Кубы показывают потенциальную прочность бетона в состоянии поставки; керны, отобранные из конструкции, показывают прочность бетона, фактически находящегося в ней. В этом руководстве мы объясняем, когда необходим отбор кернов бетона, как мы работаем на объекте и в лаборатории, почему результат по керну отличается от результата по кубу и что должен обеспечить заказчик.

Когда необходим отбор кернов

Результаты испытаний кубов низкие, либо кубы не изготавливались, были утеряны или могли быть отобраны и выдержаны с нарушениями
На плите, колонне или стене видны раковины, расслоение, холодные швы или другие признаки некачественной укладки бетона или ухода за ним
Планируется надстройка этажей или пристройка, и инженеру нужна прочность существующего бетона
Меняется назначение здания и возрастают нагрузки, например при переоборудовании жилого дома в офисы или склад
Необходимо обследовать старое здание, по которому нет чертежей и данных о бетоне

Решение об отборе кернов обычно принимает инженер-конструктор, инженер технического надзора или соответствующий орган, и на этом же этапе следует согласовать количество и расположение кернов.

Выбуривание кернов и предварительное сканирование арматуры

Мы выбуриваем керны из плит, колонн, балок, стен и фундаментов диаметром от Ø52 до 250 mm. Для испытаний на прочность обычно используют керны диаметром около 100 mm; по общему правилу диаметр керна предпочтительно должен не менее чем в три раза превышать максимальную крупность заполнителя. Керны меньшего диаметра дают больший разброс, поэтому для той же надежности их требуется больше.

Перед бурением мы сканируем зону вокруг каждой точки электромагнитным измерителем защитного слоя типа, описанного в BS 1881-204:1988, и отмечаем стержни на поверхности, чтобы выбрать место без арматуры. Это предварительное сканирование не является обследованием защитного слоя с выдачей отчета. Оно позволяет по возможности избежать перерезания стержней, но не гарантирует этого, а его разрешающая способность ограничена в густоармированных колоннах и при нескольких рядах стержней.

Керны выбуривают установкой с алмазной коронкой и водяным охлаждением, закрепленной перпендикулярно поверхности элемента. Каждый керн нумеруется, его элемент и положение фиксируются, он фотографируется и упаковывается так, чтобы попасть в лабораторию без повреждений.

Что происходит в лаборатории

Мы осматриваем и подготавливаем керны по TS EN 12504-1:2019:

Каждый керн осматривается, фиксируются пустоты, расслоение, трещины и попавшая в керн арматура.
Торцы отрезаются и выравниваются так, чтобы они были плоскими, параллельными и перпендикулярными оси; измеряются размеры и определяется отношение длины к диаметру.
Плотность затвердевшего бетона определяется по TS EN 12390-7:2019.
Прочность на сжатие определяется по TS EN 12390-3:2019 на нашем прессе усилием 2000 kN.

Если спецификация требует применения ASTM, мы подготавливаем и испытываем керны по ASTM C42/C42M-20, который содержит собственные правила кондиционирования по влажности перед испытанием и поправки на отношение длины к диаметру. Применяемый стандарт следует согласовать в самом начале. Сроки зависят от количества кернов, подготовки торцов и применяемого стандарта; график мы подтверждаем вместе с коммерческим предложением.

Почему прочность керна не равна прочности куба

Куб полностью уплотняется в стандартной форме, выдерживается в воде в стандартных условиях и испытывается в установленном возрасте. Керн характеризует бетон в конструкции со всеми последствиями его укладки, вибрирования и ухода за ним. Основные причины различия:

Укладка и уплотнение: бетон обычно слабее в верхней части элемента и в верхней части колонн.
Уход за бетоном: кипрским летом плиты, которые не поддерживаются во влажном состоянии, могут не набрать ожидаемую прочность у поверхности.
Геометрия керна: диаметр, отношение длины к диаметру и наличие арматуры в керне влияют на результат.
Возраст, влажностное состояние и возможные микроповреждения при бурении.

Поэтому отдельные результаты по кернам не следует напрямую сравнивать с результатами по кубам или с числом в обозначении класса бетона. Прочность бетона на сжатие в конструкции оценивается по результатам испытаний кернов согласно TS EN 13791:2019. Стандарт делит конструкцию на испытательные участки из бетона, который считается однородным, и результаты в каждом участке оцениваются совместно:

Количество кернов имеет значение: оценка по небольшому числу кернов дает более осторожный результат с учетом неопределенности. Один керн не характеризует ни элемент, ни здание.
Результаты по бетону, который нельзя считать однородным, например бетону разных классов или явно разных бетонирований, в одной оценке не объединяются.
Стандарт учитывает различие между прочностью в конструкции и прочностью стандартных образцов; применяемый критерий приемки устанавливается проектной спецификацией и ответственным инженером.

В нашем отчете приводятся размеры, плотность и прочность на сжатие каждого керна, а по запросу также оценка прочности в конструкции по TS EN 13791:2019.

Склерометр как средство предварительной оценки

Мы проводим обследования склерометром (методом упругого отскока) по TS EN 12504-2:2021. Метод быстрый и неразрушающий и полезен для проверки однородности бетона на большой площади, выявления более слабых зон и выбора мест отбора кернов. Его ограничения очевидны:

Число отскока отражает только твердость бетона у поверхности.
На него влияют карбонизация, влажность поверхности, ее обработка и вид заполнителя. На старых зданиях глубоко карбонизированная поверхность может давать высокие показания и завышать прочность.
Измерения нельзя проводить по штукатурке или отделке; бетон должен быть вскрыт и зашлифован.
Универсальные градуировочные кривые прибора ненадежны для местных бетонов. Оценить прочность по числам отскока можно только после их корреляции с кернами из той же конструкции в рамках TS EN 13791:2019.

Склерометр не заменяет отбор кернов; он помогает обоснованнее выбрать количество и расположение кернов.

Заделка отверстий от кернов и что должен обеспечить заказчик

Отверстия от кернов следует заделывать как можно скорее. Отверстие очищают, увлажняют и плотно заполняют безусадочным ремонтным раствором или подходящим бетоном. В несущих элементах способ ремонта должен быть одобрен инженером-конструктором. Если при бурении перерезан стержень, мы отмечаем это в отчете. Кто выполняет заделку, согласовывается на этапе коммерческого предложения.

От заказчика нам необходимы:

Разрешение собственника и одобрение инженером-конструктором мест и количества кернов.
Имеющиеся чертежи, класс бетона, данные о бетонировании и результаты испытаний кубов, если они есть.
Удаление штукатурки, плитки или отделки в местах отбора кернов либо разрешение на их удаление.
Безопасный доступ, с лесами или рабочей площадкой для балок и нижних поверхностей плит.
Электропитание и водоснабжение, а также защита мебели и отделки на нижнем этаже, поскольку вода от бурения протекает вниз.
Расположение электрических, водопроводных и отопительных коммуникаций в плитах. В плитах с последующим натяжением арматуры керны не следует отбирать, если положение напрягаемых канатов достоверно не известно и инженер не дал одобрения.

Часто задаваемые вопросы

Сколько кернов необходимо?

Это зависит от цели и размера оцениваемого участка; чем больше кернов, тем надежнее оценка по TS EN 13791:2019. Количество следует согласовать с инженером-конструктором до начала бурения.

Ослабляет ли отбор кернов элемент?

Каждый керн удаляет часть сечения. Тщательный выбор места, предварительное сканирование арматуры и правильная заделка ограничивают это влияние. В сильно нагруженных колоннах место и диаметр определяет инженер.

Результат по керну ниже класса бетона. Значит, бетон неудовлетворительный?

Такой вывод напрямую сделать нельзя. Прочность керна не равна прочности куба; оценку необходимо выполнять по TS EN 13791:2019, с достаточным количеством кернов и по критерию из проектной спецификации. Что результат означает для конструкции, оценивает инженер-конструктор.

Если Вам необходимо установить прочность бетона в существующей конструкции, ознакомьтесь с составом нашей услуги по отбору кернов и определению их прочности и свяжитесь с нами, чтобы вместе спланировать количество и расположение кернов. Об испытаниях бетонной смеси и кубов читайте на странице испытания бетона и заполнителей.