Механические неразрушающие методы определения прочности бетона

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 

ФЕДЕРЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ 

«РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

КАФЕДРА ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ И КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

 

 

 

 

 

 

 

Лабораторная  работа

по дисциплине «Испытание и обследование зданий сооружений»

на тему: «Механические  неразрушающие методы определения  прочности бетона»

 

 

 

 

 

Выполнил

Ст.гр. МПГС-105жбк

Аль-Хадж Махмуд

Проверил:

Доц. Кубасов  А.Ю.

 

 

 

 

 

 

 

 

Ростов-на-Дону

2013 
«МЕХАНИЧЕСКИЕ НЕРАЗРУШАЮЩИЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА»

 

Цель 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 (КМ); угловой масштаб или штангенциркуль; эталонный стержень из стали Вст3пс диаметром 10 мм; прибор для определения прочности бетона "ОНИКС-2.3", металлическая линейка, бетонные кубы с ребром 100 мм, гидравлический пресс.

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 Н.Л.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 Н.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 Н.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 Н.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 отпечаткана 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.

Обработка результатов  эксперимента

1.Определить прочность бетона:                   .         (1)

2. Определить доверительный интервал измеренной величины прочности бетона исходя из рассеивания значений .

   3. При коэффициенте вариаций больше 12% эксперимент необходимо повторить.

4. Полученное значение прочности бетона перевести в класс бетона исходя из ожидаемой меньшей прочности бетона.

 

Таблица№1

Номер измерения	Диаметр отпечатка на поверхности бетона,	Диаметр отпечатка на эталонном стержне	Отношение	Результаты измерений
	0,7	0,32	2,188	2,02 20,6 МПа Класс бетона В20
	0,65	0,3	2,167
	0,59	0,33	1,788
	0,68	0,35	1,943

 

 

3. Ударно-импульсный прибор ОНИКС-2.3

а) Назначение и область применения

Прибор ОНИКС-2.3 предназначен для определения прочности бетона на сжатие неразрушающим ударно-импульсным методом при технологическом контроле качества, обследовании сооружений и конструкций, также для определения твердости, однородности, плотности и пластичности различных материалов (кирпич, штукатурка, композиты и др.).

Основные  технические характеристики: диапазон измерений прочности -1... 100 МПа; погрешность - 5%; энергия удара - 0,07...0,12 Дж; питание - от 2 аккумуляторных батарей или элементов типоразмера АА; масса измерителя - 0,14 кг; масса датчика - 0,16кг; память - 1000 результатов; эталон - контрольное устройство из текстолита.

б) Принцип работы

Принцип работы прибора заключается в обработке  импульсной переходной функции электрического сигнала, возникающего в чувствительном элементе при ударе о бетон.

в) Устройство прибора

Прибор состоит из: электронного блока с сигнальным процессором, размещенным в корпусе; 9 - клавишной клавиатуры и графического дисплея, расположенных на лицевой панели корпуса; датчика - склерометра,, подключаемого к электронному блоку посредством кабеля через разъем, расположенный в верхней торцевой части корпуса. Рядом с разъемом расположено окно инфракрасного канала связи с компьютером для передачи и обработки результатов.

г) Порядок работы

При подготовке прибора к работе необходимо:

- подсоединить  к прибору датчик-склерометр;

- включить  питание прибора, при этом на дисплее должно появиться сообщение о температуре и напряжении питания, а через 2 сек. - главное меню: если дисплей не работает или появляется сообщение "Зарядить АКБ", следует заменить элементы питания или зарядить аккумулятор.

Рис. 4. Ударно-импульсный прибор ОНИКС-2.3

Перед началом измерений необходимо выполнить ориентацию прибора в следующей последовательности:

• установить направление удара;
• выбрать вид материала через пункт главного меню «Материалы»: бетон (тяжелый, легкий, бетон X), кирпич (керамический, силикатный, кирпич X), раствор, материал X;
• установить возраст бетона (при необходимости);
• сориентировать прибор по количеству ударов;
• установить коэффициенты преобразования для конкретного вида материала
• при необходимости установить размерность измеряемого параметра: МПа или кгс/см²:
• через пункт главного меню "Дополнительно" произвести первичную установку: даты и времени; интервала времени автоматического отключения и установить тип источника питания.

д) Использование памяти

Прибор оснащен  памятью для долговременного хранения 1000 результатов измерений, которые заносятся в память подряд, начиная с 1 номера для каждой даты календаря. Когда память прибора заполняется полностью, самые старые результаты удаляются, и их место занимают новые, обеспечивая сохранение новой информации в режиме полного использования памяти.

В приборе  имеется инфракрасный оптоканал  связи с компьютером. Для передачи информации на компьютер необходимо включить компьютер и вызвать соответствующую программу связи.

Порядок выполнения работы: