Лабораторна робота №1 Методи випробування та дослідження шахтних та будівельних конструкцій.
Для залізобетонних будівельних конструкцій контролюють наступні показники:
1) міцність бетону та арматури;
2) жорсткість;
3) тріщиностійкість.
Міцність перевіряється за допомогою випробувань зразків бетону або арматури на спеціальних пресах. Перевіряється міцність як на стискання так і на розтягування (розрив).
Жорсткість: заміряють величини прогинів при навантаженнях. Тріщиностійкість перевіряється заміром шириною розкриття тріщин.
Крім руйнівних методів контролю можуть застосовуватись неруйнівні, які класифікуються:
1) за призначенням:
а) методи контролю міцності бетону;
б) методи контролю положення арматури в залізобетонних конструкціях;
в) методи виявлення погано ущільнених ділянок бетону (дефектоскопія);
г) методи контролю щільності бетону;
д) методи контролю вологості бетону;
е) методи контролю натягування арматури;
2) за фізичними ознаками:
а) механічні, які ґрунтуються на вимірах властивості повзучості бетону або на місцеве руйнування частин бетону;
б) ультразвукові;
в) магнітні;
г) використання радіоізотопів.
Прилади неруйнівного контролю (ПНК) - умовно прийнятий у технічній літературі термін, що включає в себе прилади для товщинометрії та дефектоскопії покриттів і матеріалів, для визначення твердості й міцності матеріалів, а також ряду інших характеристик. Вимір вищезгаданих параметрів проводиться різними методами: ультразвуковим (УЗ), рентгенографічним, вихретоковим, ударно-імпульсним, пружного відскоку, пластичної деформації, магнітним, магнітопорошковим, термографічним, оптичним, імпедансним, а також рядом інших менш розповсюджених методів.
Параметрами, що піддаються неруйнівному контролю в бетонах, є міцність, величина захисного шару, вологість, морозостійкість, волоонепроникність і ряд інших. При виробництві ЗБВ також контролюють натяг арматури і величину вібрації при ущільненні бетонної суміші. Але основним контрольованим параметром для бетонів є міцність на стиск.
Методи неруйнівного контролю
Основна відмінність методів неруйнівного контролю полягає в тому, що при використанні цих методів безпосередньо вимірюваною величиною є не міцність, а який-небудь фізичний показник, пов'язаний з вимірюваною величиною кореляційною залежністю.
На точність вимірювання міцності при вимірі неруйнуючими методами можуть впливати такі фактори як: тип цементу, склад цементу, тип заповнювача, умови твердіння, вік бетону, вологість і температура поверхні, тип поверхні, карбонізація поверхневого шару бетону й ще ряд інших менш значимих факторів.
Основних методів НК, що засновані на побудові індивідуальних градуйованих залежностей, декілька:
1. Метод пластичної деформації заснований на вимірі розмірів відбитка, що залишився на поверхні бетону після зіткнення з нею сталевої кульки. Метод застарілий, але дотепер його використовують через дешевину устаткування. Найбільше широко для таких випробувань використовують молоток Кашкарова.
Метод пружного відскоку полягає у вимірі величини зворотного відскоку ударника при зіткненні з поверхнею бетону. Типовим представником приладів для випробувань за цим методом є склерометр Шмідта і його численні аналоги. Метод пружного відскоку, як і метод пластичної деформації, заснований на вимірі поверхневої твердості бетону.
Метод ударного імпульсу полягає в реєстрації енергії удару, що виникає в момент зіткнення бойка з поверхнею бетону. У Росії цей метод, мабуть, найбільше розповсюджений.
Метод відриву зі сколюванням і сколювання ребра конструкції полягає в реєстрації зусилля, необхідного для сколювання ділянки бетону на ребрі конструкції, або місцевого руйнування бетону при вириванні з нього анкерного пристрою.
Це найточніші методи НК міцності, оскільки для них допускається використовувати універсальну градуйовану залежність, у якій змінюються всього два параметри: 1) крупність заповнювача, яку приймають рівною 1 при крупності менше 50 мм і 1,1 при крупності більше 50 мм; 2) тип бетону - важкий або легкий.
До недоліків цих методів слід віднести його високу трудомісткість і неможливість його використання в густоармованих ділянках, а також те, що частково ушкоджується поверхня конструкції.
Метод відриву сталевих дисків полягає в реєстрації напруги, необхідної для місцевого руйнування бетону при відриві від нього металевого диска, рівного зусиллю відриву, діленому на площу проекції поверхні відриву бетону на площину диска. В наш час цей метод використовується рідко.
Ультразвуковий метод полягає в реєстрації швидкості проходження УЗ хвиль. За технікою проведення випробувань можна виділити наскрізне УЗ прозвучування, коли датчики розташовують із різних сторін зразка, що тестується, і поверхневе прозвучування, коли датчики розташовані з однієї сторони.
Прилади для вимірювання
1. Динамометр;
2. Індикатор;
3. Прогиномір;
4. Тензодатчики;
5. Молоток Кашкарова.
1. Динамометр. Ефективним способом визначення зовнішнього навантаження є установка динамометрів стискання і розтягу між досліджуваною конструкцією і навантаженням.
|
|
|
|
Рис. 1 – Динамометри
Динамометри можуть бути механічні або електричні. Механічні динамометри основані на залежності між зусиллям і деформацією пружини (може бути спіральною, плоскою, круглою).
Деформація пружини перетворюється в кутове переміщення стрілки циферблату або індикатора часового типу.
2. Індикатор. Використовують для виміру невеликих переміщень (2-10 мм) (часового типу), який встановлюють на нерухомій опорі з упором рухомого вимірювального стрижня в досліджувану конструкцію, або закріплюють на досліджуваній конструкції з упором рухливого стрижня в яку-небудь рухливу точку.
При 100 поділках шкали ціна поділки 0,01 мм – стрижень переміщується на 1 мм.
Деякі види індикаторів мають рухому шкалу, обертанняи якої можна сумістити положення стрілки з нульовою поділкою шкали.
Рис. 2 – Індикатор часового типу: 1 - корпус; 2 - стрілка; 3 - шкала; 4 - шток.
3. Прогиномір. Використовують для виміру лінійних переміщень. Прогиноміри бувають: а) контактні; б) з дротяним зв’язком – в якості зв’язку з досліджуваною конструкцією використовується сталевий дріт d=0,25…0,4 мм. Дріт кріпиться до конструкції, а на його вільному кінці підвішується вага Р=1…3 кг.
Прогиномір Максимова типу ПМ (ТУ 3949-165-00221072-2006) призначений для вимірювання лінійних переміщень окремих точок конструкції при навантаженні їх статичними навантаженнями: прогин будівельних ферм, балок, прогонів, а також опади опор, фундаментів, штампів і т.п. Деталі прогиномір виготовлені з корозійно-стійкої сталі або мають надійне антикорозійне покриття. Прогиномір укомплектований струбциною і натяжною вантажем масою 1 кг.
Рис. Загальний вигляд прогиноміра Максимова типу ПМ.
Діапазон величини вимірюваного переміщення не обмежений, при вимірюванні переміщення понад 10 см необхідно лише зазначити перехід сантиметрової стрілки через нульовий розподіл шкали і вести спостереження далі.
4. Склерометр «Schmidt Hammer 225». Для визначення міцності застосовувався прилад склерометр «Schmidt Hammer 225» (рис. 4.4, 4.5), призначений для визначення міцності бетону та розчинів на стиск в діапазоні 10-60 МПа в бетонних та залізобетонних конструкціях та виробах методом пружного відскоку по ГОСТ 22690.
Міцність досліджуваних зразків визначалася за градуйованою залежністю висоти пружнього відскоку від міцності зразка-куба на стиск, який встановлений раніше шляхом паралельних досліджень контрольних кубиків розчину склерометром та за допомогою пресу за ГОСТ 10180 (рис. 4.6).
В корпусі склерометра (рис. 4.4), який складається з циліндричної 17 і конічної 18 частин, змонтований пружинний ударний механізм, на якому встановлено індикатор 21, цангу 19, бойок 5, утримувач 10 із собачкою 15, робочу 4, зворотну 13 та демпферну 20 пружини, та вузол підрахунку показників склерометра у вигляді бігунка 6, який переміщується в пазі корпусу 17 вздовж шкали 8 по направляючій 7 і використовується для висоти відскоку бійка.
Рис. 4.4. Загальний вигляд склерометру «Schmidt Hammer 225».
Для фіксації положення утримувача та одночасно бігунка після удару є кнопка – 16. Зусилля фрикційного опору переміщення бігунка 6 по направляючій 7 регулюється за рахунок зміни ступеня віджимання бокових крил пелюстки (рис. 4.5)
З внутрішньої сторони в кришку 12 вкручено гвинт 11, який використовується для регулювання висоти удару бійка. На передній торець конічної частини 18 корпуса загвинчено ковпачок 1, який за допомогою двох півкілець 2 затискає втулку 3, в якій проходить індикатор 21, що ковзає по цанзі 19. На втулці є гвинтова канавка з отвором для кріплення та регулювання натягу переднього кінця робочої пружини 4, задній кінець якої закріплено на шийці бійка 5. На передній кінець цанги 19 насаджений індикатор 21, а на задній – нагвинчено утримувач 10. На вісі штифту 14, встановленого в утримувачі, закріплена собачка 15, яка служить для захвату бойка при взводі склерометру.
Рис. 4.5. Принцип роботи склерометру «Schmidt Hammer 225».
Для повернення склерометра в початкове положення (після удару, фіксації та зчитування звіту) необхідно натиснути на сферичний кінець індикатора. При цьому утримувач 10 зсунеться вгору, звільнившись від стопору 16, і під дією зворотної пружини 13 цанга 19 та індикатор 21 буде переміщуватися до тих пір поки собачка 15 не ввійде знову в зчеплення з бойком 5. При цьому утримувач 10 повертає бігунок на нуль шкали.
Рис. 4.6. Орієнтовна залежність міцності бетону на стиск R від величини пружного відскоку Н.
|
|
Рис. 4.7. Вимірювання міцності зразків-кубиків склерометром Schmidt Hammer 225.