Механические неразрушающие методы определения прочности бетона

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное агентсТво по образованию

 государственное образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

«РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра железобетонных конструкций

 

 

 

 

 

Лабораторная работа по дисциплине:

«Обследование и испытание зданий и сооружений»

на тему:

«Механические неразрушающие методы определения прочности бетона»

 

 

 

 

Выполнил: ст. гр. П-569

Кремнёв А. А.

Проверил:

доц. Кубасов А.Ю.

 

 

 

 

Ростов-на-Дону

2013

Цель лабораторной работы: освоить методику определения прочности бетона в изделиях и сооружениях без их разрушения с помощью механических методов, основанных на статическом или динамическом воздействии штампов различной формы на поверхность бетона.

Приборы и инструменты: эталонный молоток Кашкарова; угловой масштаб или штангенциркуль; эталонный стержень из стали Вст3пс диаметром 10 мм; металлическая линейка.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Достоинства механических методов. Основной механической характеристикой бетона и мерой его прочности является предел прочности при сжатии. Определение прочности бетона пока ещё в большинстве случаев осуществляется по результатам классических разрушающих испытаний бетонных образцов на прессах. Несмотря на то, что данный метод пока ещё наиболее распространенный на практике, он не позволяет осуществлять надежный контроль прочности бетона из-за ряда недостатков, связанных:

- с различным нарастанием прочностных  свойств бетона в образцах  и строительных конструкциях  из-за неодинаковых температурно-влажностных условий окружающей среды;

- с отсутствием возможности  определения прочностных свойств  бетона в различных зонах обследуемой  конструкции;

- с практической возможностью  определения фактической прочности  бетона на сжатие при решении  вопроса о возможности досрочного нагружения строящегося монолитного сооружения, для пересчета несущей способности эксплуатируемых и реконструируемых строительных конструкций и в ряде других случаев.

Всё отмеченное свидетельствует, таким  образом, о необходимости широкого использования неразрушающих методов со всеми их положительными свойствами в определении прочности бетона непосредственно в конструкциях, не подвергая их разрушению.

Классификация механических методов  определения прочности бетона: Все методы определения твердости бетона подразделяются на статические и динамические в зависимости от вида движения внедряемого тела (штампа или бойка). При статическом методе штамп медленно и непрерывно вдавливается в испытываемый бетон определенной силой. При динамическом методе штамп вдавливается в бетон за счет энергии удара (от руки, пружины, свободного падения штампа, выстрела и т.д.). Размер отпечатка, оставляемого на поверхности бетона штампом шаровой или конической формы, принимается при последующих измерениях за меру твердости бетона, которая зависит не только от прочности бетона, но и от величины силы, воздействующей на штамп. Поэтому для установления однозначной зависимости показателя прочности бетона от размера отпечатка или высоты отскока штампа, необходимо статическую силу или силу удара прикладывать при испытании всегда постоянной или автоматически учитывать её изменчивость самим прибором. Последний факт имеет место в эталонном молотке К.П.Кашкарова, электронном измерителе прочности бетона ИПС-МГ4, ударно-импульсном приборе ОНИКС-2.3, которые получили наиболее широкое применение.

1. Молоток  К.П. Кашкарова

Метод установлен ГОСТ 22690.2-77 и основан  на наличии связи между прочностью бетона и величиной косвенного показателя, в качестве которого используется отношение диаметров отпечатков, оставленных при ударе КМ на бетоне и эталонном стержне.

Молоток К.П. Кашкарова относится к приборам динамического действия с эталоном. Устройство молотка позволяет исключить влияние силы удара на результаты измерений, т.к. отпечатки получаются одновременно на бетоне с неизвестной прочностью и на эталонном стержне с известными характеристиками.

Оценка прочности бетона с помощью прибора основана на корреляционной связи между изменяемыми  параметрами, т.е. между относительной прочностью поверхности бетона и пределом прочности бетона на сжатие.

Необходимо знать, что  молоток К.П.Кашкарова оснащен эталонным стержнем из гладкой арматурной стали длиной 150 мм, диаметром 10-12 мм и шариком диаметром 15,88 мм.

Конструкция эталонного молотка К.П.Кашкарова приведена на рис.1.

Эталонный стержень изготовляется  из горячекатаной арматурной стали  ВстЗсп или ВстЗпс по ГОСТ 380-94 с временным  сопротивлением разрыву  .

Рисунок 1 – Конструкция  эталонного молотока К.П.Кашкарова:

1 - корпус; 2 - металлическая ручка; 3 - головка; 4 - пружина; 5 - стакан с  отверстиями для шарика и эталонного  стержня; 6 - эталонный стержень; 7 -стальной  шарик; 8 - резиновая ручка; 9 - испытываемый  бетон.

Отношение диаметров отпечатков практически не зависит от силы скорости и направления удара. На участке поверхности конструкции следует нанести серию ударов с такой силой, чтобы получить достаточно крупные удобные для измерения отпечатки.  Способы нанесения удара по поверхности бетона приведены на рис.2а и 2б. После каждого удара эталонный стержень необходимо сдвинуть на расстояние не менее 10 мм.

Испытание бетона проводят на участке  конструкции, границы которого должны находиться на расстоянии не менее 50 мм  от края конструкции. Расстояние между отпечатками на бетонной поверхности должно быть не менее 30 мм.

Рисунок 2 - Схемы нанесения  удара по поверхности испытываемой конструкции:

а - удар самим эталонным  молотком; б- удар слесарным молотком по головке эталонного молотка.

Для более точного измерения отпечатков на бетоне удар рекомендуется наносить через лист копировальной бумаги, положенной на поверхность бетона копиркой вверх, с уложенным на нее листом чистой бумаги.

Диаметр отпечатков на бетоне и эталонном стержне - следует измерять с помощью углового масштаба, штангенциркуля или другого какого-либо приспособления с погрешностью не более 0,1 мм. Формы отпечатков на поверхности бетона и эталонном стержне приведены на рис. 3.

Рисунок 3 - Форма отпечатков:

а - на поверхности бетона, б - на эталонном стержне

Порядок выполнения работы

1. По поверхности бетонного образца  или конструкции нанести 12 ударов  эталонным молотком КМ в соответствии  с требованиями по размещению  отпечатков на поверхности испытываемой конструкции. Для этого выбираем участок на поверхности бетона размером не менее 100х100 мм, без наплывов бетона и с малым количеством пор на поверхности; в паз эталона молотка заостренным концом вводится эталонный стержень; на поверхность выбранного участка бетона укладываются копировальная бумага и чистые листы; после каждого удара продвигаем эталонный стержень на расстояние не менее 10 мм.

2. Замерить диаметр отпечатков  на бумаге  и диаметр отпечатка на эталонном стержне (по большей оси отпечатка с точностью до 0,1 мм) и результаты измерений занести в табл.1.

3. Определить отношение  для каждого удара и занести также в табл.1.

Прочность бетона определяется по формуле:

.        

Номер измерения	Диаметр отпечатка на поверхности бетона, , мм	Диаметр отпечатка на эталонном стержне  , мм	Отношение	Результаты измерений
	6,3	3,0	2,1	2,05 20 МПа Класс бетона В20
	6,45	3,25	1,98
	6,95	3,5	1,99
	7,5	3,5	2,14

 

 

3. Прибор ОНИКС-СР

а) Назначение и область применения

Прибор ОНИКС-СР предназначен для измерения прочности бетона методом скалывания ребра в соответствии с ГОСТ 22690-88 при технологическом контроле качества монолитного и сборного железобетона, обследовании зданий, сооружений и конструкций.

Основные технические характеристики: Диапазон измерения нагрузки, кН - 3 … 30;погрешность - % ± 2,0; питание от одного аккумулятора типа ААА; параметры скалывания: глубина - 20±2мм, ширина --30±0,5мм, угол между направлением действия нагрузки и нормалью к нагружаемой поверхности 18 ± 1 град; масса прибора не более 2,5кг

б) Принцип работы

Принцип работы прибора заключается в измерении усилия скалывания ребра бетонной (железобетонной) конструкции.

в) Устройство прибора

Прибор представляет собой моноблочное  силовое устройство, в состав которого входят три основных элемента (см. рис.4): Г-образный силовой кронштейн 1, гидравлический пресс 2 и электронный блок 3. Силовой кронштейн 1 имеет платформу 9 с зубчатой насечкой и регулировочным пазом 8. Гидропресс крепится на силовом кронштейне двумя крепежными болтами 11. На объекте контроля силовой кронштейн закрепляют с помощью прижимной пластины 15, имеющей зубчатую насечку, и шурупа по бетону 14. Гидравлический пресс имеет корпус 2, в котором смонтированы поршневой насос с рукоятью привода 7 и силовой поршень 12, на штоке которого закреплен скалывающий элемент 13. Рукоять привода фиксируется винтом 6. Электронный блок 3 расположен на лицевой стороне гидропривода и оснащен 9-ти клавишной клавиатурой 5 и графическим дисплеем 4. На переднем торце электронного блока находится USB-разъем 10, через который осуществляется заряд аккумулятора и подключение к компьютеру. Доступ к аккумулятору питания прибора осуществляется через крышку батарейного отсека 16.

г) Порядок работы

-Включить питание прибора

- Выбрать вид материала

- Выбрать наименование объекта испытаний

- Для основного материала «Бетон» установить размер крупности заполнителя

- Выбрать диапазон индикации скорости нагружения

- Выбрать удобную для оператора размерность

- Провести визуальный осмотр объекта (конструкции, изделия). Испытания проводят на участке от 100 до 600 см2. Толщина конструкции должна быть не меньше 170 мм.

- На участке испытания не должно быть трещин, околов бетона, наплывов или раковин высотой (глубиной) более 5 мм. Участки должны располагаться в зоне наименьших напряжений, вызываемых эксплуатационной нагрузкой или усилием обжатия предварительно напряженной арматуры

- Число испытаний на одном участке должно быть не менее 2, а расстояние между местами испытаний должно превышать 200 мм.

           - Закрепить  прибор

-Произвести измерения