Классификация, назначение и область применение неразрушающих методов контроля прочности бетона

Методы определения прочности бетона разделяют:

· на разрушающие;

· с местным локальным разрушением;

· неразрушающие методы.

Разрушающие методы основаны на разрушении фрагмента бетона в прессе. Как правило, при производстве монолитных работ изготавливают кубы 100x100x100 мм, которые испытывают в прессе на сжатие в возрасте 28 суток. В некоторых случаях из тела конструкции высверливают цилиндры, которые также испытывают в прессе.

Методы с местным локальным разрушением основаны на разрушении небольшого фрагмента конструкции. К таким методам относятся методы отрыва со скалыванием и метод скалывания ребра.

Неразрушающие методы основаны на определении прочности по измеряемым косвенным характеристикам. Косвенными характеристиками прочности являются скорость прохождения ультразвука через бетон, диаметр отпечатка стального шарика, оставленного на бетоне при ударе, величина упругого отскока бойка от поверхности бетона при ударе и др. Все косвенные характеристики измеряются без разрушения бетона. Связь измеряемых косвенных характеристик с прочностью осуществляется на основе заранее установленных градуировочных зависимостей. Наибольшее распространение получили неразрушающие методы упругого отскока, ударного импульса, пластической деформации и ультразвуковой импульсный метод.

Градуировочные зависимости для неразрушающих методов имеют значительные погрешности, и их рекомендуется корректировать введением поправочных коэффициентов, которые получаются на основе совместных испытаний неразрушающим методом и разрушающим либо методом с местным локальным разрушением.

При испытании различными методами необходимо учитывать требования представленные в табл. 5.1.

Таблица 5.1

Требования к проведению испытаний неразрушающими методами

Метод	Число испытаний на участке	Расстояние	Толщина конструкции
между местами испытаний	от края конструкции до места испытаний
упругого отскока
пластической деформации
ударного импульса
отрыва		2 диаметра диска
отрыва со скалыванием		5 глубин вырыва		удвоенная глубина установки анкера
Окончание табл.5.1
Метод	Число испытаний на участке	Расстояние	Толщина конструкции
между местами испытаний	от края конструкции до места испытаний
скалывания ребра конструкции			-

Выбор методов определения прочности бетона при обследовании необходимо осуществлять с учётом предельных значений измеряемой прочности. Методы определения прочности и их предельные значения представлены в табл.5.2.

Таблица 5.2

Предельные значения измеряемой прочности бетона

для различных методов контроля

Метод	Предельные значения прочности бетона, МПа
упругого отскока и пластической деформации	5-50
ударного импульса	10-70
отрыва	5-60
отрыва со скалыванием	5-100
скалывания ребра	5-70

5.2.2. Применение метода отрыва со скалыванием для определения прочности бетона

Метод отрыва со скалыванием заключается в определении прочности бетона на сжатие в зависимости от усилия вырыва фрагмента бетона вместе с анкерным устройством, предварительно закрепленным в теле бетона. Фактически при испытаниях происходит местное, локальное разрушение бетона. Определение прочности бетона в конструкциях методом отрыва со скалыванием проводится по [30].

Метод отрыва со скалыванием имеет ряд преимуществ перед неразрушающими методами определения прочности бетона. Современные неразрушающие методы используют различные косвенные характеристики (скорость распространения ультразвука, диаметр отпечатка, оставленный на бетоне при ударе, и др.) для определения прочности бетона. Разрушение бетона не происходит, что часто ставит под сомнение полученные результаты. Градуировочные зависимости для всех неразрушающих методов должны корректироваться либо строиться заново для каждого вида бетона и условий твердения, что весьма затруднительно при проведении неразрушающего контроля прочности на объектах монолитного строительства.

Метод отрыва со скалыванием имеет также преимущество перед разрушающим методом при проведении испытаний в условиях проведения монолитных работ. При испытании кубов фактическая прочность бетона в конструкции, как правило, отличается от прочности кубов, поскольку кубы, как правило, хранятся в других условиях по сравнению с конструкциями условиях.

Метод отрыва со скалыванием основан на локальном разрушении бетона. Поэтому результаты, полученные данным методом, достоверны и корректировать зависимость не требуется. Метод определяет фактическую прочность бетона в реальной конструкции на основе разрушения небольшого участка конструкции.

Метод отрыва со скалыванием возможно использовать для определения фактической прочности бетона в реальных конструкциях (а не в кубах), а также для корректировки градуировочных зависимостей других неразрушающих методов.

Рис.5.1. Прибор ПОС-50МГ4+ для испытаний
методом отрыва со скалыванием

При испытаниях методом отрыва со скалыванием применяют три типа анкерных устройств (рис.5. 2).

Рис. 5.2. Типы анкерных устройств для метода отрыва со скалыванием

Анкерные устройства I типа устанавливают в конструкции при бетонировании; анкерные устройства II и III типа устанавливаются в предварительно подготовленные отверстия. Рекомендуемая глубина отверстия для анкера II типа – 30 мм; для анкера III типа – 35 мм.

Заделка анкерных устройств в бетоне должна обеспечивать надежное сцепление анкера с бетоном. Нагрузка на анкерное устройство должна возрастать плавно со скоростью не более 1,5-3 кН/с вплоть до вырыва его вместе с окружающим бетоном.

Прочность бетона вычисляют на основе усилия вырыва анкера выбранного типа вместе с фрагментом бетона по формуле

R=m₁∙m₂∙P , (5.1)

где Р - усилие отрыва анкерного устройства, кН; m₁ - коэффициент, учитывающий максимальный размер крупного заполнителя в зоне отрыва и принимаемый равным 1 при крупности менее 50 мм и 1,1 при крупности 50 мм и более; m₂ – коэффициент пропорциональности для перехода от усилия отрыв, кН, к прочности бетона, МПа; R – прочность бетона на сжатие, МПа.

Коэффициент пропорциональности m₂ назначается по табл. 5.3 в зависимости от вида анкерного устройства и глубины его забелки в бетон.

Таблица 5.3

Коэффициенты пропорциональности m₂ для метода отрыва со скалыванием

Условие твердения бетона	Тип анкер­ного устройст­ва	Предпола­­гаемая прочность бетона, МПа	Глубина заделки анкерного устройства, мм	Значение коэффициента m2 для бетонов
тяжелого	легкого
Естественное	I	£ 50		1,1	1,2
> 50		2,4	-
II	£ 50		0,9	1,0
> 50		2,5	-
III	£ 50		1,5	-
Тепловая обработка	I	£ 50		1,3	1,2
> 50		2,6	-
II	£ 50		1,1	1,0
> 50		2,7	-
III	£ 50		1,8	-

Пример: Определить прочность бетона методом отрыва со скалыванием. При испытании использовали анкерное устройство II типа. Крупность заполнителя более 50 мм. Твердение бетона происходило в естественных условиях. Согласно данным завода поставщика бетона марка бетона M300.

По табл. 5.3 назначаем глубину заделки анкерного устройства h=48 мм. Коэффициент для тяжелого бетона m₂=0,9. Проводим испытания, в результате которых определяем усилие вырыва анкерного устройства: P=32 кН. Вычисляем прочность на сжатие: R=m₁∙m₂∙P=1,1∙0,9∙32=31,68 МПа.

5.2.3. Применение метода скалывания ребра для определения прочности бетона

Метод скалывания ребра имеет те же преимущества перед другими методами, что и метод отрыва со скалыванием.

Рис. 5.3. Прибор ПОС-50 МГ4 "СКОЛ" для определения прочности бетона методом скалывания ребра

Прочность бетона на гранитном и известковом щебне может быть вычислена по формуле

R=0,058·m·(30·P+P²) , (5.2)

где m - коэффициент, учитывающий максимальный размер крупного заполнителя и принимаемый равным 1 при крупности заполнителя менее 20 мм; 1,05 - при крупности заполнителя от 20 до 30 мм и 1,1 - при крупности от 30 до 40 мм; Р - усилие скалывания, кН.

Пример:Определить прочность бетона методом скалывания ребра. Крупность заполнителя 25 мм.

Результатами испытаний установлено усилие скалывания P=12 кН. Для заполнителя крупностью в пределах от 20 до 30 мм принимаем коэффициент

m=1,05. Прочность бетона на сжатие определяем по формуле R=0,058∙m∙(30∙P+P²)=0,058∙1,05∙(30∙12+12²)=30,7 МПа.