Способы неразрушающих испытаний бетона в железобетонных конструкциях

Определение прочности бетона: методы и их особенности

Прочность бетона является важнейшей характеристикой, от которой зависят эксплуатационные параметры материала. Под прочностью подразумевают способность бетона противостоять внешним механическим силам и агрессивным средам. Особенно актуальны способы определения этой величины методами неразрушающего контроля: механическими или ультразвуковым.

Правила испытания прочности бетона на сжатие, растяжение и изгиб определяются ГОСТ 18105-86. Одной из характеристик прочности бетона является коэффициент вариации (Vm), который характеризует однородность смеси.

По ГОСТ 10180—67 предел прочности бетона при сжатии определяется при сжатии контрольных кубов с размерами ребер 20 см в 28-суточном возрасте — это так называемая кубиковая прочность. Призменная прочность определяется как 0,75 кубиковой прочности для класса бетона В25 и выше и 0,8 для класса бетона ниже В25

Помимо ГОСТов, требования к расчётной прочности бетона задаются в СНиПах. Так, например, минимальная распалубочная прочность бетона незагруженных горизонтальных конструкций при пролете до 6 метров должна составлять не менее 70% проектной прочности, а свыше 6 метров – 80% проектной прочности бетона.

Механические неразрушающие методы определения прочности бетона

Неразрушающие способы бетона на сжатие основываются на косвенных характеристиках показаний приборов. Испытания прочности бетона проводятся с помощью основных методов: упругого отскока, ударного импульса, отрыва, скалывания, пластической деформации, отрыва со скалыванием.

О том, какие существуют марки бетона по прочности, в этой статье рассказывают специалисты.

Закажите лучший бетон М200 для строительства и изготовления стяжек полов, дорожек, бетонных лестниц.

Рассмотрим виды испытательных приборов механического принципа действия. Таким способом прочность бетона определяется глубиной внедрения рабочего органа прибора в поверхностный слой материала.

Принцип действия молотка Физделя основан на использовании пластических деформаций строительных материалов. Удар молотка по поверхности бетона образует лунку, диаметр которой и характеризует прочность материала. Место, на которое наносятся опечатки, должно быть очищено от штукатурки, шпатлевки, окрасочного слоя. Испытания проводятся локтевыми ударами средней силы по 10-12 раз на каждом участке конструкции с расстоянием между отпечатками не менее 3 см. Диаметр полученных лунок измеряется с помощью штангенциркуля по двум перпендикулярным направлениям с точностью до десятой миллиметра. Прочность бетона определяется с помощью среднего диаметра отпечатка и тарировочной кривой. Тарировочная кривая строится на сравнении полученных диаметров отпечатков и результатов лабораторных исследований на образцах, взятых из конструкции или изготовленных по технологиям, аналогичных примененным.

На свойствах пластической деформации основан и принцип действия молотка Кашкарова. Различие между этими приборами заключается в наличии между молотком и завальцованным шариком отверстия, в которое введен контрольный стержень. Удар молотка Кашкарова приводит к образованию двух отпечатков. Одного — на поверхности обследуемой конструкции, второго — на эталонном стержне. Соотношение диаметров получаемых отпечатков зависит от прочности исследуемого материала и контрольного стержня и не зависит от скорости и силы удара молотка. По среднему соотношению диаметров двух отпечатков с помощью тарировочного графика устанавливают прочность бетона.

Пистолеты ЦНИИСКа, Борового, молоток Шмидта, склерометр КМ, оснащенный стержневым ударником, работают, основываясь на принципе упругого отскока. Измерения величины отскока бойка проводятся при постоянной величине кинетической энергии металлической пружины и фиксируются указателем на шкале прибора. Взвод и спуск бойка происходят автоматически при соприкосновении ударника и испытуемой поверхности. Склерометр КМ имеет специальный боек определенной массы, который с помощью предварительно напряженной пружины с заданной жесткостью ударяет по металлическому ударнику, прижатому другим концом к обследуемой поверхности.

Метод испытания на отрыв со скалыванием позволяет определить прочность бетона в теле бетонного элемента. Участки для испытания подбираются таким образом, чтобы в этой зоне не было арматуры. Для проведения исследований используют анкерные устройства трех типов. Анкерные устройства первого типа устанавливаются в конструкцию при бетонировании. Для установки второго и третьего типов анкерных устройств предварительно подготавливают шпуры, высверливая их в бетоне.

Ультразвуковой метод измерения прочности бетона

Принцип действия приборов ультразвукового контроля основывается на связи, которая существует между скоростью распространения ультразвуковых волн в материале и его прочностью.

В зависимости от способа прозвучивания разделяют две градуировочные зависимости: «скорость распространения волн — прочность бетона», «время распространения ультразвуковых волн — прочность бетона».

Метод сквозного прозвучивания в поперечном направлении применяется для сборных линейных конструкций — балок, ригелей, колонн. Ультразвуковые преобразователи при таких испытаниях устанавливаются с двух противоположных сторон контролируемой конструкции.

Поверхностным прозвучиванием испытывают плоские, ребристые, многопустотные плиты перекрытия, стеновые панели. Волновой преобразователь устанавливается с одной стороны конструкции.

Для получения надежного акустического контакта между испытуемой конструкцией и рабочей поверхностью ультразвукового преобразователя используют вязкие контактные материалы типа солидола. Возможна установка «сухого контакта» с использованием конусных насадок и протекторов. Ультразвуковые преобразователи устанавливают на расстоянии не менее 3 см от края конструкции.

Способы уплотнения бетонной смеси — здесь описано, какие они бывают и какой выбрать.

Цена бетона М400 по этой ссылке, в нашем каталоге.

Приборы для ультразвукового контроля прочности состоят из электронного блока и датчиков. Датчики могут быть раздельными или объединенными для поверхностного прозвучивания.

Скорость распространения ультразвуковой волны в бетоне зависит от плотности и упругости материала, наличия в нем пустот и трещин, отрицательно влияющих на прочность и другие качественные характеристики. Следовательно, ультразвуковое прозвучивание предоставляет информацию о следующих параметрах:

  • однородности, прочности, модуле упругости и плотности;
  • наличии дефектов и особенностях их локализаций;
  • форме А-сигнала.

Прибор записывает и преобразует в визуальный сигнал принимаемые ультразвуковые волны. Оснащенность контрольного оборудования цифровыми и аналоговыми фильтрами позволяет оптимизировать соотношение сигнала и помех.

Методы разрушающего контроля прочности бетона

Каждый застройщик может выбирать самостоятельно методы неразрушающего контроля, но согласно существующим СНиПам разрушающий контроль является обязательным. Способов организации выполнения требований СНиПов существует несколько.

  • Контроль прочности бетона может проводиться на специально изготовленных образцах. Применяется этот метод при производстве сборных железобетонных конструкций и для выходного контроля БСГ (бетонной смеси готовой) на стройплощадке.
  • Прочность бетонов может контролироваться на образцах, которые были получены способами выпиливания и вырубывания из самой конструкции. Места взятия проб определяются с учетом снижения несущей способности в зависимости от напряженного состояния. Целесообразно, чтобы эти места указывались самими проектировщиками в проектной документации.
  • Испытания образцов, изготовленных на месте проведения работ в условиях, определенных конкретным технологическим регламентом. Однако укладка бетона в кубы для проведения последующих испытаний, его твердение и хранение значительно отличаются от реальных условий укладки, уплотнения и твердения рабочих бетонных смесей. Эти различия существенно снижают достоверность получаемых таким способом результатов.

Самостоятельное измерение прочности бетона

Профессиональные методы определения прочности бетона дороги и не всегда доступны. Существует способ самостоятельного проведения обследования на прочность бетонных конструкций.

Для испытаний потребуется молоток весом 400-800 г и зубило. По приставленному к поверхности бетона зубилу наносится удар средней силы. Далее определяется степень повреждения, нанесенного поверхностному слою. Если зубило оставило лишь небольшую отметину, то бетон можно отнести к классу прочности В25. При наличии более значительной зазубрины бетон можно отнести к классам В15-В25. Если зубило проникнет в тело конструкции на глубину менее 0,5 см, то образец можно отнести к классу В10, если более 1 см — к классу В5. Класс или марка бетона по прочности — это основной показатель качества бетонной смеси, которые определяют среднюю прочность бетона. Например, средняя прочность бетона В30 (М400) составляет 393 кгс / см2.

Ориентировочно определить прочность бетона Rб в на 28 сутки в МПа можно по формуле Боломея-Скрамтаева, которая является основным законом прочности бетона. Для этого необходимо знать марку примененного цемента — Rц и цементно-водное соотношение — Ц/В. Коэффициент А при нормальном качестве заполнителей равен примерно 0,6.

При этом набор прочности бетона во времени подчиняется формуле

n = Марочная прочность *(lg(n) / lg(28)) , где n не менее 3 дней,

на 3 сутки бетон набирает около 30% марочной прочности, на 7 сутки — 60-80%, а 100% предел прочности достигается на 28-е сутки. Дальнейшее повышение прочности бетона происходит, но очень медленно. Согласно СНиП 3.03.01-87, уход за свежим бетоном продолжается до набора 70% прочности или до другого срока распалубливания.

Методы самостоятельного определения прочности бетонных конструкций просты и экономичны. Однако в случае строительства важных объектов целесообразно обратиться к услугам специализированных лабораторий.

Неразрушающий контроль бетона – методы и оборудование

Качественно изготовленные бетонные конструкции способны прослужить не один десяток лет. Одним из наиболее важных и ключевых методов, служащих для определения их надежности, является неразрушающий контроль бетона, выясняющий однородность материала, его прочность, толщину защитного слоя и другие немаловажные показатели готовых изделий.

Читать еще:  Как снять линолеум приклеенный к бетонному полу

Методы неразрушающего контроля

Наиболее значимым параметром для бетонных изделий является прочность материала на сжатие, хотя в некоторых конструкциях одним из основных показателей считается прочность бетона на растяжение при изгибе.

Контрольные замеры производятся как в лабораториях, так и непосредственно на строительных площадках.

Неразрушающим контролем называется определение свойств и характеристик бетонных конструкций без нарушения их пригодности и возможности дальнейшей эксплуатации. Следует отметить, что все существующие методы контроля представляют собой косвенные способы получения необходимых показателей. Каждый из способов имеет свои неоспоримые достоинства и некоторые ограничения в использовании, поэтому выделить какой-либо из них не представляется возможным.

Наиболее простым считается контроль линейных замеров изделия, а также соответствие возможным отклонениям в вертикальном и горизонтальном направлении конструктивных элементов сооружения в целом. При этом используют:

  • рулетки;
  • линейки;
  • щупы;
  • штангенциркули;
  • нивелиры;
  • теодолиты.

К неразрушающим методам контроля на прочностные характеристики и однородность внутренней структуры бетона относятся:

  • местные разрушения – на отрыв со скалыванием, на скалывание ребра, либо отрыв стальных дисков;
  • ударное воздействие – величина отскока, импульс при ударе, искусственная деформация;
  • ультразвук.

На точность контроля могут влиять некоторые факторы:

  • марка и состав цементной смеси;
  • разновидность заполнителя;
  • карбонизация – изменения, возникающие в поверхностном слое под воздействием углекислого газа;
  • условия схватывания и отвердевания;
  • возраст бетона;
  • влажностные и температурные параметры поверхности.

Методы местных разрушений

Подобные способы считаются наиболее точными из всех существующих неразрушающих методов, так как в них предусматривается использование универсальной и достаточно простой градуировочной зависимости, в которой принимаются во внимание два параметра:

  • разновидность бетона (относится к легкому или тяжелому типу);
  • крупность заполнителя.

Методом отрыва со скалыванием регистрируют сопротивление бетона при местном разрушении изделия в момент отрыва его фрагмента анкерным устройством. Данный способ является достаточно точным, но трудоемким. К тому же, его использование невозможно в конструкциях со слишком тонкими стенками и на густоармированных участках.

Метод скалывания ребра предусматривает скол выступающего угла бетонной конструкции. Для него не требуется выполнять высверливание и другие подготовительные работы, но при толщине защитной прослойки менее чем 20мм его использование не допустимо. Применяют скалывание ребра для контроля за линейными конструкциями, такими как ригели и сваи, перемычки и колонны, балки и др.

Метод стальных дисков используют в случаях, когда два предыдущих способа применять не допускается из-за различных ограничений. Он менее трудоемок, но имеет свои недостатки. Дело в том, что металлические диски, которые в дальнейшем необходимо будет оторвать, следует наклеивать до начала испытания за 5-24 часа, в зависимости от вида клеевого состава.

К недостаткам всех трех методов можно отнести:

  • частичное разрушение поверхности;
  • необходимость предварительного определения количества и глубины расположения арматуры;
  • длительность и трудоемкость процесса.

Методы ударного воздействия

Способ неразрушающего контроля методом ударного импульса считается наиболее востребованным, а поэтому – распространенным. Он предусматривает фиксацию энергии удара именно в тот момент, когда боек ударного инструмента соприкасается с бетонной поверхностью. Данный метод позволяет установить класс бетона, измерить его прочность, а также упругость относительно разных углов наклона к испытываемой поверхности. Он помогает выявить зоны недостаточного уплотнения, либо неоднородности структуры материала.

По показателям нескольких замеров производится усреднение показателей, что является окончательным результатом проверки.

Метод упругого отскока включает в себя замеры пути обратного хода ударника после его воздействия на поверхность бетона или прислоненную к ней стальную пластину. При данном варианте контроля кроме прочности материала определяется его твердость, для чего контролирующие приборы комплектуются склерометрами.

Метод пластической деформации предусматривает измерение габаритов отпечатка, оставленного на бетоне после ударения о поверхность стального шарика. Подобный способ является устаревшим, но из-за малой стоимости оборудования он до сих пор остается востребованным.

Ультразвуковой метод

Такой способ контроля позволяет при помощи ультразвука проверять прочностные свойства бетона в пределах всего «тела» конструкции. Кроме этого существует возможность определения:

  • глубины и размера трещин;
  • качества бетонирования;
  • возможных дефектов.

В процессе проведения проверки производится поверхностное и сквозное прозвучивание с использованием специальных датчиков, находящихся с одной или двух-четырех сторон подвергающегося тестированию бетонного изделия. К недостаткам данного вида контроля относится невозможность использования ультразвукового способа для исследования высокопрочных бетонов.

Приборы для измерений

Устройства, использующиеся для проведения неразрушающего контроля, представляют собой приборы, производящие оперативную диагностику состояния материала без нарушения его целостности. В технической литературе их называют приборами неразрушающего контроля с условным обозначением «ПНК».

Измерения производятся в соответствии с нормативами и техническим заданием заказчика. Неразрушающий метод контроля бетона включает в себя проверку следующих параметров:

  • прочности конструкции;
  • твердости материала;
  • наличия внутренних пустот;
  • глубины и качества заделки арматуры;
  • влагонепроницаемости;
  • морозоустойчивости;
  • величины защитной прослойки и др.

ПНК подразделяются на несколько групп.

Измерители прочности

Оборудование производит диагностику бетона на прочность без механических разрушений конструкции в целом. Результаты получаются путем косвенных замеров и перерасчетов полученных величин, непосредственно отвечающих за прочностные характеристики или статически с ними взаимосвязанные. Прочность характеризуется сопротивлением внешним механическим воздействиям путем появления внутренних напряжений, способных противостоять разрушению материала.

К оборудованию, предназначенному для неразрушающего контроля прочности, относятся:

  • механические измерители, позволяющие определять прочностные свойства способом упругого отскока. В зависимости от модели, они производят измерения тонкостенных (до 100мм) и толстостенных (более 100мм) изделий из бетона. В первом случае ПНК имеют уменьшенную энергию удара. Механические приборы отличаются наличием погрешности до 15-20 процентов;
  • электронные измерители способны получить измеряемые величины с высокой долей точности (погрешность менее чем 5 процентов для бетонных изделий со стенками до 100мм). Электронный прибор для измерения прочности бетона используют для стабильного измерения прочностных показателей методами упругого отскока с автоматическим учетом направления и угла наклона измерителя. К тому же, оборудование способно определить степень карбонизации. Данная разновидность ПНК имеет возможность подключения к компьютерной технике;
  • измерители электронного типа с выносными преобразователями. При определении прочности тонкостенных изделий они имеют небольшую погрешность – в пределах пяти процентов. Результаты измерений учитывают процессы карбонизации, а выводятся они в виде графических гистограмм. Допускается производить управление оборудованием через компьютер;
  • электронные измерители, использующие метод ударного импульса и передающие данные непосредственно на компьютер. Приборы имеют 7-15 процентную погрешность и усовершенствованные возможности. Одни модели оснащены самовзводными склерометрами, отвечающими за определение твердости бетона. Они производят удар с усиленной энергией. Другие модели имеют светодиодную индикацию и расширенный тепловой режим;
  • электронные измерители, работающие по методу отрыва со скалыванием. Они представляют собой двухцилиндровый гидравлический пресс, оснащенный опорами и имеющий встроенную электронику;
  • двухпараметрические электронные измерители, сочетающие методы и отскока, и ударного импульса. Их погрешность составляет 8 процентов, а отличаются приборы возможностью внесения оперативных корректировок в процессе работы;
  • ультразвуковые измерители способны определить прочность бетонной глыбы, ее однородность и внутренние дефекты на основании времени и, соответственно, скорости прохождения ультразвука сквозь тело бетона. Исследования и измерения производят на фиксированной прозвучивающей базе. Некоторые модели комплектуются выносными датчиками, другие подключаются к ПК через специальные кабели;
  • микроскоп, предназначающийся для определения величины трещин.

В ходе проводящихся проверок в приборах, производящих неразрушающие методы контроля прочности бетона, происходит изнашивание их механических частей, что влияет на точность результатов измерений. Для проверки соответствия показаний эталонным значениям измерители подвергают периодической диагностической проверке на калибровочных наковальнях.

Измерители твердости

Твердость представляет собой возможность сопротивления материала в случае пластического деформирования или местного воздействия на его поверхность более твердого материала. Данное свойство зависит одновременно от прочности и пластичности бетона, а определяется оно несколькими видами портативных твердомеров:

Анализаторы влажности

Под термином «влажность» понимают процентное отношение массы влаги, содержащейся в исследуемом материале, к его массе в сухом или влажном состоянии. Основным направлением использования влагомеров является контроль за влажностью древесины, поэтому первоначально они настроены на показатели древесных пород. При необходимости контроля за бетонными поверхностями изготовители к приборам прилагают инструкции, в которых находятся таблицы соответствия влажности бетона или других материалов к влажности древесины.

Неразрушающий контроль подразумевает измерение не самой влажности, а связанного с ней параметра. В дальнейшем результат «переводят» в показатель влажности.

Влагомеры подразделяются на два основных виды:

  • игольчатые, производящие замеры электрического сопротивления, зависящего от показателя влажности, между погруженными в бетон контактными иглами;
  • бесконтактные, определяющие контролируемые величины на основании затухания электромагнитных волн.

Измерители защитного слоя

Оборудование можно с уверенностью отнести к приборам поиска арматуры. Принцип их действия состоит в искажении электромагнитного сигнала устройства в случае его «встречи» с арматурой, расположенной в теле бетона. В результате, полученные показатели преобразуются в информацию о месторасположении металлического каркаса.

Читать еще:  Что такое тощий бетон

В качестве аппаратуры применяются:

  • локаторы арматуры, использующиеся не только для обнаружения места нахождения стальных стержней, но и для определения размера защитной прослойки;
  • профометры, определяющие место расположения стержней, их диаметр, а также реальное отдаление от поверхности;
  • измерители, помогающие оперативно выявить положение и габариты арматуры, а также толщину защитного бетонного слоя.

Каждый из приборов контроля выполняет предназначенную для него функцию. В целом они создают реальную картину, относящуюся к качеству бетонного изделия, либо конструкции. Все измерители основаны на том или ином методе проверки, но в итоге полученные результаты помогают определить, насколько конструкция остается надежной и прочной.

Неразрушающие методы контроля прочности бетона

Рубрика: Технические науки

Статья просмотрена: 29518 раз

Библиографическое описание:

Бербеков Ж. В. Неразрушающие методы контроля прочности бетона // Молодой ученый. — 2012. — №11. — С. 20-23. — URL https://moluch.ru/archive/46/5697/ (дата обращения: 11.02.2020).

В статье ставится задача рассмотреть методы контроля прочности бетона, при которых последний не теряет свои эксплуатационные качества и не нарушается целостность изделия. Выявлена и обоснована необходимость использования неразрушающих методов контроля прочности, описаны принципы проведения испытаний.

Ключевые фразы: бетон, прочность бетона, неразрушающий контроль, методы испытаний, ударный, скол, ультразвуковой.

Бетон — строительный материал, искусственный каменный материал, получаемый в результате затвердевания рационально подобранной и уплотненной смеси вяжущего вещества (цемент или др.), заполнителей, воды. В ряде случаев может содержать специальные добавки. Смесь этих материалов до затвердевания называют бетонной смесью. Зерна песка и щебня составляют каменную основу бетона. Цемент­ное тесто, образующееся после затворения бетонной смеси водой, обво­лакивает зерна песка и щебня, заполняет промежутки между ними и играет вначале роль смазки заполнителей, придающей подвижность (текучесть) бетонной смеси, а впоследствии, затвердевая, связывает зерна заполнителей, образуя искусственный камень — бетон. Бетон в сочетании со стальной арматурой называют железобетоном.

Неразрушающий контроль — контроль свойств и параметров объекта, при котором не должна быть нарушена пригодность объекта к использованию и эксплуатации. Неразрушающий контроль особенно важен при создании и эксплуатации жизненно важных изделий, компонентов и конструкций.

При проведении определения прочности бетона с помощью методов неразрушающего контроля необходимо учитывать, что все эти методы являются косвенными. Выделить какой-то один метод нельзя, все они обладают своими достоинствами, недостатками и ограничениями в применении. Поэтому лаборатория оснащена приборами неразрушающего контроля, позволяющими использовать все методы. На начальном этапе существования здания обычно осуществляется контроль соответствия проекту линейных размеров и отсутствия их существенных отклонений от нормативных значений. Для этого применяются линейки, рулетки, нутромеры, скобы, штангенциркули, щупы микроскопы и другой специальный инвентарь. Для замеров отклонений конструкций от вертикали и горизонтали обычно используются нивелиры, теодолиты и поверочные линейки. В существующем здании оценка прочностных показателей конструктивных единиц обычно осуществляется двумя способами. Первый основывается на нагружении конструкции вплоть до ее разрушения, и, таким образом, определяется предельная несущая способность. Однако применение такого метода является, по понятным причинам, экономически нецелесообразным. Гораздо более привлекательны в этом плане неразрушающие методы, которые подразумевают применение для оценки состояния конструкций специальных приборов. В этом случае обработка полученных результатов измерений осуществляется при помощи компьютерных программ, что позволяет получить значительную достоверность конечных характеристик. Наиболее весомым фактором, определяющим метод и средства измерения и контроля, является предельно допустимая погрешность измерений. Так же немаловажно удобство проведения работ, простота обработки результатов. Основой неразрушающих методов являются косвенные характеристики, такие как отпечаток на бетоне; энергия, затраченная на удар; напряжение, приведшее к местному разрушению бетона. Рассмотрим подробнее часто применяемые методы неразрушающего контроля для основных строительных материалов.


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 в процессе вырывания из него анкерного устройства.

Метод отрыва со скалыванием является единственным неразрушающим методом контроля прочности, для которого в стандартах прописаны градуировочные зависимости. Метод отрыва со скалыванием характеризуется наибольшей точностью, но и наибольшей трудоемкостью испытаний, обусловленной необходимостью подготовки шпуров для установки анкера. К недостаткам метода следует отнести также невозможность использования в густоармированных и тонкостенных конструкциях.

Метод отрыва стальных дисков может быть использован при испытании бетона в густо-армированных конструкциях, когда метод отрыва со скалыванием, а нередко и метод скалывания ребра конструкции (с учетом его ограничений) не могут быть использованы. Он точен и менее трудоемок по сравнению с методом отрыва со скалыванием. К недостаткам метода следует отнести необходимость наклеивания дисков за 3-24 часа до момента испытания (в зависимости от применяемого клея).

Метод скалывания ребра конструкции используется главным образом для контроля линейных элементов (сваи, колонны, ригели, балки, перемычки и т.п.). В отличие от методов отрыва и отрыва со скалыванием, он не требует подготовительных работ. Однако при защитном слое менее 20мм и повреждениях защитного слоя метод неприменим.

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.


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 в единицах измерения прочности на сжатие. Также с их помощью можно определять класс бетона, производить измерение прочности под различными углами к поверхности объекта, переносить накопленные данные на компьютер.

Ударные импульсы – это ударные волны малой энергии, генерируемые подшипниками качения вследствие соударений и изменений давления в зоне качения этих подшипников в течение всего срока службы подшипников и распространяющиеся в материалах деталей подшипника, подшипникового узла и прилегающих к ним деталей.

Основные задачи применения метода ударных импульсов:

получение заблаговременного предупреждения об ухудшении условий смазки подшипников для осуществления своевременной замены смазки по ее фактическому состоянию;

получение заблаговременного предупреждения об ухудшении условий работы подшипников вследствие различных внешних воздействий для принятия своевременных мер по устранению этих воздействий (например, перегрузки, существенного дисбаланса, несоосности и т.п.);

получение заблаговременного предупреждения о появлении дефектов подшипников для планирования своевременных замен подшипников;

сведение к минимуму простоев оборудования;

сведение к минимуму рисков отказов оборудования и обеспечение надежности его работы.

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 заимствован из практики определения твердости металла. Для испытания бетона применяют приборы, называемые склерометрами, представляющие собой пружинные молотки со сферическими штампами. Молоток устроен так, что система пружин допускает свободный отскок ударника после удара по бетону или по стальной пластинке, прижатой к бетону. Прибор снабжен шкалой со стрелкой, фиксирующей путь ударника при его обратном отскоке. Энергия удара прибором должна быть не менее 0,75 Н-м; радиус сферической части на конце ударника – не менее 5 мм. Проверку (тарировку) приборов проводят после каждых 500 ударов.

При проведении испытаний после каждого удара берут отсчет по шкале прибора (с точностью до одного деления) и записывают в журнал. Требования к подготовке участков для испытаний, к расположению и количеству мест удара, а также к экспериментам для построения тарировочных кривых такие же, как в методе пластической деформации.

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).

Читать еще:  Что стелить под линолеум на бетонный пол

Приборы, применяемые для испытания методом пластических деформаций, основаны на вдавливании штампа в поверхность бетона путем удара или статического давления заданной силы. Устройства статического давления применяют ограниченно. Приборами ударного действия служат пружинные и ручные молотки со сферическим штампом (шариком) и приборы маятникового типа с дисковым или шариковым штампом. Твердость стали штампов приборов ударного действия должна быть не менее HRC 60, шероховатость — Ra Литература:


ГОСТ 18105-86 Бетоны. Правила контроля прочности бетона. Государственный стандарт союза ССР. 07.10.2007;

ГОСТ 24452-80 Бетоны. Методы испытаний. Государственный стандарт союза ССР. 07.10.2007;

Баженов Ю. М. Технология бетона: учебное пособие для технологических специальностей строительных вузов. Издательство «Высшая школа». 1979

Баженов Ю.М., Алимов Л.А., Воронин В.В. и др. Технология бетона, строительных изделий и конструкций. — М.: Изд-во АСВ, 2004;

Жуков А.Д. Универсальный справочник прораба. Изд-во НТС «Стройинформ», 2006;

Методы определения прочности бетона

Прочность бетона — важнейшая характеристика, которая применяется при проектировании и расчете конструкций для строительства различных сооружений. Она задается маркой М (в кг/см²) или классом В (в МПа) и выражает максимальное давление сжатия, которое выдерживает материал без разрушения.

При определении марочной прочности бетона строительные организации и изготовители конструкций должны руководствоваться требованиями нормативных документов — ГОСТ 22690-88, 28570, 18105-2010, 10180-2012. Они регламентируют методику проведения испытаний, обработку результатов.

Что влияет на прочность?

Затвердевшая в условиях строительной площадки бетонная смесь может давать отличные от лабораторных результаты. Помимо качества цемента и заполнителей на характеристику влияют:

  • условия транспортировки;
  • способ укладки в опалубку;
  • размеры и форма конструкции;
  • вид напряженного состояния;
  • влажность, температура воздуха на всем протяжении твердения смеси;
  • уход за монолитом после заливки.

Качество смеси и ее прочностные характеристики ухудшаются, если при производстве работ совершались грубые нарушения технологии:

  • доставка производилась не в миксере;
  • время в пути превысило допустимое;
  • при заливке смесь не уплотнялась вибраторами или трамбовками;
  • при монтаже была слишком низкая или высокая температура, ветер;
  • после укладки в опалубку не поддерживались оптимальные условия твердения.

Неправильная транспортировка приводит к схватыванию, расслоению и потере подвижности смеси. Без уплотнения в толще конструкции остаются пузырьки воздуха, которые ухудшают качество монолита.

При температуре 15°-25°С и высокой влажности в первые 7-15 суток бетон достигает прочности 70%. Если условия не выдерживаются, то сроки затягиваются. Опасно как охлаждение смеси, так и ее пересушивание. Зимой опалубку утепляют или прогревают, летом поверхность монолита увлажняют, накрывают пленкой.

На заводах ЖБИ осуществляют пропаривание или автоклавную обработку конструкций, чтобы уменьшить время набора прочности. Процесс занимает от 8 до 12 часов.

Чтобы определить, насколько характеристики конструкции соответствуют проектным, а также при обследованиях и мониторинге технического состояния зданий проводят проверку прочности бетона. Она включает лабораторные испытания образцов, неразрушающие прямые и косвенные методы исследования объектов.

Факторы, влияющие на погрешность измерений при контроле и оценке прочности бетона:

  • неравномерность состава;
  • дефекты поверхности;
  • влажность материала;
  • армирование;
  • коррозия, промасливание, карбонизация внешнего слоя;
  • неисправности прибора — износ пружины, слабую зарядка аккумуляторной батареи.

Самый информативный способ проверки бетонных конструкций — изъятие образцов из тела монолита с последующим их испытанием. Такой метод сводит к минимуму ошибки, но достаточно дорог и трудоемок. Поэтому чаще пользуются более доступными исследованиями с помощью приборов, измеряющих зависимые от прочности характеристики — твердость, усилие на отрыв или скол, длину волны. Зная их, можно с помощью переходных формул вычислить искомую величину.

Требования к проверке

С точки зрения заказчика наиболее предпочтительно проводить испытания неразрушающими методами контроля фактической прочности бетона. Сегодня созданы приборы, которые позволяют быстро получить результаты без бурения, высверливания или вырубки образца, портящих целостность конструкции.

Для осуществления контроля и оценки прочности бетона рассматривают три показателя:

  • точность измерений;
  • стоимость оборудования;
  • трудоемкость.

Наиболее дорогими являются испытания кернов на лабораторном прессе и отрыв со скалыванием. Исследования по величине ударного импульса, упругого отскока, пластических деформаций или с помощью ультразвука имеют меньшую затратную часть. Но применять их рекомендуется после установления градуировочной зависимости между косвенной характеристикой и фактической прочностью.

Параметры смеси могут существенно отличаться от тех, при которых была построена градуировочная зависимость. Чтобы определить достоверную прочность бетона на сжатие, проводят обязательные испытания кубиков на прессе или определяют усилие на отрыв со скалыванием.

Если пренебречь этой операцией, неизбежны большие погрешности при контроле и оценке прочности бетона. Ошибки могут достигать 15-75 %.

Целесообразно пользоваться косвенными методами при оценке технического состояния конструкции, когда необходимо выявить зоны неоднородности материала. Тогда правила контроля допускают применение неточного относительного показателя.

Как определить прочность бетона?

В производстве материалов и строительстве применяются методы для испытания бетона на прочность:

  • разрушающие;
  • неразрушающие прямые;
  • неразрушающие косвенные.

Они позволяют с той или иной точностью проводить контроль и оценку фактической прочности бетона в лабораториях, на площадках или в уже построенных сооружениях.

Разрушающие методы

Из готовой смонтированной конструкции выпиливают или выбуривают образцы, которые затем разрушают на прессе. После каждого испытания фиксируют значения максимальных сжимающих усилий, выполняют статистическую обработку.

Этот метод, хотя и дает объективные сведения, часто не приемлем из-за дороговизны, трудоемкости и причинения локальных дефектов.

На производстве исследования проводят на сериях образцов, заготовленных с соблюдением требований ГОСТ 10180-2012 из рабочей бетонной смеси. Кубики или цилиндры выдерживают в условиях, максимально приближенным к заводским, затем испытывают на прессе.

Неразрушающие прямые

Неразрушающие методы контроля прочности бетона предполагают испытания материала без повреждений конструкции. Механическое взаимодействие прибора с поверхностью производится:

  • при отрыве;
  • отрыве со скалыванием;
  • скалывании ребра.

При испытаниях методом отрыва на поверхность монолита приклеивают эпоксидным составом стальной диск. Затем специальным устройством (ПОС-50МГ4, ГПНВ-5, ПИВ и другими) отрывают его вместе с фрагментом конструкции. Полученная величина усилия переводится с помощью формул в искомый показатель.

При отрыве со скалыванием прибор крепится не к диску, а в полость бетона. В пробуренные шпуры вкладывают лепестковые анкеры, затем извлекают часть материала, фиксируют разрушающее усилие. Для определения марочной характеристики применяют переводные коэффициенты.

Метод скалывания ребра применим к конструкциям, имеющим внешние углы — балки, перекрытия, колонны. Прибор (ГПНС-4) закрепляют к выступающему сегменту при помощи анкера с дюбелем, плавно нагружают. В момент разрушения фиксируют усилие и глубину скола. Прочность находят по формуле, где учитывается крупность заполнителя.

Внимание! Способ не применяют при толщине защитного слоя менее 20 мм.

Неразрушающие косвенные методы

Уточнение марки материала неразрушающими косвенными методами проводится без внедрения приборов в тело конструкции, установки анкеров или других трудоемких операций. Применяют:

  • исследование ультразвуком;
  • метод ударного импульса;
  • метод упругого отскока;
  • пластической деформации.

При ультразвуковом методе определения прочности бетона сравнивают скорость распространения продольных волн в готовой конструкции и эталонном образце. Прибор УГВ-1 устанавливают на ровную поверхность без повреждений. Прозванивают участки согласно программе испытаний.

Данные обрабатывают, исключая выпадающие значения. Современные приборы оснащены электронными базами, проводящими первичные расчеты. Погрешность при акустических исследованиях при соблюдении требований ГОСТ 17624-2012 не превышает 5%.

При определении прочности методом ударного импульса используют энергию удара металлического бойка сферической формы о поверхность бетона. Пьезоэлектрическое или магнитострикционное устройство преобразует ее в электрический импульс, амплитуда и время которого функционально связаны с прочностью бетона.

Прибор компактен, прост в применении, выдает результаты в удобном виде — единицах измерения нужной характеристики.

При определении марки бетона методом обратного отскока прибор — склерометр — фиксирует величину обратного движения бойка после удара о поверхность конструкции или прижатой к ней металлической пластины. Таким образом устанавливается твердость материала, связанная с прочностью функциональной зависимостью.

Метод пластических деформаций предполагает измерение на бетоне размеров следа после удара металлическим шариком и сравнение его с эталонным отпечатком. Способ разработан давно. Наиболее часто на практике используется молоток Кашкарова, в корпус которого вставляют сменный стальной стержень с известными характеристиками.

По поверхности конструкции наносят серию ударов. Прочность материала определяется из соотношения полученных диаметров отпечатков на стержне и бетоне.

Заключение

Для контроля и оценки прочности бетона целесообразно пользоваться неразрушающими методами испытаний. Они более доступны и недороги по сравнению с лабораторными исследованиями образцов. Главное условие получения точных значений — построение градуировочной зависимости приборов. Необходимо также устранить факторы, искажающие результаты измерений.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector