Прямые методы контроля прочности бетона реферат

Обновлено: 17.05.2024

Проверка прочности бетона: основные методы определения и измерения

Проверка прочности бетона – очень важный комплекс мероприятий, благодаря которым удается установить и проконтролировать самый важный показатель материала, от которого зависят надежность и долговечность конструкции, здания. Прочность – основная техническая характеристика бетона, учитываемая в проектировании, расчетах в создании изделий, строительстве сооружений разного типа.

Прочность бетона обозначается маркой – буквой М и цифрой, которая отображает максимальный вес в килограммах на квадратный сантиметр, который может выдержать проверяемая смесь после полного затвердевания. Также прочность может выражаться в классе – буква В и цифры, отображающие максимальное давление сжатия, выдерживаемое материалом без каких-либо разрушений.

Определение прочности бетона по марке и классу осуществляется в четком соответствии с нормативными документами – ГОСТами 22690-88, 28570, а также 18105-2010 и 10180-2010. Эти нормы регламентируют порядок и методику проведения испытаний и исследований, правила обработки результатов. Выполнять проверки могут лишь сертифицированные организации с выдачей соответствующих документов.

Что влияет на прочность

Прежде, чем изучать методы определения прочности бетона, необходимо разобраться с тем, что влияет на данный показатель и какие факторы могут негативно сказаться на характеристиках застывшего камня. Также следует помнить о том, что затвердевшая на строительном объекте бетонная смесь может демонстрировать совершенные иные свойства в лабораторных условиях.

При условии использования цемента идентичного качества, наполнителей с теми же техническими характеристиками, на прочность бетона могут влиять факторы, не имеющие отношения к самому материалу.

Что влияет на прочность бетона:

Условия и длительность транспортировки смеси (если раствор готовится не на строительной площадке, а на заводе).
Метод укладки бетона в опалубку.
Форма и размеры конструкции.
Окружающая среда – уровень влажности, температура воздуха на протяжении всего времени твердения раствора.
Вид напряженного состояния.
Правильность ухода за застывающим монолитом после заливки.

Как правило, качество смеси значительно ухудшается и характеристики понижаются в случаях невыполнения норм и правил работы с бетоном.

Основные нарушения технологии, понижающие прочность:

Осуществление доставки замешанной смеси не в миксере.
Превышение допустимого значения времени в пути.
Отсутствие уплотнения трамбовками/вибраторами при заливке раствора.
Очень низкая/высокая температура воздуха при выполнении работ, ветер или дождь.
Отсутствие оптимальных условий твердения после заливки в опалубку.

В результате неправильной транспортировки, несоблюдения условий выполнения работ бетонная смесь может схватываться и расслаиваться, терять подвижность. При отсутствии уплотнения в толще камня остаются воздушные пузыри, понижающие качество. При окружающей температуре +10-25 градусов и высокой влажности в течение 7-15 суток после заливки бетон набирает 70% проектной прочности. В противном случае сроки затягиваются, монолит может деформироваться, демонстрировать более низкую прочность.

Для проверки бетона на прочность и соответствие проектным характеристикам используют самые разные методы и способы. В их число входят лабораторные испытания образцов, косвенные и неразрушающие прямые методы и т.д.

Какие факторы могут влиять на погрешность исследований:

Дефекты поверхности камня.
Неравномерность состава раствора.
Влажность материала.
Армирование бетонного монолита.
Промасливание, коррозия, карбонизация слоя внешнего.
Неисправности в работе приборов для исследования – слабый заряд аккумулятора, выход из строя деталей и т.д.

Наиболее информативной считается проверка бетона методом изъятия образцов из толщи монолита и последующее их исследование. В таком случае удается исключить ошибки, но вот трудоемкость и дороговизна метода не способствуют его популярности.

Чаще всего бетон на прочность проверяют с применением приборов для измерения характеристик, находящихся в прямой зависимости с прочностью – усилие на скол/отрыв, твердость, длина волны и т.д. Далее для вычислений используют специальные формулы.

Требования к проверке

Большинство заказчиков предпочитают выполнять проверку с применением неразрушающих методов контроля прочности бетона. Есть специальные приборы, позволяющие быстро и эффективно определить нужные показатели без сверления, вырубки образцов, бурения и т.д.

Любое измерение прочности бетона предполагает три основных показателя: стоимость оборудования, точность полученных результатов, трудоемкость реализации. Самыми дорогими считаются испытания кернов с использованием лабораторного пресса, а также отрыв со сколом. Менее затратные методы ультразвука, упругого отскока, пластических деформаций, ударного импульса. Их советуют применять лишь после определения градуировочной зависимости выбранной косвенной характеристики с фактической прочностью.

Нужно помнить, что параметры раствора могут сильно отличаться от тех, на которых основывается градуировочная зависимость. Для определения достоверной прочности бетонного камня на сжатие осуществляют обязательную проверку кубиков на прессе либо определяют усилие на отрыв со сколом. При отказе от данной операции могут быть выявлены существенные погрешности в контроле и оценке уровня прочности (от 15% до 75%).

Косвенные способы лучше всего применять для оценки технического состояния конструкции при необходимости найти зоны неоднородности материала. В таком случае правилами контроля допускается использование неточного относительного показателя.

Как определить прочность бетона

Определение прочности бетона осуществляется с применением трех основных методов испытаний: разрушающие, а также неразрушающие косвенные и прямые. Все они дают возможность с разной долей точности осуществлять контроль и оценивать фактическую прочность бетонного камня в условиях лаборатории, на строительных площадках либо в уже готовых конструкциях.

Разрушающие методы

Этот метод достаточно трудоемок: из готовой (уже залитой и полностью набравшей прочность) конструкции вырубывают/выпиливают образцы, которые потом подвергают разрушению на прессе. После завершения каждого испытания фиксируют полученные значения максимальных усилий на сжатие, реализуют статистическую обработку.

Метод гарантирует объективность полученных результатов, но часто не подходит для конкретных условий из-за трудоемкости, дороговизны, локальных дефектов в конструкции/здании. В условиях производства бетон исследуют на сериях образцов, которые были приготовлены из рабочей бетонной смеси по ГОСТу 10180-2012. Цилиндры или кубики выдерживают в максимально приближенных к реальным условиях, потом подвергают испытаниям на прессе.

Неразрушающие прямые

Эта группа методов предполагает проведение испытаний материала без необходимости повреждать конструкцию. Механическое взаимодействие прибора и поверхности проходят при простом отрыве, при отрыве со сколом, в процессе скалывания ребра.

В процессе испытаний отрывом на поверхность камня клеят стальной диск на эпоксидный состав. Потом специальным инструментом его отрывают вместе с куском конструкции (для этого используют приборы ПИВ, ГПНВ-5, ПОС-50МГ4). Полученное усилие переводят в искомый показатель по специальным формулам.

При отрыве со сколом сам прибор прикрепляют не к диску, а непосредственно в полость бетона. Бурят шпуры, в них монтируют лепестковые анкеры, потом часть материала извлекают с фиксацией разрушающего усилия. Чтобы определить марочный показатель, используют специальные переводные коэффициенты.

Скалывание ребра используют в работе с конструкциями, обладающими внешними углами – перекрытия, балки, колонны и другие. Прибор (чаще всего это ГПНС-4) крепят к одному из выступающих сегментов анкером и дюбелем, потом плавно нагружают. Когда происходит разрушение, усилие и глубину скола фиксируют. Потом прочность определяют в соответствии со значениями формулы (в ней обязательно учитывается величина наполнителя в растворе).

Неразрушающие косвенные методы

Данные способы не предполагают внедрение каких-либо приборов в само тело бетонного камня, монтажа анкеров либо других трудоемких операций. К данной группе методов относят: методы упругого отскока и ударного импульса, а также исследование ультразвуком и способ пластической деформации.

Ультразвуковой метод измерения прочности бетона предполагает сравнение скорости прохождения продольных волн в готовом монолите с эталонным образцом. Прибор для измерений УГВ-1 кладут на ровную поверхность без деформаций и прозванивают участки в четком соответствии с программой испытаний. Все полученные данные обрабатывают, не принимая во внимание выпадающие значения.

Все современные приборы имеют электронные базы для проведения первичных расчетов. При условии соблюдения всех правил и норм по ГОСТу 17624-2012 погрешность при данном типе исследований не должна превышать 5%.

Определение прочности бетона способом ударного импульса предполагает применение энергии удара бойка из металла в виде сферы о поверхность бетонного монолита. Магнитострикционное или пьезоэлектрическое устройство энергию удара преобразует в электрический импульс, время и амплитуда которого имеют функциональную связь с уровнем прочности бетона.

До того, как проверить класс и марку бетона данным методом, необходимо приобрести прибор для испытаний. Он достаточно прост в применении, компактный, результаты выдает уже в готовом виде – используются единицы измерений нужного показателя.

Для определения прочности бетона с использованием обратного отскока понадобится склерометр – специальный прибор для фиксации обратного движения бойка после совершения удара о поверхность бетона или прижатой к ней пластины из металла. Так определяют твердость материала, которая напрямую связана с его прочностью.

Метод пластических деформаций измеряет размеры следа на бетоне после удара металлическим шариком. Полученные значения сравнивают с эталонным образцом. Метод существует достаточно давно, чаще всего для его реализации применяют молоток Кашкарова: в его корпус вставляют сменный стержень из стали с известными и зафиксированными характеристиками.

На поверхность монолита наносят целую серию ударов. Потом прочность определяют в соответствии с соотношением диаметров полученных отпечатков на бетоне и стержне.

Заключение

С целью контроля и оценки уровня прочности бетона лучше всего использовать неразрушающие методы исследований. Они являются более доступными в плане цены и трудоемкости в сравнении с испытанием образцов в условиях лаборатории.

Чтобы показатели были достоверными, важно строить градуировочные зависимости приборов, использовать правильные таблицы и устранять все факторы, которые могут в той или иной мере исказить результаты выполненных измерений.

Обзор методов контроля качества бетона в монолитном домостроении

Классификация методов неразрушающего контроля прочности бетона. Описание методов местных разрушений, отскока, ударного воздействия, пластической деформации, ультразвукового импульсного метода. Характеристика приборов, используемых при испытании бетона.

Рубрика	Строительство и архитектура
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	26.05.2012
Размер файла	2,2 M

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Московский Государственный Строительный Университет

Кафедра « Испытания сооружений »

Реферат по теме: «Обзор методов контроля качества бетона в монолитном домостроении»

Работу выполнила: Зурабян Луиза

Объемы строительства зданий из монолитного железобетона растут постоянно - сооружения высотой более 20 этажей явление для нашего времени уже рядовое. Значительная часть различных нагрузок действует с момента возведения фундамента здания, и это требует обеспечения высокого уровня качества всех показателей конструкций.

При создании проекта несущих конструкций сооружений проектировщик закладывает фактическую прочность бетона и армирование, соответственно, и геометрические размеры должны соответствовать значениям, заложенным в проекте проектным.

Любой материал, бетон в том числе, со временем стареет и изнашивается, теряет свои свойства. И необходимы неразрушающие методы проверки прочности бетона конструкций для анализа состояния сооружений.

Одной из основных характеристик бетона является его прочность. В соответствии с действующими нормативными документами контроль прочности бетона может производиться следующими методами.

Обзор методов неразрушающего контроля прочности бетона

1. Метод стандартных образцов. Образцы кубической или цилиндрической формы, изготовленные из бетонной смеси, испытывают через 28 суток после изготовления. В России и странах СНГ в качестве контрольных образцов используются кубы размером 100x100x100 мм, 150x150x150 мм, 200x200x200 мм и балочки, размером 100x100x400 мм или 150x150x600 мм. В зарубежных странах в качестве контрольных образцов используются цилиндры 100x100x400 мм. Образцы устанавливают в пресс и нагружают его непрерывно и равномерно до разрушения образца. Разрушающая нагрузка фиксируется, и затем по ней рассчитывают прочность бетона.

2. Использование выбуренных из конструкции кернов, которые затем испытывают подобно стандартным образцам под прессом.

3. Методы неразрушающего контроля.

Цель настоящего обзора - описать методы и средства неразрушающего контроля.

Предполагается, что название «неразрушающий контроль» происходит от термина “non-destructive testing” (NDT). Используемые для методов неразрушающего контроля приборы в отечественной технической литературе условно называют «приборы неразрушающего контроля» (ПНК), чаще всего это приборы для толщинометрии и дефектоскопии покрытий и материалов, для определения твердости и прочности материалов, а также ряда других характеристик.

Параметрами, подвергаемыми неразрушающему контролю в бетонах, являются прочность, величина защитного слоя,влажность, морозоустойчивость, влагонепроницаемость. В производстве железобетонных изделий также контролируеют напряжение арматуры и величину вибрации при уплотнение бетонной смеси. Но основным контролируемым параметром для бетонов является прочность на сжатие.

При использовании методов неразрушающего контроля для определения прочности бетонов руководствуются следующими стандартами:

ГОСТ 18105-86 «Бетоны. Правила контроля прочности»,

ГОСТ 22690-88 «Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля»,

СТО 3655 4501 009 (2007г.) «Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности».

Все методы неразрушающего контроля прочности бетона требуют построения индивидуальных градуировочных (тарировочных) зависимостей по результатам испытаний стандартных образцов-кубов, изготовленных из бетона такого же состава и возраста, что и испытываемый образец. То есть, непосредственно измеряемой величиной в методах неразрушающего контроля является какой-либо физический показатель, связанный с прочностью корреляционной зависимостью. И для установления этой корреляционной зависимости, а, значит, и для определения прочности бетона, предварительно неразрушающего контроля устанавливают градуировочную зависимость между являются косвенными. прочностью бетона и косвенной характеристикой.

На точность измерения прочности при измерении неразрушающими методами могут оказывать влияние такие факторы как: тип цемента, состав цемента, тип заполнителя, условия твердения, возраст бетона, влажность и температура поверхности, тип поверхности, карбонизация поверхностного слоя бетона и еще ряд других факторов.

При проведении контроля прочности бетона с помощью неразрушающих методов необходимо учитывать то обстоятельство, что все эти методы являются косвенными. Выделить какой-то один метод или сказать, что он лучше другого, нельзя. Все они обладают своими достоинствами, недостатками и ограничениями в применении.

Классификация методов неразрушающего контроля

Методы местных разрушений

Это самые точные из методов неразрушающего контроля прочности, поскольку для них допускается использовать универсальную градуировочную зависимость, в которой изменяются всего два параметра: 1) крупность заполнителя, которую принимают равной 1,0 при крупности менее 50 мм и 1,1 при крупности более 50 мм; 2) тип бетона - тяжелый либо легкий.

Метод отрыва со скалыванием и скалывания ребра конструкции заключаются в регистрации усилия, необходимого для скалывания участка бетона на ребре конструкции, либо местного разрушения бетона при вырыве из него анкерного устройства.

Метод отрыва со скалыванием является единственным неразрушающим методом контроля прочности, для которого в стандартах прописаны градуировочные зависимости.

Эти испытания связаны с извлечение из тела бетона либо предварительно установленных анкеров, либо отрыва из массива некоторой его части. На рис 1 представлена принципиальная схема таких испытаний. С помощью домкратов из тела бетона 3 извлекается анкер1 и фиксируется величина силы, соответствующей моменту извлечения объема бетона 2. Предел прочности бетона R определяется формулой

где k -- коэффициент, находящийся в соответствующих нормативных документах; m -- коэффициент, принимаемый равный 1 при крупности заполнителя до 50 мм и-- 1,1 при заполнителе большей крупности; Р -- сила, соответствующая отрыву и определяемая по манометру

Прочность бетона может быть установлена на основание определения усилия P скалывания участка ребра конструкции. На рис. 2 представлена схема соответствующей установки. При ширине площадки скалывания равной 30мм ребро конструкции повреждается на участке 60-100 мм. Для получения результатов испытания проводят как минимум на двух соседний участках и берут среднее значение. Для построения градуировочной зависимоти усилия скалывания и прочности бетона на сжатие R испытывают стандартные бетонные кубы, стороны которых равны 200 мм

Метод отрыва стальных дисков заключается в регистрации напряжения, необходимого для местного разрушения бетона при отрыве от него металлического диска, равного усилию отрыва, деленному на площадь проекции поверхности отрыва бетона на плоскость диска. В настоящее время метод используется крайне редко.

Недостатки методов местных разрушений: повышенная трудоемкость; необходимость определения оси арматуры и глубины ее залегания; невозможность использования в густоармированных участках; частично повреждает поверхность конструкции.

Приборы, основанные на методах местных разрушений, применяются в основном в монолитном домостроении и при обследовании конструкций зданий и сооружений.

Наиболее распространенными в России являются приборы серии ПОС.

Методы ударного воздействия на бетон

Самый распространенный метод контроля прочности бетона из всех неразрушающих - метод ударного импульса.

Метод ударного импульса заключается в регистрации энергии удара, возникающей в момент соударения бойка с поверхностью бетона.

Приборы, использующие данный метод, отличаются небольшим весом и компактностью, а определение прочности бетона методом ударного импульса является достаточно простой операцией. Результаты измерений выдаются единицах измерения прочности на сжатие. После соответствующей настройки данные приборы можно использовать для работы с различными строительными материалами. Также с их помощью можно определять класс бетона, производить измерение прочности под различными углами к поверхности объекта, переносить накопленные данные на компьютер.

Погрешности приборов обеспечиваются после уточнения их базовых градуировок в соответствии с требованиями ГОСТ 22690, либо в случае установления пользователем индивидуальных градуировок для конкретного вида бетона (в приборах типа ИПС предусмотрена возможность установления до 20 индивидуальных градуировок).

контроль прочность бетон

Метод упругого отскока заключается в измерении величины обратного отскока ударника при соударении с поверхностью бетона. Типичным представителем приборов для испытаний по этому методу является склерометр Шмидта и его многочисленные аналоги. Метод упругого отскока, как и метод пластической деформации, основан на измерении поверхностной твердости бетона.

Метод упругого отскока основан на использовании зависимости величины (высоты) отскока условно упругого тела при ударе его о поверхность бетона от прочности этого бетона, т е.

В результате удара движущейся массы о поверхность бетона происходит перераспределение начальной кинетической энергии таким образом, что одна ее часть поглощается бетоном при проявлении пластических деформаций, а другая часть передается ударной массе в виде реактивной силы, преобразующейся в кинетическую энергию отскока. Чтобы начальная энергия удара распределялась таким образом, масса бетона должна быть бесконечно большой по сравнению с массой ударника, что должно исключить затрату энергии на перемещение бетонной массы.

Для определения прочности бетона с использованием метода отскока наибольшее распространение получил прибор Шмидта.

Прибор разработан Германской фирмой Шмидта и выпускается Швейцарской фирмой Просек.

В настоящее время изготавливаются приборы трех модификаций: типа L с энергией удара 0.75 Дж для испытания тонкостенных (менее 10 см) бетонных элементов, типа N с энергией удара 2.25 Дж для испытаний бетонных конструкций и типа М с энергией удара 3 Дж для испытания массивных элементов.

Продольный разрез прибора тип? N приведен на рис. 4.

Рис. 4, Прибор Шмидта типа N:

1 - боек; 2 - исследуемая бетонная конструкция;

3 - корпус; 4 - ползунок; 5 - измерительная шкала;

6 - стопор; 7 - направляющий стержень; 8 - диск;

9 - крышка; 10,11- пружины; 12 - крючок;

13 - подвижная масса; 14 - втулка; 15- упорный болт

Прибор состоит из корпуса 3, в котором по направляющему стержню 7 под действием пружины 10 перемещается масса 1.3. Прибор включается нажимом стержня бойка на бетонную поверхность до тех пор, пока подвижная система достигнет конца хода. Ось прибора во время испытаний должна быть перпендикулярна бетонной поверхности. При достижении подвижной системы свободного хода крючок 12 надавит на головку болта 15 и освободит подвижную массу 13, которая под действием пружины перемещается по направляющему стержню 7 и ударяет по бойку 1. Боек передает удар на бетонную поверхность 2 и деформирует ее, расходуя одну часть энергии на пластическую (остаточную) деформацию, а другая часть будет затрачена на упругую деформацию бетона, которая в виде реактивной силы передается бойку, и под действием ее подвижная масса отскочит, увлекая за собой ползунок 4. Величина отскока измеряется по шкале 5 в зависимости от положения ползунка 4.

На высоту отскока бойка кроме величины реактивной силы влияет гравитационная сила подвижной массы, т.е. показание зависит от положения в пространстве (вертикально вниз, под углом, горизонтально или вертикально вверх), что учитывается путем использования коэффициентов или отдельных тарировочных графиков.

Рис.5. Графики зависимости величины отскока бойка прибора Шмидта от прочности бетона при различном положении прибора:

1- вертикально вниз; 2- горизонтально;

Разработан прибор, у которого измеряется не величина отскока, а ускорение движения бойка перед ударом и в начале отскока. Прочность определяется по отношению этих ускорений. Современные приборы Шмидта комплектуются электронно-вычислительным блоком, который запоминает и статистически обрабатывает результаты испытаний.

В России был разработан прибор КМ, действие которого основано на принципе упругого отскока. Но ввиду сложности изготовления он не нашел широкого распространения.

Точность измерения прочности бетона с применением метода упругого отскока значительно выше, чем у метода пластических деформаций, поскольку в данном случае учитываются упругие свойства бетона, которые имеют более тесную связь с прочностью, чем пластические свойства. Однако в приборах используется сравнительно сложная механическая система, требующая высокой точности при изготовлении, бережного обращения и частого технического обслуживания при эксплуатации. Трущиеся поверхности покрываются пылью, что приводит к увеличению сопротивления скольжения и изменению показания. В настоящее время разрабатывается прибор, у которого подвижная масса перемещается в вакуумной камере.

Метод пластической деформации основан на измерении размеров отпечатка, который остался на поверхности бетона после соударения с ней стального шарика. Метод устаревший, но до сих пор его используют из-за дешевизны оборудования. Наиболее широко для таких испытаний используют молоток Кашкарова.

Принцип действия прост. В молоток вставляется металлический стержень определенной прочности, после чего прибором наносят удар по поверхности бетона. С помощью углового масштаба измеряют размеры отпечатков, получившихся на бетоне и стержне. Прочность бетона определяется из соотношения размеров отпечатков (прочность стержня известна).

Этот метод заимствован из практики определения твердости материалов и иногда называется склерометрическим по названию приборов - склерометров.

Метод основан на использовании зависимости между прочностью бетона и размером отпечатка, полученного вследствие пластических деформаций от вдавливания сферического штампа.

Штамп может вдавливаться статической или динамической нагрузкой. Наибольшее распространение получили приборы, в которых штамп вдавливается динамической нагрузкой в виде удара, который наносится с помощью молотка или путем использования энергии сжатой пружины. При этом удар должен наноситься в растворную часть бетона.

В качестве штампа могут применяться диски, конусы, четырехгранная пирамида, на чаще всего используются ударники со сферическим наконечником.

Исследования твердости металлов и некоторых других кристаллических материалов показали, что размер вдавливаемого шарика должен отвечать условию:

где D - диаметр шарика, ad- диаметр отпечатка.

Если это условие не соблюдается, то рекомендуется уменьшить диаметр шарика или увеличить силу удара.

Шариковый молоток Н.А. Физделя

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 dg.T.e.

Величину d₆ 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.

Молоток К.П. Кашкарова

Данный молоток отличается от ранее рассмотренного тем, что с целью устранения влияния силы удара в нем предусмотрена установка эталонного стержня и во время удара одновременно образуются отпечатки на бетонной поверхности и на эталоне. Прочность бетона определяется по графику в зависимости от величины отношения диаметра отпечатка на бетоне d6 к диаметру отпечатка на эталоне а.'.

В данном случае практически исключается влияние силы удара на результаты измерения, поскольку при ее изменении изменяются d₆ и d₃, а их соотношение должно оставаться постоянным.

Рис. 6. Конструкция молотка К.П. Кашкарова:

Однако такое положение будет справедливым только в том случае когда испытуемая конструкция и эталонный стержень изготовлены из одного материала, как, например, в приборе Польди для определения твердости стали. В молотке Кашкарова в качестве эталонного стержня применяется круглая сталь марки ВстЗпс диаметром 10 мм, а испытуемым материалокявляется бетон* Скорость нарастания пластических деформаций при ударе у этих материалов будет различная, поэтому полностью исключить влияние изменения силы удара на результаты измерения не удаётся, но оно будет в значительной степени меньше, чем у молотка Физделя.

Конструкция молотка приведена на рис.7. Поверхность эталонного стержня не должна подвергаться механической обработке, т.к. при этом увеличится твердость стали по сравнению с эталоном, который применялся при построении графика.

При испытаниях молоток устанавливают перпендикулярно к поверхности бетона и ударяют другим слесарным молотком по наковальне. Всего наносят на одном участке не менее 5 ударов, при этом расстояние между отпечатками должно быть не ближе 30 мм друг от друга и от края конструкции. После каждого удара эталонный стержень передвигают, чтобы расстояние между центрами соседних отпечатков было не менее 10 мм.

Для получения 5cr.ee чётких отпечатков на бетоне, на его поверхности закрепляют копировальную красящим слоем наружу и белую бумагу и через них наносят удар. В этом случае отпечаток на бетоне будет зафиксирован на бумаге, с которой измеряют d6- Такая методика облегчает процесс измерения диаметра отпечатка.

Отпечатки на бетоне и эталоне нумеруются, а величины диаметров записываются в журнал в определенной последовательности чтобы каждому значению d₆ соответствовало свое значение d₃.

Прочность бетона определяется по графику, приведенному на рис.8, в зависимости от величины отношения отпечатков d₆/d₃.

Введение в конструкцию молотка эталонного стержня повысило точность измерения, вместе с этим увеличило и трудоемкость проведения испытаний. Автоматизации процесс испытания практически не поддается. К недостаткам прибора следует так же отнести низкую точность (15-20%) и то обстоятельство, что с его помощью можно оц» прочность бетона только в поверхностном слое (до 10 мм), в котором иногда бетон подвержен карбонизации. Не учитывается возможная адгезия растворной части от зерен изменению прочности крупного заполнителя и его зерновому составу.

Однако благодаря простоте конструкции и несложным операциям при проведении испытаний молоток К.П. Кашкарова является одним из самых распространенных приборов, используемых на стройках и заводах ЖБИ. Точность измерения можно несколько повысить, если для каждого конкретного состава бетона строить свои графики.

Ультразвуковой импульсный метод

Ультразвуковой импульсный метод контроля прочности бетона относится к группе физических методов испытания строительных конструкций и сооружений.

Он относительно молодой и получил свое развитие в основном в 50е-60е годы благодаря научным исследованиям И.М. Рабиновича, С.М.Соколова, Ю.А. Нилендера.

Метод основан на использовании зависимости скорости распространения механических колебаний ультразвуковой частоты в бетоне от его прочности, т.е.

где V, - скорость распространения ультразвуковых волн, м/с; f - аналитическая или графическая функция.

В России и странах СНГ разработана и серийно изготавливается ультразвуковая аппаратура, благодаря чему этот метод нашел широкое применение на строительных площадках и особенно на заводах ЖБИ. Метод оперативный и относится к группе неразрушающих методов. Хорошо поддается высокой степени автоматизации. При соблюдении определенных требований контроля точность метода сравнительно высокая и находится в пределах 10-15%. Опытные операторы при отработанной технологии достигают точности до 10%. Значительным достоинством этого метода является и то обстоятельство, что ультразвук проходит через всю толщину конструкции и собирает более полную информацию о бетоне, чем ранее рассмотренные неразрушающие методы, которые позволяют судить только о поверхностном слое бетона.

Однако данный метод нельзя отнести к универсальному, поскольку на скорость распространения ультразвука влияют не только прочность бетона, но и множество других факторов, таких как состав, крупность заполнителя, влажность и др. Градуировочная кривая “скорость-прочность” действительна только для того состава бетона, для которого она построена, что является одним из существенных недостатков метода. Но для заводов ЖБИ при установившейся технологии, когда состав бетона и используемые материалы изменяются редко, зависимость скорости ультразвука от прочности получается относительно стабильной. В этом случае ультразвуковой метод является наиболее предпочтительным по сравнению с другими методами.

Учитывая оперативность контроля, возможность многократного повторения испытания на одном и том же участке конструкции с целью оценки как прочности бетона, так и его однородности, ультразвуковой импульсный метод рекомендуется к широкому внедрению на заводах ЖБИ и строительных объектах для контроля качества железобетонных изделий. Таким методом можно организовать как выборочный, так и сплошной контроль, следить за нарастанием прочности бетона во времени.

Ультразвуковой метод заключается в регистрации скорости прохождения ультразвуковых волн. По технике проведения испытаний можно выделить сквозное ультразвуковых прозвучивание, когда датчики располагают с разных сторон тестируемого образца, и поверхностное прозвучивание, когда датчики расположены с одной стороны.

Метод сквозного ультразвукового прозвучивания позволяет контролировать прочность не только в приповерхностных слоях бетона, но и прочность тела бетона конструкции.

Метод сквозного ультразвукового прозвучивания позволяет, в отличие от всех остальных методов неразрушающего контроля прочности, контролировать прочность не только в приповерхностных слоях бетона, но и прочность тела бетона конструкции.

Ультразвуковые приборы могут использоваться не только для контроля прочности бетона, но и для дефектоскопии, контроля качества бетонирования, определения глубины трещин и т. д.

Недостатки: нельзя ультразвуковые приборы использовать для контроля качества высокопрочных бетонов;

ультразвуковые приборы нельзя использовать для контроля качества высокопрочных бетонов, т.е. диапазон контролируемых прочностей ограничивается классами В7,5. В35 (10. 40 МПа) согласно ГОСТ 17624-87.

Определение прочности бетона

При обследовании конструкций, сооружений и зданий обязательным этапом является определение прочности бетона. От этого значения напрямую зависит безопасность и срок эксплуатации любой изготовленной с применением бетона конструкции или отдельных элементов строительных сооружений.

Зная прочностные показатели бетона можно избежать ряда проблем и предотвратить ухудшение эксплуатационных качеств построек и преждевременное их разрушение. Кроме этого определение класса прочности бетона является неизбежной процедурой при сдаче здания в эксплуатацию.

От чего зависит прочность

Бетон набирает прочность вследствие происходящих при взаимодействии бетонной смеси с водой химических процессов. При этом скорость химических реакций под влиянием некоторых факторов может ускоряться или замедляться, что непосредственно влияет на прочностные характеристики конечного продукта.

К числу основных технологических факторов относят:

размеры и форма конструкции;
коэффициент усадки бетона при заливке;
степень активности цемента;
процент вместительности в смеси цемента;
пропорции в используемом растворе цемента и воды;
типы и качество применяемых наполнителей, и правильность их смешивания;
степень уплотнения;
время застывания раствора;
условия, в которых происходит отверждение: показатели влажности и температуры;
применение повторного вибрирования;
условия транспортировки раствора;
уход за монолитной конструкцией после заливки.

От каждого из этих критериев зависит какой прочностью будет обладать бетон и надежность возведенных из него сооружений или отдельных конструктивных элементов.

Прочностные характеристики бетона могут ухудшиться если нарушены производственные технологии. Как пример грубых нарушений можно привести превышение допустимого времени пребывания в пути бетонной смеси, не выполнение уплотнения и трамбовки при заливке и другие.

Виды прочности бетона

Чтобы определить безошибочно прочность бетона необходимо знать какой она бывает:

проектная. Предполагает полную нагрузку на конкретную марку бетона. Значение получить можно того, как проведено определение прочности по контрольным образцам. Испытанию подлежат образцы при естественной выдержке в течение 28 суток;
нормированная. Значения определяются по нормативным документам и ГОСТам;
требуемая. Принимаются минимальные показатели, допускаемые указанными в проектной документации нагрузками. Получить такие значения можно только в специализированных строительных лабораториях;
фактическая. Получается величина в ходе проведения испытаний. Число должно составлять не менее 70% от проектной. Прочность такого вида является отпускной;
разопалубочная. Обозначает, когда можно разопалубливать конструкции или испытательные образцы без из деформаций.

Обычно в первые 7-15 суток при условии оптимальной влажности и температуре 15-25 бетон достигает прочности до 70%. Если такие условия не выдерживаются, то соответственно затягиваются и сроки.

Обычно говоря о прочности, под этим понятием подразумевают кубиковую на сжатие. Но профессиональные бетонщики в обязательном порядке уточняют следующие характеристики:

От того, насколько точно вычислена прочность, зависит надежность изготавливаемых из материала конструкций. Поэтому в расчетах важен каждый исчисляемый показатель.

Какие требования к проверке предъявляет ГОСТ

Качество бетона на прочность проверяют как сами производители, так и контролирующие органы, руководствуясь при этом требованиями ГОСТов. Методика проведения испытаний и порядок обработки полученных результатов регламентированы ГОСТами 22690-88, 10180-2012, 18105-2010, 7473-2010, 13015-2003, 17621-87, 27006-86, 28570-90.

Указанные стандарты распространяются на все виды бетона и четко определяют правила проведения испытаний всеми существующими методами и оценки прочности. Основными нормируемыми и контролируемыми значениями в ходе проверок являются:

прочность на сжатие в конструкциях или отобранных образцах. Обозначается буквой В, определяется в классах;
прочность на осевое растяжение (Bt) – устанавливается класс;
водонепроницаемость (W) – проводится определение марки бетона;
морозостойкость (F) – рассчитывается марка;
средняя плотность (D) – исчисляется в марках.

Проводятся испытания разными методами, при этом исследуются вырубленные из монолита или только что залитые образцы площадью от 100 до 900 см². Расстояние от края конструкции и между проверяемыми местами, и количество измерений четко регламентированы нормативными документами.

Все полученные значения записываются в протокол определения прочности бетона, согласно которого определяются прочностные свойства сооружений на предмет соответствия всем действующим нормативам.

Определяются прочностные значение в Мпа или кгс/см². Ниже приведена таблица определения прочности бетона разных классов и марок.

Какие существуют методы испытаний

В обследовании уже построенных зданий и в производстве стройматериалов применяются разные методы определения прочности бетона. Все они разделяются на функциональные группы: разрушающие и неразрушающие. Последние выполняются прямым и косвенным способами.

С помощью данных методик осуществляется контроль и получается оценка прочностных показателей бетона в уже возведенных и эксплуатируемых зданиях, на стройплощадках и в лабораторных условиях.

Разрушающие методы

Испытания разрушающим методом подразумевают вырубку или выпиливание образцов из готовой бетонной конструкции, которые впоследствии разрушаются на специальном прессе. Цифровые величины сжимающих усилий фиксируются после каждого испытательного мероприятия.

Такой способ позволяет получить достоверную информацию о характеристиках материала, но из-за высокой трудоемкости, дороговизны и образования на сооружениях локальных разрушений используется только в крайних случаях.

В условиях производства проверки выполняют на специально заготовленных сериях образцов, отобранных из рабочей смеси с полным соблюдением технических регламентов и стандартов. Образцы цилиндрической или кубовидной форм выдерживаются в максимально приближенной к заводским условиям среде, после чего проходят тестирование на прессе.

Неразрушающие прямые

Контрольные проверочные тесты прямым неразрушающим методом контроля осуществляются без нанесения повреждений обследуемым объектам. Для механического воздействия на исследуемую плоскость применяются специальные приборы для определения прочности бетона, с помощью которых взаимодействие производится:

способом отрыва. Составом на основе эпоксидов к монолитной поверхности приклеивается диск из высокопрочной стали. Далее с применением специальных механизмов диск вместе с бетонным фрагментом отрывается. Посредством математических расчетов условная величина усилия переводится в определяемый показатель;
методом отрыва со скалыванием. В данном случае прибор не к диску крепится, а непосредственно в полость бетонного объекта. В просверленные отверстия помещаются анкеры лепесткового типа, после чего элемент материала нужного размера извлекается. При этом устанавливается разрушающее усилие;
способом скалывания ребра. Применяется к таким конструкциям с наличием в них колонн, перекрытий и балок. К выступающему участку крепится прибор, нагрузка плавно увеличивается. Глубину и усилие скола устанавливают в момент разрушения, затем искомая прочность рассчитывается по формуле.

Механические методы определения прочности бетона не применяются, когда менее 20 мм составляет толщина защитного слоя. Особо относится это к технике скалывания.

Неразрушающие косвенные

При таких испытаниях прочность устанавливается без введения в тело конструкции тестирующих устройств. В данном случае применяют следующие способы:

исследование ультразвуком. Прибор устанавливается на ровную неповрежденную поверхность, по предварительно составленной программе прозванивают один за другим каждый участок. Ультразвуковым способом прочностные показатели получаются путем сравнивания скорости прохождения волн в эталонном образце и готовой конструкции;
метод ударного импульса. Здесь молотком Шмидта ударяют по поверхности бетона и фиксируют образуемую при ударе энергию. Точность искомых значений с помощью техники ударного импульса относительно невысокая;
метод упругого отскока. Проводится стекломером, который измеряет путь бойка при ударе о бетон;
способ пластического отскока. Состоит в сравнении образующего вследствие удара металлическим шаром размеров следа с эталонным отпечатком. На практике применяется наиболее часто, проводится молотком Кашкарова, в корпус которого помещается стальной стержень.

Основные характеристики контроля прочности ударным методом, отрывом и другими неразрушающими способами приведены в таблице.

Заключение

Читайте также: