Ударно импульсный метод испытания бетона
Alkstroy.ru

Строительный портал

Ударно импульсный метод испытания бетона

Неразрушающий контроль прочности бетона: методы измерения, проверки

Неразрушающий контроль бетона – это группа методов испытаний материала, благодаря которым можно определить его технические характеристики без нарушения целостности и явных деформаций. Определение прочности бетонного монолита является обязательным условием контроля качества бетонных и ЖБ изделий/конструкций в процессе производства.

Неразрушающий контроль прочности бетона дает возможность выявить все самые важные значения, напрямую влияющие на эксплуатационные характеристики монолита и безопасность, длительность службы изделий. На прочность бетонного монолита влияет множество факторов – таких, как качество и пропорции компонентов, соблюдение технологии производства смеси, условия заливки, правильность сушки и т.д.

По прочности бетона устанавливается его марка – к примеру, марка М400 может выдержать максимальную нагрузку в районе 400 кг/см2, марка М500 – 500 кг/см2 и т.д.

Обычно испытание бетона на прочность предполагает приложение к застывшему материалу контрольной нагрузки, которая направлена на разрушение целостности структуры. Таким образом определяют, какие максимальные значения нагрузок способен выдержать бетон, для каких условий подходит, в каких конструкциях может использоваться.

Разрушающие методы предполагают отбор проб бетона с обследуемого монолита или приготовление из жидкой смеси контрольных образцов, а потом их разрушение. Кроме того, существуют неразрушающие методы, которые не предусматривают деформации и явной порчи структуры материала.

Основные методы испытания бетона на прочность:

  1. Разрушающие методы – используют контрольные образцы, которые готовятся и твердеют так же, как и конструкция (либо изымаются из монолита), воздействуют на них разными силами. Это самая точная проверка.
  2. Неразрушающие косвенные методы – ультразвуковые исследования, методы ударного импульса и упругого отскока. Прочность оценивается косвенно через иные параметры (скорость ультразвука, к примеру), погрешность в полученных данных может составлять 30-50%.
  3. Неразрушающие прямые методы – это могут быть отрыв металлического анкера (заделанного предварительно в бетон), использование специального оборудования (измерение скалыванием ребра и другие).

Неразрушающие технологии контроля прочности бетона

Испытание бетона неразрушающим методом предполагает оценку состояния бетонных конструкций через анализ различных факторов, что влияют на прочность, диаметр арматуры, толщину защитного слоя, влажность, теплопроводность, адгезию и т.д. Особенно актуален данный тип исследований в случаях, когда не известны характеристики бетонного монолита и арматуры, а вот объемы контроля большие.

Указанная группа методов позволяет выполнять исследования как в условиях лаборатории, так и непосредственно на строительной площадке и даже в процессе эксплуатации.

Главные преимущества неразрушающего контроля:

  • Сохранение целостности конструкции, которая проверяется.
  • Возможность избежать необходимости организовывать лабораторную оценку непосредственно на строительном объекте.
  • Полное сохранение эксплуатационных свойств зданий и сооружений.
  • Достаточно широкая сфера применения.

Несмотря на то, что методов и способов исследования жидкого и застывшего бетона очень много, характеристик также немало, основным свойством и показателем является прочность. Именно от прочности зависят сфера применения и условия эксплуатации, надежность и долговечность конструкции. Так, например, если бетон будет морозостойким и пластичным при заливке, с лучшими разноплановыми характеристиками, но недостаточно прочным для выдерживания проектных нагрузок, здание просто обрушится.

Прочность – определяющий фактор бетона и проверять ее нужно очень тщательно. Все испытания проводят на базе ГОСТов: 22690-2015, 17624-2012 (процедура обследований), 18105-2010 (описаны общие правила проверки). Использование неразрушающих методов предполагает применение механических способов (вдавливание, скол, отрыв, удар) и ультразвукового исследования.

Исследование неразрушающего контроля бетона осуществляется по графику, обязательно в установленном проектом возрасте или же по необходимости. Благодаря исследованиям удается оценить отпускную/распалубочную прочность, сравнить полученные реальные показатели свойств материала с паспортными.

Используемые методы неразрушающего контроля:

  1. Прямые (местные разрушения) – скалывание ребра, выполнение отрыва со скалыванием, отрыв диска из металла.
  2. Косвенные – упругий отскок, ударный импульс, использование пластической деформации, а также метод ультразвукового исследования.

Прямые неразрушающие методы контроля прочности бетона:

  • Отрыв со скалыванием – оценивается усилие, нужное для разрушения бетона в процессе вырывания из него анкера. Из преимуществ стоит отметить высокий уровень точности, наличие градуировочных зависимостей по ГОСТу, из недостатков – невозможность применять для оценки густоармированных и тонкостенных сооружений, трудоемкость.
  • Скалывание ребра – измеряется усилие, нужное для скалывания бетона в углу конструкции. Обычно способ используют для выявления прочности линейных сооружений (колонны квадратного сечения, сваи, опорные балки). Главные плюсы метода – простота реализации, отсутствие необходимости в предварительной подготовке, минусы – не применяется для бетона слоем больше 2 сантиметров и поврежденного монолита.
  • Отрыв металлического диска – фиксируют усилие, разрушающее бетон в момент отрыва от него диска из металла. Метод использовали часто в советское время, сегодня практически не применяют из-за наличия ограничений в плане температурного режима. Достоинства: можно проверять густоармированные конструкции, низкий уровень трудоемкости, недостатки – необходимость в предварительной подготовке (диски клеят на поверхность бетонного монолита за 3-24 часа до начала проверки).

Главные недостатки местных разрушений для измерения прочности бетона – необходимость рассчитывать глубину пролегания арматуры, высокая трудоемкость, частичное повреждение поверхности монолита, что может (пусть и несущественно) влиять на эксплуатационные свойства.

Методы ударно-импульсного воздействия более производительны, но проверяют лишь верхний слой бетона толщиной в 25-30 миллиметров, поэтому их применение ограничено. Поверхность нужно зачистить, удалить поврежденный слой, привести градуированные зависимости приборов в полное соответствие с фактической прочностью монолита по результатам испытаний в прессе контрольных партий.

Читать еще:  Соединение балок перекрытия между собой по длине

Для измерения прочности бетона часто используют метод ударного импульса – наиболее распространенный вариант, который дает возможность выявить класс бетона, выполняя исследования под различными углами к поверхности, с учетом упругости и пластичности материала.

Боек со сферическим ударником благодаря пружине ударяется о поверхность бетона, при этом энергия удара тратится на его деформацию, появляется лунка (пластические деформации) и реактивная сила (упругие деформации).

Электромеханический преобразователь механическую энергию выполненного удара превращает в электрический импульс, реальные результаты получают в единицах определения прочности на сжатие. Для исследований используют молоток Шмидта.

Особенности метода упругого отскока:

  • В испытаниях используют склерометры – специальные пружинные молотки со сферическими штампами. За счет системы пружин реализуется свободный отскок после удара. Фиксация пути ударника при отскоке осуществляется по шкале со стрелкой.
  • Прочность материала определяют по градуированным кривым, учитывающим положение молотка, ведь величина отскока напрямую зависит от направления.
  • Средний показатель исследований считают по данным 5-10 выполненных измерений, между местами ударов расстояние должно быть равно минимум 3 сантиметрам.
  • Диапазон измерений методов – 5-50 МПа, используются специальные приборы.
  • Главные преимущества: простота/скорость исследований, возможность оценить прочность густоармированных изделий. Недостатки: определение прочности бетона реализуется в поверхностном слое глубиной 2-3 сантиметра, проверки нужно делать часто и много.

Проверка прочности бетона методом пластической деформации – самый дешевый способ, определяющий твердость поверхности бетона измерением следа, оставленного стальным стержнем/шариком, что встроен в молоток. Молоток располагают в перпендикулярной плоскости поверхности монолита, делают пару ударов. Отпечатки на бетоне и бойке измеряют. Полученные данные фиксируют, ищут среднее значение, по полученному соотношению размеров отпечатков определяют характеристики бетонной поверхности.

Прибор для исследований способом пластических деформаций работает на вдавливании штампа ударом или статическим давлением. Редко применяют устройства статических давлений, чаще используются приборы ударного действия (пружинные/ручные молотки, маятниковые устройства с дисковым/шариковым штампом).

Выдвигаются такие требования: диаметр шарика минимум 1 сантиметр, твердость стали штампов хотя бы HRC60, диск толщиной минимум 1 миллиметр, энергия удара 125 Н и более. Метод простой, подходит для густоармированных конструкций, быстрый, но используется для определения прочности бетона марки максимум М500.

Самым сложным считается контроль конструкций, на которые воздействуют агрессивные среды (химические в виде кислот, солей, масел, термические в формате высоких/низких температур, атмосферные – карбонизация верхнего слоя).

При проведении обследования простукиванием и визуально, смачиванием раствором фенолфталеина ищут слой с нарушенной структурой, удаляют его на участке для контроля, зачищают наждачной бумагой. Потом определяют прочность способами отбора образцов или местных разрушений. В случае использования ультразвуковых и ударно-импульсных приборов шероховатость поверхности монолита должна быть максимум Ra 25.

Испытание бетона методом неразрушающего контроля ГОСТ 17624-2012

Ультразвуковой метод проверки прочности бетона заключается в регистрации скорости прохождения волн сквозь монолит. Есть сквозное ультразвуковое прозвучивание с установкой датчиков с разных сторон касательно тестируемого образца, а также поверхностное с креплением датчиков по одной стороне. Метод сквозной дает возможность контролировать прочность не только поверхностных, но и глубоких слоев конструкции.

Ультразвуковые приборы контроля используют для дефектоскопии, проверки качества бетонирования, выявления глубины залегания арматуры в бетоне и самого монолита. Устройства дают возможность многократно исследовать разные формы, осуществлять непрерывный контроль снижения/нарастания прочности.

С учетом высокой скорости прохождения ультразвука в монолите материала (около 4500 м/с), градуировочная зависимость скорости волны и прочности бетона считается для каждого испытуемого состава предварительно. Использование двух градуированных зависимостей в отношении конкретного бетона и непонятного состава может дать большую ошибку.

Основной особенностью проверки прочности бетона неразрушающим ультразвуковым методом является возможность осуществлять массовые исследования изделий любой формы многократно, эффективно вести непрерывный контроль нарастания/снижения прочности конструкции в онлайн-режиме.

Виды испытаний: таблица значений

Каждая технология неразрушающего контроля прочности бетона предполагает свои диапазоны значений и рекомендованные значения прочности на сжатие. Максимальные значения измерений регламентируют полученными производителями приборов и эмпирическими результатами. Для более удобной интерпретации данных исследований диапазоны и погрешности сводятся в таблицах.

Прочность бетона обычно определяют на участках поверхности монолита нужной площади, на которых отсутствуют видимые повреждения и аморфные отслоения, температура окружающего воздуха должна быть плюсовой.

Заключение

Для определения прочности бетона актуально использование разнообразных неразрушающих методов, которые дают возможность быстро и без серьезных финансовых затрат проверить все нужные значения и не разрушать изделие/конструкцию. Наиболее актуальными методиками сегодня считаются упругий отскок и пластическая деформация.

Все затраты на проверку составляют стоимость покупки прибора. Для проведения вышеуказанных исследований применяют склерометр Шмидта или молоток Кашкарова. Стоимость данных приборов не очень высока, а аренда обходится и того меньше.

При выборе того или иного метода проверки прочности бетона нужно тщательно изучить особенности анализа и интерпретации результата, свести все значения в таблицы и определить искомые значения.

Неразрушающие испытания бетона

Испытание готовых бетонных конструкций на сжатие, является одним из факторов оценки состояния зданий и сооружений. С помощью тех или иных технологий проверяется фактическая прочность нового или старого бетонного сооружения.

Читать еще:  Заделка торцов плит перекрытия

По результатам испытаний принимается решение о возможности дальнейшей эксплуатации конструкции, возможности ее ввода в эксплуатацию, необходимости усиления и т.п. Неразрушающие испытания бетона – самый популярный и перспективный вид проверки прочности, характеризующийся высокой производительностью, приемлемой точностью, низкой трудоемкостью, невысокой себестоимостью и простотой.

Технологии неразрушающего контроля прочности бетона

Все существующие технологии неразрушающего контроля, регламентированные ГОСТ 22690-2015 основаны на механическом воздействии на поверхность бетона. В отличие от проверки прочности по методике разрушения образцов, технологии неразрушающего контроля являются косвенными.

Фактическую прочность материала определяют по специальным таблицам, составленным на основе эмпирических данных. Отдельной строкой идет технология определения прочности с помощью ультразвуковых волн по ГОСТ 17624-2012.

В этом случае используются специальный прибор, излучающий ультразвуковые волны и измеряющий время и скорость их распространения в толще бетона. Истинную прочность материала определяют по экспериментально установленным зависимостям. Использование показывающих (прочность материала) приборов, действующим ГОСТом не допускается. Это наиболее точный метод неразрушающего контроля.

Виды испытаний бетона неразрушающим методом ГОСТ 22690-2015:

  • Упругий отскок. Измеряется значение величины обратного отскока средства измерения после удара о поверхность испытуемой конструкции. Для измерения величины отскока применяют склерометр Шмидта и его аналоги. Количество измерений на участке поверхности для расчета средней величины – 9. Минимальная толщина бетона – 0,1м.
  • Пластическая деформация. Измеряются габариты следа от шарика, образовавшегося после удара рабочей частью молотком Кашкарова. Самый простой и дешевый метод. Количество измерений – 5. Минимальная толщина конструкции, при которой разрешено определять прочность данным методом – 0,07 м.
  • Ударный импульс. Измеряется значение величины энергии удара в момент удара бойка средства измерения об испытуемую поверхность. Используются приборы: ИПС МГ 4.03, ОНИКС ОС, ОНИКС-2,5. Количество измерений – 10. Минимальная толщина конструкции – 0,05 м.
  • Отрыв образца. Измеряется сила напряжения отрыва стального диска приклеенного к бетону. Вследствие сложности технологии, в последнее время используется очень редко. Измерительное оборудование, приборы: ПОС-30-МГ4 и ПОС-50-МГ4. Количество измерений – 1. Минимальная толщина бетона 0,05 м.
  • Отрыв образца со скалыванием или скалывание ребра изделия. Измеряется числовое значение силы необходимой для скалывания кусочка ребра или вырыва специального анкера. Самое точное испытание бетона неразрушающим методом. Рекомендуется использовать приборы: ПОС-50МГ4 «Скол», ГПНВ-5, ГПНС-4. 2.6. Количество измерений – 1. Минимальная толщина конструкции – 0,05 м. Глубина заделки анкера: 30, 35, 40 и 48 мм в зависимости от прибора измерения.

Примечание. Измерения осуществляются на участке бетона площадью от 0,1 до 0,9 м2.

Испытание бетона методом неразрушающего контроля ГОСТ 17624-2012

Суть технологии заключается в измерении времени и скорости распространения ультразвуковых волн в толще конструкции или железобетонного изделия. Существует две методики: сквозное прозвучивание и поверхностное прозвучивание.

В первом случае излучатель УЗ-волн и приемник волн располагают с разных сторон проверяемой конструкции.

Во втором случае, излучатель и приемник расположены с одной стороны на определенном расстоянии, регламентированном Гостом как база прозвучивания. Первый вариант применяется для определения прочности тела бетона, а второй для определения прочности бетона в поверхностном слое.

Ультразвуковой метод единственный из видов испытаний бетона на прочность неразрушающим методом, который позволяет получить более-менее точное значение прочности на сжатие не только поверхностного слоя, но толщи сооружения. Приборы для определения прочности ультразвуковым прозвучиванием: УК1401, Бетон-32, УК-14П, УКС-МГ4, УКС-МГ4С.

Виды испытаний. Таблица значений.

Каждому виду технологии неразрушающего контроля прочности соответствует определенный рекомендованный диапазон прочности на сжатие. Максимальный диапазон измерения прочности регламентируется результатами, полученными эмпирически и производителями средств измерения. Для удобства выбора вида испытаний, сводим диапазоны и погрешности измерений в таблицу.

Табл.1

50-500

Нет данных

50
Пластическая деформация 30-40
Ударный импульс 50-1500 50
Отрыв диска 50-600
Отрыв скалыванием 50-1000
Скалывание ребра 100-700
Ультразвуковое исследование 100-400 30-50

Примечание. Прочность бетона определяют на участках поверхности соответствующей площади, не имеющих видимых повреждений и аморфных отслоений, при плюсовой температуре окружающего воздуха.

Заключение

Частным покупателям сооружений и застройщикам малоэтажных зданий, которые решают задачу определения прочности новой или старой бетонной конструкции, можно рекомендовать использование следующих недорогих методик: пластическая деформация или упругий отскок.

Простота данных технологий позволяет провести измерения своими силами. Цена вопроса заключается в стоимости инструмента: молоток Кашкарова или склерометр Шмидта. На данный момент времени цена молотка Кашкарова в среднем составляет 2 500-2 700 рублей, а стоимость аренды склерометра Шмидта 400-500 рублей в сутки.

Таблицы для определения прочности методами пластической деформации или упругого отскока можно найти в интернете бесплатно.

Методы испытания бетона на прочность: неразрушающий и разрушающий способ.

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 крепости 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.

Как испытать бетон на прочность?

На сегодняшний день существует два вида испытания:

  1. Разрушающие (лабораторная проверка);
  2. Неразрушающие (проверка на строительном участке).

Рассмотрим каждый из видов отдельно.

Испытание бетона неразрушающим методом.

  • Пластическая деформация. Позволяет определить прочность в диапазоне 5-50 МПа. При данном методе, величину определяют по диаметру отпечатка стального шарика оставшегося после удара шариком о его поверхность. Метод имеет небольшую точность. Поэтому, несмотря на простоту и дешевизну применяется редко;
  • Упругий отскок. Диапазон измеряемой прочности аналогичный методу пластической деформации. Суть метода заключается в измерении параметра обратного отскока специального ударника от поверхности испытываемой конструкции. Основные преимущества – дешевизна и высокая точность измерений;
  • Ударно-импульсный метод. Позволяет определять в широком диапазоне от 50 до 150 МПа. Суть способа заключается в измерении энергии удара специального упругого тела о поверхность бетона. В числе преимуществ: компактность измерительной техники, простота, дешевизна и возможность расчета надежности бетона «на сжатие». Один из самых популярных среди строителей методов измерения прочности;
  • Ультразвуковое исследование. Позволяет проверить не только отдельно взятую поверхность, но и всю конструкцию в целом.
  • Технология «скалывания ребра». Диапазон измеряемых величин от 10 до 70 МПа. При этом методе измеряется усилие, которое необходимо приложить для скалывания ребра бетонной конструкции: балки, сваи, перемычки или колонны. Метод отличается высокой точность, трудоемкостью и невозможностью применения для бетонных конструкций с повреждениями или конструкций имеющих защитный слой до 22 мм;
  • Отрыв со скалыванием. Диапазон измерения от 5 до 100 МПа. Суть – специальный анкер внедренный в толщу бетона воздействует на конструкцию до момента отрыва образца или заданной величины прочности проверяемого изделия. Отличается высокой степенью точности и повышенной трудоемкостью;
  • Отрыв железного диска. Диапазон измерения прочности от 5 до 60 МПа. Позволяет проверять армированный бетон к которому невозможно применить другие методы контроля. Суть технологии заключается в измерении нагрузки, которую следует приложить, чтобы оторвать от поверхности бетона приклеенный стальной диск. Отличается высокой точностью и длительным подготовительным периодом – от 4 до 22 часов.

Для получения результатов при использовании неразрушающих методов контроля, используют специальные приборы и устройства. Частичное разрушение производят с помощью фиксации на бетонной поверхности специального инструмента, который позволяет исследовать его на отрыв, фиксируя необходимое усилие.

Разрушающие методы контроля по ГОСТу.

Сущность способов заключается в исследовании образцов, полученных выбуриванием или выпиливанием из готовой конструкции. На них оказывается статическая нагрузка с постепенным увеличением скорости роста. В результате удается рассчитать напряжения при приложенных усилиях.

Габариты и форма взятых образцов зависят от типа проводимых испытаний. Они должны отвечать требованиям ГОСТ 10180.

Метод исследования

Форма испытываемых образцов

Размеры элементов в миллиметрах

Определение показателей прочности на растяжение и сжатие Куб Длина ребер фигуры может составлять 100, 150, 200 или 300 мм Цилиндр Для исследования берется образец высотой в два диаметра, один из которых может иметь те же размеры, что и ребра куба. Проверка прочностных показателей на осевое растяжение Призма, имеющая квадратное сечение Размеры испытываемого элемента могут быть следующими: 200х200х800, 100х100х400 или 200х200х800 мм. Цилиндр При проведении исследований берутся образцы тех же размеров, что и в случае, указанном выше. Определение прочностных качеств на растяжение при изгибе и осуществлении раскалывания Призма, имеющая квадратное сечение В ходе работ берутся образцы следующих размеров: 200х200х800, 100х100х400 и 150х 150х600 мм.

Для определения прочности, собираются его пробы посредством выбуривания или выпиливания отдельных частей:

  • Места назначаются после предварительного осмотра. Участок испытания конструкции должен находиться на некотором удалении от стыков и краев.
  • Оставшиеся канавки после взятия образцов замуровываются мелкозернистым бетоном.
  • В процессе выбуривания или выпиливания применяются пилы с алмазными дисками, специальные коронки или подходящий твердосплавный инструмент.
  • На участках взятия проб не должно быть арматуры. Если такой вариант не может быть осуществлен, то берется часть бетона с металлическими прутьями сечением до 16 мм для образцов с размерами более 10 см.
  • Наличие арматуры недопустимо при исследованиях на осевое растяжение и сжатие. Это негативно сказывается на конечных показателях. Кроме того, прутьев не должно быть в пробах, имеющих форму призмы, при испытаниях на растяжение при изгибе.
  • Места извлечения образцов, их количество, а также размеры определяются правилами контроля с учетом пунктов ГОСТ 18105.

Каждая взятая заготовка маркируется и описывается в протоколе. После этого она подвергается тщательной подготовке для дальнейших испытаний. Все образцы должны иметь специальную схему, в которой четко отражена ориентация частей непосредственно в конструкции.

Заключение.

Для контроля и оценки 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