книги из ГПНТБ / Джонс, Р. Неразрушающие методы испытаний бетонов

Если отклонение на эталонной наковальне составляет более двух делений или если сравнительные испытания на болванке из любой стали высокой твердости с гладкой поверхностью дают погрешность более 3%, необходима тщательная проверка технического состояния прибора.

Прибор имеет жесткую конструкцию, которая допускает большую ма­ невренность при испытаниях; он стал довольно популярным среди всех типов приборов для измерения прочноети бетона механическими методами определения поверхностной твердости.

Уход за прибором заключается прежде всего в чистке. С этой целью все детали, которые подвергаются трению между собой, отделяют, очища­ ют от пыли, направляющий стержень смазывают тонким слоем масла высо­ кого качества.

Проверку правильного функционирования индикатора можно произво­ дить путем демонтирования смотрового окошка 5 и подвески к ползунку крючка из тонкой проволоки. Нагружать ползунок нужно до тех пор, пока он не начнет двигаться. Если это движение происходит в интервале 50— 80 г, то состояние индикатора считается нормальным.

Если после чистки погрешность показаний прибора превышает 3%, пружину 16 дополнительно растягивают (рис. 4.3). Для этого извлекают крышку пружины 16 из углубления, в котором она находилась, и передви­ гают на одно или несколько углубле­ ний дальше, чтобы пружина была

более растянутой.

После нескольких таких переме­ щений достигают предельного растя­

n et, e f

ло

ние зарегистрированного отскока. Величина отскока определяется по шкале 8 в условных единицах. Прибор снабжен устройством 1, закреп­ ленным в кольце 9, которое насажено на ось 10. Устройство 1 позволяет передавать дополнительную энергию балансиру действием пружины в то время, когда испытывается горизонтальная поверхность. Удар прекращает­

троля качества материалов с очень малой прочностью (R = 5 80 кгс/см2).

4.1.3. Испытания

Перед испытанием бетона с помощью склерометра следует выбирать зоны и соответствующую поверхность бетона [10]. Та часть поверхности бе­ тона, которая находится со стороны опалубки, будет, очевидно, иметь пре­ имущество при подготовке к испытаниям с точки зрения как четкости под­ готовки самой поверхности, так и получения надежных результатов. Испы­ тания, проводимые со стороны укладки, приводят к недооценке фактической прочности бетона. По мотивам, которые легко себе представить, эта зона может оказаться зоной элемента максимально нагруженной.

Участок, выбранный для испытания, должен иметь площадь 400 см2 (20 X 20 см). Участок бетона перед испытаниями необходимо обработать шлифовальным камнем. После шлифования поверхности с этого участка следует сдуть каменную пыль. Рекомендуется удалять слой бетона тол­ щиной 10 мм, если поверхность его не пригодна для работы со склерометром.

В границах намеченной зоны выполняют 6—10 измерений. Нельзя проводить испытания на участках как с дефектной поверхностью, так и с крупным заполнителем. Участки для испытания считаются нормальными, когда на поверхности бетона находится заполнитель диаметром до 7 мм.

Участки с крупным заполнителем исключаются при испытании в соот­ ветствии с критерием выбора участка по данным предварительной обработ­ ки [10].

При испытаниях в одной зоне исключаются те значения отскока, кото­ рые отличаются больше, чем на пять делений от минимальных значений. Затем выполняют еще пять или более измерений, после которых определя­ ют средние предварительные значения. Если результаты, исключая пред­ варительные значения, отличаются не больше чем на четыре деления от средних предварительных значений, то в этом случае окончательными зна­ чениями являются последние.

171

Порядок испытания склерометром при линейной отдаче следующий: склерометр включается легким нажимом стержня-бойка 1 на поверхность бетона (см. рис. 4.3), давление производится медленно и равномерно до тех пор, пока подвижная система не достигнет конца хода. Ось склерометра во время этого испытания должна быть перпендикулярна поверхности бето­ на. В этом варианте испытания взят случай, когда вертикальная бетонная поверхность примыкала к опалубке, а ось склерометра расположена в гори­ зонтальном положении, поэтому нет необходимости проверять угол уста­ новки прибора.

В момент, когда будет достигнут конец свободного хода, крючок 13 на­ давит на головку болта 18 и освободит подвижную массу 14, которая пере­ местится по направляющему стержню 7 и ударит по концу бойка 1. Боек передает удар на бетонную поверхность 2 и деформирует ее, расходуя одну часть энергии на остаточную деформацию и тепло, другая часть этой энер­ гии передается в виде упругой деформации стержня и возвращается под­ вижной массе 14, которая вновь скользит вдоль стержня 7, однако на этот раз в обратном направлении, увлекая за собой ползунок 4. Удар осуществ­ ляется под действием пружины 16.

Корректировка за счет угла установки оси прибора представляет собой количество делений, на которое увеличивается фактический отсчет, когда испытание производится на плоскости, не являющейся вертикальной, для того чтобы получить эквивалентные измерения для вертикальной поверх­ ности. Эти значения положительные, когда давление производится сверху вниз, и отрицательные при давлении снизу вверх.

Для склерометров типов L и N за основу принимается горизонтальная поверхность: для давления сверху вниз поправка изменяется в пределах + 3 и + 4 , а для давления снизу вверх — в пределах —3 и —4.

Для склерометра типа Р испытание обычно производят на вертикальной поверхности. Если испытания проводятся на верхней стороне горизонталь­ ного элемента (сверху вниз), выключение ударов производится при отскоке 75 делений под действием исполнительной пружины, а поправки вводятся в зависимости от значений отскока в пределах делений от 0 до —4.

4.1.4. Определение прочности бетона при сжатии

Как уже говорилось, основное применение механических методов опре­ деления поверхностной твердости бетона заключается в определении проч­ ности на сжатие.

Следует напомнить, что не рекомендуется применять этот метод там, где имеются сомнения относительно соответствия между качеством бетона

вповерхностной зоне и в глубине массива (бетоны, подвергающиеся воз­ действию мороза, огня и пр.).

Имеется и здесь, как и в ультразвуковом импульсном методе, много источников погрешностей и приемов повышения точности результатов.

Используются различные методы преобразования измеренных отскоков

впрочность при сжатии:

метод тарировочной кривой; метод скорректированных коэффициентов влияния;

172

метод нескорректированных коэффициентов влияния; метод единой тарировочной кривой.

В дальнейшем кратко излагается принцип каждого метода и область его применения, а также и соответствующая точность.

4.1.4.1.Метод тарировочной кривой. Метод применим на заводах, где

впроизводстве используются относительно известные материалы и где опыт­ ные образцы могут изготовляться в большом количестве. Тарировочная кривая вычерчивается по результатам неразрушающих и разрушающих

испытаний минимум на 30 кубах, сторона которых не должна быть мень­ ше 15 см. Кубы должны находиться в таких же условиях твердения, как и бетон для изготовления сборных элементов. Тарировочную кривую нель­ зя построить, если значения показателей отскока и прочности, полученные на кубах, оказываются неизменными.

Если изменения качества бетона в сборных элементах вызваны действи­ тельными причинами, связанными с условиями изготовления, то никакие коррективы состава бетона для тарировочных образцов не требуются. Однако если причины изменения качества иные, то рекомендуется использо­ вать разные отношения В/Ц.

При неразрушающих методах испытаний кубов принимаются 6—10 то­ чек, расположенных минимум в 3 см от ребра и минимум в 2 см друг от друга; точки намечаются со стороны опалубки, в то время как куб закреп­ лен между плитами пресса и подвержен напряжению минимум 5 /сас/сж2. Не допускаются испытания бетона с крупным заполнителем в соответствии с указаниями п. 4.1.3 и проведение вычисления среднего показателя отскока.

Если испытания склерометром на конструктивных элементах необхо­ димо производить со стороны укладки бетона, тогда неразрушающие испы­ тания также ведут со стороны укладки.

После окончания неразрушающих испытаний кубов они подвергаются стандартным испытаниям на прессе с замедленной скоростью нагружения. Полученные результаты наносят на график, в котором по оси ординат от­ кладывают предел прочности при сжатии, по оси абсцисс — средний пока­ затель отскока на один куб (рис. 4.5). Путем испытаний 25—30 кубов по­ лучают множество различных точек, разбросанных в интервале, достаточ­ но широком для отскока и прочности. Кривая вычерчивается по данным значений, полученных экспериментальным путем, например с помощью сетки мелких квадратов. Кривая, полученная таким путем, действительна для всех бетонов аналогичной марки, приготовленных на заводе в тех же условиях и соответствующего возраста [11].

Тарировочную кривую необходимо проверять каждый раз, когда из­ меняется состав бетона или режим термообработки, и не менее одного раза в месяц. Количество кубов для контроля должно быть не менее 3, а при из­ менении состава бетонной смеси — не менее 10.

Точность оценки при определении прочности бетона в сборных элемен­ тах с помощью метода отскока и тарировочной кривой должна быть в преде­ лах 20—25%.

4.1.4.2. Метод нескорректированных коэффициентов влияния. Если нет возможности собрать в одном месте 20—30 образцов для использования их при построении тарировочной кривой и нет даже трех образцов для провер­

173

ки соотношения «показатель отскока — прочность при сжатии», но существу­ ют данные, относящиеся к составу испытываемого бетона, как-то: вид и до­ зировка цемента, тип заполнителя, зрелость и влажность бетона в момент испытания [12], то эти сведения достаточны для того, чтобы сделать вывод о соотношении «отскок — прочность».

Порядок действий следующий. В качестве исходного бетона берется бетон стандартного состава, который характеризуется следующими дан­ ными:

цемент: разновидность портландцемента (Р400, PZ400, М400, RIM200,

влажность, соответствующая хранению в течение 6 суток под водой и 21 суток на открытом воздухе с относительной влажностью 40—60 %. Эта влажность соответствует условиям твердения бетона в массивном конструк­ тивном элементе.

Для такого бетона существует уравнение в общем виде «показатель от­ скока •— прочность при сжатии»:

Рис. 4.5. Тарировочная кри­ вая R—п для кубов завод­ ского изготов­ ления

174

для предельных значений получим

где Сс — коэффициент влияния вида цемента; C<j — коэффициент влияния дозировки цемента; Са — коэффициент влияния типа заполнителя; Ст — коэффициент влияния возраста и условий твердения бетона; Си — коэффициент влияния влажности бетона.

Т а б л и ц а 4.1. Определение прочности бетона методом отскока (N)

175

Продолжение табл. 4.1

П р о ч н о с т ь п р и с ж а т и и б е т о н о в р а з л и ч н о г о с о с т а в а

П р и м е ч а н и е . Н а д ч е р т о й п р и в е д е н ы з н а ч е н и я п р о ч н о с т и д л я С ^, п о д ч е р т о й — д л я С f

[ с м . ф о р м у л ы ( 4 . 7 ) и ( 4 . 8 ) ] .

Использование произведения (4.7), в котором каждый из множителей был получен на основе изменения по одному параметру в составе бетонной смеси, основано на предположении, что имеет силу принцип наложения.

Влияние вида цемента представлено на рис. 4.7 и в табл. 4.2. Влияние дозировки цемента приведено на рис. 4.8. Мы видим, что

прочность, соответствующая определенному показанию отскока, тем боль­ ше, чем больше дозировка цемента. Отношение прочности бетона с различ­ ной дозировкой цемента к соответствующему показанию отскока выражает коэффициент влияния дозировки. Принятые коэффициенты для этих зна­ чений представлены в табл. 4.3.

176

В связи с влиянием вида заполнителя можно утверждать, что чем запол­ нитель тяжелее, тем значения отскока и соответствующая ему прочность, будут меньше г. Для бетонов с кварцевым речным заполнителем этот коэф­ фициент имеет значение Са = 1, а для других заполнителей его необходимо определять испытаниями.

Другим фактором влияния являются возраст и условия твердения бе­ тона. Известно, что с увеличением возраста бетона происходит карбониза­ ция у поверхности под действием углекислоты из воздуха. Углекислота

1 С увеличением плотности заполнителя увеличивается его модуль упругости; и снижаются демпфирующие свойства, а значит высота отскока, наоборот, должна уве­ личиваться (примеч. науч. ред.).

R,кгс/см1

177

По мере созревания бетона прочность, соответствующая определенному показанию отскока, снижается [3]. Если взять прямое отношение значе­ ния прочности соответствующего бетона к коэффициенту зрелости 1000, тогда бетон с другой степенью зрелости при таком же показании отскока бу­ дет иметь прочность с поправкой по табл. 4.4. Эти значения выражают коэф­ фициент влияния зрелости бетона.

Не рекомендуется проводить испытания бетона с коэффициентом зре­ лости больше 40 000 [13]. Последний фактор, который не рассматривался, — влажность бетона. Он является наиболее важным и более сложным, чем предыдущие, поскольку обнаруживается разное равновесное состояние при одинаковых показаниях отскока. Воздействие влажности показано на рис. 4.10, где мы видим разницу, относительно большую для показаний от­ скока небольшой величины и незначительную по мере того, как величина показания отскока увеличивается. Если взять отношение прочности бетона,

разных показаниях отскока по отношению к прочности бетона стандартного состава при таких же показаниях отскока определяется в соответствии с дан­ ными, приведенными в табл. 4.5.

Для испытания насыщенных водой бетонов рекомендуется применять вместо коэффициента Ct, который изменяется в зависимости от показаний отскока, коэффициент С/, определяемый из уравнения

который не зависит от показаний отскока. Влияние влажности наносится дифференцированно прямо на основную кривую (С/ = 1,) которая опре­ делена в табл. 4.1 в графе 1 по линии С/ или по рис. 4.11.

Прочность испытываемого бетона определяется по формуле

если бетон в сухом состоянии, и по формуле

178

Рис. 4.9. Влияние возраста бетона на зависимость R—п

Рис. 4.8. Влияние дозировки цемента не­ зависимость R—п

Рис. 4.11. Кривая преобразования C't == = 1 для насыщенного водой бетона

/? нгс/см*

Рис. 4.10. Влияние влажности бетона на зависимость R — п О — бетон, хранив­ шийся на воздухе 28 сут; ф — бетон, хранившийся в воде 28 сут

179