RSS

АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ ПРОБ ЦЕМЕНТНО-ПЕСЧАНОГО РАСТВОРА ИЗ СТЯЖКИ ПОЛА, ИЗ КИРПИЧНОЙ КЛАДКИ И МЕЖПАНЕЛЬНЫХ ШВОВ

08:36 27.04.2017

Начальник лаборатории испытаний строительных

материалов и конструкций Р.Ю. Юсифов

Ведущий инженер лаборатории Е.В. Измайлова

Оценка качества цементно-песчаного раствора в конструкции – это определение соответствия его качества заданным проектным характеристикам (марке раствора) по действующим нормативно-техническим документам: ГОСТ 28013-98 «Растворы строительные. Общие технические условия», ГОСТ 5802-86 «Растворы строительные. Методы испытаний», СП 82-101-98 «Приготовление и применение растворов строительных», СП 29.13330.2011 «Полы» (Актуализированная редакция СНиП 2.03.13-88»). В них прочность раствора на сжатие принята за один из основных показателей качества наяду с морозостойкостью и средней плотностью.

Рис.1. Испытание на сжатие малогабаритных образцов-кубов.

В своде правил СП 70.13330.2012 «Несущие и ограждающие конструкции» (актуализированная редакция СНиП 3.03.01-87) в пунктах 9.6.4, 9.7.3 и 9.8.4 указывается, что кладку стен следует выполнять на растворах М75 и более. Кладку с облицовкой лицевым керамическим и силикатным кирпичом и камнем можно производить методом замораживания. При этом марка раствора для кладки и облицовки должна быть не ниже марки М50. А толщина шва кирпичной кладки 12 мм, при армировании сеткой толщина шва - 16 мм. Такая малая толщина кладки вызывает определённые трудности в получении достоверных прочностных характеристик кирпичной и каменной кладки.

Согласно ГОСТ 5802-86 «Растворы строительные. Методы испытаний» (приложение 1) основная роль при определении прочности на сжатие отводится контрольным малогабаритным образцам (рис.1), отобранным из вырубок швов кладки, что само по себе трудоёмко и не достаточно достоверно из-за вероятного повреждения структуры кладочного раствора в процессе отбора.

Известно, что на объектах при определении прочности раствора стяжки пола, межпанельных швов и кладочного раствора в существующих конструкциях часто применяют приборы неразрушающего контроля, принцип действия которых основан на методе ударного импульса (ГОСТ 22690-88 «Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля»). В частности, для определения прочности раствора используется измеритель прочности бетона ИПС-МГ4.01 с энергией удара 0,16 Дж (Нм) или тестовый Молоток Шмидта с энергией удара 0,833 Дж (Нм); ультразвуковой тестер УК-1401.

Рассматривая конкретно каждый из этих приборов, следует отметить их недостатки и ограниченность применительно для растворов разных видов. Прибор ИПС-МГ4.01 позволяет определять довольно низкие показания прочности, но для этого требуется обеспечение плоской площадки диаметром около 7-10 см в количестве 10-15 штук для одного определения прочности. Для растворов в кладке это очень трудоёмко. Приборы маятникового типа имеют примерно те же недостатки. Ультразвуковые поверхностные тестеры довольно универсальны в своём применении, но диапазон их чувствительности не охватывает полного диапазона марок растворов. К тому же на показания прибора возможно влияние материала подложки или материала кладки.

Недостатком неразрушающих методов является то, что ими оцениваются прочностные показатели поверхностного слоя раствора, который в наибольшей степени подвержен разнообразным воздействия (деградации), при этом по толщине конструкции прочность раствора кладки может существенно разниться. Результаты измерений прочности кладочных растворов указанными приборами являются косвенными, а сами приборы требуют тарировки и выполнения целого ряда единичных измерений для ориентирования на каждый достоверный результат.

Тем не менее, известно, что разрушающие методы контроля прочности кладочного раствора и мелкозернистого бетона наиболее полно отражают механические свойства материала [1]. Поэтому при разработке методов определения прочностных показателей растворов предпочтительно ориентироваться именно в этом направлении.

Инженером А.В. Анцибором (НИИЖБ им. А.А. Гвоздева) и доктором технических наук, профессором Р.Л. Серых (МАДИ) предложен новый метод измерения прочности кирпичной или каменной кладки, а также мелкозернистого бетона в стяжке пола и межпанельных швах [2].

Этот метод основан на фиксации проникновения металлического острия в тело затвердевшего раствора при определённом усилии с поправкой на величину сжимающих напряжений в растворном шве. Метод уже был апробирован, в частности, в ячеистых бетонах. Однако, как пишут авторы, для адаптации его применительно к раствору необходимо провести экспериментальную работу для выявления "узких" мест метода и в случае возможности его реализации оптимизировать методику испытаний.

Представляют значительный интерес работы и исследования инжеренра А.В. Анцибора и профессора М.И. Бруссера (НИИЖБ) в области разработки новых методик испытаний образцов-цилиндров Ø 1,7-2,5 см, выбуренных из швов кладки [3]. По их мнению, этот метод также можно использовать для испытаний прочности раствора стяжки пола и межпанельных швов, так как мелкозернистый бетон, применяемый в стяжке пола, и цементно-песчаный раствор кирпичной кладки имеют одинаковую технологию приготовления, требуют для набора прочности равные температурно-влажностные условия твердения и отличаются только количеством цемента и крупностью мелкого заполнителя. Одинаковы и требования к испытанию их физико-механических характеристик, а это дает возможность применить одну и ту же методику отбора образцов, их испытание и обработку результатов.

А.В. Анцибор предлагает получать более достоверные результаты прочности стяжки пола с меньшим разбросом значений с помощью высверливания цилиндров 40 мм, используя алмазные коронки. А в случае кирпичной кладки и межпанельных швов при толщине 20 мм можно склеить из двух частей цилиндрический образец. При этом, по его мнению, трудоёмкий процесс вырубок и выпиливания размеров пластинок исключается, а испытания на сжатие осуществляются всегда в направлении нормали к поверхности покрытия. Так как чаще всего покрытие состоит из нескольких слоев, то при испытаниях будут фиксироваться значения наименее прочного слоя.

В работах А.В. Анцибора получен масштабный коэффициент от прочности образцов, выпиленных из конструкции к эталонным образцам-кубам 70,7*70,7*70,7 мм:

· для образцов-кубов 30*30*30 мм – 0,82;

· для образцов-цилиндров Ø 45 мм – 1,1.

Методика определения прочности раствора по результатам испытаний "малых" образцов, в равной степени применима к определению прочности мелкозернистых бетонов в тонкослойных (тонкостенных) конструкциях, при условии установления "чистых" масштабных коэффициентов и последующего их введения в ГОСТ 28570-90 «Бетоны. Методы определения прочности по образцам, отобранным из конструкций».

Недостатком приведенного выше метода испытания прочности на образцах-цилиндрах является возможное хорошее сцепление раствора с кирпичом (камнем) или с бетоном.

В Санкт-Петербургском политехническом университете Петра Великого к.т.н. В.Н. Деркачом разработана альтернативная методика испытания прочности при сжатии кладочного раствора, расположенного между кирпичами, на образцах цилиндрической формы, отобранных из тела каменной кладки (рис.2). Образец выбуривается перпендикулярно плоскости кладки таким образом, чтобы его сечение включало два сегмента кладочных элементов с растворным швом между ними. Испытание образцов-цилиндров производится в двух жестких стальных обоймах с внутренним диаметром, равным диаметру цилиндрического образца [4].


Рис.2. Испытание кладочного раствора, расположенного между кирпичами,

на образцах цилиндрической формы.

Данную методику возможно применять потому, что прочность применяемого кладочного раствора в соответствии с требованиями СП 70.13330.2012 меньше прочности используемого кирпича или камня.

Прочность при сжатии кладочного раствора определяется по ГОСТ 5802-86 «Растворы строительные. Методы испытаний», п.6.6.1:

R = F/S ,

где F - разрушающая нагрузка, Н;

S - рабочая площадь сечения образца (S=d*b), см2.

В настоящее время автором проводятся исследования для получения масштабных «зимних» и «летних» коэффициентов между прочностными показателями растворов, определёнными по предлагаемой методике, и прочностью стандартных образцов размерами 70,7*70,7*70,7 мм.

На наш взгляд, среди рассмотренных методов оценки прочности кладочного раствора в каменных конструкциях наиболее информативным является метод, предложенный В.Н. Деркачом, основанный на испытаниях образцов-цилиндров, выбуренных из тела кладки. С помощью его можно выполнить оценку прочности не только при сжатии, а также проанализировать состояние раствора по толщине каменной конструкции.

Следует отметить еще одно важное обстоятельство, свидетельствующее о вариативности оценки качества цементно-песчаного раствора.

Согласно п.5.46 СП 82-101-98 «Приготовление и применение растворов строительных» прочность летних и зимних отвердевших растворов допускается определять путем испытания отдельных пластинок, поверхности которых выровнены тонким слоем гипсового теста через сутки после их изготовления. Нагрузка на пластинку передается через 30-40-миллиметровый стержень, установленный на ее середине (рис.3). Сторона основания или диаметр стержня должны быть равны толщине пластинки. Прочность раствора на сжатие определяется делением разрушающей нагрузки на площадь сечения стержня.

Рис.3. Схема испытания раствора, отобранного из горизонтальных швов (hm - толщина пластинки; 1 - раствор; 2 - выравнивающий слой гипса;

3 - стальной стержень).

Предварительная апробация данной методики с помощью изготовленных нами стержней (рис.4) указывает на возможность выполнения подобного рода испытаний. При этом главная задача заключается в проведении исследований с целью получения масштабных коэффициентов между прочностными показателями растворов, определёнными по вышеуказанной методике, и прочностью стандартных образцов-кубов размерами 70,7*70,7*70,7 мм.