book_23313

Принцип действия приборов по методу упругого отскока - склерометров (молотки Шмидта, рис. 2.22) заключается в том, что специальным ударником наносится удар по сферическому штампу, прижатому к бетону. Размер отскока ударника характеризует твердость бетона, в зависимости от которой с помощью градуировочной кривой рассчитывают прочность при сжа-

тии.

В приборах, где реализует-

ся метод ударного импульса

(ИПС-МГ, Оникс–2,5 и др.), регистрируется энергия, которая возникает в момент удара бойка по поверхности бетона (рис. 2.23). Электронный блок, содержащийся в этих прибо-

Рис. 2.23. Прибор ИПС-МГ рах, по параметрам ударного импульса, поступающим от

склерометра, оценивает твердость и упруго-пластические свойства материала и устанавливает соответствующий класс бетона по прочности.

При использовании приборов, работающих по методу пластических деформаций (молоток К.П. Кашкарова, приборы ДПГ-4, ДПГ-5 и др.) (рис.2.24), измеряют диаметр отпечатка на бетонной поверхности при вдавливании индентора (штампа) под действием нагрузки. Вдавливание штампа происходит под действием удара, который осуществляется с помощью специальной пружины, свободного падения маятника и т.д. В качестве бойка обычно применяют сферические наконечники определенного диаметра, которые образуют на поверхности бетона отпечатки сферической формы. Диаметр отпечатка должен составлять от 20 до 70% диаметра индентора. Наиболее точные результаты по этому методу достигаются, если при ударе получают два отпечатка - на бетоне (dб) и на эталоне (dэ), в качестве которого применяют стальной стержень с известным показателем твердости. Прочность бетона определяют по градуировочной кривой в зависимости от отношения dб / dэ (рис. 2.24).

При использовании методов отрыва, отрыва со скалыванием и скалывания ребра (методы местных разрушений) применяют гидравлические прессы - насосы (ГПНВ-5, ГПНС-4 и др.) (рис. 2.25),

101

способные с помощью поршня, перемещаемого под давлением в рабочем цилиндре, создавать необходимые усилия.

При применении метода отрыва на предварительно зачищенную поверхность бетона эпоксидным клеем приклеивают стальной диск, имеющий с одной стороны стержень с винтовой нарезкой. При отрыве вместе с диском отрывается часть бетона. Для определения прочности бетона на сжатие измеряют величину условного напряжения в бетоне при отрыве:

де F – вырывное усилие; Рв - площадь проекции поверхности отрыва бетона на площадь диска.

dб/dэ

Предел прочности, МПа

Рис.Грани2.24Межа. Молоток- міцностіконструкции, МПаК.П. Кашкарова:

а – общий вид; б –градуировочный график; 1 – корпус; 2 – стакан; 3 – головка; 4 – пружина; 5 – шарик; 6 – стержень; dб – диаметр отпечатка на бетоне; dэ – диаметр отпечатка на эталоне

Результаты испытаний не учитывают, если при отрыве бетона была обнажена арматура или площадь проекции поверхности отрыва составила менее 80% площади диска.

102

Метод отрыва со скалыванием основан на зависимости между прочностью бетона на сжатие и усилием, которое необходимо для вырывания из бетона специального анкерного устройства. Применяют три типа анкеров (рис. 2.25): тип I - устанавливают на конструкции при бетонировании, типы II и III - устанавливают в предварительно подготовленные шпуры на конструкции.

Во время испытаний рабочий поршень гидравлических пресснасосов под действием определенного давления в цилиндре передает на анкерное устройство необходимое вырывное усилие.

При применении анкерных устройств, прочность бетона Rб, МПа можно вычислять с помощью градуировочной зависимости по формуле:

вырыва, кН, к прочности бетона, МПа; Р - усилие вырыва анкерного устройства, кН.

При испытании тяжелого бетона прочностью 10 МПа и более и керамзитобетона прочностью от 5 МПа до 40 МПа значения коэффициента пропорциональности m2 принимают по ГОСТ 22690-88. Он зависит от условий твердения бетона, типа анкерного устройства, глубины его заложения, вида бетона.

Метод скалывания ребра базируется на измерении усилия скалывания бетона в ребре конструкции. Испытательное оборудование для реализации этого метода включает прибор типа ГПНВ-5 или ГПНС-4 с силоизмерителем и дополнительное устройство УРС (рис. 2.26). После закрепления на конструкции этого устройства на него передают усилие до момента скалывания части ребра.

Прочность бетона по данному методу определяется по формуле:

где m - коэффициент, учитывающий максимальный размер крупного заполнителя и принимаемый равным 1 при крупности заполнителя менее 20 мм; 1,05 при крупности заполнителя от 20 до 30 мм и 1,1 при крупности заполнителя от 30 до 40 мм; Р - усилие скалывания, кН.

103

ванием ребра контролируемые участки конструкции должны располагаться в зоне наименьших напряжений, вызываемых эксплуатационной нагрузкой или усилием обжатия предварительно напряженной арматуры.

Число испытаний на контролируемом участке и другие условия, которые нормируются в зависимости от метода неразрушающего контроля, приведены в табл. 2.14.

На точность измерения прочности бетона неразрушающими методами могут влиять такие факторы как состав цемента, тип заполнителя, условия твердения, возраст бетона, влажность и температура поверхности, карбонизацияповерхностногослоябетонаидр.

Наиболее точными из методов неразрушающего контроля прочности бетона являются методы местных разрушений. Недостатками этих методов являются повышенная трудоемкость, невозможность применения в густоармированных конструкциях, частичные повреждения поверхности конструкций. Приборы, основанные на методах местных разрушений, применяются преимущественно в монолитном домостроении и при обследовании конструкций зданий и сооружений.

Таблица 2.14

Условия испытаний прочности бетона неразрушающими методами

105

Градуировочнаязависимостьмежду прочностьюбетонаикосвенной характеристикой прочности может иметь вид графика, таблицы или формулы. При применении методов упругого отскока, ударного импульса, пластической деформации и отрыва градуировочные зависимости устанавливают непосредственно для каждого вида бетона при изменении вида цемента и его расхода более чем на ± 20%, крупного заполнителяболеечемна± 10%. Дляметодовотрыва, отрывасоскалыванием искалыванияребрадопускаетсяустанавливатьединуюградуировочную зависимость, которая корректируется при изменении вида и размера фракции крупного заполнителя, технологии уплотнения, условий твердения, применениидобавок.

Градуировочную зависимость устанавливают на основе результатов испытаний образцов-кубов сначала неразрушающим методом, а затем по ГОСТ 10180-2012. При применении метода отрыва со скалыванием для установлении градуировочной зависимости косвенную характеристику прочности определяют на дополнительно изготовленных образ- цах-кубах. Используют не менее 15 серий образцов-кубов, или 30 отдельных образцов-кубов, которые изготавливают в течение не менее пяти суток из бетона одного состава и при той же технологии что и конструкции, подлежащиеконтролю. Десятьсерийобразцоврекомендуется изготавливать из бетонных смесей, отличающихся от проектной це- ментно-водным отношением в пределах ± 0,4. Размеры образцов выбирают в соответствии с наибольшей крупностью заполнителя. При применении методов отрыва и скалывания ребра конструкции размеры образцов должны быть 200 × 200 × 200 мм, других методов - не менее 100 × 100 × 100 мм.

Косвенную характеристику прочности определяют на боковых поверхностях образцов (по направлению бетонирования). Возраст образцов, используемых при установлении градуировочной зависимости методами отскока, ударного импульса и пластической деформации, не должен отличаться от установленного срока испытаний конструкций более чем:

-на 40 % – при контроле прочности бетона естественного твердения;

-в два раза – при контроле прочности бетона после тепловой обработки.

106

Температура бетона отдельных образцов не должна отличаться от средней и температуры конструкций более чем на ±10°С, относительная влажность - более чем на ± 2%.

Число измерений на каждом образце при применении методов отскока и пластической деформаций при ударе принимают не менее пяти, а расстояние между местами ударов - не менее 30 мм, методов ударного импульсасоответственнонеменеедесяти, и- неменее15 мм.

При определении прочности бетона методами отрыва со скалыванием и скалывания ребра для установления градуировочной зависимости проводят по одному испытанию соответственно на каждой боковой грани или боковом ребре образца.

При испытании методами отскока, ударного импульса, пластической деформации при ударе образцы должны быть зажаты в прессе усилием (30 ± 5) кН

Градуировочную зависимость "косвенная характеристика - прочность" принимают в виде линейного уравнения:

где RH – прочность бетона, МПа; Н – косвенная характеристика. Коэффициенты а0 и а1 рассчитываются по формулам:

i=1

где Rі,ф и Нi – соответственно значения прочности, МПа и косвенной характеристики для отдельных серий; Rф иH - cредние значе-

ния прочности, МПа, и косвенной характеристики; N – число серий или отдельных образцов.

Значения Rф и H рассчитывают по формулам:

N

∑Ri ф

107

После построения градуировочной зависимости по формуле (2.45) выполняют ее корректировку путем отбраковки единичных результатов испытаний, не удовлетворяющих условию:

где Ri,H – прочность бетона в і-й серии образцов, определенная по градуировочной зависимости;

S – остаточное среднее квадратическое отклонение, которое определяется по формуле:

После отбраковки градуировочную зависимость устанавливают снова по формулам (2.53 ... 2.55) по оставшимся результатам испытания.

Погрешность определения прочности бетона по установленной градуировочной зависимости должна соответствовать условию:

Пример 2.10. Рассчитать градуировочную зависимость при определении прочности бетона методом упругого отскока с помощью склерометра..

Для установления зависимости между значениями упругого отскока и прочностью бетона было испытано в течение 5 суток 20 серий образцов-кубов размером 100 × 100 × 100 мм (N = 20). Средние результаты по каждой серии приведены в табл. 2.15.

108

Среднее значение прочности Rф и значение отскока Н вычисляем по формулам (2.48 и 2.49):

По формулам (2.46) и (2.47) определяем значения коэффициен-

a0 = 24,5 − 3,5 18,2 = −39,2 .

Градуировочную зависимость представляем в виде уравнения:

RH=3,5·Н-39,2.

Значения прочности RiH, рассчитанные по градуировочной зависимости, приведены в табл. 2.15.

Остаточное среднее квадратическое отклонение, определено по формуле:

Сравнивая значения фактической прочности Riф в сериях образцов с RiН, определенными по градуировочной зависимости, устанавливаем, что условие формулы (2.50) не выполняется для серии 19, подлежащей отбраковке.

По 19 оставшихся серий образцов определяем новые значения Rф и Н и коэффициентов ао а1:

Rф =24,5 МПа, Н =18,2; а1=3,6; ао=-41.

Определяем опять значения RiН (cм. табл. 2.15) и вычисляем среднее квадратическое отклонение S = 2,1 МПа.

Для скорректированной градуировочной зависимости по всем сериям образцов условие формулы (2.50) теперь удовлетворяется.

109

Таким образом, дальнейшее корректирование проводить не требуется. Градуировочную зависимость, представляем в виде уравнения:

RН=3,6Н – 41.

Таблица 2.15

Результаты испытаний бетона

110