 измерений и результат формируется путем их статистической обработки с отбраковкой выбросов. Оператор выполняет серию измерений (от 1 до 10 измерений по его выбору), которая также подвергается математической обработке с определением среднего значения, коэффициента вариации, коэффициента неоднородности и с отбраковкой выбросов.

Скорость распространения ультразвуковой волны в материале зависит от его плотности и упругости, от наличия дефектов (трещин и пустот), определяющих прочность и качество. Следовательно, прозвучивая элементы изделий, конструкций и сооружений можно получать информацию о:

  • прочности и однородности;
  • модуле упругости и плотности;
  • наличии дефектов и их локализации.
  • форме А-сигнала

Возможны варианты прозвучивания со смазкой и сухим контактом (протекторы, конусные насадки), см. рис. 3.1.

Рис. 3. Варианты прозвучивания

Прибор осуществляет запись и визуализацию принимаемых УЗК, имеет встроенные цифровые и аналоговые фильтры, улучшающие соотношение «сигнал-помеха». Режим осциллографа позволяет просматривать сигналы на дисплее (в задаваемом масштабах времени и усиления), вручную устанавливать курсор в положение контрольной метки первого вступления. Пользователь имеет возможность вручную изменять усиление измерительного тракта и смещать ось времени для просмотра и анализа сигналов первого вступления и огибающей.

Оформление результатов для методов определения прочности неразрушающего контроля

Результаты испытаний прочности бетона заносят в журнал, в котором должно быть указано:

  • наименование конструкции, номер партии;
  • вид контролируемой прочности и ее требуемое значение;
  • вид бетона;
  • наименование неразрушающего метода, тип прибора и его заводской номер;
  • среднее значение косвенной характеристики прочности и соответствующее значение прочности бетона;
  • сведения об использовании поправочных коэффициентов;
  • результаты оценки прочности бетона;
  • фамилия и подпись лица, проводившего испытание, дата испытания.

Для ультразвукового метода определения прочности нужно воспользоваться формой журнала, установленной в приложениях №8-9, ГОСТ 17624-87 «Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности»

ГОСТ 28570-90 Бетоны. Методы определения прочности по образцам, отобранным из конструкций

ГОСТ 28570-90

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

 

БЕТОНЫ

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ ПО ОБРАЗЦАМ,
ОТОБРАННЫМ ИЗ КОНСТРУКЦИЙ

 

 

Москва

Стандартинформ

2005

 

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

БЕТОНЫ

Методы определения прочности по образцам,
отобранным из конструкций

Concretes.
Methods of strength evaluation on cores drilled from structures

ГОСТ
28570-90

Дата введения 01.01.91

Настоящий стандарт распространяется на бетоны всех видов по ГОСТ 25192 и устанавливает методы определения их прочности в сборных и монолитных бетонных и железобетонных конструкциях и изделиях (далее - конструкциях), отбора проб из конструкций, изготовления из этих проб контрольных образцов и определения предела прочности бетонов на сжатие, осевое растяжение, растяжение при раскалывании и растяжение при изгибе (далее - прочности) при разрушающих кратковременных статических испытаниях образцов.

Стандарт следует применять, как правило, при инспекционных и экспертных испытаниях прочности бетона в конструкциях действующих и реконструируемых зданий и сооружений.

При производственном контроле прочности бетона конструкций настоящий стандарт следует применять совместно с ГОСТ 18105, в котором установлены правила и нормы отбора проб, твердения и хранения образцов, а также правила оценки прочности бетона на основе результатов испытаний образцов.

Определение прочности ячеистого бетона по образцам, отобранным из конструкций, следует производить по ГОСТ 10180.

1.1. Прочность бетона определяют измерением минимальных усилий, разрушающих выбуренные или выпиленные из конструкций образцы бетона при их статическом нагружении с постоянной скоростью роста нагрузки, и последующем вычислении напряжений при этих усилиях в предположении упругой работы материала.

1.2. Образцы

1.2.1. Форма и номинальные размеры образцов в зависимости от вида испытаний бетона должны соответствовать ГОСТ 10180.

Допускается применение цилиндров диаметром от 44 до 150 мм, высотой от 0,8 до 2,0 диаметров при определении прочности на сжатие, от 0,4 до 2,0 диаметров при определении прочности на растяжение при раскалывании и от 1,0 до 4,0 диаметров при определении прочности на осевое растяжение.

За базовый при всех видах испытаний принимают образец с размерами рабочего сечения (150´150) мм.

1.2.2. Минимальный размер образца (диаметр и высота цилиндра, ребро куба, сторона поперечного сечения призмы) должен превышать максимальный номинальный размер крупного заполнителя, использованного для изготовления бетона конструкции, из которой отбирают образец для испытаний, если он не превышает 70 мм не менее чем:

в 2 раза - для образцов, испытываемых на сжатие;

в 3 раза - для образцов, испытываемых на растяжение.

1.3. Образцы испытывают сериями.

Число образцов в каждой серии должно соответствовать приведенному в табл. 1.

Таблица 1

Прочность бетона на сжатие | Определение, важность, приложения

Перейти к основному содержанию

Дополнительное меню

  • Насчет нас
  • Контактная информация
  • Дом

О гражданском строительстве

  • Дом
  • Гражданские ноты
    • Банкноты

      • Строительные материалы
      • Строительство зданий
      • Механика грунта
      • Геодезия и выравнивание
      • Ирригационная техника
      • Инженерия окружающей среды
      • Дорожное строительство
      • Инфраструктура
      • Строительная инженерия
    • Лабораторные заметки

      • Инженерная механика
      • Механика жидкости
      • Почвенные лабораторные эксперименты
      • Экологические эксперименты
      • Материалы Испытания
      • Гидравлические эксперименты
      • Дорожные / шоссе тесты
      • Стальные испытания
      • Практика геодезии
  • Загрузки
.

Испытание бетона на сжатие

Испытание бетона на прочность на сжатие - одно из разрушающих испытаний, широко проводимых на объекте для определения прочности на сжатие конкретной партии бетона.

Какова прочность бетона на сжатие?

Способность куба из затвердевшего бетона противостоять сжимающим нагрузкам, приложенным к поверхности, известна как прочность бетона на сжатие.

В противном случае прочность бетона на сжатие определяется как максимальное напряжение раздавливания, которому подвергается бетон.

Цель этого теста

Допустим, плита на нашем объекте предназначена для заливки бетона марки M25, но мы не смогли определить ее прочность в полутвердом состоянии.

В этом отношении, определенное количество бетона должно быть залито в виде куба во время заливки бетона, чтобы определить прочность на сжатие этой бетонной партии. Куб будет храниться и тщательно храниться в течение почти 28 дней для тестирования на машине для испытаний на сжатие.

Прочность бетона на сжатие

Необходимое оборудование

  • Стальная форма (150 мм x 150 мм x 150 мм)
  • Стержень подбивочный
  • Станок CTM
  • Мастерок
  • Весы

Процедура

Отливка куба
  • Оцените количество ингредиентов, необходимых для приготовления бетона с надлежащим водоцементным соотношением.
  • Убедитесь, что форма для куба не содержит пыли и ржавчины.
  • Теперь залейте бетон в форму путем надлежащего уплотнения с помощью утрамбовки.
  • Обработайте поверхность шпателем до гладкости.
  • Форма должна быть накрыта мешком и помещена в неподвижном состоянии на 24 часа при температуре 27 ° C ± 2.
  • Через 24 часа образец куба следует вынуть из формы и погрузить в воду на 7 или 28 дней в зависимости от испытания.

Методика испытаний

  • Куб следует вынуть из воды за 30 минут до испытания, и он должен быть в сухом состоянии.
  • Перед испытанием образец следует взвесить.
  • Образец следует поместить между пластиной с правильным выравниванием.
  • Теперь постепенно прикладывайте нагрузку (килоньютон) к образцу.
  • Образец сломается при максимальной нагрузке (1 деление = 5 кН), которая записывается как величина раздавливания куба.
  • Среднее значение измельчения (минимум три образца) следует записать как значение сжатия выбранной бетонной партии.

любезно предоставлено видео - NCTEL

Как рассчитать прочность бетона на сжатие? - Формула

Прочность бетонного куба на сжатие = максимальная нагрузка / площадь куба

Пример расчета

  • Предположим, что сжимающая нагрузка составляет 375 кН (1 кг = 9.81 Н)
  • Площадь поперечного сечения - 15 x 15 = 225 кв.
  • Прочность на сжатие = (375 x 1000/225) = 1666 / 9,81 = 169,82 кг / см2.

Отчет лаборатории

Марка Возраст испытаний Образец Нагрузка (кН) Прочность на разрыв (кг / кв. См) Средняя прочность
M10 28 дней Образец 1 300 136 138
28 дней Образец 2 290 131
28 дней Образец 3 325 147

Часто задаваемые сомнения

Просто.Бетон набирает 16% прочности за 24 часа, и прочность будет постепенно увеличиваться.
ДНЕЙ ПРОЧНОСТЬ
День 1 16%
День 3 40%
День 7 65%
День 14 90%
День 28 100%
Полная прочность бетона достигается за 28 дней.Специалисты уже зафиксировали изменение прочности бетона через определенные промежутки времени, как показано ниже. Постепенное изменение прочности бетона на сжатие
МАРКА ПРОЧНОСТЬ РАЗБОРКИ ЗА 3 ДНЯ ПРОЧНОСТЬ РАЗБИРАТЕЛЬСТВА ЗА 7 ДНЕЙ ПРОЧНОСТЬ РАЗБИРАТЕЛЬСТВА ЗА 28 ДНЕЙ
M10 4 6,5 10
M15 6 9.7 15
M20 8 13 20
M25 10 16,25 25
M30 12 19,5 30
Таким образом, нам легко сравнить силу с этим эталонным значением в конкретный интервал времени.

Не бывает такого, чтобы мы использовали только 150-миллиметровые формы.Также мы можем слепить любые квадратные кубики. Но для расчета таких значений требуется более мощная машина CTM, например 300 тонн, что не является рентабельным. Итак, мы придерживаемся формы 150 мм Также нам легко переносить или переносить кубики внутри участка / поля.

Определить удельный вес бетона. Возможно, вы знаете, что удельный вес бетона составляет 2400 кг / куб. Как это можно было измерить? Просто.Предположим, что приблизительный вес одного бетонного куба = 8 кг. Тогда объем бетона = 0,15 х 0,15 х 0,15 = 0,0033 куб. Таким образом, 1 куб. М = 8 / 0,0033 = 2400 кг / куб. Поскольку сам вес бетона также принимался для расчетов конструкции, если он превышает предполагаемое значение, то нагрузка на конструкцию, вероятно, возрастет. В соответствии с Кодексом IS, выборка образцов для испытания бетонного куба приведена ниже.
КОЛИЧЕСТВО БЕТОНА (КУМ) КОЛИЧЕСТВО ОБРАЗЦОВ
1-5 1
6-15 2
16-30 3
31-50 4
51 и старше 4 + 1 дополнительный образец на каждые дополнительные 50 кубометров бетона.

Согласно IS 456, индивидуальное значение сжатия бетонного куба не должно быть менее 75% от его марки. Пример - Если марка бетона M20, то значение индивидуального раздавливания не должно быть меньше 15 Н / кв.м. Разница в величине раздавливания каждого куба не должна превышать 15%.

Надеюсь, вам понравилась эта тема.Счастливого обучения 🙂

Автор Бала

Бала - инженер по планированию и контролю качества, работающий в Megha Engineering & Infrastructure Limited, имеющий более 9 лет опыта в строительстве и инфраструктуре. Он автор, редактор Civil Planets.

Похожие сообщения
.

Испытание на сжатие бетона

Автор:
Шубхам Сунил Малу.

РЕФЕРАТ:
С развитием строительной отрасли необходимо придавать ей качество. Многие проекты терпят неудачу в области строительства из-за неправильных результатов и ненадлежащего тестирования на месте. Одним из основных и важных испытаний является испытание на сжатие, которое следует проводить осторожно, так как оно является основой всех испытаний гражданского строительства, связанных с бетоном. Испытание на сжатие требуется почти в каждом проекте, поскольку оно дает нам краткое представление о марке и типе бетона.Многие из них допускают небольшие ошибки, которые включают различное исключение различных параметров бетона, неправильную процедуру заполнения и уплотнения бетона, неправильные методы испытания бетона и многое другое. Этот документ содержит все необходимые параметры, оборудование и критерии приемки теста. Он также включает процедуру заполнения и уплотнения бетона, а также методы испытаний бетона.


1. ВВЕДЕНИЕ:
Самым распространенным испытанием затвердевшего бетона является прочность на сжатие в определенный период времени с момента заливки бетонных кубиков.Для инженеров и техников очень важно получить точные результаты прочности бетона на сжатие. Прочность на сжатие в течение определенного периода времени также указывает на степень контроля качества, осуществляемого на объекте.

В этой статье кратко описываются цель испытания бетонных кубиков на сжатие, параметры, которые могут повлиять на прочность бетона на сжатие, а также некоторые базовые и усовершенствованные устройства, необходимые для испытания, и меры предосторожности при испытании. Также обсуждаются различные типы возможных отказов куба.

Объявления


2. ЦЕЛЬ ИСПЫТАНИЯ:
Мы все знаем, что основная цель теста и некоторые другие цели тестов заключаются в следующем:

• Прочность кубов на сжатие дает нам информацию о потенциальной прочности бетонной смеси, из которой взят образец.

• Это помогает определить, были ли использованы правильные пропорции смеси различных пропорций смеси различных материалов для получения желаемой прочности.

• Помогает определить время снятия опалубки или время ввода бетонной конструкции в эксплуатацию.

• Помогает в определении скорости набора прочности образцов бетона, если кубики образцов раздроблены в разные периоды времени.

• Изменения в результатах, получаемых на объекте, время от времени для определенного сорта бетона, могут помочь в определении осуществляемого контроля качества и однородности производимого бетона.

3. ПАРАМЕТРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПРОЧНОСТЬ НА СЖАТИЕ БЕТОНА:
Для инженеров и техников чрезвычайно важно знать значение различных параметров, которые могут привести к низкой прочности бетона на сжатие в конструкции или привести к разрушению бетонного куба при нагрузки меньше минимальной указанной прочности.

Хотя качество и марка цемента, а также соотношение воды и цемента в бетонной смеси играют очень важную роль в прочности бетона на сжатие, другие параметры также могут влиять на прочность на сжатие в большей степени.

Ниже кратко описаны наиболее важные параметры:
3.1. ЦЕМЕНТ:

Химический состав и крупность цемента могут значительно влиять на агрегатные свойства бетона. Ранняя прочность цемента объясняется более высоким содержанием силиката трикальция, чем силиката дикальция.Точно так же цемент более мелкого помола даст более высокую раннюю прочность, чем цемент более крупного помола с аналогичным химическим составом. Несмотря на то, что начальная прочность может отличаться из-за вышеуказанных факторов, предел прочности через 28 дней может существенно не измениться.

Различия в прочности бетона на сжатие также могут иметь место в значительной степени, если цемент поставляется с разных производственных единиц одной и той же марки. Следовательно, необходимо получать цемент на объекте из одного постоянного источника.

Различия в прочности бетона на сжатие также могут возникать при значительных колебаниях прочности на сжатие цемента, произведенного на одном и том же производственном предприятии. Следовательно, необходимо получить ежемесячное стандартное отклонение прочности цемента на сжатие, а также выяснить коэффициент вариации от производителя цемента, чтобы связать шансы изменения прочности бетонных кубов из-за изменений прочности цемента время от времени. Следовательно, неверно предполагать марку цемента из протокола испытаний, или из среднемесячной прочности, или из марки, указанной на цементном мешке, но используя формулу, приведенную ниже:

Марка цемента = (Средняя прочность на сжатие за месяц) - (1.В 65 раз больше стандартного отклонения
того же месяца.)

3.2. ВОДА:
Соотношение воды и цемента (W / C) по весу играет очень важную роль в бетоне и долговечности. Чем ниже W / C, тем выше прочность и долговечность бетона. Незначительные колебания температуры и температуры могут привести к значительному снижению срока службы. Изменения прочности более значительны в более низких диапазонах W / C, а также при использовании более высоких марок цемента. Поэтому очень важно точно дозировать воду, чтобы она не превышала 1%.

3.3. ХРАНЕНИЕ И ТРАНСПОРТИРОВКА ЦЕМЕНТА:
Надлежащее хранение цемента очень важно, поскольку он является гигроскопичным химическим веществом и может легко потерять свою прочность и другие важные свойства при контакте с влагой или водой.
Не менее важна транспортировка цемента. Цемент должен прибыть на площадку с производственной единицы в кратчайшие сроки с минимальным количеством погрузок. Задержки во время транспортировки и увеличение количества погрузочно-разгрузочных работ могут вызвать значительное снижение прочности и других свойств, поскольку цемент может подвергаться воздействию влаги или воды, особенно во время сезона дождей.

Цемент, который не хранится, не транспортируется и не обрабатывается должным образом, теряет свою прочность и, в свою очередь, влияет на прочность бетона, в котором он используется.

3.4. УПАКОВКА ЦЕМЕНТА:
Цемент, упакованный в мешки из очень пористого материала, более подвержен потере прочности, и поэтому упаковочный материал мешков для цемента может сильно повлиять на прочность. Сохранение прочности цемента в течение более длительного времени при аналогичных условиях воздействия во многом зависит от типа используемого упаковочного материала.Это, в свою очередь, может сильно повлиять на прочность и долговечность бетона.

3.5. ЗАПОЛНИТЕЛИ:
Следующие характерные свойства заполнителей влияют на прочность бетона на сжатие.

• Размер заполнителей - чем больше максимальный размер заполнителя (MAS), тем меньше требуется цементная паста и, следовательно, потребуется меньше цемента и водной пасты для некоторой прочности на сжатие и удобоукладываемости по сравнению с заполнителями с меньшим MAS.

• Форма заполнителей. Округлые заполнители имеют меньшую площадь поверхности, чем дробленые кубические заполнители того же удельного веса, и, следовательно, для достижения той же прочности на сжатие и обрабатываемости потребуется меньше цемента и водной пасты.

• Сортировка заполнителей - наличие более мелких частиц в заполнителях приводит к увеличению площади поверхности. Следовательно, избыток более мелкой мелочи в заполнителях увеличит потребность в воде и, следовательно, потребует более крупного мелкого заполнителя.

• Пористость - Пористый заполнитель может раздавиться при приложении сжимающих нагрузок до того, как может произойти разрыв соединения строительного раствора между заполнителями. Прочность на сжатие снижается, если используются менее плотные или пористые заполнители.

В заключение, все параметры остаются идентичными, прочность бетона на сжатие будет выше для бетона, изготовленного с использованием мелких заполнителей с меньшим размером мелких частиц, заполнителей с максимальным размером заполнителей, заполнителей с округлой формой и / или заполнителей с меньшей пористостью / плотностью.

3.6. ОБРАБОТКА БЕТОНА:
Если все параметры бетонной смеси идентичны и для повышения удобоукладываемости добавлена ​​только вода, то прочность на сжатие смеси с повышенной удобоукладываемостью будет меньше прочности на сжатие исходной смеси.

3.7. ТРАНСПОРТИРОВКА И РАЗМЕЩЕНИЕ БЕТОНА:
Как правило, бетонные кубики забираются на бетонном заводе. Бетонная смесь при неправильной транспортировке и / или неправильной укладке расслоится и / или потеряет удобоукладываемость.Сегрегированный бетон образует соты и пористый, с большим содержанием пустот. 5% пустот означает потерю прочности на 30%, а пустот 10% - потерю прочности на 60%. Результат испытания бетонного куба будет удовлетворительным, но бетон в конструкции будет иметь гораздо более низкую прочность.

3.8. УПЛОТНЕНИЕ БЕТОНА:
Ингредиенты бетона при смешивании имеют значительное количество захваченного воздуха в зависимости от обрабатываемости. Смеси с высокой работоспособностью имеют меньшее количество захваченного воздуха, чем смеси с низкой работоспособностью.Захваченный воздух удаляется путем уплотнения с использованием вибрационных методов. Если уплотнение не выполнено должным образом, захваченный воздух остается в бетонной массе, в результате чего на каждый 1% захваченного воздуха происходит падение прочности на 5-6%. Следовательно, необходимо должным образом уплотнять бетон в формах для кубов, а также в конструкции до тех пор, пока количество захваченного воздуха не станет менее 2%

4. НЕОБХОДИМЫЕ АППАРАТЫ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ:
4.1. КУБИЧЕСКИЕ ФОРМЫ:


Рисунок 1: Форма для куба размером 150 X 150 X 150 мм


Рисунок 2: Различные типы пресс-форм с разными размерами

4.2. УДОБКИ:


Рисунок 3: Подбивочный стержень

4.3. КЛЮЧИ:


Рисунок 4: Гаечные ключи


Рисунок 5: Различные типы гаечных ключей

4.4. МАСЛО:


Рисунок 6: Типичный тип масла для пресс-форм

4.5 СКРЕБОК:


Рисунок 7: Скребок

4.6 БОЛЬШОЙ ЛОПАТ ДЛЯ ОТВЕРСТИЯ 5 КГ БЕТОНА:

4.7 МАЛЕНЬКАЯ ЛОШАДЬ ДЛЯ ЗАПОЛНЕНИЯ БЕТОНА В ФОРМЫ.


Рисунок 8: Типовой металлический ковш

4.8. ВЫРАВНИВАЮЩАЯ ПОПЛАВКА.


Рисунок 9: Регулирующий поплавок

4.9 КОЛЕСНАЯ БОЧКА ИЛИ ВЕДРО ИЛИ ГАМЕЛА.


Рисунок 10: Колесная тачка

4.10. Тряпки для очистки или хлопковые отходы.
4.11. НЕВСАСЫВАЮЩИЙ ПОДДОН ИЛИ СТАЛЬНАЯ ПЛАТФОРМА ДЛЯ ПОВТОРНОГО ЗАМЕСА БЕТОНА.


Рис. 11: Неабсорбирующий лоток
4.12. СКРЕБОК ДЛЯ ОСТРОЙ МАРКИРОВКИ ИЛИ ВОДОЗАЩИТНЫЙ КРАЙ.
4.13. РЕЗЕРВУАР С РЕГУЛИРОВАНИЕМ ТЕМПЕРАТУРЫ.


Рисунок 12: Резервуар для отверждения с регулируемой температурой
4.14. ВЛАЖНЫЕ МЕШКИ ИЛИ ПОЛИЭТИЛЕНОВЫЕ ЛИСТЫ.

5. ПРОЦЕДУРА ЗАПОЛНЕНИЯ И УПЛОТНЕНИЯ БЕТОНА КУБИЧЕСКИМИ ФОРМАМИ:
• Заполнение кубических форм должно производиться в три слоя толщиной примерно 50 мм каждый. Бетон необходимо укладывать с помощью совка, и совок следует перемещать по верхним краям кубической формы, чтобы обеспечить симметричное распределение бетона в каждом слое, когда бетон соскальзывает вниз из наклонного ковша в формы.

Объявления

• Каждый слой должен быть полностью уплотнен либо с помощью утрамбовки, либо с использованием методов вибрации.Если бетон уплотняется ручным утрамбовыванием в 150-миллиметровой форме, то на каждый слой наносится 35 ударов, равномерно покрывая всю поверхность, особенно углы. Если используется 100-миллиметровая форма, каждый слой бетона необходимо утрамбовать вручную, нанося 25 ударов.

• Во избежание захвата воздуха в углах и по бокам рекомендуется утрамбовать стороны форм либо с помощью утрамбовки, либо с помощью деревянного молотка. Бетон в кубических формах также можно уплотнять вибрацией. Обычно следует использовать электрический или пневматический молот или вибростол.Никогда не пытайтесь уплотнять кубики иглой или покер-вибратором.

• Это повредит иглу вибратор, а также из-за колебания прессов-форма будет иметь тенденцию двигаться о хороших сделках на опорную плиту и может вызвать утечку цементного раствора или дезориентацию формы кубы.

• Если используется электрический или пневматический молотковый вибратор, то рекомендуется использовать кубические формы с прочным болтовым креплением между сторонами и опорными плитами. Использование зажимов вместо болтов может не обеспечить адекватной фиксации.Необходимо, чтобы операции заполнения и уплотнения выполнялись в три слоя таким же образом, как и в случае ручной трамбовки.

• Необходимо прижать электронный или пневматический молоток к дереву, помещенному поверх формы. При использовании электрического молотка также предпочтительно держать форму на ровной твердой деревянной детали, а не на какой-либо твердой поверхности.

• Бетон должен быть полностью уплотнен в каждом слое, не допуская попадания воздуха в его массу.Когда пузырьки воздуха больше не появляются на верхней поверхности бетона, это означает, что бетон полностью уплотнен. Продолжайте уплотнение или вибрацию до тех пор, пока бетон в форме не выльется за край и не станет возможным заливать больше бетона.

• Наконец, затертите поверхность шпателем на уровне верхней части формы. Идентификационный знак, номер и / или дату можно слегка поцарапать на мокрой затирке из бетона с помощью спички или скребка.

6. ПРОЦЕДУРА ИДЕНТИФИКАЦИИ, ОТВЕРЖДЕНИЯ И ИСПЫТАНИЯ БЕТОННЫХ КУБОВ:
• После отделки бетона кубическую форму следует немедленно накрыть влажной гессианской тканью или перенести в комнату с относительной влажностью 90% и температурой 27 + 2 или -2 градуса.

• Кодирование / маркировка / идентификация должны выполняться таким образом, чтобы прочность образца для испытаний можно было легко соотнести с используемой бетонной смесью и структурой, в которую был залит бетон.

• Осторожно зачистите форму через 16–24 часа, не повреждая края или поверхности кубиков

• Погрузите образец в пруд для отверждения, содержащий чистую воду, до того времени, пока он не подлежит испытанию.

• Перед испытанием проверьте размеры и вес образца.

• Если имеются средства неразрушающего контроля (NDT), они проводят то же самое с кубиками, прежде чем они будут раздавлены. Это поможет в сборе полезных данных для сопоставления показаний оборудования неразрушающего контроля с прочностью, полученной при раздавливании кубиков.

• Рекомендуется проводить одновременное испытание не менее 3 кубов из одной партии и учитывать средние результаты испытаний для определения прочности на сжатие. Результаты отдельных тестов не должны отличаться от среднего на + 15% или -15%.Если результаты образцов недействительны согласно IS: 456.

• Куб следует поместить в машину для испытаний на сжатие таким образом, чтобы гладкие поверхности кубов опирались на стальные пластины. Поверхность куба, обработанная шпателем, ни в коем случае не должна контактировать с плитами машины, так как это вызовет асимметричную нагрузку на куб из-за неровной поверхности по сравнению с гранями, которые формуются гладкими.

• Нагрузка должна выполняться без ослабления и непрерывно увеличиваться со скоростью 140 кг / кв.см. / мин. до тех пор, пока бетонный куб не сломается или не раздавится, и никакая дополнительная нагрузка не будет выдержана.

• Внешний вид бетона после разрушения и наблюдения за разрушениями должны быть записаны.

7. КРИТЕРИИ ПРИЕМКИ НА ПРОЧНОСТЬ НА СЖАТИЕ:
Бетон считается соответствующим требованиям прочности согласно IS: 456 (в стадии пересмотра), если:

а) Каждый образец имеет испытательную прочность не ниже нормативного значения;

b) Прочность одного или нескольких образцов, хотя и меньше характеристического значения, соответствует следующему условию:
1) Прочность, определенная по любой группе из четырех последовательных результатов испытаний, соответствует соответствующим пределам в столбце A таблицы, приведенной ниже
2) Все результаты отдельных испытаний соответствуют допустимым пределам, указанным в столбце B таблицы, приведенной ниже.

Таблица 1: Требования соответствия характеристической прочности на сжатие

Установленная марка (1) Среднее значение группы из 4 неперекрывающихся последовательных результатов испытаний в Н / мм 2 (2) Результаты индивидуальных испытаний в Н / мм 2 (3)
П 15 > или равно F ck + 0,85 установленного стандартного отклонения (округлено до ближайших 0,5 Н / мм 2 ) или F ck + 3 Н / мм 2 в зависимости от того, что больше > или равно F ck - 3 Н / мм 2
M 20 или больше > или равно F ck + 0.825-кратное стандартное отклонение (округлено до ближайших 0,5 Н / мм 2 ) или F ck + 4 Н / мм 2 в зависимости от того, что больше > или равно Fck - 4 Н / мм 2

Количество бетона, представленное группой из четырех последовательных результатов испытаний, должно включать партии, из которых были взяты первый и последний образцы, вместе со всеми промежуточными партиями.
Для требований к результатам отдельных испытаний, приведенных в столбце B таблицы выше, риску подвергается только конкретная партия, из которой был взят образец.

8. РЕЖИМЫ НЕИСПРАВНОСТЕЙ:
8.1. ОБЫЧНЫЙ:

Равное растрескивание всех четырех открытых поверхностей с незначительными повреждениями или без них (верхняя и нижняя) при контакте с плитами. Растрескивание обычно имеет вертикальный зигзагообразный характер. Схема трещин и разрушений показана на рис.


Рисунок 13: Обычное разрушение бетона

Иногда четыре вертикальные стороны обращены в сторону, оставляя две усеченные пирамиды, одна перевернутая над другой. Иногда это сопровождается взрывным звуком.

8.2. НЕОБЫЧНЫЙ РЕЖИМ.
Бетонные кубики могут раздавиться с одной стороны или на одной или нескольких поверхностях появятся трещины от растяжения, что приведет к разрушению. На рисунке ниже показаны некоторые из вероятных необычных отказов бетонных кубов. Этот тип разрушения даст более низкий показатель прочности бетона на сжатие. Обычно это происходит из-за дефектов, связанных с испытательной машиной. Неправильная ручная работа, неправильная установка куба, неправильная отливка куба также являются причиной таких неисправных сбоев.


Рисунок 14: Необычное разрушение бетонных кубов

Даже если кубики выходят из строя в необычном режиме, это не означает, что машина работает нормально. Необходима постоянная проверка гидравлической системы и индикаторов часового типа. При этом скорость загрузки должна быть правильной как в моторизованных, так и в ручных машинах. Операторы и инженеры-контролеры должны постоянно проверять машину и регулярно наблюдать за тестируемыми кубиками.

Образец для испытаний не должен располагаться вне центра.Образец необходимо поместить на чистый планшет. Контакт между верхней и нижней поверхностями куба и двух плит должен быть полным и равномерным. Оператор должен убедиться, что эти операции загрузки запущены.

9. ЗАКЛЮЧЕНИЕ:
Испытания бетонных кубов и поддержание хороших протоколов испытаний кубов не означает контроля качества бетонных работ. Часто записи показывают отличные кубические результаты, но на самом деле бетон очень плохой. Бетонные кубы часто отливают из более жесткой смеси (более низкое соотношение воды и цемента) или с использованием дополнительного цемента, в то время как фактическое бетонирование выполняется без учета соотношения воды и цемента, что, в свою очередь, влияет на прочность и долговечность конструкции.Этот подход необходимо изменить, и инженер должен производить бетон хорошей прочности и долговечности для элементов конструкции, а не для удовлетворительного ведения записей испытаний куба.

Бетон будет ухудшаться и разрушаться, и через несколько лет будут появляться признаки плохого качества, даже если результаты бетонных кубов были очень удовлетворительными.

И наоборот, построенная бетонная конструкция может быть хорошего качества, но небрежная процедура отбора проб, заливки, твердения и испытания бетонных кубиков может дать неудовлетворительные результаты, указывающие на низкую прочность.

Тщательный контроль каждого шага необходим для этого важного te

.

Испытание на прочность на сжатие бетонных стержней

Испытания на прочность на сжатие на просверленных бетонных стержнях требуется для определения прочности затвердевшего бетона в конструкции. Ниже приведены спецификации просверленных бетонных стержней, которые подходят для испытания на прочность на сжатие:

Диаметр бетонного сердечника

Диаметр образца сердечника для определения прочности на сжатие в несущих конструктивных элементах должен быть не менее 3.70 дюймов [94 мм].

Для бетона с номинальным максимальным размером заполнителя, превышающим или равным 1,5 дюйма [37,5 мм], предпочтительный минимальный диаметр сердцевины должен быть в три раза больше номинального максимального размера крупного заполнителя, но он должен быть как минимум в два раза больше номинального максимального размера. грубых заполнителей.

Длина бетонного сердечника

Предпочтительная длина закрытого образца составляет от 1,9 до 2,1 диаметра. Можно обрезать большие длины, а для образцов малой длины необходимо применить поправочный коэффициент при испытании на сжатие.

Кондиционирование бетонного ядра

После высверливания керна сотрите поверхность просверленной водой и дайте поверхностной влаге испариться. Когда поверхность кажется сухой, но не более чем через 1 час после сверления, поместите керны в отдельные пакеты или неабсорбирующие емкости и закройте, чтобы предотвратить потерю влаги.

Храните жилы при температуре окружающей среды и защищайте от воздействия прямых солнечных лучей. Как можно скорее доставьте ядра в лабораторию.Керны можно вынуть из пакетов максимум на 2 часа, чтобы их можно было укупорить перед тестированием.

Если вода используется для шлифовки или распиливания концов керна, завершите эти операции как можно скорее, но не позднее, чем через 2 дня после сверления. Сведите к минимуму продолжительность контакта с водой во время конечной подготовки.

Позвольте ядрам оставаться в запечатанных пластиковых пакетах или невпитывающих контейнерах в течение не менее 5 дней после последнего смачивания и перед испытанием.

Распиловка торцов бетонного стержня

Концы образца керна должны быть плоскими и перпендикулярными продольной оси.Распиловка должна быть такой, чтобы перед укупоркой выполнялись следующие требования:

a) Выступы, если таковые имеются, не должны выступать более чем на 0,2 дюйма [5 мм] над торцевыми поверхностями

b) Торцевые поверхности не должны отклоняться от перпендикулярности продольной оси на уклон более 1,8 d или 1: 0,3d, где d - средний диаметр сердечника.

Облицовка бетонного ядра

  • Если концы жил не соответствуют требованиям перпендикулярности и плоскостности, их следует распилить, отшлифовать или закрыть.
  • Если жилы закрыты, укупорочное устройство должно соответствовать действительному диаметру сердечника и производить колпачки, которые концентричны концам сердечника.
  • Материал, используемый для облицовки, должен быть таким, чтобы его прочность на сжатие была выше, чем у бетона в сердечнике.
  • Колпаки должны быть настолько тонкими, насколько это возможно, и не должны течь или ломаться до разрушения бетона при испытании образца.
  • Покрытая поверхность должна располагаться под прямым углом к ​​оси образца и не должна отклоняться от плоскости более чем на 0 °.05 мм.
  • Перед укупоркой измерьте длину жилы с точностью до 0,1 дюйма [2 мм].

Измерение бетонного ядра

  • Перед испытанием измерьте длину закрытого или отшлифованного образца с точностью до 0,1 дюйма [2 мм] и вычислите это, чтобы рассчитать отношение диаметра длины [L / D].
  • Определите средний диаметр путем усреднения двух измерений, сделанных под прямым углом друг к другу на средней высоте образца.
  • Измерьте диаметр сердечника с точностью до нуля.01 дюйм [0,2 мм], когда разница в диаметрах сердечника не превышает 2% от их среднего значения, в противном случае измеряйте с точностью до 0,1 дюйма [2 мм].
  • Не проверяйте жилы, если разница между наименьшим и наибольшим диаметром жил превышает 5% от их среднего значения.

Испытания бетонного ядра

Испытайте образец в течение 7 дней после отбора керна.

Расчет прочности бетона на сжатие

Рассчитайте испытание образца на сжатие, используя вычисленную площадь поперечного сечения на основе среднего диаметра образца.Если соотношение L / D составляет 1,75 или меньше, исправьте результат, полученный умножением на поправочные коэффициенты
, как указано ниже:

Соотношение L / D Поправочный коэффициент
1,75 0,98
1,5 0,96
1,25 0,93
1,0 0,87

Значение, полученное после умножения на поправочный коэффициент, называется скорректированной прочностью на сжатие, это эквивалентная прочность цилиндра с отношением L / D, равным 2.Эквивалентную прочность куба можно рассчитать, умножив скорректированную прочность цилиндра на 5/4.

Отчет об испытании на прочность при сжатии

Сообщите о результатах с добавлением следующей информации:

a) Длина керна, просверленная с точностью до 5 мм

b) Длина образца до и после укупорки с точностью до 2 мм и средний диаметр сердцевины с точностью до 0,2 мм или 2 мм.

c) Прочность на сжатие с точностью до 0,1 МПа при измерении диаметра с точностью до 0.2 мм и с точностью до 0,5 МПа при измерении диаметра с точностью до 2 мм после корректировки отношения L / D.

d) Направление приложения нагрузки относительно горизонтальной плоскости бетона при размещении

e) История кондиционирования влаги

f) Если во время конечной подготовки использовалась вода, дата и время конечной подготовки были завершены и сердцевина была помещена в скрытые пакеты.

г) Дата и время при испытании

ч) Максимальный номинальный размер агрегатов.

Также читают:

Почему мы проверяем бетон на прочность на сжатие через 28 дней?

Прочность бетонных кубов на сжатие, процедура, результаты

Испытание бетонных цилиндров на сжатие

Советы по извлечению керна и испытанию бетона

.

Испытание бетонных блоков на прочность на сжатие и плотность

Имя пользователя *

Электронное письмо*

Пароль*

Подтвердить Пароль*

Имя*

Фамилия*

Страна Выберите страну ... Аландские острова IslandsAfghanistanAlbaniaAlgeriaAndorraAngolaAnguillaAntarcticaAntigua и BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelauBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBonaire, Санкт-Эстатиус и SabaBosnia и HerzegovinaBotswanaBouvet IslandBrazilBritish Индийского океана TerritoryBritish Virgin IslandsBruneiBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCanadaCape VerdeCayman IslandsCentral африканского RepublicChadChileChinaChristmas IslandCocos (Килинг) IslandsColombiaComorosCongo (Браззавиль) Конго (Киншаса) Кук IslandsCosta RicaCroatiaCubaCuraÇaoCyprusCzech RepublicDenmarkDjiboutiDominicaDominican RepublicEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEstoniaEthiopiaFalkland IslandsFaroe IslandsFijiFinlandFranceFrench GuianaFrench PolynesiaFrench Южный Территорий нг КонгВенгрияИсландияИндияИндонезияИранИракОстров МэнИзраильИталия Кот-д'ИвуарЯмайкаЯпонияДжерсиИорданияКазахстанКенияКирибатиКувейтКиргизияЛаосЛатвияЛебанЛезотоЛиберияЛибияоЛихтенштейнЛихтенштейнЛитва ЮжныйAR, ChinaMacedoniaMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMicronesiaMoldovaMonacoMongoliaMontenegroMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNepalNetherlandsNetherlands AntillesNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorfolk IslandNorth KoreaNorwayOmanPakistanPalestinian TerritoryPanamaPapua Новый GuineaParaguayPeruPhilippinesPitcairnPolandPortugalQatarRepublic из IrelandReunionRomaniaRussiaRwandaSão Tomé и PríncipeSaint BarthélemySaint HelenaSaint Китса и NevisSaint LuciaSaint Мартин (Голландская часть) Сен-Мартен (французская часть) Сен-Пьер и MiquelonSaint Винсент и GrenadinesSan MarinoSaudi ArabiaSenegalSerbiaSeychellesSierra LeoneSingaporeSlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSouth Грузия / Sandwich ОстроваЮжная КореяЮжный СуданИспанияШри-ЛанкаСуданСуринамШпицберген и Ян-МайенСвазилендШвецияШвейцарияСирияТайваньТаджикистанТанзанияТаиландТимор-ЛештиТогоТокелауТонгаТринидад и ТобагоТунисТурция ТуркменистанТуркс и Острова КайкосТувалуУгандаУкраинаОбъединенные Арабские ЭмиратыВеликобритания (Великобритания) США (США) УругвайУзбекистанВануатуВатиканВенесуэлаВьетнамУоллис и ФутунаЗападная СахараЗападное СамоаЙеменЗамбияЗимбабве

Captcha *

Регистрируясь, вы соглашаетесь с Условиями использования и Политикой конфиденциальности.*

.

Прогнозирование прочности на сжатие и осадки бетона с помощью методов машинного обучения

Методы машинного обучения успешно применяются во многих инженерных дисциплинах. Прогноз прочности бетона на сжатие ( f c ) и осадки ( S ) важен с точки зрения желательности бетона и его устойчивости. Целями этого исследования были (i) определение наиболее успешной техники нормализации для наборов данных, (ii) выбор метода первичной регрессии для прогнозирования выходных данных f c и S , (iii) получение лучшее подмножество с методом выбора функций ReliefF и (iv) сравнение результатов регрессии для исходного и выбранных подмножеств.Экспериментальные результаты демонстрируют, что методы десятичного масштабирования и нормализации минимума и максимума являются наиболее успешными методами для прогнозирования прочности на сжатие и выходов осадки, соответственно. Согласно метрикам оценки, таким как коэффициент корреляции, среднеквадратичная ошибка и средняя абсолютная ошибка, метод нечеткой логики дает лучшие прогнозы, чем любой другой метод регрессии. Более того, когда входная переменная была уменьшена с семи до четырех с помощью метода выбора функций ReliefF, прогнозируемая точность была в пределах допустимой частоты ошибок.

1. Введение

Бетон - сложный композитный материал. Прогнозируемость свойств бетона крайне низкая. Поэтому сложно смоделировать конкретные свойства в соответствии с переменными воздействия. Самая большая проблема экспериментальных планов - большое количество переменных эффекта, влияющих на переменные отклика. Переменные с множественным эффектом увеличивают количество испытаний. Большое количество неконтролируемых переменных затрудняет получение реальной функции отклика.

Как правило, однократный метод используется в экспериментальных планах для определения свойств бетона. Основным недостатком этого подхода является то, что он не учитывает взаимодействие между факторами (условия взаимодействия). Чем больше количество контролируемых и неконтролируемых переменных воздействия, влияющих на свойства бетона, тем меньше прогнозируемая точность. Несмотря на это, было предложено несколько экспериментальных схем с учетом переменных контролируемого эффекта и условий взаимодействия между ними [1].

Машинное обучение (ML) - это очень многодисциплинарная область, состоящая из различных методов получения новой информации [2]. ML чаще всего используется для прогнозирования. Прогнозирование значений категориальных переменных называется классификацией, а прогнозирование значений числовых переменных - регрессией. Регрессия - это процесс анализа взаимосвязи между одной или несколькими независимыми переменными и зависимой переменной [3].

В последние годы методы машинного обучения стали популярными, поскольку они позволяют исследователям повысить точность прогнозирования свойств бетона [4] и используются для различных инженерных приложений [5, 6].Методы ML использовались для повышения точности прогноза свойств бетона [7–15], а также использовались данные, полученные из литературных источников. Однако Chopra et al. [16, 17] использовали данные, полученные в контролируемых лабораторных условиях.

Регрессионные модели обычно используются для предсказания прочности на сжатие высокопрочного бетона [18, 19]. Эти модели также демонстрируют, как прочность бетона на сжатие зависит от соотношений компонентов смеси [20]. Topçu и Sarıdemir [21] и Başyiit et al.[22] разработали модели с использованием методов нейронной сети (NN) и нечеткой логики (FL) для повышения точности прогноза прочности на сжатие бетона с минеральными добавками (летучая зола) и тяжелого бетона. Оба исследования пришли к выводу, что прочность на сжатие можно предсказать с помощью моделей, разработанных с помощью методов NN и FL, без каких-либо дополнительных экспериментов. NN более успешен, чем методы интеллектуального анализа данных, и не повышает точность прогноза прочности бетона на сжатие [15, 17, 23–26].Khademi et al. [27] сравнили методы множественной линейной регрессии, нейронной сети и адаптивной системы нейро-нечеткого вывода (ANFIS) для оценки прочности бетона на сжатие в течение 28 дней и сообщили, что модели NN и ANFIS обеспечивают надежные результаты.

Предыдущие исследования оценили количество материалов бетонных компонентов и сравнили их результаты с опубликованными данными. В этом исследовании методы регрессии ML сравнивались для прогнозирования значений прочности на сжатие и осадки кубических образцов.Образцы были подготовлены с учетом семи одновременно контролируемых переменных воздействия в лаборатории. Целью исследования было определить наиболее успешный метод регрессии путем сравнения дерева решений (DT), случайным образом леса (RF), поддержка векторной машины (SVM), частичных наименьших квадратов (PLS), искусственные нейронные сети (ИНС), агрегации начальной загрузки (в мешки ) и модели FL для прогнозирования значений прочности бетона на сжатие и осадки. Метрики R , RMSE и MAE использовались для сравнения точности прогнозов разработанных моделей.Наконец, уменьшение признаков было достигнуто методом выбора признаков. Затем показатели успешности модели сравнивались для прогнозирования прочности на сжатие и значения осадки с использованием меньшего количества переменных.

2. Материалы и методы
2.1. Экспериментальные наборы данных

Наборы данных, использованные для этого исследования, включали семь входных переменных (т. Е. W / C , C , f куб.см, FA, k k , CA и TA) и две выходные (ответные) переменные (т.е.е., f c и S ) для двух разных максимальных размеров агрегатов D макс. = 22,4 мм ( D 224 ) и D макс. = 11,2 мм ( D 112 ). Входные переменные были выбраны с учетом одновременно контролируемых переменных воздействия [28–30]. D-оптимальный план, полученный путем увеличения дробного факторного плана (2 7-3 ), использовался в качестве экспериментального плана.В D-оптимальном дизайне результаты испытаний 58 и 56 использовались для D 112 и D 224 соответственно. Каждый экспериментальный результат рассчитывался как среднее значение трех результатов для образцов, полученных в лабораторных условиях [28–30]. Свойства составляющих приведены в таблице 1 [28–30]. Сокращения для переменных эффекта и отклика, а также основная статистика наборов данных представлены в таблице 2.

2600

Модуль дисперсности, k (-) Плотность частиц, ρ (кг / м 3 ) Водопоглощение, μ (кг / кг) Прочность на сжатие, f куб.см (МПа) Удельная поверхность Блейна, σ 2 / кг)

Агрегат
Базальт Щебень II 10.456 2872 0,0100 - -
Щебень I 9,129 2878 0,0130 - -
Щебень песчаный 5,198 2845 0,0220 - -

Известняк Щебень II 10,181 2600 0,0120
Щебень I 7.107 2590 0,0170
Щебень песчаный 4,791 2550 0,0260 - -

Песок 3,770 0,0140 - -

Вяжущий материал
Цемент CEM V / A (SP) 32.5 Н - 2990 0,0000 34,4 416,0
SDC 32,5 R - 3160 0,0000 44,75 339,0
CEM I 42,5 R - 3140 0,0000 55,1 379,0

Примесь
Суперпластификатор - - 1100 0.0000 - -

Прочность на сжатие цемента Химическая промышленность примесь Прочность на сжатие примесь Тип агрегата

Данные Атрибут Аббревиатура Единица Мин. Макс. 4 μ σ

D 112 Вода / цемент W / C % 54.95 59,88 57,38 2,07 4,29
Содержание цемента C кг 330,00 345,00 337,72 6,31 39,76
f куб.см МПа 34,40 55,10 44,75 9,09 82,69
Мелкий заполнитель FA % 65.00 68,00 66,47 1,27 1,62
Модуль тонкости k k - 5,60 5,80 5,70 0,07 0,01 91
CA % 1,20 1,40 1,30 0,08 0,01
Прочность бетона на сжатие f c МПа 19.86 44,19 33,30 6,91 47,81
Величина спада S см 1,20 23,20 12,35 7,06 49,85
Тип агрегата TA - 0: известняк, 1: базальт

D 224 Вода / цемент W / C % 50.00 54,95 52,60 2,11 4,46
Содержание цемента C кг 330,00 345,0 337,63 6,49 42,14
f куб.см МПа 34,40 55,10 45,12 9,25 85,56
Мелкий заполнитель FA % 48.00 54,00 51,00 2,36 5,56
Модуль тонкости помола k k - 6,60 6,80 6,70 0,09 0,01 91
CA % 1,20 1,40 1,230 0,09 0,01
Прочность бетона на сжатие f c МПа 26.59 53,87 40,38 8,12 65,92
Величина спада S см 2,60 21,70 13,33 6,56 43,00
TA - 0: известняк, 1: базальт

μ : среднее значение, σ : стандартное отклонение и σ 2 : дисперсия.

3. Методы

В этом исследовании значения прочности на сжатие и осадки бетона были спрогнозированы с использованием регрессионных моделей ML, а именно дерева регрессии, RF, опорных векторных машин, искусственной нейронной сети, частичного наименьших квадратов, упаковка и FL. Наборы данных были случайным образом разделены на 70% для обучающего набора и 30% для независимого тестового набора. Данные обучения использовались для обучения модели машинного обучения. Данные независимых тестов были использованы для оценки производительности модели.10-кратная процедура перекрестной проверки помогла в оценке навыков модели машинного обучения.

Шаги предварительной обработки машинного обучения были применены к необработанным наборам данных, прежде чем их можно было использовать для обучения методу регрессии. Наборы данных не были нормально распределены в соответствии с результатами теста нормальности Шапиро-Уилка [31]. Многие методы нормализации были ранее разработаны для нормализации набора данных [32]. В этом исследовании были применены четыре различных метода нормализации (т. Е. Минимальный-максимальный, десятичный, сигмоидальный и z-балл) для получения наиболее успешного метода нормализации для необработанного набора данных.Затем к нормализованным наборам данных был применен метод регрессии K-ближайшего соседа (KNN). Результаты прогнозов сравнивались для определения наиболее подходящего метода нормализации. Позже необработанные наборы данных были нормализованы с помощью определенной техники нормализации.

Модели регрессии ML были обучены предсказывать значения f c и S . Показатели коэффициента корреляции ( R ), среднеквадратичной ошибки (RMSE) и средней абсолютной ошибки (MAE) использовались для сравнения эффективности прогнозирования моделей.Согласно этим статистическим результатам был определен наиболее успешный метод регрессии для прогнозирования значений f c и S . После этого метод выбора признаков был использован для получения подмножества с меньшим количеством признаков, и была проверена точность прогноза. Все методы регрессии и вычисления выполнены с использованием языка программирования R [33]. Процесс прогнозирования показан на рисунке 1 в виде блок-схемы.


3.1. Методы нормализации

Нормализация - это этап предварительной обработки в ML. Методы нормализации используются в тех случаях, когда интервалы изменения переменных в наборе данных различаются. Когда среднее значение и дисперсия переменных значительно различаются, переменные с большим средним значением и дисперсией усиливают влияние на другие переменные. Это может привести к потере важных переменных из-за малых интервалов вариации. Это также может повлиять на успех моделей ML [34, 35]. Следовательно, регрессионные модели нормализуются методами нормализации числовых данных для стандартизации влияния каждой переменной на результаты.В этом исследовании набор данных был нормализован с помощью методов нормализации min-max, decimal, sigmoid и z-score, а затем сравнивались их характеристики.

3.2. Методы машинного обучения

Метод регрессии машинного обучения оценивает выходное значение, используя входные выборки набора данных. Такую процедуру также называют обучающей выборкой. Цель метода регрессии - минимизировать ошибку между прогнозируемыми и фактическими результатами [36]. Здесь семь различных методов регрессии (т.е., DT, RF, машина опорных векторов, частичные наименьшие квадраты, искусственные нейронные сети, агрегация начальной загрузки (бэггинг) и FL) были использованы для прогнозирования значений прочности на сжатие и осадки бетона. Кроме того, был применен метод K-ближайшего соседа для определения подходящего метода нормализации для набора данных. Эти методы кратко описаны ниже.

Дерево решений (DT) [37] - это контролируемый алгоритм машинного обучения. Его можно использовать как для регрессии, так и для классификации. Цель алгоритма DT - разделить набор данных на более мелкие значимые части, где каждый вход имеет свою собственную метку класса (тег) или значение.Для разделения DT используются различные измерения, такие как коэффициент Джини и получение информации. Дерево регрессии - это тип DT и иерархическая модель контролируемого обучения. Деревья классификации и регрессии (CART), методы ID3 и C4.5 являются наиболее важными алгоритмами обучения, упомянутыми в литературе. В этом исследовании для регрессии используется модель CART [38].

Случайный лес (RF) [39] - это метод ансамбля, который объединяет множество DT. Его можно использовать как для регрессии, так и для классификации.Каждое DT в лесу создается путем выбора различных выборок из исходного набора данных методом начальной загрузки. Затем эти образцы обучаются с использованием набора атрибутов, выбранных механизмом упаковки. Впоследствии решения, принятые большим количеством отдельных деревьев, подвергаются голосованию. Таким образом, класс, получивший наибольшее количество голосов, представлен в качестве оценки класса сообщества.

Машина опорных векторов (SVM) была разработана Вапником [40]. Он применяется как для регрессии, так и для классификации.Метод SVM основан на поиске оптимальной гиперплоскости, которая максимизирует разницу между классами.

Регрессия методом частичных наименьших квадратов (PLS) [41] обобщает и объединяет атрибуты из анализа главных компонентов и множественной регрессии. Наиболее важной характеристикой метода PLS является его способность получить простую модель с несколькими компонентами, даже если переменные сильно коррелированы или линейно независимы.

Искусственные нейронные сети (ИНС) [42] включают систему множества взаимосвязанных нейронов.Нейроны соединены взвешенными звеньями. Архитектура ИНС состоит из входного, скрытого и выходного уровней. Многослойная нейронная сеть персептрона (MLP) - это полностью связанная сеть прямого распространения. В основном он используется в сетевой архитектуре. Выходные данные всех нейронов входного слоя масштабируются соответствующими весами соединений. Затем входные данные нейронов передаются на выходной слой. Функции активации используются для суммирования входных нейронных сигналов в выходном слое.

Агрегация бутстрапа (упаковка) была введена Брейманом [43] и может использоваться как для регрессии, так и для классификации. Пакетирование выполняется путем агрегирования результирующих правил прогнозирования с использованием образцов начальной загрузки из обучающей выборки.

Нечеткая логика (FL) - это метод машинного обучения, введенный Заде [44]. FL - это математический метод, используемый для анализа систем аналогично тому, как это делают люди. Поскольку многие проблемы не могли быть выражены точными математическими определениями, был разработан новый метод.В классическом подходе элемент является членом или не членом кластера, в результате чего результат равен нулю или единице. Однако в ФЗ ситуация выражается степенями членства, которые указывают на участие элемента в кластере. Функция принадлежности используется для отображения каждого элемента в непрерывный интервал от нуля до единицы. Другими словами, степень принадлежности элемента может изменяться как бесконечное число от нуля до единицы. Типичная нечеткая система состоит из базы правил, функций принадлежности и процедуры вывода.В этом исследовании метод Ванга и Менделя (WM) был использован для создания нечеткого правила.

K-ближайший сосед (KNN) [45] - это алгоритм на основе экземпляров, который может применяться как для регрессии, так и для классификации. Метод KNN выполняет поиск точек k-данных, ближайших к тестируемому объекту, и использует особенности этих соседей для классификации нового объекта. Для этого измеряется расстояние между каждым экземпляром в наборе обучающих данных и тестовым экземпляром. При этом было выбрано k = 3, 5 и 7.Евклидово расстояние использовалось как мера расстояния. Функция knn.reg использовалась в пакете «FNN» [46]. Подробная информация о методах регрессии ML, применяемых в этом исследовании, представлена ​​в таблице 3.


Модель Метод Требуемый пакет Параметр настройки

Деревья классификации и регрессии (CART) rpart CRAN method = «anova»
Random forest (RF) rf Caret ntree = 100
Машина опорных векторов (SVM ) svmLinear, svmPoly Caret gamma = 0.001, стоимость = 100
Метод наименьших квадратов (PLS) pls Caret tuneLength = 20
Искусственная нейронная сеть (ANN) mlp RSNNS size = 5, maxit = 100, learnFuncParams = 0.1
Агрегирование начальной загрузки (упаковка) упаковка ipred na.action = na.rpart
method.type = «WM», num.labels = 7
Нечеткая логика ( FL) фрб.узнать frbs max.iter = 30
step.size = 0,01,
градиентный спуск = 00,1
type.implication.func = «ZADEH»

3.3. Метрики оценки

Для оценки прогнозируемых значений методов регрессии фактические и прогнозируемые значения сравнивались. В этом исследовании для оценки точности прогноза использовались показатели R, , RMSE и MAE [47]. Параметры модели были оптимизированы для максимального значения R , самого низкого RMSE и самого низкого MAE.Все они были рассчитаны по следующим уравнениям:

.

Смотрите также

Новости

Скидки 30% на ремонт квартиры под ключ за 120 дней

Компания МастерХаус предлагает качественные услуги по отделке, которые выполнены в соответствии с вашими пожеланиями. Даже самые невероятные фантазии можно воплотить жизнь, стоит только захотеть.

29-01-2019 Хиты:0 Новости

Подробнее

Есть вопросы? Или хотите сделать заказ?

Оставьте свои данные и мы с вами свяжемся в ближайшее время.

Индекс цитирования