Определение прочности бетона путем лабораторных испытаний

Лабораторное определение прочности бетона существующих конструкций производится путем испытания образцов, взятых из этих конструкций.Отбор образцов производится путем выпиливания кернов диаметром от 50 до 150 мм на участках, где ослабление элемента не оказывает существенного влияния на несущую способность конструкций. Этот метод дает наиболее достоверные сведения о прочности бетона в существующих конструкциях. Недостатком его является большая трудоемкость работ по отбору и обработке образцов.При определении прочности по образцам, отобранным из бетонных и железобетонных конструкций, следует руководствоваться указаниями ГОСТ 28570-90.Сущность метода состоит в измерении минимальных усилий, разрушающих выбуренные или выпиленные из конструкции образцы бетона при их статическом нагружении с постоянной скоростью роста нагрузки.

15.

Одним из наиболее широко распространенных методов улучшения работы грунтов в основании сооружений является устройство грунтовых подушек. Для этого прибегают к замене слабого грунта непосредственно под подошвой фундамента малосжимаемым грунтом с относительно высоким сопротивлением сдвигу, улучшая тем самым работу грунта основания. Замена грунта осуществляется устройством под фундаментами подушек из песка, гравия, щебня, связного грунта, шлака, отходов различных производств и др. (рис. 12.1). К грунтам, используемым в качестве подушек, предъявляются требования удобоукладываемости с заданной плотностью, относительно высокого сопротивления сдвигу и устойчивости скелета грунта при увлажнении и движении подземных вод. Применение подушки способствует выравниванию возможных неравномерностей осадок, а также уменьшению глубины заложения фундамента. Песок при устройстве подушек уплотняют послойно или сразу в пределах полной высоты в зависимости от типа уплотняющих механизмов, в частности применяют механические трамбовки и катки, вибраторы и др. Песок в подушке должен быть обязательно уплотнен, так как в рыхлом состоянии возможна его дополнительная осадка. Запрещается укладка в подушке смерзшегося песка, не поддающегося уплотнению.Песчаные подушки не следует применять при возможности образования суффозии, а также при устройстве фундамента в зоне промерзания и высоком уровне подземных вод, которые могут вызвать розможное затопление подушки, что приведет к пучению при промерзании.Толщину подушки назначают, исходя из предположения, что давление, передаваемое на подстилающий слой, не превышает расчетного сопротивления Rz этого грунта (см. § 4.4), т. е. должно обеспечиваться выполнение условия (4.13). Если это условие не выполняется, необходимо увеличение высоты подушки или размеров подошвы фундамента.Более экономичное решение подушки, при котором требуются меньший объем котлованных земляных работ и меньшие размеры подушки, можно получить с помощью метода Б. И. Далматова, который предложил определять ее размеры на основании устойчивости песчаной призмы ABD (рис. 12.1, 6) — случай 1 или ABCD — случай 2 (рис. 12.1, в). При расчетах учитывают силы трения песка по поверхности скольжения AD, зависящие от угла внутреннего трения песка фь а также силы активного давления грунта на вертикальную стенку призмы скольжения, которые принимаются равными гидростатическому давлению от собственного веса слабого грунта. Если условие (12.4) не выполняется, увеличивают размер подушки и повторяют расчет.Проектирование заканчивают расчетом деформаций. Если осадки превысят предельно допустимые, увеличивают размеры подушки или подошвы фундамента.При значительной стоимости подушек из песка и отсутствии подземных вод допускается применение местных связных грунтов супесей, суглинков и глин, к которым предъявляются требования удобоукладываемости и тщательного контроля за однородностью состава и степени уплотнения.В некоторых случаях для улучшения работы слабых грунтов основания используют шпунтовые ограждения и боковые пригрузки. Шпунтовое ограждение в основном применяют для предотвращения выпирания грунта в стороны из-под подошвы фундамента (рис. 12.2, а). В данном случае через всю толщу слабых грунтов 1 в относительно плотный грунт 2 забивают шпунт 3 с одновременной заделкой его в фундаментную плиту 4 с устройством дренирующей песчаной подсыпки 5 для облегчения оттока воды. Такое решение применяют под зданиями, в которых возможны значительные осадки.Для исключения выпирания грунта из-под подошвы малочувствительного к неравномерностям осадок сооружения на поверхность грунта в пределах возможной призмы выпирания в некоторых случаях прикладывают дополнительную нагрузку от искусственной подсыпки. Такой метод используют чаще всего при устройстве насыпей б (рис. 12.2, б). Использование пригрузок 7 из искусственно отсыпаемого грунта может существенно повысить несущую способность основания за счет повышения его устойчивости.

Уплотнение грунтов

искусственное преобразование свойств Грунтов в строительных целях без коренного изменения их физико-химического состояния; представляет собой процесс взаимного перемещения частиц грунта, в результате которого увеличивается число контактов между ними в единице объёма вследствие их перераспределения и проникновения мелких частиц в промежутки между крупными под действием прилагаемых к грунту механических усилий. У. г. производится главным образом для обеспечения их заданной плотности и, следовательно, уменьшения величины и неравномерности последующей осадки (См. Осадка) оснований и земляных сооружений. При У. г. повышается их прочность, уменьшаются сжимаемость и фильтрационная способность. При уплотнении водонасыщенных грунтов происходит отжатие воды из пор грунта. Степень У. г. оценивается плотностью грунта, т. е. объёмной массой его скелета (высушенного грунта). Уплотнённым называется (условно) грунт, объёмная масса скелета которого равна не менее 1,6 т/м ³.

У. г. получило распространение в гидротехническом, автодорожном и ж.-д. строительстве, при выполнении земляных работ (См. Земляные работы), связанных с вертикальной планировкой (См. Вертикальная планировка) застраиваемых территорий, при засыпке котлованов и траншей после устройства фундаментов, прокладки подземных коммуникаций и т.п. Весьма эффективно У. г. при подготовке оснований под здания и сооружения, возводимые на неоднородных (по сжимаемости) насыпных, просадочных и водонасыщенных грунтах.

Различают поверхностное и глубинное У. г. При поверхностном У. г. применяют катки дорожные (См. Каток дорожный), трамбующие машины (См. Трамбующая машина), виброплиты (См. Виброплита) и т.п. Глубинное У. г. производится с помощью вертикальных песчаных дрен (См. Дрена), свай (См. Сваи), гидровиброуплотнением и др. способами. Поверхностное У. г. производят при оптимальной влажности грунта. Если природная влажность грунта меньше оптимальной, его предварительно увлажняют. Для контроля качества У. г. осуществляют статическое и динамическое зондирование грунтов, а также отбор образцов грунта из уплотнённого слоя с целью исследования его прочностных, деформационных и фильтрационных свойств. См. также Закрепление грунтов.

Уплотнение грунтов производится укаткой, трамбованием, вибрацией, виброударами, взрывами, статической нагрузкой от собственного веса грунта, а также от дополнительной пригрузки [4, 9].При укатке на грунт передается наклонное давление, складывающееся из вертикального от собственного веса механизма и горизонтального, возникающего за счет тягового усилия. Наиболее эффективным для уплотнения грунта является наклонное давление, создаваемое перекатыванием колеса или барабана.Трамбование грунта связано с ударами рабочего органа — трамбовки, поднятой на некоторую высоту, о грунт [9]. Уплотнение грунта происходит под воздействием передающейся на него ударной энергии и сопровождается перемещением частиц грунта в вертикальном и горизонтальном направлениях. При этом только часть ударной энергии расходуется на уплотнение, а остальная поглощается грунтом за счет его упругого сжатия.При уплотнении вибрацией и виброударами на грунт передаются колебательные и ударные воздействия от рабочего органа в результате чего происходит более плотная укладка грунта и его уплотнение. Вибрационные и виброударные воздействия различаются между собой по частоте и амплитуде колебаний. С уменьшением частоты и увеличением амплитуды колебаний вибрационные воздействия переходят в виброударные, а машины соответственно называют вибрационными и виброударными.При взрывах грунты уплотняются под воздействием энергии ударной волны и колебаний грунта, возникающих при взрыве взрывчатого вещества. При этом лишь небольшая часть энергии взрыва расходуется на уплотнение грунта, остальная часть идет на его разуплотнение, упругое сжатие и т.п.Методы уплотнения грунтов подразделяются на поверхностные, когда уплотняющее воздействие прикладывается с поверхности грунта, и глубинные — при передаче уплотняющего воздействия по всей или по определенной глубине массива грунта.К поверхностным методам относятся уплотнение грунтов укаткой, тяжелыми трамбовками, трамбующими машинами, виброкатками, виброплитами и вибротрамбовками, подводными взрывами, а также вытрамбовывание котлованов; к глубинным методам — пробивкой скважин (грунтовыми сваями), глубинными вибраторами, глубинными взрывами, статическими нагрузками от собственного веса, а также от дополнительной пригрузки, в том числе с песчаными, бумажно-пластиковыми и другими дренами.В процессе уплотнения укаткой, трамбованием, вибрацией, виброударами и взрывами уплотняющие воздействия на грунты передаются по определенным циклам, в результате чего на грунт воздействуют циклические нагрузки, характеризующиеся последовательной сменой процессов нагрузки и разгрузки [9]. В соответствии с этим в уплотняемом грунте происходят обратимые (упругие) и необратимые (остаточные) деформации, последние и обеспечивают повышение степени плотности грунтов. При уплотнении грунтов статической нагрузкой от их собственного веса, а также от дополнительной пригрузки происходят в основном необратимые деформации.При любом режиме уплотнения для каждого вида грунта и уплотняющего воздействия процесс накопления остаточных деформаций и, следовательно, повышение степени плотности грунта могут происходить только до определенного предела после передачи на него определенной работы. Дальнейшее увеличение работы без изменения режима уплотнения сопровождается в основном обратимыми деформациями и не приводит практически к повышению степени плотности грунта (рис. 13.1). Такое состояние грунта, при котором в процессе уплотнения практически не происходит повышения его степени плотности, называется уплотнением до отказа, а повышение плотности сухого грунта при единичном приложении нагрузки, выражаемое часто понижением уплотняемой поверхности от одного удара или прохода, называется отказом [4]. При самоуплотнении грунтов от их собственного веса, а также от дополнительной нагрузки состояние уплотнения до отказа характеризуется условной стабилизацией осадки.Уплотняемость грунтов определяется по методике стандартного уплотнения [1, 6]. Уплотнение производится трамбованием при различной влажности грунта 40 ударами груза весом 215 Н, сбрасываемого с высоты 30 см. По результатам стандартного уплотнения строится график зависимости плотности сухого уплотнения грунта от влажности (рис. 13.2). Из графика видно, что максимальное значение плотности сухого грунта достигается при определенной его влажности, называемой оптимальной, и уплотняемость каждого вида грунта определяется максимальной плотностью и оптимальной влажностью.Максимальная плотность уплотненного грунта — это наибольшее значение плотности сухого грунта, достигаемое при оптимальной влажности и принятых режимах, методах и энергии уплотнения.Оптимальной влажностью называют влажность, при которой достигается максимальная плотность уплотненного грунта и требуется наименьшая затрата работы для достижения максимальной плотности грунта при заданном режиме уплотнения. Оптимальную влажность глинистых грунтов, уплотняемых трамбованием, при отсутствии данных непосредственного ее определения рекомендуется принимать ω ₀ = ω_p – (0,01÷0,03), а укаткой ω ₀ = ω_v (где ω_p — влажность на границе раскатывания).Уплотнение грунтов обычно производится до определенной степени плотности, выражаемой через коэффициент уплотнения kcom, представляющий собой отношение заданного или фактически полученного значения плотности сухого уплотненного грунта ρ_d к его максимальному значению по стандартному уплотнению ρ_d.max, т.е. k_com = ρ_d/ ρ_d.max. Каждому значению коэффициента уплотнения соответствует определенный диапазон допускаемого изменения влажности уплотняемого грунта, за который принимаются крайние значения влажности по кривой стандартного уплотнения (см. рис. 13.2) или отношение крайних значений влажности ω к оптимальной ω ₀, т.е. k_ω = ω/ω ₀ (табл. 13.1).При уплотнении грунтов максимальная степень плотности достигается на поверхности приложения уплотняющего воздействия, а по глубине и в стороны — снижается. В связи с этим выделяются зона распространения уплотнения и уплотненная зона грунта.Зона распространения уплотнения представляет собой толщу грунта h ´ _com в пределах которой происходит повышение его плотности. Эта зона распространяется от уплотненной поверхности на глубину, на которой плотность сухого грунта повышается не менее чем на 0,02 т/м³ по сравнению со значением ее до уплотнения.За уплотненную зону принимают толщу грунта, в пределах которой плотность сухого грунта не ниже заданного или допустимого ее минимального значения.