Розглянемо деякі основні методи і прилади визначення міцності бетону в конструкціях, якими користуються на практиці. Визначення міцності механічними методами неруйнівного контролю здійснюється відповідно до ГОСТ 22690-88 «БЕТОНИ. ВИЗНАЧЕННЯ МІЦНОСТІ МЕХАНІЧНИМИ МЕТОДАМИ НЕРУЙНІВНОГО КОНТРОЛЮ ». визначення міцності ультразвуковим методом неруйнівного контролю здійснюється по ГОСТ 17624-87 «БЕТОНИ. Ультразвуковий МЕТОД ВИЗНАЧЕННЯ МІЦНОСТІ ». визначення міцності по бетонним зразкам, вибуренной або випиляним з конструкцій, здійснюється по ГОСТ 28570-90 «БЕТОНИ. МЕТОДИ ВИЗНАЧЕННЯ МІЦНОСТІ ПО зразками, відібраними з КОНСТРУКЦІЙ ».
Руйнівні методи визначення міцності на стиск бетонних конструкцій засновані на непрямих характеристиках показань приладів, заснованих на методах пружного відскоку, ударного імпульсу, пластичної деформації, відриву, сколювання ребра і відриву з сколюванням, швидкості проходження ультразвуку. Визначення міцності на стиснення за зразками, відібраними з конструкцій, має на увазі випробування їх на пресі.
Для визначення класу і марки бетону в залежності від міцності стиснення або розтягування, можна використовувати табл.6, додатки 1, ГОСТ 26633-91 «БЕТОНИ ВАЖКІ і дрібнозернистих»
СПІВВІДНОШЕННЯ МІЖ Клас бетону за міцністю НА СТИСК І РОЗТЯГУВАННЯ І МАРКАМИ
Клас бетону по міцності
• Середня міцність бетону R розрахована при коефіцієнті варіації V, рівному 13,5%, і обеспеченності- 95% для всіх видів бетону, а для масивних гідротехнічних конструкцій-при коефіцієнті варіації V, рівному 17%, і обеспеченності- 90%.
Методи та прилади неруйнівного контролю
Для визначення міцності бетону на стиск дані показань необхідно перетворювати за допомогою попередньо встановлених градуювальних залежностей між міцністю бетону і непрямої характеристикою міцності (у вигляді графіка, таблиці або формули), за методиками, зазначеним в ГОСТ 22690-88 і по прикладеним графіками градуювальних залежностей до пріборамб , встановленим на заводі-виготовлювачів приладу.
Випробування міцності приладами неруйнівного контролю виконують, безпосередньо, в місцях розташування конструкцій, проте, також можна виконувати випробування бетону проб з конструкцій. Випробування бетону в пробах рекомендується для визначення його міцності в важкодоступних зонах конструкцій і в конструкціях, що знаходяться при мінусовій температурі. Пробу вмонолічівают в розчин, міцність якого на день випробування повинна бути не менше половини міцності бетону проби (для запобігання руйнування проби при випробуванні). Вмонолічіваніе проб в розчин зручно проводити з використанням стандартних форм, для виготовлення бетонних контрольних зразків по ГОСТ 10180-90. Розташування проб після розпалубки представлено на рис.1.
Рис.1. 1 - проба бетону; 2 - найбільш зручна для випробування сторона проби 3 - розчин, в якому закріплена проба
Зазвичай прилади поставляються з графіками градуировочной залежності або з базовими налаштуваннями для важкого бетону середніх марок. Для обстеження конструкцій допускається застосовувати методи пружного відскоку, ударного імпульсу або пластичної деформації, використовуючи градуювальну залежність, встановлену для бетону, що відрізняється від випробовуваного (за складом, віком, умовами тверднення, вологості), з уточненням її відповідно до методики, наведеної в додатку 9 (ГОСТ 22690-88). Для ультразвукових приладів потрібно градуювання і коригування відповідно до ГОСТ 17624. ГОСТ 24332 і методичних рекомендацій МДС 62-2.01 ГУП «НИИЖБ» з контролю міцності бетону монолітних конструкцій ультразвуковим методом поверхневого проникання.
Згідно ГОСТ 22690-88 п. 4.4. для методів неруйнівного контролю число випробувань на одній ділянці, відстань між місцями випробувань на ділянці і від краю конструкції, товщина конструкції на ділянці випробування повинні бути не менше значень, наведених в табл. 3.
Метод пружного відскоку
При випробуванні методом пружного відскоку, відстань, від місць проведення випробування до арматури, повинно бути, не менше 50 мм.
Випробування проводять в наступній послідовності:
- прилад розташовують так, щоб зусилля прикладалися, перпендикулярно до поверхні, що випробовується, відповідно до інструкції по експлуатації приладу;
- положення приладу, при випробуванні конструкції щодо горизонталі, рекомендується приймати таким же, як при випробуванні зразків для встановлення градуювальної залежності; при іншому положенні, необхідно вносити поправку на показання відповідно до інструкції по експлуатації приладу;
- фіксують значення непрямої характеристики, відповідно до інструкції по експлуатації приладу;
- обчислюють середнє значення непрямої характеристики на ділянці конструкції.
Визначення міцності бетону приладом "Склерометр - ОМШ1"
Склерометр призначений для визначення міцності бетону і розчину методом пружного відскоку по ГОСТ 22690-88. Межі вимірювань для даного метода- від 5, до 50 МПа (для марок бетону від М50 до М500)
Прилад являє собою циліндричний корпус зі шкалою, в якому розміщені ударний механізм з пружинами і стрілка - індикатор. Випробування проводять шляхом натискання приставленого до бетону склерометра і після удару бойка і величиною його відскоку, зафіксованого стрілкою-індикатором за графіком, визначають міцність бетону (розчину). Тривалість одного іспитанія- 20 сек.
До склерометри додається графік, який визначає залежність між твердістю при ударі і міцністю бетону. Графік, побудований шляхом виконання великої серії випробувань на кубиках, причому кожен кубик розчавлює в пресі безпосередньо, після випробування склерометри (до ± 32%).
Відрив зі сколюванням
При випробуванні, методом відриву, ділянки повинні розташовуватися в зоні найменших напружень, викликаних експлуатаційним навантаженням або зусиллям обтиску, попередньо напруженої арматури.
Випробування проводять в наступній послідовності:
- якщо анкерний пристрій не було встановлено до бетонування, то в бетоні свердлять або пробивають шпур, розмір якого вибирають відповідно до інструкції по експлуатації приладу в залежності від типу анкерного пристрою;
- в шпурі закріплюють анкерний пристрій на глибину, передбачену інструкцією по експлуатації приладу, в залежності від типу анкерного пристрою;
- прилад з'єднують з анкерним пристроєм;
- навантаження збільшують, зі швидкістю 1,5 - 3,0 кН / с;
- фіксують показання силовимірювача приладу і глибину вириваючи з точністю не менше 1 мм.
Якщо найбільший і найменший розміри вирваною частини бетону від анкерного пристрою до кордонів руйнування по поверхні конструкції відрізняються більш ніж у два рази, а також якщо глибина вириваючи відрізняється від глибини закладення анкерних пристроїв більш ніж на 5%, то результати випробувань допускається враховувати тільки для орієнтовної оцінки міцності бетону.
Есліс приладом застосовуються анкерні пристрої згідно з додатком 2 ГОСТ 22690-88. то допускається використовувати наступну градуювальну залежність:
Додаток 5
Градуювальні залежності ДЛЯ МЕТОДУ ВІДРИВУ зі сколюванням
При використанні анкерних пристроїв, наведених у додатку 2, міцність бетону R. МПа можна обчислювати за градуювальною залежності за формулою
де m 1 - коефіцієнт, що враховує максимальний розмір великого заповнювача в зоні вириваючи і що дорівнює 1 при крупності менше 50 мм і 1,1 при крупності 50 мм і більше;
m 2 - коефіцієнт пропорційності для переходу від зусилля вириваючи, кН, до міцності бетону, МПа;
Р - зусилля вириваючи анкерного пристрою, кН.
При випробуванні важкого бетону міцністю 10 МПа і більше і керамзитобетону міцністю від 5 до 40 МПа значення коефіцієнта пропорційності m 2 приймають по табл. 9.
Умова твердіння бетону
Прилад для визначення міцності бетону «ПІБ»
На випробуваної конструкції вибирають рівну ділянку розміром 0,2x0,2 м і виконують пробивання отвору, глибиною 55x10-3 м перпендикулярно поверхні, що випробовується. Допускається відхилення осі отвору від нормалі поверхні, що випробовується до 1 градуса. Пробивання отвору виконують шлямбуром з оправкой або механізованим (електромеханічним) інструментом, що забезпечує виконання заданих вимог.
У підготовлений отвір встановлюється анкерний пристрій, що складається з конуса і 3-х сегментів, і накручують гайку-тягу із зусиллям, що запобігає прослизання анкерного пристрою при випробуванні.
Опору приладу закручують до упору в робочий циліндр. Гвинт поршневого насоса викручують в крайнє верхнє положення. Приєднують прилад до гайки-тязі і викручують опору 4 до упору в поверхню випробовуваного матеріалу.
Після проведення підготовчих операцій виробляють вирив анкерного пристрою (тип 1 або 2). Обертають ручку поршневого насоса зі швидкістю, що забезпечує додаток навантаження рівної 1,5. ЗКН / с.
У момент руйнування випробовуваного матеріалу візуально встановлюють максимальний тиск по манометру. Зняття показань по манометру слід виконувати з точністю до 2,5 кгс / см2.
При проведенні випробувань необхідно стежити за тим, щоб не відбувалося прослизання анкерного пристрою. Результати випробувань не враховуються, якщо сталося прослизання анкерного пристрою більш 5x10-3 м. Повторне випробування даного отвори не допускається через можливість отримання занижених результатів. Після вириваючи анкерного пристрою необхідно уточнити глибину руйнування бетону, використовуючи для її визначення дві лінійки, одну з яких встановлюють ребром на поверхню бетону в зоні випробувань, інший - заміряють глибину.
ультразвуковий метод
Ультразвуковий метод заснований на зв'язку між швидкістю поширення ультразвукових коливань в бетоні і його міцністю. Міцність бетону в конструкціях визначають за експериментально встановленими градуювальними залежностям "швидкість поширення ультразвуку - міцність бетону" або "час поширення ультразвуку - міцність бетону" в залежності від способу проникання.
Ультразвукові вимірювання в бетоні проводять способами наскрізного або поверхневого проникання. Збірні лінійні конструкції (балки, ригелі, колони та ін.) Відчувають, як правило, способом наскрізного проникання в поперечному напрямку. Вироби, конструктивні особливості яких ускладнюють здійснення наскрізного проникання, а також плоскі конструкції (плоскі, ребристі і багатопустотні панелі перекриття, стінні панелі і т. Д.) Відчувають способом поверхневого проникання. При цьому база прозвучиванія при вимірах на конструкціях повинна бути такою ж, як на зразках при встановленні градуювальної залежності.
Між бетоном і робочими поверхнями ультразвукових перетворювачів повинен бути забезпечений надійний акустичний контакт, для чого застосовують в'язкі контактні матеріали (солідол по ГОСТ 4366. технічний вазелін по ГОСТ 5774 і ін.).
Градуювальну залежність "швидкість - міцність" встановлюють при випробуванні конструкцій способом наскрізного проникання. Градуювальну залежність "час - міцність" встановлюють при випробуванні конструкцій способом поверхневого проникання.
Допускається при випробуванні конструкцій способом поверхневого проникання використовувати градуювальну залежність "швидкість - міцність" з урахуванням коефіцієнта переходу, що визначається відповідно до додатка 3.
Вимірювання часу поширення ультразвуку в бетоні конструкцій слід проводити в напрямі, перпендикулярному ущільнення бетону. Відстань від краю конструкції до місця установки ультразвукових перетворювачів має бути не менше 30 мм. Вимірювання часу поширення ультразвуку в бетоні конструкцій слід проводити в напрямі, перпендикулярному напрямку робочої арматури. Концентрація арматури вздовж обраної лінії прозвучиванія не повинна перевищувати 5%. Допускається прозвучу уздовж лінії, розташованої паралельно робочої арматури, якщо відстань від цієї лінії до арматури становить не менше 0,6 довжини бази.
Пульсар 1.2.
Мал. 2. Зовнішній вигляд приладу
Пульсар-1.2: 1 - вхід приймача;
2 - вихід випромінювача
Прилад складається з електронного блоку (див. Рис. 3.2) і ультразвукових перетворювачів - роздільних або об'єднаних в датчик поверхневого проникання. На лицьовій панелі електронного блоку розташовані: 12-ти клавішна клавіатура і графічний дисплей. У верхній торцевій частині корпусу встановлені роз'єми для підключення датчика поверхневого проникання або окремих УЗ перетворювачів для наскрізного проникання. На правій торцевій частині приладу розташований роз'єм USB інтерфейсу. Доступ до акумуляторів здійснюється через кришку відсіку на нижній стінці корпусу.
Робота приладу заснована на вимірі часу проходження ультразвукового імпульсу в матеріалі вироби від випромінювача до приймача. Швидкість ультразвуку обчислюється діленням відстані між випромінювачем і приймачем на виміряний час. Для підвищення достовірності в кожному вимірювальному циклі автоматично виконується 6 вимірів і результат формується шляхом їх статистичної обробки з отбраковкой викидів. Оператор виконує серію вимірювань (від 1 до 10 вимірювань за його вибором), яка також піддається математичній обробці з визначенням середнього значення, коефіцієнта варіації, коефіцієнта неоднорідності і з отбраковкой викидів.
Швидкість поширення ультразвукової хвилі в матеріалі залежить від його щільності і пружності, від наявності дефектів (тріщин і пустот), які визначають надійність і якість. Отже, прозвучівая елементи виробів, конструкцій і споруд можна отримувати інформацію про:
- міцності і однорідності;
- модулі пружності та щільності;
- наявності дефектів і їх локалізації.
- формі А-сигналу
Можливі варіанти проникання з мастилом і сухим контактом (протектори, конусні насадки), див. Рис. 3.1.
Мал. 3. Варіанти прозвучиванія
Оформлення результатів для методів визначення міцності неруйнівного контролю
Результати випробувань міцності бетону заносять в журнал, в якому повинно бути зазначено:
- найменування конструкції, номер партії;
- вид контрольованої міцності і її необхідне значення;
- вид бетону;
- найменування неруйнівного методу, тип приладу і його заводський номер;
- середнє значення непрямої характеристики міцності і відповідне значення міцності бетону;
- відомості про використання поправочних коефіцієнтів;
- результати оцінки міцності бетону;
- прізвище і підпис особи, яка проводила випробування, дата випробування.
Для ультразвукового методу визначення міцності потрібно скористатися формою журналу, встановленої в додатках №8-9, ГОСТ 17624-87 «БЕТОНИ. Ультразвуковий МЕТОД ВИЗНАЧЕННЯ МІЦНОСТІ »