Механические методы неразрушающего контроля прочности

Цель работы – ознакомление с неразрушающими механическими методами и приборами для определения прочности бетона.

Для определения прочности бетона в мостовом сооружении используют два метода неразрушающего контроля: метод ударного воздействия, метод отрыва со скалыванием бетона.

Первый метод – ударного воздействия с применением молотка ОМШ–1 склерометр механический (молоток Шмидта) позволяет провести достаточно большое число измерений, которые после статистической обработки дают надежные данные о прочности бетона.

Эталонный молоток Кашкарова:

Технические характеристики [3]:

– диапазон определения прочности

– 50…500кгс/см²;

– длина, мм – 300;

– масса, кг – 0,9…0,95

Молоток Кашкарова состоит из корпуса с головкой, стакана, пружины и индентора (шарика). Испытания бетона проводятся на участке конструкции, границы которого должны находиться на расстоянии не менее 50 мм до арматуры.

В молоток вставляется металлический стержень с известной прочностью. Затем молотком наносят удар по поверхности бетона. Удар по бетону наносят перпендикулярно к испытываемой поверхности (при этом удар можно наносить как эталонным молотком, так и обычным молотком по головке эталонного молотка). Удар следует наносить усилием, обеспечивающим получение отпечатка на бетоне размером 0,3…0,7 диаметра шарика, а на эталонном стержне не менее 2,5 мм.

Количество испытаний на участке конструкции (или образце) должно быть не менее 5. Расстояние между отпечатками должно быть не менее 30 мм на бетоне и 10 мм на эталонном стержне. (Примечание: с установленной периодичностью проводится калибровка средства испытания, для молотка Кашкарова – 1 раз в год, выдается Сертификат о калибровке, в котором указывается номинальный и фактический диаметр шарика).

Отпечатки неправильной формы на бетоне, образовавшиеся от косого удара, удара по крупному заполнителю или пустоте, отбраковывают. Отбраковывают и соответствующие парные с ними отпечатки на эталонном стержне (они помечаются напильником) и вместо них делают новые отпечатки.

Размеры отпечатков на бетоне и эталонном стержне измеряют с помощью углового масштаба или измерительной лупы с погрешностью не более 0,1 мм. Зная марку стали, из которого сделан стержень, а, следовательно, и его прочность, из соотношения диаметров отпечатков можно вычислить прочность бетона. В молотке Кашкарова в качестве эталонного стержня применяется круглая сталь марки Вст3пс диаметром 10 мм. Примечание: эталонные стержни и испытываемые бетонные конструкции должны находиться в одинаковых температурных условиях; при испытании прочности бетона при отрицательной температуре наружного воздуха замой или при положительной температуре (30…40⁰С) летом эталонные стержни должны находиться около конструкции не менее 30 мин.

При определении прочности бетона с применением молотка Кашкарова используют общую градуировочную зависимость, которая может несколько отклоняться от градуировочной зависимости, характерной для данного бетона. Это связано с тем, что скорость нарастания пластических деформаций стали (эталонного стержня) и бетона (испытуемой конструкции) при ударе будет различная, поэтому полностью исключить влияние изменения силы удара на результат измерения не удается. К недостаткам молотка Кашкарова следует также отнести низкую точность (15…20%) и то обстоятельство, что с его помощью можно оценить прочность бетона только в поверхностном слое (до 10 мм). Не учитывается возможная адгезия растворной части от зерен крупного заполнителя. Метод практически не чувствителен к изменению прочности крупного заполнителя его зерновому составу. Точность измерений можно несколько повысить, если для каждого конкретного состава бетона строить свои графики.

Обработка результатов.

Величину косвенной характеристики прочности бетона для участка конструкции вычисляют по формуле:

(80)

где ∑d_б – сумма диаметров отпечатков на бетоне, мм;

∑d_э– то же, на эталонном стержне, мм

При определении величин косвенной характеристики прочности бетона проводят отбраковку анормальных результатов.

Прочность бетона на сжатие на участках конструкции определяют по величине косвенной характеристики Н, пользуясь градуировочной зависимостью «отношение величин отпечатков на бетоне и эталоне – прочность» (см. рисунок8).

Для построения градуировочной зависимости используют контрольные образцы – кубы с ребрами размером 150 мм, отвечающие требованиям ГОСТ 10180 [4], или кубы с ребрами размером 100 мм, используемые для контроля прочности бетона данной конструкции. Образцы должны иметь одинаковый состав, продолжительность и условия твердения с бетоном, применяемым для изготовления контролируемых конструкций.

Отношение dб /dэ

Прочность материала, МПа

Рисунок8Тарировочная кривая для определения прочности бетонамолотком Кашкарова.

Согласно п. 6.14 СНиП 2.03.01-84* [5], при выполнении поверочных расчетовпо проектным материалам, в том случае, если в проекте существующей конструкции нормируемой характеристикой бетона является его марка, значение условного класса бетона по прочности на сжатие следует принимать равным: 80 %-ной кубиковой прочности бетона, соответствующей марке по прочности для тяжелого, мелкозернистого и легкого бетонов; 70 %-ной — для ячеистого бетона.