Бетон методы испытания прочности молоток физделя

Одним из наиболее простых приспособлений для сравнительной оценки прочности бетона является молоток И. Л. Физделя. Ударная часть этого стального молотка весом 250 г заканчивается шариком из твердой стали, легко вращающимся в гнезде. По диаметру отпечатков, полученных при ударе, определяют прочность бетона по эмпирическому графику. Результаты, несмотря на их ориентировочность, все же полезны в производственных условиях. Пользование молотком при некотором навыке не вызывает затруднений.

Ручной шариковый молоток изготавливается из инструментальной стали, с одной стороны его имеется сферическое гнездо, в котором завальцован стальной шарик диаметром 17.463 мм. Масса молотка 250 г.

Прочность бетона определяется локтевым ударом молотка по поверхности бетона В результате этого удара в бетоне проявляются пластические деформации и на поверхности остаётся отпечаток сферической формы. Прочность бетона Rc определяется по графику в зависимости от диаметра отпечатка d. Величину d можно измерить с помощью угловой масштабной линейки, мерительной лупой Польди или другим инструментом с точностью 0,1 мм.

Шариковый молоток Н.А. Физделя является практически первым прибором, который получил массовое применение на стройке. Однако точность измерения сравнительно низкая, поскольку на диаметр отпечатка влияет не только прочность бетона, но и сила удара, т.е. субъективный фактор. В настоящее время этот молоток не рекомендуется для измерения прочности, а может быть использован только для ориентировочной её оценки.

Рис. 16 Шариковый молоток И. А. Физделя:

а ) конструкция прибора; б) тарировочная кривая

Склерометр предназначен для определения прочности бетона и раствора методом упругого отскока по ГОСТ 22690-88. Пределы измерений для данного метода от 5 до 50 МПа (для марок бетона от М50 до М500)

Прибор представляет собой цилиндрический корпус со шкалой, в котором размещены ударный механизм с пружинами и стрелка — индикатор. Испытания проводят путем нажатия приставленного к бетону склерометра и после удара бойка и величине его отскока зафиксированного стрелкой-индикатором по графику определяют прочность бетона(раствора). Продолжительность одного испытания 20 сек.

К склерометру прилагается график, определяющий зависимость междутвердость при уаре и прочностью бетона. График построен путем выполнения большой серии испытаний на кубиках, причем каждый кубик раздавливался в прессе непосредственно после испытания склерометром (до ± 32%).

источник

7.1 Методика определения прочности бетона механическими методами

Цель работы: изучить методы определения прочности бетона.

Оборудование: молотки для определения прочности бетона

Механические методы неразрушающего контроля при обследовании конструкций применяют для определения прочности бетона всех видов нормируемой прочности, контролируемых по ГОСТ .

В зависимости от применяемого метода и приборов косвенными характеристиками прочности являются:

значение отскока бойка от поверхности бетона (или прижатого к ней ударника);

параметр ударного импульса (энергия удара);

размеры отпечатка на бетоне (диаметр, глубина) или соотношение диаметров отпечатков на бетоне и стандартном образце при ударе индентора или вдавливании индентора в поверхность бетона;

значение напряжения, необходимого для местного разрушения бетона при отрыве приклеенного к нему металлического диска, равного усилию отрыва, деленному на площадь проекции поверхности отрыва бетона на плоскость диска;

значение усилия, необходимого для скалывания участка бетона на ребре конструкции;

значение усилия местного разрушения бетона при вырыве из него анкерного устройства.

В таблице 7.1 приведены рекомендуемые методы контроля прочности бетона.

При проведении испытаний механическими методами неразрушающего контроля следует руководствоваться указаниями ГОСТ .

В таблице 7.2 приведены методы определения прочности бетона в зависимости от ожидаемой прочности испытуемых элементов.

В зависимости от метода обследования число испытаний на одном участке, расстояние между местами испытаний на участке и от края конструкции, толщина конструкции на участке испытания должны быть не меньше значений, приведенных в таблице 7.3.

К приборам механического принципа действия относятся: эталонный молоток Кашкарова, молоток Шмидта, молоток Физделя, пистолет ЦНИИСКа, молоток Польди и др. Эти приборы дают возможность определить прочность материала по величине внедрения бойка в поверхностный слой конструкций или по величине отскока бойка от поверхности конструкции при нанесении калиброванного удара (пистолет ЦНИИСКа).

Молоток Физделя (рисунок 7.1) основан на использовании пластических деформаций строительных материалов. При ударе молотком по поверхности конструкции образуется лунка, по диаметру которой и оценивают прочность материала. То место конструкции, на которое наносят отпечатки, предварительно очищают от штукатурного слоя, затирки или окраски. Процесс работы с молотком Физделя заключается в следующем: правой рукой берут за конец деревянной рукоятки, локоть опирают о конструкцию. Локтевым ударом средней силы наносят 10-12 ударов на каждом участке конструкции. Расстояние между отпечатками ударного молотка должно быть не менее 30 мм. Диаметр образованной лунки измеряют штангенциркулем с точностью до 0,1 мм по двум перпендикулярным направлениям и принимают среднее значение. Из общего числа измерений, произведенных на данном участке, исключают наибольший и наименьший результаты, а по остальным вычисляют среднее значение. Прочность бетона определяют по среднему измеренному диаметру отпечатка и тарировочной кривой, предварительно построенной на основании сравнения диаметров отпечатков шарика молотка и результатов лабораторных испытаний на прочность образцов бетона, взятых из конструкции по указаниям ГОСТ или специально изготовленных из тех же компонентов и по той же технологии, что материалы обследуемой конструкции.

На рисунке 7.2 приведена тарировочная кривая для определения предела прочности при сжатии молотком Физделя.

К методике определения прочности бетона, основанной на свойствах пластических деформаций, относится также молоток Кашкарова ГОСТ .

Отличительная особенность молотка Кашкарова (рисунок 8.3) от молотка Физделя заключается в том, что между металлическим молотком и завальцованным шариком имеется отверстие, в которое вводится контрольный металлический стержень. При ударе молотком по поверхности конструкции получаются два отпечатка: на поверхности материала с диаметром dd и на контрольном (эталонном) стержне с диаметром dэ. Отношение диаметров получаемых отпечатков зависит от прочности обследуемого материала и эталонного стержня и практически не зависит от скорости и силы удара, наносимого молотком. По среднему значению величины dd/dэ из тарировочного графика (рисунок 7.4) определяют прочность материала.

На участке испытания должно быть выполнено не менее пяти определений при расстоянии между отпечатками на бетоне не менее 30 мм, а на металлическом стержне — не менее 10 мм.

Таблица 7.1 — Методы контроля прочности бетона

источник

Прочность бетона на сжатие, является важнейшей технической характеристикой, регламентируемой действующими нормативными документами: ГОСТ и СНиП. В соответствии с практическими исследованиями 80-85% марочной прочности бетон приобретает на 28 сутки после затворения водой.

Конечно, при этом температура окружающего воздуха должна находиться в пределах 20-25 градусов Цельсия. Максимально же возможная прочность бетонной конструкции достигается через 3-4 года после заливки.

Так как прочность бетона является самой важной характеристикой, от которой зависит прочность сооружения, конструкторами и технологами разработаны и активно применяются следующие варианты испытаний бетона на прочность:

  • Неразрушающие механические методы контроля. Основаны на опосредственной оценке технической характеристики, полученной методами: упругого отскока, удара, и отрыва со скалыванием.
  • Определение прочности бетона ультразвуковым методом. В этом случае используется специальная ультразвуковая установка, которая «просвечивает» проверяемую конструкцию и определяет прочность бетона в зависимости от скорости распространения ультразвуковых волн.
  • Метод разрушающего контроля прочности. Согласно существующим СНиПам разрушающий контроль является обязательным при приемке здания или сооружения в эксплуатацию.
  • Самостоятельный метод определения прочности бетона с помощью подручных материалов и инструментов: молотка, зубила и штангенциркуля.

Перечисленные способы имеют различную степень точности, находящуюся в пределах допускаемой погрешности.

  • Определение прочности с помощью молотка Физделя. При ударе рабочей частью молотка Физделя на поверхности бетона очищенной от посторонних материалов образуется отпечаток в виде лунки определенного диаметра. Величина диаметра, измеренная штангенциркулем, характеризует прочность бетона. Для достоверности результатов производится 12-15 ударов. Для расчета прочности принимается средний диаметр лунки.
  • Определение прочности с помощью молотка Кашкарова. Удар молотком Кашкарова оставляет на поверхности бетона два отпечатка. Один отпечаток остается на исследуемом объекте, второй отпечаток остается на эталоне (бетонном стержне известной прочности). В зависимости от соотношений диаметров отпечатков определяется прочность проверяемого объекта.
  • Прочность бетона неразрушающими методами определяемая с помощью: пистолета ЦНИИСКа, молотка Шмидта и склерометра. Указанные методы основаны на принципе упругого отскока рабочего органа от испытываемого объекта. Величина прочности бетона оценивается по шкале прибора, на которой фиксируются полученные данные.
  • Отрыв со скалыванием. Для проведения испытаний выбирается участок поверхности в теле, которого нет арматурного пояса. Для проверки прочности используются специальные анкерные устройства, внедряемые в толщу бетона. Оценка прочности производится по шкале анкерного устройства.

Технология использует связь, которая существует между скоростью распространения ультразвуковых импульсов и прочностью бетонной конструкции. Для реализации метода необходимо специальное оборудование, состоящее из генератора ультразвуковых волн, блока управления и датчиков.

Читайте также:  Песок используемый в бетоне для фундамента

Кроме прочности бетона, приборы ультразвукового исследования позволяют определять дефекты, однородность, модуль упругости и плотности толщи исследуемого объекта.

В соответствии с требованиями действующего СП 63.13330.2012 г., проверка конструкций разрушающими методами являются обязательными, застройщикам остается выбрать приемлемый способ определения прочности бетона по контрольным образцам из следующего списка:

  • Контроль прочности, осуществляемый специальными прессами, разрушающими контрольные образцы, залитые в специальные формы. Аналогичным способом осуществляется проверка отпускной прочности бетона ГОСТ 18105-2010. «Бетоны. Правила контроля и оценки прочности».
  • Контроль прочности бетона разрушением образцов выпиленных или высверленных из толщи проверяемой конструкции.
  • Контроль прочности методом разрушения образцов изготовленных непосредственно на строительной площадке. В связи с тем, что время и условия набора прочности образцами и время и условия набора прочности залитой конструкцией существенно различаются, данный метод считается относительно достоверным.

Более-менее достоверные сведения о прочности залитого бетона можно получить без использования специального оборудования. Для самостоятельных испытаний потребуется следующий инструмент:

  • Слесарный молоток массой ударной части 400-600 граммов.
  • Штангенциркуль с глубиномером.
  • Слесарное зубило средней величины.

При этом показатель прочности бетона – размер следа и глубина проникновения зубила после нанесения удара молотком средней силы.

  • Если след от зубила едва виден, прочность бетона соответствует классу В25.
  • Более глубокая и хорошо видная отметина идентифицирует бетон класса В15-В25.
  • Проникновение зубила в тело материала более чем на 0,5 мм говорит о том, что перед нами бетон класса В10,
  • Проникновение зубила в толщу бетона более чем на 10 мм идентифицирует бетон класса прочности В5.

Несмотря на то, что самостоятельный метод определения прочности бетона весьма простой и очень экономичный, прочность материала особо ответственных конструкций лучше всего определять «научными» способами привлекая соответствующих специалистов оснащенных соответствующим оборудованием.

Показатели марки и класса бетонных материалов – это самые важные показатели их сопротивления сжатию и осевой растяжке. В отличии от качеств относительно стойкости к низким температурам, влаге, именно они учитываются в первую очередь при покупке материалов.

источник

Сегодня будущие характеристики бетонной смеси в полной мере зависят от критериев её прочности. Поэтому в строительстве определение степени прочности бетонных конструкций является необходимой процедурой, на основании которой производиться вывод о соответствии материалов утверждённым стандартам. Так, к критериям прочности относят показатели растяжения, изгибов, сжатия, а также степень однородности бетонной смеси. Качественный бетон может успешно противостоять различным нагрузкам и отрицательному воздействию окружающей среды.

На данный момент существует два основных метода определения прочности бетона: с помощью разрушающего либо неразрушающего контроля. Механические способы неразрушающего контроля основываются на взаимосвязи прочности бетона с прочими механическими свойствами, такими, как усилие при скалывании, сопротивление отрыву и твёрдость при сжатии. В зависимости от типа оцениваемого свойства применяются зачастую следующие способы неразрушающих испытаний:

  • отрыв;
  • пластическая деформация;
  • скол ребра;
  • упругий отскок.

Выбор способа испытаний зависит от размера и формы изделий, цели проводимых мероприятий, требований, выдвигаемых к точности полученных результатов и от степени удобства испытаний.
В мировой практике наибольшее распространение в определении прочностных характеристик получил прибор под названием молоток Шмидта. У нас его часто называют склерометром, что в переводе с греческого означает «измеритель твёрдости».

Молоток Шмидта был разработан в 1948 году швейцарским инженером Эрнстом Шмидтом. Именно молоток Шмидта впервые дал возможность измерить прочность бетонных конструкций на месте проведения строительных работ.

Молоток Шмидта работает по принципу упругого отскока, который основан на измерениях поверхностей бетона на его твёрдость. Этот способ позаимствован из практики измерения степени прочности металла. Заключается он в воздействии ударами с помощью специального ударника по сферическому штампу, который предварительно прижимается к бетону.

Склерометр устроен таким образом, что после удара по бетону специальная система пружин позволяет ударнику осуществлять свободный отскок. При этом величина обратного отскока характеризует степень твёрдости оцениваемого материала. А с помощью установленной на прибор градуированной кривой вычисляется прочность бетона.

Конструкция молотка Шмидта включает в себя:

1 – ударный плунжер или индентор.

2 – бетонная поверхность, над которой проводят контроль прочности.

4 – ползунок, оснащённый направляющими стержнями.

7 – шток бойка, обеспечивающий направление работы инструмента.

8 – шайба для установки бойка.

11 – задняя крышка инструмента.

13 – предохраняющая часть конструкции.

14 – боек, имеющий определённую массу.

17 – втулка, направляющая работу молотка.

19 – дисплейное окно, показывающее шкалу Шмидта.

23 – предохраняющая пружина.

В целом работа молотка основана на вычислении ударного импульса, который возникает при приложении нагрузки. Удар производят о твёрдую поверхность (бетон), без наличия металлической арматуры и замеряют высоту отскока бойка, дающую показание прочности бетона на сжатие.

Схема работы с молотком Шмидта заключается в следующем:

  • ударный механизм прибора приставляется к исследуемой поверхности;
  • двумя руками производиться плавный нажим на молоток по направлению к поверхности бетона до момента появления удара бойка;
  • после чего на шкале высвечиваются показания;
  • для более точных результатов показания снимаются 9 раз.

Измерения следует проводить на небольших участках, которые предварительно расчерчиваются на квадраты, каждый из которых, подвергается исследованию. Все показания прочности фиксируются, а затем сравниваются. Расстояние между ударами должно быть не менее 25 мм. Иногда полученные данные могут иметь определённые отклонения либо быть одинаковыми. По полученным результатам испытаний определяется среднее арифметическое. Если при испытаниях удар бойка произошёл на пустоте заполнителя, то такие данные не следует учитывать, а удар повторить в другом месте.

По своему принципу работы молоток Шмидта делиться на два подтипа:

  • устройство механического воздействия – имеет корпус конструкции в форме цилиндра, внутри которого размещается ударный механизм, состоящей из индикаторной шкалы со стрелкой и отталкивающей пружины. Подобный инструмент предназначен для определения показателя прочности бетона в пределах от 5 Мпа до 50 Мпа. Молоток Шмидта механического типа применяется при обследовании железобетонных либо бетонных конструкций;
  • устройство ультразвукового действия – оснащается встроенным либо внешним электронным блоком. Все получаемые во время измерения показания отображаются на дисплее и могут оставаться в памяти прибора в течение определённого периода времени. При желании молоток может подключаться к компьютеру благодаря дополнительному оснащению специализированными разъёмами и клавиатурой. Такой прибор способен диагностировать показатели, находящиеся в диапазоне от 5 Мпа до 120 Мпа. Предел памяти сохранения результатов предполагает возможность сохранения 1000 версий в течение 100 дней.

В зависимости от энергии удара молоток Шмидта подразделяется на типы:

  • МШ 20 – обладает наименьшим значением энергии удара (196 Дж). Прибор используется чаще всего при определении показателя прочности цементных растворов кирпичной кладки;
  • тип молотка РТ – 200-500 Дж. Используется для определения прочности свежего бетона в цементно-песчаной стяжке. Это молоток маятникового типа, производящий замеры как вертикально, так и горизонтально;
  • МШ 75 (тип L) – энергия удара обладает 735 Дж. В основном применяется, чтобы определить прочность бетонных изделий с толщиной менее 100мм и кирпича;
  • МШ-225 (тип N) – наиболее мощный молоток с энергией удара в 2207 Дж. Устройство предназначено для определения прочности бетонных конструкций с толщиной от 70 до 100 мм и более. Диапазон измерений находится в пределах от 10 до 70 МПа. На корпусе склерометра размещается таблица с тремя графиками.

Каждый вид молотка Шмидта предназначен для конкретных целей. Основные области применения и характеристики каждой модификации прибора могут быть различными:

Предел диапазона прочности на сжатие бетона
От 1 МПа до 5 МПа От 5 МПа до 10 МПа От 10 МПа до 30 МПа От 30 МПа до 70 МПа От 70 МПа до 100 МПа >100 МПа
Свежий бетон с низкими показателями прочности Обычный бетон Бетон с высокими показателями прочности Бетон со сверхвысокой прочностью

Прочность бетонных конструкций на сжатие может выражаться в двух системах:

  • М (марка бетона) – обозначается от 50 до 1000 кг/см 2 . Максимально допустимым отклонением значения прочности считается 13,5%;
  • В (класс бетона) – определяет кубиковую прочность, показывающую величину давления в МПа.

Согласно утверждённым стандартам соответствие марки бетона его классу отображено в таблице.

Класс и марка бетона определяется только спустя 28 дней с момента заливки бетонной конструкции.

Показания шкалы в зависимости от класса и марки бетона может варьироваться в пределах:

В7,5

В45

Марка и класс бетона В10
Удар сверху по вертикали 10 12 20 24 30 34 38 41 44 47 49
Удар снизу по вертикали 20 23 28 32 38 41 45 47 50 52 55
Удар по горизонтали 13 18 24 28 34 37 41 43 47 49 52

Стоимость молотка Шмидта на рынке сильно варьируется:

  • электронные модификации прибора можно приобрести в среднем за 31 тыс. – 58 тыс. рублей;
  • цена механических приборов находится в пределах 13 тыс. – 30 тыс.

Для получения качественных измерений следует также учитывать состояние наружной поверхности бетонных конструкций. Например, бетон, изменившийся в результате внешних воздействий: огня, химических реагентов, мороза. В подобных ситуациях использовать молоток Шмидта не стоит.

К альтернативным методам проверки бетона на прочность также относят использование механизмов, основанных на определении значений глубины попадания устройства в толщу бетонного слоя: молотки Кашкарова и Физделя.

источник

Ориентировочную оценку прочности бетона можно проводить по величине следа при простукивании молотком или ударом по зубилу, установленному «жалом» на поверхности бетона.

В таблице 2.3 дано ориентировочное значение прочности бетона в зависимости от оставленного следа на его поверхности после удара молотком весом 0,4—0,8 кг.

ОРИЕНТИРОВОЧНАЯ ОЦЕНКА ПРОЧНОСТИ БЕТОНА ПУТЕМ ПРОСТУКИВАНИЯ

Результаты одного удара средней силы молотком

непосредственно по поверхности бетона

по зубилу, установленному «жалом» на бетон

На поверхности бетона остается слабый след, вокруг которого могут откалываться тонкие лещадки

Неглубокий след, лещадки не откалываются

На поверхности бетона остается заметный след, вокруг которого могут откалываться тонкие лещадки

От поверхности бетона откалываются острые лещадки

Бетон крошится и осыпается, при ударе по ребру откалываются большие куски

Зубило проникает в бетон на глубину до 5 мм, бетон крошится

Зубило забивается в бетон на глубину более 5 мм

При определении прочности бетона механическими методами используются зависимости между изменением свойств материала конструкции при определенных воздействиях и его прочностных характеристик. В зависимости от применяемого метода и приборов косвенными характеристиками прочности являются:

  • • значение отскока бойка от поверхности бетона (или прижатого к ней ударника) при нанесении удара по поверхности;
  • • параметр ударного импульса (энергия удара);
  • • размеры отпечатка на бетоне (диаметр, глубина) или соотношение диаметров отпечатков на бетоне и стандартном образце при ударе индентора (эталонного элемента) или вдавливании индентора в поверхность бетона;
  • • значение напряжения, необходимого для местного разрушения бетона при отрыве приклеенного к нему металлического диска, равного усилию отрыва, деленному на площадь проекции поверхности отрыва бетона на плоскость диска;
  • • значение усилия, необходимого для скалывания участка бетона на ребре конструкции;
  • • значение усилия местного разрушения бетона при вырыве из него анкерного устройства.

Каждый из методов механического определения прочности бетона, как правило, разработан и дает наиболее точные результаты при исследовании определенного класса конструкций.

В табл. 2.4 приведены методы определения прочности бетона в зависимости от ожидаемой прочности испытуемых элементов.

МЕХАНИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА

Предельные значения прочности бетона, МПа

Упругий отскок и пластическая деформация

Для того чтобы избежать ошибок при определении прочности бетона, вызванных неоднородностью поверхностного слоя, необходимо проводить обследование не в отдельной точке, а на участках поверхности. В зависимости от метода обследования число испытаний на одном участке, расстояние между местами испытаний на участке и от края конструкции, толщина конструкции на участке испытания должны быть не меньше значений, приведенных в табл. 2.5.

К приборам механического принципа действия относятся: молоток Физделя, эталонный молоток Кашкарова, молоток Шмидта, пистолет ЦНИИСКа, молоток Польди и др. Эти приборы дают возможность определить прочность материала по ве-

ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ИСПЫТАНИЮ КОНСТРУКЦИИ НА ПРОЧНОСТЬ

Расстояние от края конструкции

личине внедрения бойка в поверхностный слой конструкций или по величине отскока бойка от поверхности конструкции при нанесении калиброванного удара (пистолет ЦНИИСКа).

Определение прочности материала конструкции молотком Физделя (рис. 2.18) основано на зависимости между прочностью бетона на сжатие и размерами отпечатков на бетонной поверхности, создаваемых в результате удара по ней. При ударе молотком по поверхности конструкции образуется лунка, по диаметру которой и оценивают прочность материала. Место конструкции, на которое наносят отпечатки, предварительно очищают от штукатурного слоя, затирки или окраски. Процесс работы с молотком Физделя заключается в следующем: правой рукой берут за конец деревянной рукоятки, локоть опирают о конструкцию. Локтевым ударом средней силы наносят 10—12 ударов на каждом участке конструкции. Расстояние между отпечатками ударного молотка должно быть не менее 30 мм. Диаметр образованной лунки измеряют штангенциркулем с точностью до 0,1 мм по двум перпендикулярным направлениям и принимают среднее значение. Из общего числа измерений, произведенных на данном участке, исключают наибольший и наименьший результаты, а по остальным вычисляют среднее значение. Прочность бетона определяют по среднему измеренному диаметру отпечатка и тари-ровочной кривой, предварительно построенной на основании сравнения диаметров отпечатков шарика молотка и результатов лабораторных испытаний на прочность образцов бетона, взятых из конструкции или специально изготовленных из тех же компонентов и по той же технологии, что материалы обследуемой конструкции. На рис.2.19 приведена тарировочная кривая для определения предела прочности при сжатии молотком Физделя.

К методике определения прочности бетона, основанной на зависимости прочности поверхностного слоя бетона и его упруго-пластических деформаций, относится также молоток Кашка-рова. Отличительная особенность молотка Кашкарова (рис. 2.20) от молотка Физделя заключается в том, что между металлическим молотком и ударным шариком имеется отверстие, в котором вводится контрольный металлический стержень. При ударе молотком по поверхности конструкции получаются два отпечатка: на поверхности материала с диаметром с1д и на контрольном (эта-

Прочность материала, 10 5 Па

Рис. 2.19. Тарировочный график для определения предела прочности бетона

при сжатии молотком Физделя

Рис. 2.20. Эталонный молоток Кашкарова:

  • 1 — рукоятка; 2 — пружина; 3 — стакан; 4 — шарик; 5 — эталонный стержень;
  • 6 — отпечаток на эталонном стержне

лонном) стержне с диаметром с!э. Отношение диаметров получаемых отпечатков зависит от прочности обследуемого материала и эталонного стержня и практически не зависит от скорости и силы удара, наносимого молотком. По среднему значению величины с!д/с1э из тарировочного графика (рис. 2.21) определяют прочность материала.

На участке испытания должно быть выполнено не менее пяти определений при расстоянии между отпечатками на бетоне не менее 30 мм, а на металлическом стержне — не менее 10 мм.

К приборам, основанным на методе упругого отскока, относятся пистолет ЦНИИСКа (рис. 2.22), пистолет Борового (рис. 2.23), молоток Шмидта, склерометр КМ со стержневым ударником и др. Принцип действия этих приборов основан на измерении упругого отскока ударника при постоянной величине кинетической энергии металлической пружины. Взвод и спуск бойка осуществляются автоматически при соприкосновении ударника с испытываемой поверхностью. Величину отскока бойка фиксирует указатель на шкале прибора.

Отличительная особенность склерометра КМ заключается в том, что специальный боек определенной массы при помощи пружины с заданной жесткостью и предварительным напряжением ударяет по концу металлического стержня, называемого ударником, прижатого другим концом к поверхности испытываемого бетона. В результате удара боек отскакивает от ударни-

Рис. 2.21. Тарировочная кривая для определения предела прочности бетона

Рис. 2.22. Пистолет ЦНИИСКа для определения прочности бетона:

  • 1 — ударник; 2 — корпус; 3 — шкала; 4 — фиксатор показания прибора;
  • 5 — рукоятка

Рис. 2.23. Пружинный пистолет Борового

ка. Степень отскока отмечается на шкале прибора при помощи специального указателя.

Зависимость величины отскока ударника от прочности бетона устанавливают по данным тарировочных испытаний бетонных кубиков размером 15 х 15 х 15 см, и на этой основе строится тарировочная кривая.

Недостатком методов, основанных на зависимости между прочностью и упругопластической деформацией, является то, что оценка выполняется только на поверхностном слое. При наличии дефектов поверхностная прочность бетона может отличаться от его общей прочности конструкции и результаты измерений будут неточны.

Методом испытания на отрыв со скалыванием определяют прочность бетона в теле конструкции. Сущность метода состоит в оценке прочностных свойств бетона по усилию, необходимому для его разрушения вокруг шпура определенного размера при вырывании закрепленного в нем разжимного конуса или специального стержня, заделанного в бетоне. Косвенным показателем прочности служит усилие, необходимое для вырыва заделанного в тело конструкций анкерного устройства вместе с окружающим его бетоном при глубине заделки /? (рис. 2.24).

Рис. 2.24. Схема испытания бетона методом отрыва со скалыванием при

использовании анкерных устройств

При испытании методом отрыва со скалыванием участки должны располагаться в зоне наименьших напряжений, вызываемых эксплуатационной нагрузкой или усилием обжатия предварительно напряженной арматуры.

Прочность бетона на участке допускается определять по результатам одного испытания. Участки для испытания следует выбирать так, чтобы в зону вырыва не попала арматура. На участке испытания толщина конструкции должна превышать глубину заделки анкера не менее, чем в два раза. При пробивке отверстия шлямбуром или высверливанием толщина конструкции в этом месте должна быть не менее 150 мм. Расстояние от анкерного устройства до грани конструкции должно быть не менее 150 мм, а от соседнего анкерного устройства — не менее 250 мм.

При проведении испытаний используются анкерные устройства трех типов (рис. 2.25). Анкерные устройства I типа устанавливают на конструкции при бетонировании; анкерные устройства II и III типа устанавливают в предварительно подготовленные шпуры, пробитые в бетоне высверливанием. Рекомендуемая глубина отверстий: для анкера II типа — 30 мм; для анкера III типа — 35 мм. Диаметр шпура в бетоне не должен превышать максимальный диаметр заглубленной части анкерного устройства более, чем на 2 мм. Заделка анкерных устройств в конст-

Рис. 2.25. Типы анкерных устройств:

1 — рабочий стержень; 2 — рабочий стержень с разжимным конусом; 3 — рабочий стержень с полным разжимным конусом; 4 — опорный стержень; 5 —

рукциях должна обеспечить надежное сцепление анкера с бетоном. Нагрузка на анкерное устройство должна возрастать плавно со скоростью не более 1,5 — 3 кН/с вплоть до вырыва его вместе с окружающим бетоном.

Наименьший и наибольший размеры вырванной части бетона, равные расстояния от анкерного устройства до границ разрушения на поверхности конструкции, не должны отличаться один от другого более, чем в два раза.

Единичное значение Яі прочности бетона на участке испытаний определяют в зависимости от напряжений сжатия в бетоне аб и значения Яг

Сжимающие напряжения в бетоне об, действующие в период испытаний, определяют расчетом конструкций с учетом действительных размеров сечений и величин нагрузок (воздействий).

Единичное значение Я прочности на участке в предположении об = 0 определяют по формуле

где тъ — коэффициент, учитывающий крупность заполнителя, принимаемый равным: при максимальной крупности заполнителя менее 50 мм — 1, при крупности 50 мм и более — 1,1; ти коэффициент, вводимый при фактической глубине /гф, отличающейся от И более чем на 5%

При этом /?ф не должна отличаться от номинального значения, принятого при испытании, более, чем на ±15%; А — коэффициент пропорциональности, значение которого при использовании анкерных устройств принимается:

для анкеров II типа — 30 мм: А! = 0,24 см 2 (бетон естественного твердения); А2 = 0,25 см 2 (бетон, прошедший тепловую обработку);

для анкеров III типа — 35 мм, соответственно А, =0,14 см 2 ; А2 = 0,17 см 2 .

Прочность обжатого бетона определяют из уравнения

При определении класса бетона методом скалывания ребра конструкции применяют прибор ГПНС-4 (рис. 2.26). Схема испытания приведена на рис. 2.27.

На участке испытания необходимо провести не менее двух сколов бетона. Толщина испытываемой конструкции должна быть не менее 50 мм. Расстояние между соседними сколами должно быть не менее 200 мм. Нагрузочный крюк должен быть установлен таким образом, чтобы величина «а» не отличалась от номинальной более чем на 1 мм. Нагрузка на испытываемую конструкцию должна нарастать плавно со скоростью не более (1 ± 0,3) кН/с вплоть до скалывания бетона. При этом не должно проис-

Рис. 2.26. Прибор для определения прочности бетона методом скалывания

  • 1 — испытуемая конструкция; 2 — скалываемый бетон; 3 — устройство УРС;
  • 4 — прибор ГПНС-4

ходить проскальзывания нагрузочного крюка. Результаты испытаний, при которых в месте скола обнажалась арматура и фактическая глубина скалывания отличались от заданного более 2 мм, не учитываются.

Единичное значение Я прочности бетона на участке испытаний определяют в зависимости от напряжений сжатия бетона об и значения Я.

Сжимающие напряжения в бетоне об, действующие в период испытаний, определяют расчетом конструкции с учетом действительных размеров сечений и величин нагрузок.

Единичное значение /? прочности бетона на участке в предположении аб = 0 определяют по формуле

Рис. 2.27. Схема испытания конструкции методом скалывания ребра

где тя поправочный коэффициент, учитывающий крупность заполнителя, принимаемый равным: при максимальной крупности заполнителя 20 мм и менее — 1, при крупности более 20 до 40 мм — 1,1; Л- — условная прочность бетона, определяемая по графику (рис. 2.28) по среднему значению косвенного показателя Р.

где Р/ — усилие каждого из скалываний, выполненных на участке испытаний.

При испытании методом скалывания ребра на участке испытания не должно быть трещин, сколов бетона, наплывов или раковин высотой (глубиной) более 5 мм. Участки должны располагаться в зоне наименьших напряжений, вызываемых эксплуатационной нагрузкой или усилием обжатия предварительно напряженной арматуры.

Ультразвуковой метод определения прочности бетона основан на наличии функциональной связи между скоростью распространения ультразвуковых колебаний в теле конструкции и прочностью бетона.

Ультразвуковой метод применяют для определения прочности бетона классов В7,5 — В35.

Прочность бетона в конструкциях определяют экспериментально по установленным градуировочным зависимостям «скорости распространения ультразвука — прочность бетона У=/(/?)» или «время распространения ультразвука t — прочность бетона 1=_/ <К)».Степень точности метода зависит от тщательности построения тарировочного графика.

  • 0 5
  • 10 15 20

Рис. 2.28. Зависимость условной прочности Я бетона от силы скола Р.

Тарировочный график строится по данным прозвучивания и прочности испытаний контрольных кубиков, изготовленных из бетона того же состава, по той же технологии, при том же режиме твердения, что и изделия или конструкции, подлежащие испытанию. Для определения прочности бетона ультразвуковым методом применяются приборы: УКБ-1, УКБ-1М, УК-16П, «Бе-тон-22» и др. Ультразвуковые измерения в бетоне проводят способами сквозного или поверхностного прозвучивания. Схема испытаний бетона приведена на рис. 2.29.

При измерении времени распространения ультразвука способом сквозного прозвучивания ультразвуковые преобразователи устанавливают с противоположных сторон образца или конструкции.

Скорость ультразвука V, м/с, вычисляют по формуле

где ї — время распространения ультразвука, мкс; / — расстояние между центрами установки преобразователей (база прозвучивания), мм.

Рис. 2.29. Способы ультразвукового прозвучивания бетона: а — метод сквозного прозвучивания; б — метод поверхностного прозвучивания (продольного профилирования); УП — ультразвуковые преобразователи

При измерении времени распространения ультразвука способом поверхностного прозвучивания ультразвуковые преобразователи устанавливают на одной стороне образца или конструкции. Число измерений времени распространения ультразвука в каждом образце должно быть: при сквозном прозвучивании — 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%.

Измерение времени распространения ультразвука и определение прочности бетона производятся в соответствии с указаниями паспорта (технического условия применения) данного типа прибора.

На практике нередки случаи, когда возникает необходимость определения прочности бетона эксплуатируемых конструкций при отсутствии или невозможности построения градуировочной таблицы. В этом случае определение прочности бетона проводят в зонах конструкций, изготовленных из бетона на одном виде крупного заполнителя (конструкции одной партии). Скорость распространения ультразвука ^определяют не менее, чем в 10 участках обследуемой зоны конструкций, по которым определяют среднее значение V. Далее намечают участки, в которых скорость распространения ультразвука имеет максимальное Vmax и минимальное Vmin значения, а также участок, где скорость имеет величину Vn, наиболее приближенную к значению V, а затем выбуривают из каждого намеченного участка не менее чем по два керна, по которым определяют значения прочности в этих участках: /? v, R-, /?„ соответственно. Прочность бетона /?„опре-

Коэффициенты ах и а<) вычисляют по формулам

где Л — коэффициент, определяемый путем испытаний не менее трех кернов, вырезанных из конструкций.

Для бетонов классов прочности выше В25 прочность бетона в эксплуатируемых конструкциях может быть оценена также сравнительным методом, принимая в основу характеристики конструкции с наибольшей прочностью. В этом случае

Такие конструкции, как балки, ригели, колонны должны прозвучиваться в поперечном направлении, плита — по наименьшему размеру (ширине или толщине), а ребристая плита — по толщине ребра.

При тщательном проведении испытаний этот метод дает наиболее достоверные сведения о прочности бетона в существующих конструкциях. Недостатком его является большая трудоемкость работ по отбору и испытанию образцов.

источник