Метод пластических деформаций

Метод пластических деформаций основан на оценке местных деформаций, вызванных приложением к конструкции сосредоточенных усилий. Этот метод основан на зависимости размеров отпечатка на поверхности элемента, полученного при вдавливании индентора ударным воздействием, от прочностных характеристик материала. Достоинство этого метода заключается в его технологической простоте, недостаток – суждение о прочности материала по состоянию поверхностных слоев.

Большое применение в практике находит молоток К. П. Кашкарова, схема которого представлена на рис. 9.

С целью устранения влияния силы удара в конструкции прибора предусмотрена установка эталонного стержня и во время удара одновременно образуются отпечатки на бетонной поверхности и на эталоне.

Рис. 9. Конструкция молотка К.П. Кашкарова:

1 – корпус молотка; 2 – наковальня; 3 – ручка; 4 – ручка; 5 – обойма; 6 – стакан; 7 – пружина; 8 – шарик; 9 – стержень; 10 – копировальная бумага; 11 – белая бумага.

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.

Прочность бетона определяется по градуировочной зависимости, с учетом величины отношения отпечатков на бетоне и эталоном стержне d_б/d_э.

К недостаткам прибора следует отнести низкую точность (15–20 %) и то обстоятельство, что с его помощью можно оценить прочность бетона только в поверхностном слое (до 10 мм), в котором иногда бетон подвержен карбонизации.

Метод нормального отрыва

На поверхность бетона (рис. 10) эпоксидным клеем крепится стальной диск. Для исключения вытекания эпоксидной смолы за пределы стального диска между поверхностью конструкции и диском укладывается бумажное кольцо. Для обеспечения крепления диска с конструкцией в процессе твердения эпоксидной смолы контур диска обмазывается гипсовым раствором, который удаляется при проведении испытания.

Рис. 10. Устройство для определения прочности бетона отрывом:

1 – бетонная поверхность; 2 – гипсовый раствор; 3 – бумажное кольцо; 4 – эпоксидный клей; 5 – стальной диск.

Определение прочности бетона производится с помощью градуировочной зависимости условного напряжения при отрыве от предела прочности R_сж при сжатии бетона.

Отрыв диска производится специальным нагружающим устройством, в конструкции которого предусмотрена возможность измерения усилия отрыва Р.

Определение косвенной характеристики прочности бетона, условного напряжения в бетоне при отрыве диска, производится по формуле (5):

5

где, F – площадь поверхности использованного диска, R_у– условное напряжение в бетоне при отрыве диска, Р – нагрузка соответствующая отрыву диска.

Испытание отбраковывается, если при отрыве диска была обнажена арматура или если площадь отрыва бетона составляет менее 80% площади диска.

Метод определения скорости прохождения ультразвука

Метод основан на связи скорости прохождения ультразвука с плотностью исследуемой конструкции. В более плотных бетонах скорость распространения ультразвуковых импульсов увеличивается. В зависимости от расходов компонентов бетона его плотность может быть различной. При этом известно, что при изменении расхода цемента и воды можно добиться изменения прочности бетона. Таким образом, можно сказать, что в более прочных бетонах, обладающих большей плотностью за счет большего расхода цемента и меньшего расхода воды, скорость распространения ультразвуковых импульсов так же будет большой, по сравнению с менее прочными, менее плотными образцами.

Прочность бетона в конструкциях определяют по экспериментально установленным градуировочным зависимостям скорости распространения ультразвука и прочности бетона.

При построении градуировочной зависимости следует руководствоваться указаниями ГОСТ 17624 «Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности».

В процессе испытания бетонных конструкций используются специальные ультразвуковые преобразователи и электронный блок управления, который позволяет производить измерение времени прохождения ультразвуковых импульсов между преобразователями и с учетом расстояния между ними определять скорость распространения этих импульсов.

Ультразвуковые измерения в бетоне проводят способами сквозного или поверхностного прозвучивания. Схема испытаний бетона приведена на рис. 11.

Рис. 11. Способы ультразвукового прозвучивания бетона:

а – схема испытания способом сквозного прозвучивания; б – то же, поверхностного прозвучивания; УП – ультразвуковые преобразователи.

При измерении скорости распространения ультразвука способом сквозного прозвучивания ультразвуковые преобразователи устанавливают с противоположных сторон образца или конструкции.

При измерении времени распространения ультразвука способом поверхностного прозвучивания ультразвуковые преобразователи устанавливают на одной стороне образца или конструкции.

Важным достоинством данного метода является то, что при определении косвенной характеристики прочности учитываются свойства не только поверхности, как в других методах, а объема изделия, сквозь который проходят ультразвуковые импульсы.