Строительные материалы

3)из четырех образцов – по трем наибольшим по прочности образцам;

4)из шести образцов – по четырем наибольшим по прочности образцам.

Результаты испытаний

Результаты определения средней плотности бетона и предела прочности бетона при сжатии заносят в табл. 11.3.

Т а б л и ц а 11.3

Физико-механические характеристики испытанного бетона

Среднюю прочность бетона при сжатии, полученную на образ- цах-кубах с ребром 100 мм, приводят к прочности стандартных об- разцов-кубов с ребром 150 мм путем умножения на масштабный коэффициент, принимаемый по табл. 11.2.

Класс бетона по прочности на сжатие определяют по формуле (3.2) при коэффициентах вариации V, равных 0,135 и 0,07.

Заключение

По прочности на сжатие испытанный бетон в возрасте 28 суток соответствует марке М…, классу бетона на сжатие В… при коэффициенте вариации 0,135и классуВ… при коэффициенте вариации 0,07.

251

Задание 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА НЕРАЗРУШАЮЩИМ МЕХАНИЧЕСКИМ МЕТОДОМ (ЭТАЛОННЫМ МОЛОТКОМ К.П.КАШКАРОВА)

Результаты определения прочности бетона, полученные при испытании на сжатие образцов-кубов, не всегда отражают фактическую прочность бетона в бетонных и железобетонных изделиях и конструкциях. Часто возникает потребность определить прочность бетона в более поздние сроки, чем 28 суток, для чего необходимо изготавливать дополнительное количество контрольных образцов. Иногда необходимо оценить прочность бетона ранее возведенных железобетонных конструкций и сооружений.

С учетом этого разработаны и стандартизированы ряд неразрушающих (механических и физических) методов, позволяющих определить прочность бетона в различных местах конструкций без их разрушения.

Метод определения прочности бетона в изделиях и конструкциях эталонным молотком основан на наличии достаточной корреляционной связи между величиной пластической деформации бетона (ударной твердостью) и прочностью бетона на сжатие.

Этот метод применяют при определении прочности тяжелого бетона прочностью на сжатие в пределах 5…50 МПа.

Приборы и материалы

1.Эталонный молоток К.П.Кашкарова (рис. 11.1).

2.Эталонные стержни длиной 150 мм и диаметром 12 мм из круглой пружинной стали марки ВСтЗсп2 или ВСтЗпс2 (один конец стержня должен быть заострен для облегчения установки его в молоток).

3.Инструмент для измерения диаметра отпечатка – штангенциркуль по ГОСТ 166-80 или угловой масштаб, изготавливаемый из двух стальных линеек, скрепленных под углом (рис. 11.2).

4.Бетонные образцы-кубы – 3 шт.

252

сле каждого удара молотком эталонный стержень передвигается в нем так, чтобы расстояние между краями соседних отпечатков на эталоне было не менее 10 мм.

Отпечатки на бетоне нумеруют цветным карандашом. После серии ударов измеряют отпечатки угловым масштабом на бетоне и на эталоне в той же последовательности. При замере угловой масштаб надвигают на отпечаток так, чтобы внутренние линии линейки касались линии, образующей отпечаток. Диаметр определяют по одной из линеек масштаба. Отпечатки, попавшие на раковины, трещины, неровности и крупный заполнитель, не учитываются.

Миллиметровые деления отсчитывают как десятые доли миллиметра, сантиметровые – как целые миллиметры.

После проведения испытаний вычисляют отношение dб / dэ, которое является косвенным показателем при определении прочности молотком Кашкарова, и результат записывают в таблицу.

За единичное значение косвенного показателя прочности при установлении градуировочной зависимости принимают среднее арифметическое значение этой величины в серии образцов (или в образце), используемых для определения единичного значения прочности.

Значения предела прочности тяжелого бетона при сжатии определяют по тарировочному графику, приведенному на рис. 11.3.

Рис. 11.3. Тарировочный график для определения прочности бетона эталонным молотком Кашкарова

После определения прочности бетона на образцах-кубах механическим неразрушающим методом эти образцы затем испытывают на сжатие на гидравлическом прессе для определения фактической прочности на сжатие согласно ГОСТ 10180.

254

На результаты испытаний эталонным молотком оказывают влияние некоторые факторы влажность бетона, его возраст, условия твердения и вид заполнителя.

Так, при испытании увлажненного бетона значение предела прочности бетона при сжатии в изделиях и конструкциях определяют по формуле

где Кw – поправочный коэффициент, учитывающий повышенную влажность бетона;

Rтк – значение предела прочности бетона при сжатии по тарировочной кривой.

Значение Кw принимают: для бетона естественной влажности – 1,1; увлажненного – 1,2; полностью насыщенного – 1,4.

Предел прочности бетона с учетом его возраста рассчитывают по формуле

где Кt – поправочный коэффициент, учитывающий возраст бетона (принимается по табл. 11.4);

R28тк – предел прочности бетона в возрасте 28 суток (принимается по тарировочной кривой).

Т а б л и ц а 11.4

Значение поправочного коэффициента для учета возраста бетона

255

Результаты испытаний

Результаты измерений заносят в табл. 11.5.

Т а б л и ц а 11.5

Результаты определения прочности бетона при сжатии

Заключение

Сделать выводы по результатам испытаний.

Задание 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА НА СЖАТИЕ НЕРАЗРУШАЮЩИМ УЛЬТРАЗВУКОВЫМ МЕТОДОМ

Сущность неразрушающего ультразвукового метода заключается в определении прочности бетона по тарировочной зависимости «предел прочности – скорость ультразвукового импульса», полученной при параллельных неразрушающих и разрушающих испытаниях на специально изготовленных образцах. Для испытаний используют не менее 15 серий образцов-кубов, изготовленных в соответствии с требованиями ГОСТ 10180.

256

Упругие колебания в материале возникают при ударе или другом импульсном воздействии, например, ультразвуковом. Ультразвуковые волны получают путем использования пьезоэлектрического эффекта.

Пьезоэлектрический эффект основан на том, что в некоторых материалах при приложении механических напряжений возникают электрические заряды (прямой пьезометрический эффект), и наоборот, при воздействии электрического поля на материал в нем возникают механические напряжения (обратный пьезометрический эффект). К числу материалов, обладающих пьезоэлектрическим эффектом, относятся кристаллы кварца, турмалина, сегнетовой соли, титана, бария и др.

Широкое распространение в промышленности получили кристаллы сегнетовой соли (C4H4O6KNa 4H2O). Для возбуждения и приема ультразвуковых волн пластинки, вырезанные из кристаллов, монтируются в специальных металлических обоймах-щупах. Соединение щупа с прибором осуществляется с помощью коаксиального кабеля.

Принципиальная схема ультразвукового импульсного прибора приведена на рис. 11.4.

Рис. 11.4. Измерительный прибор для ультразвуковых испытаний:

1 генератор; 2 ультразвуковой преобразователь-излучатель; 3 образец; 4 ультразвуковой преобразователь-приемник; 5 усилитель; 6 регистрирующая

аппаратура

Измерительные приборы для ультразвуковых испытаний, изготовленные индустриально, являются переносными и позволяют измерять время прохождения ультразвуковых импульсов. Имеются приборы, например, УК-10ПМ, состоящие из одного блока, включающего в себя высокочастотный генератор и регистратор. Высокочастотный генератор 1 производит в 1 с около 50 электрических импульсов длительностью около 10 мкс, которые в излучателе 2

257

пьезоэлектрическим способом преобразуются в ультразвуковые механические импульсы, распространяющиеся в испытываемом материале 3. Приемник 4 благодаря прямому пьезоэлектрическому эффекту опять превращает их в электрические импульсы, которые усиливаются перед показом на индикаторе регистрирующей аппаратуры 6. Индикатор снабжен автоматическим устройством, передающим на экран прибора цифровую информацию. Такой способ дает возможность прозвучивать бетон толщиной до 5000 мм. Применяемые ультразвуковые частоты находятся, в основном, в пределах 40…60 кГц. Если нужно прозвучивать расстояния до 100 мм, выбирают частоты до 200 кГц. Сталь испытывают при частотах от 1 до 10 МГц.

Рис. 11.5. Измерение времени распространения ультразвука в образцах:

асхема испытания кубов способом сквозного прозвучивания;

бсхема испытания кубов способом поверхностного прозвучивания; 1 – направление формования; УП – ультразвуковые преобразователи;

2 направление испытаний при сжатии; база прозвучивания

258

Время распространения ультразвука в образцах при установлении градуировочной зависимости «скорость-прочность» измеряют способом сквозного прозвучивания в соответствии с требованиями ГОСТ 17624-87 «Бетон. Ультразвуковой метод определения прочности». База прозвучивания должна быть не менее 100 мм. Время распространения ультразвука в образцах при установлении градуировочной зависимости «время-прочность» измеряют способом поверхностного прозвучивания (рис. 11.5). Минимальная база прозвучивания должна быть не менее 120 мм.

Число измерений времени распространения ультразвука в каждом образце при сквозном прозвучивании должно быть равно 3, при поверхностном – 4. Отклонение отдельного результата измерения времени распространения ультразвука в каждом образце от среднего арифметического значения результатов измерений для данного образца не должно превышать 2 %. Результаты измерения, не удовлетворяющие этому условию, не учитывают при расчете среднего арифметического значения скорости распространения ультразвука в данной серии образцов. При наличии в серии двух образцов, не удовлетворяющих этому условию, результаты серии бракуют.

Приборы и материалы

1.Ультразвуковой импульсный прибор УК-100.

2.Пресс гидравлический.

3.Линейка металлическая.

4.Бетонные образцы-кубы.

Методика испытаний

При переходе звуковых волн от излучателя к испытываемому образцу или от образца к приемнику поверхностный контакт оказывает большое влияние на значение передаваемой энергии. На контактной поверхности не должно быть воздушного слоя, поэтому при присоединении излучателя приемника к испытываемому образцу используют консистентную жидкую смазку (солидол, технический вазелин, пластилин, меловую пасту и т. п.). Соединительный слой должен быть возможно более тонким.

259

В зоне контакта ультразвуковых преобразователей с поверхностью бетона не должно быть раковин и воздушных пор глубиной более 3 мм и диаметром более 6 мм, а также выступов более 0,5 мм. Поверхность бетона следует очистить от пыли.

Последовательность выполнения работы:

1.Проверить по паспорту данные питающей сети – величину стабильного напряжения и частоту.

2.Для создания постоянного теплового режима прибор прогревать в течение 15…20 мин.

3.Произвести установку нуля с помощью эталона (с заранее известным временем прохождения ультразвука).

4.Подготовить журнал записи результатов испытаний образцов.

5.Разметить на образцах точки прозвучивания.

6.Нанести для контакта смазку на поверхность ультразвуковых преобразователей (УП) и бетонных образцов.

7.Установить УП на образец и произвести измерение времени и скорости распространения ультразвука.

8.Определить геометрические размеры образцов и их массу.

9.Провести испытание на прочность при сжатии.

10.Записать в таблицузначения скорости ультразвука и прочности.

11.Произвести отбраковку аномальных результатов.

12.Определить среднее арифметическое по всем сериям.

13.Проверить, линейному или экспоненциальному виду уравнения соответствует градуировочная зависимость «скорость-прочность».

14.Определить коэффициенты уравнения. Записать его.

15.Графически выразить зависимость «скорость-прочность».

16.Найти погрешность установленной зависимости.

Методика установления градуировочных зависимостей и оценки погрешности определения прочности следующая.

Градуировочные зависимости устанавливают в виде графика (или таблицы), построенного по уравнению, которое принимают:

1) линейного вида

Rн = ao + a1x при Rмакс - Rмин 2Rф (60 – Rф) /100; (11.7)

2) экспоненциального вида

260