Главная
Новости
Ремонт
Каркасный дом
Несущие конструкции
Металлические конструкции
Прочность дорог
Дорожные материалы
Стальные конструкции
Воздухоопорные сооружения
Грунтовые основания




19.11.2018


17.11.2018


17.11.2018


11.11.2018


11.11.2018


11.11.2018


09.11.2018


05.11.2018


02.11.2018


26.10.2018





Яндекс.Метрика
         » » Механические методы испытания прочности бетона

Механические методы испытания прочности бетона

28.11.2015

Целью испытаний является определение прочности бетона в поверхностных слоях конструкции.
Наибольшее распространение получили методы пластической деформации (отпечатки). Сущность их заключается в определении прочности бетона по глубине погружения индентора.
Для испытания выбирают участок с ожидаемыми повышенными напряжениями. Ось прибора должна быть перпендикулярна бетонной поверхности. Загрязнения или неровности удаляют наждачным диском. Если испытывают горизонтальные поверхности, то удаляют слой затвердевшего цементного молока до глубины 5...10 мм.
Площадь подготовленного испытываемого участка должна быть не менее 400 см2, на которой оставляют около 10 отпечатков. Соседние точки измерения должны отстоять друг от друга минимум на 30 мм. При статическом вдавливании расстояние между отпечатками должно быть не менее двух диам лунок при количестве не менее двух. Расстояние от края конструкции и от арматуры до точки измерения принимают не менее 40 мм. Прибор устанавливают в точки, где виден цементный камень. Места, где имеются крупные поры и проглядывает крупный заполнитель обходят, так как изменённые здесь величины резко отличаются от соседних.
Перед испытаниями и после них проводят контрольные измерения на прилагаемой к прибору пластинке с нормированной по Брине-лю твёрдостью для проверки полученных характеристик.
Для повышения точности измерения бетон перед испытанием окрашивают мелом, укладывают копировальную бумагу и по бумаге наносят удар молотком. Тогда получается чёрный отпечаток на белом фоне. Иногда на поверхность конструкции укладывают тонкую фольгу или копировальную бумагу чёрной стороной вверх, а на неё - белую бумагу. После удара получают диаметр отпечатка на фольге или белой бумаге. Замеры можно производить в лаборатории.
Диаметр отпечатка измеряют в двух взаимно перпендикулярных направлениях с точностью 0,1 мм и определяют его среднее значение. Если два значения отличаются друг от друга больше чем на 0,5 мм, то это измерение отбраковывается. Диаметр отпечатка шарика должен составлять 3,5...6,5 мм. Измеренные отпечатки отмечают карандашом. Используют градуированные лупы с 10-кратным увеличением, штангенциркулем, угловым масштабом (рис. 2.12). Шаблон изготавливают из двух стальных измерительных линеек, соприкасающихся в метке 10 мм. Угол между линейками равен 2,87°. Угловой шаблон надвигают поперёк большей оси отпечатка так, чтобы края отпечатка совпадали с внутренними гранями линеек на одних и тех же делениях. Из полученного значения вычитают нулевой отсчёт 100 мм и делят на 10.
Механические методы испытания прочности бетона

Молоток И.А. Физделя. Изготавливают из углеродистой стали. Ударный конец молотка оканчивается стальным шариком диаметром 17,463 мм из стали твёрдостью 62...66 Rс, который свободно закольцован и легко вращается в сферическом гнезде (рис. 2.13). Противоположный заострённый конец молотка подвергают закалке. Вес молотка 250 + 5 г. Ручка деревянная длиной 300 мм. По подготовленной поверхности наносят 6...8 лунок в течение 15 с локтевым ударом правой руки. Расстояние между лунками в кусте 5...7 см. По среднему диаметру лунок по тарировочному графику определяют прочность бетона (рис. 2.14).
Механические методы испытания прочности бетона

Молоток К.П. Кашкарова. Преимуществом конструкции молотка Кашкарова является значительно меньший разброс результатов измерения по сравнению с молотком Физделя из-за большей определённости силы удара (рис. 2.14).
Механические методы испытания прочности бетона

Он состоит из корпуса с металлической рукояткой, стакана с отверстием для шарика, сменного эталонного стержня, головки с пружиной. Стержень заострённым концом вставляют в стакан, преодолевая сопротивление пружины 5. Далее производят удары рукой или молотком по установленному в определённые точки прибору. При нанесении ударов на конструкции одновременно образуется два отпечатка на поверхности изделия dв и на эталонном стержне dэ. Стержень изготавливают из стали.
Механические методы испытания прочности бетона
Механические методы испытания прочности бетона

В Ст2сп2 или в Ст3пс2 с временным сопротивлением разрыву 420...460 МПа диаметром 10 мм длиной 100...150 мм. Расстояния между центрами отпечатков на эталонном стержне должны быть не менее 10 мм на одной линии. Диаметр отпечатка на бетоне dв должен составлять примерно 0,3...0,7 диаметра стального шарика. Наибольший диаметр отпечатка на эталонном стержне dэ ≤ 2,5 мм. После каждого удара эталонный стержень смещают на величину более 10 мм. Прочность бетона определяют по градуировочной кривой в зависимости от отношения dв/dэ (рис. 2.16, 2.17). Кривая построена при возрасте бетона 28 суток и влажности 2...6%.
Механические методы испытания прочности бетона

В общем случае
R = RωRτR28

где Rω, Rτ - коэффициенты, учитывающие влажность и прочность бетона. Необходимое количество отпечатков определяют по формуле
n = 400[(Rmax - Rmin)/Rср]2К2,

где Rmax, Rmin, Rcp - максимальное, минимальное и среднее значения предела прочности; К - коэффициент, определяемый в зависимости от числа полученных отпечатков n. Погрешность определения прочности 10...15%.
Градировочная кривая определения прочности бетона по отношению диам лунок на бетонной поверхности конструкции и металлическом эталоне показана на рис. 2.17.
Принято два вида нанесения ударов на бетонную поверхность: эталонным и обычным молотком.
Нанесение удара эталонным молотком.
Механические методы испытания прочности бетона

Нанесение удара обычным молотком по головке эталонного молотка.
Механические методы испытания прочности бетона

Прибор ПМ-12 выполнен в виде молотка с постоянной энергией удара. В приборе имеются две пружины. Одна из них соединяет боёк с неподвижной втулкой. Боёк перемещается внутри цилиндрического корпуса. Шток бойка соединён с ударником. На конце ударника находится стальной шарик диаметром 17 мм. При упоре прибора в конструкцию шток с ударником и защёлкой перемещается, растягивая пружину. Зуб защёлки соскакивает с бойка, пружина освобождается, и шток с ударником наносит удар, оставляя отпечаток на бетонной поверхности.
Прибор НИИЖБ. Способ основан на статическом вдавливании в бетонную поверхность сферического штампа 4 диаметра 75 мм (рис. 2.18, 2.19). В комплекте имеются три штампа с радиусом 10; 14 и 24 мм. Давление на штамп создаётся гидравлическим прессом 3. В струбцину диаметра 1 вмонтирован индикатор 2. Прибор укомплектован насосной станцией.
Механические методы испытания прочности бетона
Механические методы испытания прочности бетона

Прибор КМ. Состоит (рис. 2.20) из алюминиевого каркаса, внутри которого перемещается боёк 3. Прибор устанавливают перпендикулярно бетонной поверхности и нажимают на рукоятку корпуса. Ударная пружина 2 растягивается, а возвратная сжимается. В определённый момент времени пружина освобождается, и боёк 3 ударяется по ударнику 1. Боёк отскакивает и перемещает указатель 4 на шкале 5, фиксирующий величину упругого отскока.
Работу прибора периодически контролируют калибровкой по эталонной наковальне. Метод основан yf зависимости между прочностью бетона на сжатие и величиной упругого отскока бойка.
Механические методы испытания прочности бетона

Рассматриваемый метод относится к склерометрическим, основанным на определении прочности бетона путём нанесения фиксированного воздействия. Он может применяться для определения прочности металла, бетона, дерева, пластмасс.
Градуировка прибора должна производиться на материале того же состава, приготовленного по той же технологии, что и испытываемый.
Погрешность при определении прочности бетона 35%.
Молоток Шмидта. Прибор (рис. 2.21) устанавливают перпендикулярно поверхности испытываемого элемента. Нажатием руки ударник 1 вдвигают внутрь корпуса 5. Когда ударник полностью скроется в корпусе, молоток 4 автоматически освобождается и под действием пружины 6 ударяет по ударнику и отскакивает обратно на расстояние, которое фиксируется стрелкой 2 на шкале. Тарировочную кривую строят в координатах «прочность-величина отскока».
Механические методы испытания прочности бетона

Дисковый прибор ДПГ-4. Состоит (рис. 2.22) из диска, стержня, подложки и угломерной шкалы. Диск изготавливают диаметром 160 мм и толщиной 10 мм. Ударная кромка имеет трапецеидальную форму и на 1 мм цементирован. Стержень сечением 10x15 мм изготавливают длиной 25 см и массой 250 г. Прибор через подножку опирается на бетонную поверхность в трёх точках. Угломерная шкала позволяет для любых испытываемых поверхностей вычислить высоту падения диска.
Механические методы испытания прочности бетона

Прибор ПБ. Оценка прочности производится по глубине отпечатка индентора. Прибором можно измерять прочность образцов-спутников, изготовленных из того же материала, что и основное сооружение; прочность бетона непосредственно на конструкциях, закрепив его с помощью специальных приспособлений; прочность бетона в образцах, отобранных из готовой конструкции путём высверливания полыми алмазными зенками или вырезки алмазными дисками.
Прибор состоит (рис. 2.23) из жёсткой рамы, состоящей из двух плит, скреплённых стойками. На нижней плите смонтирован привод с ручной подачей, на верхней - укреплён прибор ПБ, состоящий из корпуса, упругого элемента, винта подачи, индикатора, индикатора усилий и индикатора глубины внедрения индентора.
Механические методы испытания прочности бетона

На поверхности образца и на поверхности фрагмента выполняют по пять единичных испытаний. Расстояния между опытными точками принимают не менее 25 мм. Прочность бетона на участке конструкции
Механические методы испытания прочности бетона

где Rk - прочность бетона эталонного состава на боковой грани комбинированного образца; R0 - прочность эталонного бетона; К - коэффициент, зависящий от состава бетона и технологии изготовления образца; К и Нэ - средние результаты единичных испытаний соответственно на фрагменте и на боковой грани комбинированного образца.
Для изготовления комбинированного образца из конструкции отбирают фрагмент, плоской поверхностью его укладывают на поддон формы, в форму укладывают бетонную смесь эталонного состава и подвергают тепловлажностной обработке.
Метод отрыва со скалыванием. Из тела бетона конструкции вырывают анкерное устройство, заделанное в отверстие (шпур) или установленное при бетонировании. Применяют три типа анкерных устройств (табл. 2.4). I тип - стержень с анкерной головкой, устанавливаемый в конструкцию до бетонирования (табл. 2.4); II тип - самозаанкеривающееся устройство с рифлёными сегментными щеками и разжимным конусом; III тип - самозаанкеривающееся устройство с рифлёными сегментными щеками и полым разжимным конусом со стержнем для опирания прибора. Устройства II и III типа устанавливают в готовые конструкции.
Механические методы испытания прочности бетона

Отверстия высверливают электрической сверлильной машиной с алмазными свёрлами с победитовыми наконечниками или пробивают шлямбуром. Расстояние между анкерными устройствами принимают не менее 250 мм, а расстояние от края конструкции до места вырыва - не менее 150 мм. В месте испытания не должна располагаться арматура. Толщина бетона на участке вырыва должна быть не менее двойной глубины заделки анкера. Наибольший и наименьший размеры вырываемой части бетона не должны отличаться один от другого более чем в 2 раза.
Этот метод является достаточно точным и позволяет определить прочность бетона в диапазоне 5...70 МПа. Прочность бетона вычисляют по формуле
R = αmР,

где F - усилие вырыва анкерного устройства; m - коэффициент, учитывающий максимальный размер крупности заполнителя в зоне вырыва и принимаемый равным 1 при крупности менее 50 мм и 1,1 — при крупности 50 мм и более; α - коэффициент пропорциональности между усилием вырыва и прочностью бетона, при R ≥ 10 МПа коэффициент принимают по табл. 2.5.
Устройство типа I можно использовать для определения прочности бетона в готовой конструкции. В просверлённое отверстие вставляют прибор, заполняют прочным раствором.
Для вырыва анкерных устройств применяют гидравлические пресс-насосы ГПНВ - 5 (рис. 2.9) и ГПНС-4. Прибор ГПНВ-5 устанавливают на поверхность конструкции, центрируют. При вращении рукоятки 6 поршень насоса 7 перемещается вниз, выдавливая масло в рабочую часть цилиндра 4 и к манометру 5. Поршень цилиндра 4, перемещаясь вверх, вырывает анкерное устройство. Максимальное усилие вырыва 55 кН.
Механические методы испытания прочности бетона

Метод скалывания ребра конструкции. Прочность бетона на сжатие определяют по усилию, необходимому для скалывания ребра конструкции (рис. 2.24 - 2.26). Для испытания используют прибор ГПНВ-5 в сочетании с устройством УРС или прибор ГПНС-4 с устройством УРС-2. На конструкцию помещают упорную раму 3; закрепляют её крюками 6 с винтовыми тягами; устанавливают скалывающий крюк 5, соединяя его с пресс-насосом. Глубину скола назначают равной 10, 20 или 30 мм. Расстояние между сколами принимают не менее 200 мм.
Механические методы испытания прочности бетона

Этот метод применяют для определения прочности бетона в диапазоне от 10 до 70 МПа. При использовании прибора УРС
R = 0,055(30F + F2),

где F - усилия разрушения, кН.
Определение прочности бетона по скорости прохождения ультразвука (ГОСТ 17624-87) приборами УКБ-1, УКБ-1М, УК-216П, УФ-90ПЦ, УК-10П, БЕТОН-8-УРЦ и др. На рисунке 2.27 приведены схемы прозвучивания бетона.
Определение прочности бетона по характеру следа, оставляемого на поверхности бетона ребром молотка или зубила. Прочность бетона при предварительном обследовании можно оценить простейшими приёмами, а именно: по характеру следа, оставляемого на поверхности бетона ребром молотка или зубилом.
Механические методы испытания прочности бетона

При оценке прочности бетона зубило устанавливают перпендикулярно поверхности конструкции (табл. 2.6).
Механические методы испытания прочности бетона

Метод отрыва. Определяют усилие, необходимое для местного разрушения при отрыве. На очищенную поверхность конструкции наклеивают эпоксидным клеем стальной диск со стержнем, с винтовой нарезкой для соединения с пресс-насосом (рис. 2.28).
Отрыв должен происходить не по клею, а по бетону. Для повышения прочности приклеивания поверхностный слой бетона снимают на глубину 0,5...1 мм, тщательно очищают от пыли, вокруг диска приклеивают бумажное кольцо, предохраняющее попадание клея на бетон за пределы зоны нагружения. Клей наносят на бетон и диск, выдерживают 10 мин. Затем диск прикладывают к бетону и пригружают гирей массой 1,5...2 кг. Испытание проводят не ранее чем через 24 часа. Диск через винтовой стержень присоединяют к пресс-насосу, центрируют и производят отрыв. Если отрываемая площадь менее 80% площади диска или под оторванным бетоном имеется арматура, то результат не учитывают. Диск используют многократно. Для очистки его от клея помещают сначала в кипяток, а затем в холодную воду. Метод применяют для определения прочности бетона в интервале 5...50 МПа.
Механические методы испытания прочности бетона

Построение градуировочных зависимостей. Испытания бетона неразрушающими методами позволяет получить косвенный показатель (КП): диаметр отпечатка, величину отскока, скорость распространения ультразвука, усилие для местного разрушения бетона, параметр ударного импульса и др. Для определения прочности бетона на сжатие необходимо иметь градуировочную зависимость «КП-П». Строят её путём параллельных испытаний неразрушающим методом и испытанием образцов на сжатие по ГОСТ 10180-78. Образцы-кубики бетона изготавливают из бетона того же состава, по той же технологии, при том же режиме температурно-влажностной обработки, что и конструкции, испытываемой неразрушающими методами. Градуировочные зависимости для контроля отпускной и передаточной прочности горячего бетона строят по результатам неразрушающих испытаний горячих образцов. Испытания на прессе производят при нормальной температуре. Около 40% от общего количества образцов изготавливают из бетонной смеси, отличающейся от проектной по водоцементному отношению ±0,4.
Обработка результатов измерений. Зависимость «косвенный показатель Х-прочность бетона Rн» принимают линейной:
Rн = ао + а1Х,

где Rн - вычисленное значение прочности бетона по градуировочной зависимости; X - косвенный показатель; а0 и а1 - коэффициенты, определяемые по формулам
Механические методы испытания прочности бетона

где Rср - среднее арифметической значение прочности бетона из испытаний на прессе; х - среднее арифметическое значение арифметической характеристики; R1cp и хi - соответственно значения прочностей и косвенных характеристик для отдельных серий из трёх образцов;
Механические методы испытания прочности бетона

где N - число серий (или отдельных образцов), использовавшихся для построения градуировочной зависимости.
После построения градуировочной зависимости определяют среднее квадратическое отклонение и(или) пробивания конструкции
Механические методы испытания прочности бетона

Градуировочную зависимость корректируют методом последовательных приближений из условия
Механические методы испытания прочности бетона

Пары единичных значений, не удовлетворяющие этому условию, отбрасывают. После того как построена зависимость, её оценивают по критерию
Механические методы испытания прочности бетона

Если условие не удовлетворяется, то подбирают другую эмпирическую формулу.