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

Проведенными испытаниями выявили повышенную неоднородность из­ делий по качеству.

3. Большая серия испытаний, выполненных в INCERC [10], посвящена контролю качества бетона, уложенного в предварительно-напряженные балки большого пролета, армированные прядями. Проектная марка бето­ на 500.

В табл. 7.7. приведены результаты, полученные на контрольных образ­ цах и кернах, на которых был определен общий конструктивный коэффи­ циент, применяемый в расчетах.

Данные испытаний, приведенные в таблице, показали, что как на ку­ бах, так и в кернах имеются очень большие отклонения по прочности, оп­ ределенной неразруша ощими методами по сравнению с полученной на прессе. Массовые испытания на преднапряженных элементах показали, что использование комбинированного метода на элементах является допустимым в сжатой части верхнего пояса и в средней части балок. В растянутой зоне у торцов и в середине балки вблизи растянутой зоны рекомендуется при­ менение ультразвукового импульсного метода. Изменения прочности в балке приведены на рис. 7.14.

Результаты, полученные на сборных элементах различными неразру­

270

5W

Сечение А-А

45

w

/ \

35

Рис. 7.14. Предварительно-напряженная балка пролетом 24 м

Рис. 7.15. Кривая рас­ пределения ошибок в комбинированном методе (6^=300)

п,%

Рис. 7.17. Кривая распределения ошибок в склерометрическом методе

(В >300)

271

помощью трех неразрушающих методов испытания по сравнению с разру­ шающими испытаниями на бетонах высоких марок (R 300).

Наименьшие отклонения оказались в комбинированном методе, затем следует метод поверхностной твердости и ультразвуковой импульсный ме­ тод.

7.4. КОМБИНИРОВАННЫЙ МЕТОД:

СКОРОСТЬ РАСПРОСТРАНЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКА — ПОВЕРХНОСТНАЯ ТВЕРДОСТЬ

Метод Шлахты — Брунарского. Еще в 1958 г. [11] Шлахта понимал, что комбинацией между измерениями твердости поверхности и скоростью распространения ультразвука можно повысить эффективность определения прочности бетона. В своих исследованиях им были использованы кроме измерений скорости ультразвука еще и твердость Т по прибору Польди — Вайцмана. Отношение между тремя характеристиками может быть написано в общей форме:

Выражение (7.21) может быть сведено к частному виду:

Зависимость Rc — vl Т, определяемая экспериментальным путем, вы­ ражается в виде многочлена

где vL выражается в км/с и Т — в кгс/мм2.

Брунарский [12] использовал эту идею и развил ее в двух направлениях. Он отказался от принятой комбинации и Т и принял более простую зави­ симость, используя дробную степень. Такая комбинация, по Брунарскому, выражается так:

Вместо прибора Польди — Вайцмана может быть использован склерометр Шмидта. Применяя с этой целью склерометр типа L и проводя дополнитель­ но измерение скорости распространения ультразвука Vl, получают формулы для Rc:

в котором vl выражается в км/с и ul—в делениях для того, чтобы Rc полу­ чить в кгс/см2. Выражение (7.25) воспроизведено на рис. 7.18 в такой форме, которая облегчает вычисления. Автор показал, что метод приводит к умень­ шению ошибки с ±33% до ±25% по отношению к обычному методу.

272

Рис. 7.19. Влияние мелких фрак­ ций заполнителя в комбинирован­ ном методе Vь—А'

О — м е л к и й з а п о л н и т е л ь (4 5 % ), х р а ­ н е н и е 28 с у т .; □ — с р е д н и й з а п о л н и ­ т е л ь (2 0 % ), 28 с у т .; А — к р у п н ы й з а ­ п о л н и т е л ь ( 6 % ), 28 с у т .; ф — м е л к и й

Vl

2680 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000 4200 4400 4600м/с

7.5. КОМБИНИРОВАННЫЙ МЕТОД:

СКОРОСТЬ РАСПРОСТРАНЕНИЯ— ЗАТУХАНИЕ УЛЬТРАЗВУКА

7.5.1. Комбинированный метод: скорость распространения — затухание переднего фронта волны

Такая комбинация была опробована потому, что изменение зернового состава по-разному действует на скорость распространения и затухание ультразвука. Измерения были выполнены на кубах со стороной 20 см, но отсутствие методики учета потерь на пути импульса от излучателя к бетону и от бетона к приемнику делает невозможным переход от образца к элемен­ там любой толщины1.

Результаты испытаний на бетонах различной плотности, содержащих заполнитель мелких фракций (0—1 мм) между 6% и 45% от полного объема заполнителя, проведенных в возрасте 7 и 28 дней, представлены на рис. 7.19.

Спомощью экспериментальных данных на график нанесена система кривых

1Неопределенность на контакте «преобразователь — бетон» может быть исклю­ чена за счет повышения трудоемкости испытаний. Например, путем построения ампли­ тудных годографов (примеч. науч. ред.).

А1 д5

О — заполнитель размером, максимум 1 м.м, Р — го же, 7 мм; Д — то же, 30 мм; ф — то же, 70 мм

274

равной прочности. Мы видим, что эти кривые в области высокой прочности сближаются, чем подчеркивается тот факт, что метод наиболее пригоден для бетонов с низкой и средней прочностью.

Аналогичные исследования были выполнены'на бетонах с разным мак­ симальным диаметром заполнителя в пределах 1—70 мм. Экспериментальные результаты, приведенные на рис. 7.20, показывают, что и в этом случае ком­ бинированный метод «скорость распространения — затухание ультразву­ ка»1*является эффективным. Рассмотрение кривых равной прочности пока­ зывает, что в выполненных измерениях скорость ультразвука является более чувствительной к изменениям прочности, чем затухание. Можно за­ ключить, что в случаях, в которых изменение прочности бетона вызвано раз­ личием в уплотнении или же изменением зернового состава, комбинацию «скорость ультразвука — затухание» следует считать пригодной. Этот ме­ тод непригоден для случаев, в которых имеются неконтролируемые изме­ нения вида и главным образом расхода цемента.

7.5.2. Комбинированный метод: скорость распространения — коэффициент затухания ультразвука

Применение комбинации измерений скорости распространения и коэф­ фициента затухания ультразвука методом многократного отражения для определения прочности бетона было начато в 1961 г. коллективом сотруд­ ников Академии наук ЛатвССР в Риге [171, которые провели соответствую­ щие измерения коэффициента затухания (см. п. 2.4.5.2).

В 1962 г. Мартинчек [18] продолжил эти исследования с использованием аппарата RECO и показал, что для определения прочности бетона можно использовать выражение:

в котором коэффициент k определяется при последовательных испытаниях по истечении 24 ч после приготовления, выполненных параллельно неразру­ шающим (vl, а*) и разрушающим (R) методами.

Галан (15) в 1966 г. показал, что для определения прочности бетона можно применить более общее выражение:

Оно не зависит от возраста и влажности бетона, но в него входят коэффи­ циенты а, b и с, которые учитывают состав бетона. Применяя бетоны раз­ ных составов, Галан установил следующие значения коэффициентов:

а = 0,05 —0,24;

6 = 4 —4,92;

1 Имеется в виду снижение амплитуды переднего фронта продольной волны, про­ ходящей через бетон, по сравнению с эталоном (см. п. 2.4.5) (примеч. науч. ред.).

275

Коэффициенты из (7.28) соответствуют гщ, выраженной в км/сек, и а — в 1/100 мс\ таким образом R, согласно формуле (7.27), выражается в кгс/см2. Метод не может быть рекомендован для применения на строительстве, когда требуется провести контроль качества бетона неизвестного состава. Наобо­ рот, метод эффективен для контроля нарастания прочности в процессе твер­ дения бетона известного состава.

7.6. КОМБИНИРОВАННЫЙ МЕТОД:

СКОРОСТЬ РАСПРОСТРАНЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКА — ПОГЛОЩЕНИЕ ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ

Комбинированный метод «скорость ультразвука —коэффициент ослаб­ ления гамма-излучения» используется в Румынии [71; он аналогичен другим комбинированным методам, также разработанным в Румынии. Для графи­ ческого построения наносят в прямоугольных координатах на оси абсцисс скорость ультразвука, а на оси ординат линейный коэффициент ослабления гамма-излучения. На основе большого количества образцов, испытанных как неразрушающими, так и разрушающими методами, наносят кривые рав­ ной прочности, определяющие состав испытываемого бетона. Для получения семейства характерных кривых необходимо, чтобы образцы имели заметную разницу в составах и различную степень уплотнения. Этот комбинирован­ ный метод рекомендуется применять в случаях, когда прочность зависит от

степени уплотнения бетона и предполагается существование скрытых дефек­ тов.

Семейство кривых равной прочности показано на рис. 7.21. Кривые были получены на основании экспериментов с бетоном, приготовленным на цемен-

276

7.6.1. Комбинированный аналитический метод: скорость распространения ультразвука — коэффициент ослабления гамма-излучения

Аналитический метод был предложен Брунарским в Польше [12,20]*, который пришел к выводу, что для гамма-излучения в бетоне, в котором до­ зировка цемента изменяется в пределах 150—450 кг/м3, может использовать­ ся выражение в общем виде:

По мнению авторов, выражение (7.29) не может быть установлено не­ зависимо от расхода и вида цемента, условий твердения, возраста и влаж­ ности бетона, а также от таких параметров, как вид и зерновой состав запол­ нителя. Авторы полагают, что для данного метода возможны ошибки до

± 19%.

7.7.СЛОЖНЫЙ КОМБИНИРОВАННЫЙ МЕТОД

Впредыдущем разделе этой главы были проверены парные комбинации простых неразрушающих методов для выражения возможностей комбини­

рованных методов. Отсюда следует, что можно решить вопрос о применении более двух неразрушающих комбинированных методов для определения прочности бетона. По мере увеличения количества этих методов и при целе­ сообразном отборе комбинаций точность определения прочности бетона уве­ личивается.

Один из путей применения сложных комбинированных методов был ука­ зан Б. Г. Скрамтаевым и М. Ю. Лещинским [1].

Относительная точность рг для любого вида измерений должна быть обратно пропорциональна величине среднеквадратичной ошибки:

07

В этих условиях прочность бетона, определяемая путем комбинации k не­ разрушающих методов, выразится уравнением

* Работа выполнена совместно с советскими исследователями Р. А. Макаровым и Я. Н. Басиным (примет, науч. ред.).

277

Список литературы к гл. 1

1.M a r t i n c e k G. Die Bestimmung der Elastizitatsinoduln aus Eigenschwingungen von Wiirfeln und kurzen Prismen. In: Acustica, vol. 13, nr. 3, 1963, p. 123—130.

4.P i c k e t t G. Proceedings of American Society for Testing Materials, 1945, vol. 45,

p.856.

5.J o n e s R. Les essais non-destructifs des betons, Paris. Ed. Eyrolles, 1967, p. 141— 144.

9.F a c a o a r u I. Contribu(ii la studiul Intaririi betonului prin metode ultrasonice (teza de dizerta(ie. Conducator frof. ing. C. N. Avram). Timisoara, 1961.

10. C h e f d e v i 1 1e J. Bulletin RILEM, 1953, nr. 15, p. 61.

11.Me. К e n z i e J. K- Proceedings of Physical Society. Seria B. vol. 63, nr. 1—2, 1950.

12.К о t t a s H. Ober Verfahren zur Bestimmung des dynamischen E- und G-Moduls.

279