Л.А. МАЛИНИНА, доктор техн. наук, С.А. ПОДМАЗОВА, канд. техн. наук, НИИЖБ им. А.А. Гвоздева

В статье показано, что сложившаяся система контроля прочности бетонных смесей, монолитных и сборных железобетонных конструкций, определяемая как старым, так и новым российским стандартом, не учитывает ряд моментов, которые могут привести и приводят к необеспечению проектной прочности бетона. Даны предложения по изменению соответствующих ГОСТов и представлены пути выхода из создавшегося положения.

В настоящее время роль основного стандарта по применению тяжелого бетона в строительстве играет ГОСТ 26633-91 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия». Этот стандарт разрабатывался в период массового применения сборного железобетона и был ориентирован на обеспечение качества бетона в готовых изделиях на заводах сборного железобетона. В то время готовые бетонные смеси на бетонно-смесительных узлах выпускались с прочностью в пределах В7,5-В20 и предполагалось, что для таких бетонов достаточен контроль только по параметру прочности. При разработке ГОСТ 26633 в редакции 1991 года в стандарт был включен составной частью ГОСТ 10268-80 «Бетон тяжелый. Технические требования к заполнителям». Требования к бетонным смесям были ограничены указаниями по содержанию воздуха, предельными значениями В/Ц для отдельных видов конструкций и минимальными расходами цемента. Другие требования к бетонным смесям были представлены в ГОСТ 7473-85, но и там перечень этих требований был невелик. В ГОСТ 7473-85 «Смеси бетонные. Технические условия» указывалось в основном, какие бывают смеси по параметру удобоукладываемости, и были представлены ограничения по расслаиваемости. Это можно объяснить тем обстоятельством, что объем производства готовых бетонных смесей, поставляемых для монолитного строительства, был тогда невелик, и вопросы обеспечения его качества стояли не так остро, как сейчас.

Ныне ситуация изменилась. Сборное и монолитное строительство по объемам почти сравнялись. Обеспечение качества сборного и особенно монолитного строительства в условиях возросшей конкуренции между стройорганизациями выходит на первый план. Система же стандартов, где прописаны процедуры обеспечения качества бетона, выглядит пока разрозненной. В настоящее время для проектировщиков, производителей и потребителей бетонных смесей намного удобнее было бы работать с единым документом, где были бы отражены технические требования как к бетонным смесям, так и к бетону. К тому же разделы «Приемка» и «Правила приемки» нынешних стандартов, соответственно, на бетон и на бетонные смеси мало отличаются друг от друга по объему требований. Иными словами, целесообразно объединение ГОСТ 26633, ГОСТ 7473 и части ГОСТ 18105 (ГОСТ Р 53231). Следует также учесть, что политика органов власти по техническому регулированию направлена на интеграцию российской нормативной базы с международной, прежде всего с европейской, и упомянутое объединение стандартов на бетон и бетонные смеси должно сопровождаться учетом положений аналогичного европейского стандарта EN206-1.

Европейский стандарт EN206-1:2000 «Бетон. Часть 1. Технические требования, долговечность, производство и контроль качества» включает в себя разделы с требованиям по всему циклу производства бетона - начиная с классификации, где установлены классы по прочности на сжатие тяжелого и легкого бетона, марки по подвижности, степени уплотнения бетонной смеси и т.д. Важной составляющей стандарта является наличие требований по производственному контролю, оценке соответствия заданным требованиям и т.д.

Стандарт имеет ряд существенных приложений, охватывающие вопросы предварительного подбора составов бетона, проверки соответствия классу по прочности на сжатие, сертификации систем контроля производства и др.

Содержание стандарта EN206-1 показывает, что все позиции как ГОСТ 26633, так и ГОСТ 7473 по бетонам и бетонным смесям там приведены, т.е. EN206-1 объединяет требования к бетонам и бетонным смесям.

При гармонизации такого объединенного отечественного стандарта с положениями европейского стандарта целесообразна дополнительная разработка новых разделов, в частности «Поставка бетонной смеси», «Контроль и критерии соответствия заданным требованиям», «Производственный контроль», «Рекомендации по граничным значениям составляющих бетона в зависимости от условий эксплуатации».

Необходимость гармонизации вышеупомянутых российских стандартов с евростандартом обусловлена еще и тем обстоятельством, что в наших стандартах требованиям, касающимся контроля качества или контроля соответствия, уделено недостаточно внимания. Производителям, потребителям и проверяющим органам необходимо иметь в распоряжении развернутые, более конкретные указания стандарта в части правил приемки (контроля качества) бетонной смеси и бетона. Эти указания должны содержать критерии соответствия заданным показателям с подробным описанием, как и с какой периодичностью следует контролировать параметры составляющих бетона, бетонной смеси, бетона и оборудования.

Раздел «Правила приемки» будущего ГОСТа на бетон (по замыслу и по предполагаемому содержанию) должен соответствовать нескольким разделам EN206-1 -прежде всего в части производственного контроля, включая контроль оборудования. Этот раздел может быть полностью перенесен в наши стандарты с некоторыми поправками, учитывающими специфику отечественного производства. При этом важным моментом является гармонизация разделов, касающихся оценки соответствия качества бетона заданным требованиям.

ГОСТ на бетон в части контроля производства должен быть выстроен иначе, чем нынешняя редакция. Основные процедуры контроля производства должны быть направлены на обеспечение получения технических характеристик бетона в соответствии с заданными требованиями.

Возможности гармонизации с европейским стандартом облегчаются тем обстоятельством, что определение параметров по прочности на сжатие бетона и параметров по удобоукладываемости бетонной смеси в евростандарте проводится по методикам, аналогичным отечественным методам испытаний.

Показатели по морозостойкости и водонепроницаемости в европейском стандарте отсутствуют, но даны виды сред эксплуатации, в которых долговечность бетона рекомендуется обеспечивать комплексом технологических мер.

В отечественной практике обеспечение долговечности бетона в различных средах приведено в СНиП 2.03.11-85 «Защита строительных конструкций от коррозии».

При сравнении видов сред эксплуатации в стандарте EN206-1 и СНиП 2.03.11-85 видно, что прямая гармонизация невозможна.

Упомянутый СНиП в зависимости от уровня агрессии рекомендует назначать определенное водоцементное отношение и соответствующую марку бетона по водонепроницаемости. Что касается обеспечения морозостойкости бетона, то пользователю необходимо обратиться к другому документу - «Руководству по подбору составов тяжелого бетона». Безусловно, целесообразно все требуемые меры по обеспечению долговечности перенести в один стандарт, определяющий технические требования к бетону. Исторически сложилось, что у нас защита бетона от коррозии при конкретном виде среды эксплуатации обеспечивается через назначение соответствующих марок бетона по морозостойкости и водонепроницаемости. Таким образом, гармонизация наших стандартов с EN206-1 по этим параметрам должна происходить в части учета характеристик сред эксплуатации и определения возможности перевода необходимых требований на язык показателей водонепроницаемости и морозостойкости бетона, используемых в отечественных нормах на бетон для обеспечения его долговечности.

В EN206 есть важное Приложение F в виде таблицы, в которой в зависимости от вида среды эксплуатации дан набор численных параметров, при выдерживании которых заданная долговечность бетона должна быть обеспечена.

Разработки аналогичных технологических приемов существуют и в отечественном бетоноведении. Более того, предложения по таким технологическим приемам уже были апробированы на различных составах бетона и включены в некоторые нормативные документы.

Известно, что для обеспечения морозостойкости бетона свыше 200 циклов необходимо создание в бетоне определенной структуры путем введения воздухововлекающих или газообразующих добавок. Поэтому в перечне технологических приемов, обеспечивающих долговечность бетона по морозостойкости, необходимо указать и параметры содержания воздуха в бетоне.

Как уже упоминалось выше, в разделе «Технические требования» ГОСТ 26633 есть подраздел «Требования к бетонным смесям» (1.4), где даны достаточно ограниченные сведения, больше относящиеся к бетонам для различных видов строительства, нежели к бетонным смесям. Основные ограничения по технологическим характеристикам бетонных смесей, такие как удобоукладываемость, расслаиваемость, указаны в ГОСТ 7473.

Следует обратить внимание, что как в ГОСТ 26633, так и ГОСТ 7473 отсутствуют разделы, регламентирующие взаимоотношения между производителем и потребителем бетонной смеси.

Очевидно также, что в объединенном документе следует значительно расширить раздел, касающийся контроля соответствия заданным требованиям, производственного контроля и др., а также раздел «Поставка бетонной смеси», где указаны требования к поставкам готовых бетонных смесей (БСГ) с учетом положений европейского стандарта EN206-1.

Все это важно для обеспечения качества и бетонной смеси, и затвердевшего бетона в готовой конструкции. Также это необходимо для организации более четкого контроля на объекте строительства.

В настоящее время при возведении здания или сооружения практически отсутствует комплексная система управления качеством бетона - начиная от производства бетонной смеси и кончая контролем прочностных и других характеристик бетона на месте строительства. Такая система управления качеством должна обеспечивать тесное взаимодействие проектировщиков, изготовителей БСГ и подрядчиков (строителей).

Для того чтобы гарантировать необходимую долговечность бетона в монолитной конструкции, производитель работ должен иметь в своем распоряжении не только показатели бетона, указанные в проекте, но и информацию о технологических характеристиках бетонной смеси, поставляемой на стройплощадку.

В настоящее время в проекте на здание или сооружение указывается в основном класс бетона по прочности на сжатие. Иногда в зависимости от вида конструкции также могут быть указаны марка бетона по водонепроницаемости и марка по морозостойкости.

При разработке проекта производства работ и указаний в нем о назначении проектных требований к бетону должны быть приняты во внимание как назначение конструкции, ее размеры (для оценки эффекта тепловыделения в процессе гидратации цемента и свед ения к минимуму неблагоприятного влияния температурных деформаций и напряжений), так и уровень агрессивности среды эксплуатации конструкции, обеспечение необходимой толщины защитного слоя бетона, эстетические требования к поверхности готовой конструкции, а также указаны приемы качественного бетонирования густо армированных участков и тонких сечений конструкции (с указанием максимального размера крупности заполнителя) и т.д.

Надежность любого строительного объекта зависит от строгого выполнения всех работ начиная с проектирования и изысканий, а также качества применяемых материалов. Эти этапы и показатели взаимозависимы, особенно качество материалов и возведения.

Как было сказано выше, для надлежащего выполнения бетонных работ необходим стандарт, содержащий под одной обложкой основные требования как к бетонной смеси, так и к бетону.

В рабочей документации и в проекте производства работ (ППР) должны быть указаны не только вид конструкции (фундаментная плита колонны, внутренние стены, перекрытия и т.д.), но и класс бетона по прочности, а также, при необходимости, марки по водонепроницаемости и морозостойкости; требуемая подвижность бетонной смеси на месте строительства в зависимости от способа ее подачи в опалубку и способа уплотнения; сохраняемость подвижности бетонной смеси в зависимости от вида конструкции и объема бетонной смеси в пределах одной захватки; время снятия опалубки; величина распалубочной прочности - по абсолютной величине в МПа либо в процентах от средней прочности класса.

При заключении договора между поставщиком бетонной смеси и потребителем должна быть указана информация из ППР и учтены многие факторы, которые могут повлиять на качество бетона в готовой конструкции, такие как время транспортировки бетонной смеси от поставщика на стройплощадку, способ подачи смеси в опалубку, методы ее уплотнения и последующего ухода за уложенным бетоном. Выполнение проектных требований решающим образом зависит от качества производства работ, поэтому разработчик ППР должен по максимуму насытить его необходимыми указаниями. Только располагая всем комплексом информации, технолог на заводе сможет подобрать состав бетона, который обеспечит заданное качество согласно терминологии евростандарта EN206-1.

Разрабатывая новую редакцию главы «Поставка бетонной смеси» ГОСТ 26633, необходимо включить в нее положения, касающиеся взаимодействия проектировщика, производителя бетонной смеси и производителя работ (подрядчика).

Следует отдельно коснуться вопроса обеспечения прочности бетона на стадии приготовления бетонной смеси.

Недавно стандарт «Бетоны. Правила контроля прочности» (ГОСТ 18105) был утвержден в новой редакции как ГОСТ Р 53231 «Правила контроля и оценки прочности».

Этот документ условно можно разделить на две части:

- контроль качества или соответствия качества бетона, изготовленного на БСУ или на заводе сборного железобетона;

- контроль качества или соответствия бетона монолитных конструкций.

Представляется целесообразным, чтобы при разработке раздела «Контроль прочности на сжатие» будущего ГОСТ 26633 в него вошла часть ГОСТ Р 53231, касающаяся контроля прочности бетона из готовых бетонных смесей для монолитного строительства, а также бетона для изготовления сборных конструкций. Правила же контроля прочности бетона в готовой конструкции следует выделить из этого стандарта в отдельный документ.

Сегодняшняя система контроля прочности бетона, монолитных и сборных железобетонных конструкций, определяемая как старым, так и новым стандартом, не учитывает ряд моментов, которые могут вести к необеспечению проектной прочности даже при соблюдении необходимых требований.

Это касается прежде всего разрешения этим стандартом снижать прочность бетона с уменьшением величины вариации прочности в процессе производства. Состав же бетона с пониженной прочностью может быть спроектирован с меньшим расходом цемента. Основное положение ГОСТ 18105 в редакции 1972 г. говорит о том, что контроль и оценка однородности с применением статистических методов необходимы для достижения постоянства производственного процесса и принятых при расчете величин нормативных сопротивлений. В редакции этого же ГОСТа от 2008 г. о постоянстве производственного процесса уже не упоминается, основная цель – обеспечить значения заданного класса бетона по прочности. Например, класс бетона по прочности В30 в зависимости от величины коэффициента вариации, полученного в предшествующей период производства, может быть обеспечен в диапазоне изменения прочности от 32,1 до 42,9 МПа. Оба эти показателя прочности соответствуют значению класса бетона по прочности на сжатие В30, только первый при коэффициенте вариации 7%, а второй – 16%.

Иными словами, при поставке на объект бетонной смеси от нескольких заводов-изготовителей (а это широко распространенная ситуация) величина средней прочности бетона одного и того же класса может существенно различаться. Укладка бетона одного заказанного класса, но с разной средней прочностью приведет к увеличению разброса прочности бетона в готовой конструкции. Может даже полу читься, что проектный класс бетона будет не обеспечен. В реальной практике ощути мые разбросы по прочности в пределах готовой конструкции являются массовым явлением.

Представим такой случай, когда на объект поставили бетон класса В30 заводской прочностью 32,1 МПа, что соответствует ее значению при коэффициенте вариации 7%. Бетон уложен в опалубку, укрыт, выдержан в со ответствии с правилами производства ра бот и через 28 суток, будучи проверен не разрушающими методами, показывает прочность - как раз те самые 31,2 МПа, что были заданы на заводе. Согласно п. 7.6 ГОСТ Р 53231, введенному в действие с 1 января 2010 г., для того чтобы определить фактический класс, эту величину необходимо умножить на 0,8, или 32,1 х 0,8 = 25,7 МПа. Иными словами, в конструкции фактический класс бетона по прочности на сжатие будет равен уже не В30, а В25, т.е. ниже проектного. Таким образом, минимизация требований по прочно сти, преследующая цель экономии цемента на стадии приготовления бетонной смеси, при определенных условиях приводит к необеспечению проектного класса бето на в готовой конструкции.

В российских условиях недобор прочности в готовой конструкции против проектного значения встречается весьма часто. Это неизбежно ведет к конфликту между поставщиком бетонной смеси и производителем работ и взаимным обвинениям: со стороны производителя работ - в поставке бетона с несоответствующими заказу характеристиками, а со стороны изготовителя – в нарушении правил выполнения бетонных работ (простой автобетоносмесителей на объекте, добавление воды для разжижения смеси, некачественное уплотнение ее в конструкции, необеспечение ухода за уложенным бетоном).

Выход видится в изложении требова ний ГОСТ Р 53231 в следующей редакции: состав бетона следует производить с обеспечением средней прочно сти класса, принятой из предположения, что средняя прочность фиксирована и ориентировочно равна средней прочности класса при коэффициенте вариации 13,5% плюс запас в 10%. Такой подход позволяет быть уверенным в том, что показатели прочности бетона в готовой конструкции будут обеспечены с учетом того, что укладка, уплотнение и уход за бетоном в процессе набора прочности дают дополнительный разброс по прочности бетона в условиях стройплощадки. Зарубежная практика монолитного строительства, когда изготовитель бетонной смеси во избежание нареканий поставляет бетон на объект на класс выше заказанного , подтверждает целесообразность такого подхода.
И в России есть ряд бетоносмесительных узлов, которые уже сегодня выпускают бетон с обеспечением средней прочности класса, исходя из условия, что коэффициент вариации Vn ориентировочно равен 13,5%. На объект строи тельства поставляется бетон с несколько завышенными показателями относительно требуемой прочности, но с большей веро ятностью обеспечения проектных характеристик и с большей вероятностью высоких показателей однородности бетона по прочности. По этому пути идут БСУ, поставля ющие бетон на объекты транспортного строительства. По распоряжению Мостовой инспекции и центральной лаборатории «Мостотреста» номинальный состав бетона разрабатывается на среднюю прочность класса при Vn=13,5% и дополнительно увеличенную еще на 10%, что является достаточной гарантией обеспечения средней прочности и более высокой однородности бетона при прочих равных условиях.
Весьма важно также при возведении зданий и сооружений строго выдерживать пра вила ухода за бетоном после его укладки в опалубку.

Теперь рассмотрим требования упомянутого стандарта в части контроля качества бетона в сборных конструкциях, изготовленных в заводских условиях. На ныне дей ствующих предприятиях ЖБИ и ДСК при приемке партии готовых изделий ведется контроль прочности двух видов: при передаче напряжения с упоров форм или стендов на бетон (передаточная прочность) и отпуске продукции потребителю (отпускная прочность). Предприятие при всех условиях должно гарантировать достижение бетоном проектной прочности в возрасте 28 суток.

В упоминаемом выше ГОСТ Р 53921-2008 «Бетоны. Правила контроля и оценки прочности» для предприятий сборного железобетона предлагается снижать отпускную или передаточную прочность при низких коэффициентах вариации по прочности. Подобные рекомендации, направленные на экономию цемента, приводят к тому, что в конструкции на стадии строительства закладывается пониженный эксплуатационный ресурс. Не случайно обследования и разработка рекомендаций по усилению как монолитных, так и сборных железобетонных конструкций составляют сегодня весомую долю в объеме работ различных проектных и исследовательских организаций.

При выпуске сборного железобетона, также как и при производстве готовых бетонных смесей (товарного бетона), отпускную, передаточную и проектную прочность для монолитных конструкций следует обеспечивать исходя из фиксированных значений вне зависимости от показателей однородности бетона по прочности, полученной за анализируемый период. На заводах сборного железобетона и на бетонно-смесительных узлах контроль прочности через оценку величин коэффициентов вариации следует проводить лишь с целью анализа стабильности производства.