Правила отбора образцов строительных материалов для испытаний

Что могут рассказать о долговечности будущего здания один маленький бетонный кубик или единственный кирпич? Конечно, испытания можно произвести и на них, однако никто не поручится за достоверность результатов. Но если количество и размеры кубов или кернов будeт соответствовать нормативным документам конкретного испытания, то специалисты строительной лаборатории смогут подтвердить качество поставляемой партии для будущего строительства, оценить техническое состояние здания, обосновать причины такого состояния и, при необходимости, дать задание на проектирование мероприятий по восстановлению или повышению несущей способности. Главное, чтобы все образцы, отобранные из партии, изъятые из конструкции или изготовленные в лаборатории, были бы идеально одинаковыми. Именно поэтому для испытания строительных материалов каждого вида существуют строгие правила отбора, изготовления, хранения и подготовки образцов.

1. Общие правила
2. Отбор, изготовление и подготовка образцов бетона в лабораторных условиях
3. Отбор, изготовление и подготовка образцов бетона в полевых условиях
4. Отбор образцов кирпича для испытаний в лабораторных и полевых условиях
5. Подготовка образцов кирпича для испытаний
6. Отбор, хранение и подготовка образцов грунта

Общие правила

Общих правил отбора и изготовления образцов строительных материалов для проведения испытаний немного, поскольку для каждого материала в отдельности предусмотрен собственный ГОСТ, порой, даже не один.

Существует ГОСТ 58972— 2020 по общим правилам для образцов любой продукции. Они позволяют обеспечить достоверность исследований и обоснованность результатов. Из него, применительно к строительной отрасли, можно выделить следующие:

1. Отбор, изготовление, хранение и подготовка образцов строительных материалов осуществляется в испытательной лаборатории компании-производителя, а также дополнительно сторонней испытательной лабораторией (центром), по поручению производителя, застройщика, заказчика строительного проекта, экспертизы.
2. Все необходимые действия по подготовке образцов к испытаниям производятся в соответствии с требованиями, устанавливающими методы отбора и испытаний и в количестве, необходимом для проведения испытания.
3. Все отбираемые образцы и пробы по составу и технологии изготовления должны соответствовать продукции, предназначенной для реализации конечному потребителю.

Отбор, изготовление и подготовка образцов бетона в лабораторных условиях

Мы уже говорили о том, что сегодня бетон является одним из самых популярных строительных материалов. Пожалуй, что из него возводится наибольший процент современных зданий и сооружений. Поэтому состав смеси должен соответствовать тем задачам, которые будет решать в дальнейшем построенная из него конструкция. Кстати, отбор проб бетонной смеси для изготовления контрольных образцов производят не только исходя из скорости ее твердения, но также в зависимости от вида конструкции и способа укладки.

В первую очередь, бетонная смесь должна проходить контроль качества на заводе-изготовителе и поступать на площадку с соответствующими бумагами. В идеале, каждую партию бетона следует подвергать входному контролю перед началом его укладки в тело конструкции. Это позволит иметь дополнительные гарантии качества, а также выявить возможные недостатки и отправить автобетоносмесители обратно на производство.

Отбор проб производится непосредственно из смеси, доставленного автобетоносмесителем. Образцы изготавливают и испытывают сериями. Количество серий составляет от 2 до 6, в зависимости от показателей качества смеси, отпускаемой потребителю.

Согласно ГОСТ 10180-2012 базовым образцом для всех испытаний служит куб или цилиндрический керн с сечением 150х150 мм. Однако форма и размеры образцов могут меняться, исходя из методики исследования.

Метод	Форма образца	Номинальные размеры образца, мм
Определение прочности на сжатие и на растяжение при раскалывании	Куб	Длина ребра: 100; 150; 200; 250; 300
	Цилиндр	Диаметр: 100; 150; 200; 250; 300 Высота должна быть больше диаметра
Определение прочности на осевое растяжение	Призма квадратного сечения	100x100x400; 150x150x600; 200x200x800; 250x250x1000; 300x300x1200
	Цилиндр	Диаметр: 100; 150; 200; 250; 300 Высота, равная 2 диаметрам
Определение прочности на растяжение при изгибе и при раскалывании	Призма квадратного сечения	100x100x400; 150x150x600; 200x200x800; 250x250x1000; 300x300x1200

Изготовление образцов производится следующим образом:

1. Отобранная бетонная смесь дополнительно перемешивается вручную.
2. Она заливается в калиброванные металлические или чугунные формы с отшлифованной внутренней поверхностью не позднее чем через 20 мин после отбора пробы.
3. Формы для укладки должны быть предварительно очищены и смазаны тонким слоем смазки.
4. Для уплотнения смеси используют штыкование стальным стержнем или виброплощадку.
5. После окончания уплотнения, избыток смеси удаляется, верхняя поверхность кубических образцов заглаживается мастерком, а цилиндрических закрывается крышками.
6. Распалубка образцов производится при достижении бетоном минимальной прочности (как правило через 1 сутки).
7. В случае образования неровностей и раковин, образцы дополнительно заливаются цементным раствором и шлифуются.
8. После распалубки образцы маркируют и помещают на хранение в камеру нормального твердения с температурой +20°С и относительной влажностью воздуха 95%. Их укладывают на подкладки так, чтобы расстояние между всеми образцами и относительно стеннок камеры было не менее 5 мм.

Перед проведением испытаний все образцы дополнительно визуально осматриваются на предмет обнаружения дефектов. Специалист фиксирует схему их расположения. Образцы с недоуплотнениями выбрасываются, образцы с наплывами – шлифуются. На пригодных образцах отмечают опорные грани, к которым должны быть приложены усилия в процессе нагружения.

Отбор, изготовление и подготовка образцов бетона в полевых условиях

В большинстве случаев, если требуется испытание прочности уже готовой бетонной конструкции, применяется неразрушающий ультразвуковой метод. Т.е. изготовление образцов не требуется.

В случаях, когда требуется вырубить, выбурить или выпилить образцы из конструкции, делать это нужно согласно ГОСТ 28570-2019.

Правила отбора образцов бетона из конструкции:

• согласно программе проведения испытаний;
• с учетом минимально возможного снижения несущей способности конструкций;
• в местах, свободных от арматуры;
• в местах, удаленных от рабочих швов и краев конструкций не менее чем на 100 мм;
• на участке площадью не более 0,5 м².

В зависимости от цели и метода испытаний, кубы и керны могут иметь следующие параметры: диаметр от 44 до 200 мм и высота от 0,65 до 4 диаметров. Места изъятия образцов тщательно бетонируются.

После чего образцы группируют сериями, маркируют и описывают перед отправкой в лабораторию. Обязательной частью описания должна быть схема отбора образцов с указанием расположения места отбора и положения каждого образца серии в сечении конструкции.

Перед испытанием, бетонные образцы, отобранные из конструкций, подготавливаются таким же образом, как образцы, изготовленные непосредственно в лаборатории.

Отбор образцов кирпича для испытаний в лабораторных и полевых условиях

Переходим к кирпичу. Правила отбора образцов тоже специфические, ведь существуют несколько видов кирпича, которые различаются по материалу и способу изготовления, по цели использования и характеру заполнения. В данном материале, мы не будем касаться вопросов, связанных с отделочным и огнеупорным кирпичом. Ну, а на строительных площадках страны, в основном, господствуют белый силикатный и красный керамический кирпичи. О них и поговорим.

Красный керамический кирпич выбирают чаще остальных, он считается универсальным. Такой кирпич изготавливают из высококачественной глины с минимальным количеством примесей. Глиняную массу формуют и обжигают. Если в процессе изготовления были использованы недостаточно качественные глины, если их пережгли или недожгли, конечное изделие теряет свою прочность, а значит эксплуатационные качества.

Белый силикатный кирпич используют реже из-за большей хрупкости и веса, несмотря на то, что он считается более теплым. Его изготавливают из хорошо очищенных кварцевых пород, т.е. песка с 10% примесью извести. Если сырье некачественно очищенно или известь содержит много окиси кальция, это грозит тем, что формованный материал может быть пережжен в печи и также потеряет без того более хрупкие качества по прочности.

Испытания кирпича в лаборатории помогут выявить некачественные строительные материалы, как на этапе входного контроля, так и в дальнейшем при обследовании уже возведенных конструкций.

При входном контроле, кирпичи для испытаний отбирают в соответствии с ГОСТ 530:

• методом случайного отбора из разных мест партии;
• не менее 5 штук для определения прочности при изгибе;
• не менее 10 штук для определения прочности при сжатии;
• не менее 35 штук для определения соответствия качеству серийно выпускаемой продукции;
• каждый образец проверяют на соответствие требованиям по внешнему виду, размерам и правильности формы, а затем маркируют.

В случаях испытания готовых кирпичных конструкций в ходе комплексного обследования технического состояния здания или сооружения, где прочность стен является решающей при определении возможности дополнительной нагрузки (например, в исторических зданиях), прочность материалов кладки кирпича (камня) и раствора устанавливают лабораторными испытаниями в соответствии с ГОСТ 8462 и ГОСТ 5802:

• отбор производят непосредственно из тела кладки, из разных мест, но из ненесущих или слабонагруженных элементов и конструкций;
• отбирают целые неповрежденные кирпичи;
• не менее 10 штук для определения прочности стен;
• каждый образец также проверяется на соответствие и маркируется.

Подготовка образцов кирпича для испытаний

Для испытаний кирпич необходимо не только правильно отобрать, но и тщательно подготовить его поверхность, а затем добиться необходимого воздушно-водного состояния.

В первую очередь опорные поверхности кирпичей выравниваются шлифованием или альтернативными методами: цементно-песчаным раствором или прокладками из технического войлока, с тем, чтобы добиться их плоскости и параллельности.

Для приемо-сдаточных испытаний, испытаний на сжатие и арбитражных проверок, выравниванию шлифованием подлежат все испытуемые образцы, отклонение от плоскостности которых превышает 0,1 мм на каждые 100 мм длины. Предел прочности при сжатии кирпича определяют на образцах, состоящих из двух целых кирпичей, или из двух половинок, полученных после испытания его на изгиб. Следовательно, их соединяют и выравнивают цементным раствором. Также раствором выравнивают особо прочные кирпичи, не поддающиеся шлифованию. Альтернативным методом выравнивания является применение прокладок из технического войлока толщиной 5 – 10 мм. А, например, предел прочности полнотелого керамического кирпича полусухого прессования определяют по результатам испытаний насухо без выравнивания опорных (нагружаемых) поверхностей.

Нюансов множество, поэтому подготовка должна быть тщательной. Она зависит от образца, вида и метода испытания одновременно. Также отобранные образцы кирпича испытывают в воздушно-сухом, сухом или водонасыщенном состоянии в зависимости от требований нормативных документов.

При подготовке к испытаниям в воздушно-сухом состоянии, образцы не менее 3 суток выдерживают при температуре +15-20°С и относительной влажности воздуха 65-80%, до достижения каждым образцом постоянной массы.

Метод высушивания заключается в подготовке образца в сушильном шкафу при высоких температурах от 75 до 105°С до достижения постоянной массы, с последующим охлаждением в течение не менее 4 часов при комнатной температуре.

Для достижения водонасыщенного состояния не менее 6%, кирпичные образцы погружают в воду температурой +20 ± 5°С минимум на 15 часов. Затем их вынимают и высушивают при температуре +20 ± 2°С в течение 15–20 мин. Таким образом, на момент испытания, масса образца должна составлять 1,06 значения массы в сухом состоянии.

Отбор, хранение и подготовка образцов грунта

Отбор образцов грунта является одним из базовых, а значит самых важных этапов строительного процесса. Образцы забирают в полевых условиях согласно нормативным указаниям ГОСТ 30416-2012 и ГОСТ 12071-2014 для определения их свойств в лабораторных условиях. Несоблюдение технологии отбора может повлечь за собой получение неверных данных о геологии почвы и привести к ошибкам и неправильным выводам, которые повлияют на прочность и срок службы будущего здания или сооружения.

Поэтому, правила отбора образцов, которыми должен руководствоваться специалист при проведении данных работ, следующие:

1. Форму и размеры образцов-кернов грунта определяют в зависимости от метода испытаний, а также от свойств самого грунта. Хотя существует минимальный размер, равный пятикратному размеру максимальной фракции грунта.
2. Количество образцов зависит от застраиваемой площади. Их вырезают из трех разных точек на каждый 200 кв. м. территории. Если грунт при этом уплотняют, то — в шахматном порядке через каждые 20-40 метров.
3. Образцы должны иметь ориентацию, соответствующую природному залеганию.
4. Образцы отбирают с помощью режущего кольца-пробоотборника из стали с антикоррозийным слоем и плоской лопатки, из выровненной и очищенной поверхности грунта. Режущее кольцом смазывают внутри тонким слоем вазелина, устанавливают на поверхность и вдавливают в грунт винтовым образом до его полного заполнения, не допуская зазоров. Затем защищается и накрывается пластиной верхний торец, столбик грунта вынимают и подхватывают снизу плоской лопаткой, переворачивают, зачищают и накрывают пластиной второй торец.
5. Образец должен быть взвешен, упакован и снабжен этикеткой с указанием:

• • наименования организации, проводящей изыскания;
  • наименования объекта (участка);
  • номера образца;
  • глубины отбора образца;
  • краткого описания грунта;
  • должности и фамилии лица, проводящего отбор образцов;
  • даты отбора образца.

6. Для упаковки образцов используют тару, которая обеспечивает хранение мелких частиц. В случае необходимости сохранения влажности – специальные бюксы с плотно закрывающейся крышкой.
7. Образцы-керны должны иметь естественную влажность или искусственную водонасыщенность. Образцы грунта естественной влажности испытывают непосредственно после их изготовления. Значение водонасыщенности искусственно приготовленных проб зависит от программы испытаний.
8. В случае, если грунт мерзлый, после извлечения образца и до прибытия в лабораторию, его специальным образом герметизируют, чтобы не допустить разморозки и сколов.
9. В период подготовки и проведения испытаний необходимо предусматривать меры по предохранению образцов немерзлых грунтов от высыхания, а мерзлых — от иссушения.