2.4. Контрольное определение прочности бетона испытанием кубов на прессе

Стандартные испытания кубов на прессе являются наиболее достоверным методом оценки кубиковой прочности бетона. В работе испытанию подвергаются все кубы, не получившие существенных повреждений и показавшие примерно одинаковую прочность при других механических способах испытаний.

Для испытания образцы устанавливают одной из заранее выбранных боковых граней на нижнюю опорную плиту пресса центрально относительно его оси, пользуясь рисками, нанесенными на плите. Испытательная нагрузка на образец должна возрастать непрерывно с постоянной скоростью (0,4 – 0,6) МПа в 1 с до его разрушения. Достигнутое в процессе испытания максимальное усилие принимают за разрушающую нагрузку.

Предел прочности бетона при сжатии (кубиковая прочность) R вычисляют для каждого образца по формуле

,

где N – разрушающая нагрузка, МН; А – средняя рабочая площадь образца, м2; α – переводной коэффициент к прочности стандартного (эталонного) образца размерами 150150150 мм; для куба размерами 100100100 мм он равен α = 0,91.

Рекомендуется обработку результатов испытаний на прессе проводить в табличной форме (см. табл.4).

Таблица 4

Определение кубиковой прочности при стандартных испытаниях

Номера кубов	Средние размеры в плане, см		Рабочая площадь А, м2	Разрушающая нагрузка N, МН	Переход. коэф. α	Кубиковая прочность R, МПа
	а, см	b, см
1
2
3

Сравнение результатов определения прочности бетона различными способами необходимо проводить в табличной форме (табл.5). Принимая результаты испытания бетона на прессе за наиболее достоверные, необходимо оценить погрешность определения прочности бетона другими способами (зубилом и молотком Кашкарова).

Таблица 5

Результаты испытаний контроля прочности бетона

Номера кубов	Прочность бетона по результатам испытаний
	на прессе	эталонным молотком	зубилом
1
2
3

Рис. 1.3. Градуировочная кривая для определения прочности бетона в возрасте 28 суток (для используемых лабораторных образцов)

Рис.1.4. Схема прибора Польди

2.5. Определение прочности стали прибором Польди (способ пластических деформаций)

В этом способе экспериментально определяется не прочность, а твердость стали. Для определения твердости металла в строительной практике широко применяется прибор Польди ударного действия, схема которого представлена на рис.1.4. По конструктивному решению этот прибор близок к молотку Кашкарова, но эталонный стержень в нем — квадратного сечения с размером стороны 10 мм. Желательно, чтобы твердость эталона была близка к твердости стали испытуемой конструкции, в противном случае расчет усложняется, необходимо вводить дополнительные поправочные коэффициенты. Определение твердости стали прибором Польди производится следующим образом:

– на конструкции готовится площадка, которая зачищается напильником, наждачными кругами или бумагой (площадь ее определяется числом проб с таким расчетом, чтобы расстояние между центрами соседних отпечатков было не менее 10 мм;

– устанавливается прибор перпендикулярно подготовленной площадке;

– наносится локтевой удар средней силы молотком массой (0,30,4) кг по стержню 1. При этом на поверхности конструкции 4 и на эталонном стержне 3 остаются отпечатки d_к и dэ; отпечатки на эталоне должны получится в пределах 24 мм, иначе результаты будут неточными. Контрольными для определения твердости стали являются три пары отпечатков;

– измеряется диаметр каждого отпечатка на образце и эталоне;

– твердость металла определяется по формуле (используется метод Бринелля)

,

где НВэ – известная твердость эталонного бруска; Д – расчетный диаметр шарика (10 мм); d_э – диаметр отпечатка на эталоне, мм; d_к – диаметр отпечатка на поверхности конструкции (образца).

От найденной твердости можно перейти к временному сопротивлению углеродистой стали, МПа:

σ = 0,35 НВ.

Более точно такой переход можно выполнить, пользуясь специальными таблицами справочной литературы. Всю работу по определению прочности стали отразить в табл. 6.

Таблица 6

Результаты испытаний стали

Номер пробы	НВэ	Д, мм	dэ	dк	НВ	Средняя величина НВ	σ, МПа

Контрольные вопросы

1. Правила выбора и подготовки поверхности бетона для проведения испытаний эталонным молотком и зубилом.

2. Устройство молотка Кашкарова для контроля прочности бетона.

3. Принцип использования прибора Польди (эталонного молотка) для определения прочности стали.

4. Способы измерения диаметров отпечатков на бетонной поверхности и металле.

Лабораторная работа №2

УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ НЕРАЗРУШАЮЩИЕ МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ

МАТЕРИАЛОВ И КОНСТРУКЦИЙ

Цель работы: ознакомление с акустическими методами контроля качества строительных материалов и конструкций. Знакомство с современными ультразвуковыми приборами и формирование первичных навыков работы с ними.

1. Классификация и определение ультразвуковых

методов испытаний

Ультразвук – это упругие волны с частотой колебаний от 20 кГц до 1 ГГц. Высокая частота и малая длина ультразвуковой волны определяют специфические особенности ультразвука: возможность распространения направленными пучками и их фокусирования; возможность генерации мощных волн, переносящих значительную механическую энергию. Ультразвук нашел широкое применение в современной технике (ультразвуковая дефектоскопия, ультразвуковая обработка и т.д.). По параметрам колебаний этих упругих волн и условиям их распространения судят о физико-механических характеристиках и состоянии исследуемого материала. Акустические методы строятся на известных из физики зависимостях, определяющих характер распространения волн в сплошных средах.

Существует ряд методов использования ультразвука в строительной практике. Наибольшее распространение получили ультразвуковой импульсный метод, резонансный метод, импедансный метод и метод акустической эмиссии.

Ультразвуковой импульсный метод (УИМ) основан на использовании механических колебаний высокой частоты: от 20 до 200 кГц при исследовании бетона и древесины; от 300 кГц до 10 МГц при исследовании металлов и пластмасс. Характерной особенностью УИМ является возбуждение высокочастотных колебаний весьма малой амплитуды в ограниченном объеме материала. Поэтому принято считать, что образец или конструкция не меняют своей формы. Материал деформируется проходящей волной в некоторой локальной зоне по линии прозвучивания. УИМ решаются задачи дефектоскопии строительных конструкций и определяются физико-механические константы материалов (прочность, упругие характеристики, пористость).

Резонансный метод связан с воздействием на конструкции возмущений с изменяющейся частотой. При использовании ультразвука для проведения испытаний при стандартных возбудителях колебаний можно рассматривать в качестве исследуемых объектов лишь образцы, геометрические размеры которых достаточно невелики. Этот метод пользуется частотами от нескольких сотен до нескольких сотен герц. Этим методом решаются задачи по определению динамических модулей упругости и сдвига, по определению толщины изделия.

Импедансный метод основан на определении комплексного сопротивления, вводимого при рассмотрении колебаний акустических систем. Импедансный метод позволяет обнаруживать зоны нарушения жесткой связи между элементами слоистых конструкций: непроклеи, непропаи, расслоения, слабую адгезию, неполную полимеризацию и т. п. Этим методом можно контролировать изделия, как с плоскими, так и с криволинейными поверхностями.

Метод акустической эмиссии заключается в том, что на поверхности изучаемого объекта устанавливается ряд приемников, регистрирующих моменты прихода импульсов и их значения в процессе нагружения конструкции и ее эксплуатации. Интенсивная фиксация импульсов предопределяет процессы, связанные с развитием микро- и макротрещин в конструкции.