Неразрушающие методы контроля качества железобетонных конструкций

Введение

Сборные и монолитные конструкции зданий и сооружений, изготовляемые из бетона различных видов имеют различные прочностные характеристики. Для определения соответствующих величин используют механические методы неразрушающего контроля в соответствии с ГОСТ 22690-2015 [2]. Данный метод применяют для контроля качества при изготовлении и монтаже сборных и возведении монолитных железобетонных конструкций, при обследовании состояния эксплуатируемых железобетонных конструкций, а также для проверки эффективности технологических мероприятий, применяемых для контроля прочностных характеристик бетона.

ЦЕЛЬ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

При выполнении лабораторной работы №2 перед обучающимися ставятся следующие цели:

1. Изучить методы определения прочностных характеристик бетона механическими методами неразрушающего контроля в соответствии с ГОСТ 22690-2015 [2].

2. Выработать практические знания определения прочности бетона эталонным молотком "Кашкарова".

3. Применить один из изученных методов на испытываемой конструкции.

2     ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК БЕТОНА МЕХАНИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ

Неразрушающие механические методы применяют для определения прочности бетона на сжатие в установленном проектной документацией промежуточном и проектном возрасте и в возрасте, превышающем проектный, при обследовании конструкций.

Неразрушающие механические методы определения прочности бетона основаны на связи прочности бетона с косвенными характеристиками прочности:

- метод упругого отскока (на связи прочности бетона со значением отскока бойка от поверхности бетона (или прижатого к ней ударника));

- метод пластической деформации (на связи прочности бетона с размерами отпечатка на бетоне конструкции (диаметра, глубины и т.п.) или соотношения диаметра отпечатка на бетоне и стандартном металлическом образце при ударе индентора или вдавливании индентора в поверхность бетона);

- метод ударного импульса (на связи прочности бетона с энергией удара и ее изменениями в момент соударения бойка с поверхностью бетона);

- метод отрыва (на связи напряжения, необходимого для местного разрушения бетона при отрыве приклеенного к нему металлического диска, равного усилию отрыва, деленному на площадь проекции поверхности отрыва бетона на плоскость диска);

- метод отрыва со скалыванием (на связи прочности бетона со значением усилия местного разрушения бетона при вырыве из него анкерного устройства);

- метод скалывания ребра (на связи прочности бетона со значением усилия, необходимого для скалывания участка бетона на ребре конструкции).

Приведем некоторые методы определения прочности бетона.

1. Метод отрыва (см. рис. 1).

Рис. 1 Испытуемый образец и график тарировки;

P_в - выдергивающая сила, кН; R - прочность бетона, кг/см²

 

2. Метод упругого отскока (см. рис. 2).

 

Рис. 2 Схема прибора «Склерометр» и график тарировки:

1 - измерительная шкала; 2 - ударный стержень; 3 – фиксатор; 4 - корпус прибора; 5 – пружина

3. Комплексный метод (метод отрыва и метод пластических деформаций) (см. рис. 3).

 

 

Рис. 3 Схема прибора

 

4. Физические методы:

· Ультразвуковой (импульсный). Прочность бетона определяется с помощью ультразвука. Чем меньше скорость прохождения ультразвука, тем больше прочность бетона.

· Радиометрический. Прочность бетона определяется по характеру проникновения гамма лучей. Чем прочнее бетон, тем меньше проникновение гамма лучей.

 

 

5. Метод пластических деформаций

В основу метода положены известные методы определения твердости стали (метод Роквелла и метод Польди).

 

 

Рисунок 4 - Схема прибора "Польди" и график тарировки:

1 - исследуемый материал; 2 - стальной шарик; 3 - эталонный брусок;

4 - ударный стержень; 5 - обойма прибора

Данная идея использована в измерении прочности бетона и в дальнейшем был придуман молоток "Физделя" (см. рис. 5).

 

Рис. 5 Схема молотка "Физделя" и график тарировки

 

 

По истечении времени на основании молотка "Физделя" был разработан молоток "Кашкарова" (см. рис. 6).

 

 

Рис. 6 Схема молотка "Кашкарова":

1 – корпус; 2 - металлическая рукоятка; 3 – головка; 4 – пружина;

5 – стакан; 6 - эталонный стержень; 7 – шарик.

 

Эталонный стержень используемый в молотке "Кашкарова" изготовлен из арматуры класса А240(А-I) имеет диаметр 10 мм и длину 150 мм (см. рис. 7).

 

 

Рис. 7 Эталонный стержень

 

В результате удара по молотку, на бетоне и на эталонном стержне остаются отпечатки. Для измерения отпечатков используется специальная мерная линейка (см. рис. 8).

 

 

Рис. 8 Мерная линейка для измерения отпечатков

 

В процессе совершенствования измерительной техники ниже представлены различные варианты приборов для определения прочностных характеристик бетона.

 

 

Рис. 9 Метод ударного импульса прибор «Оникс-2.5»: 1 – корпус измерителя; 2 – выключатель питания; 3 – разъем; 4 – индикатор; 5 – кнопка «калибровка»; 6 – кнопка «сброс»; 7 – потенциометр установки а ₁; 8 – потенциометр установки а ₀; 9 – ремешок; 10 – гибкий кабель; 11 – датчик-склерометр; 12 – кнопка спусковая; 13 – ручка взвода; 14 – опорное кольцо; 15 – индентор; 16 – потенциометр эталона

 

 

 

 

Рис. 10 Ультразвуковой метод прибор «Пульсар-2.1»: 1 – испытуемая конструкция; 2 – щуп-излучатель; 3 – генератор импульсов; 4 – задающий генератор; 5 – ждущая развертка; 6 – генератор меток; 7 – электронно-лучевая трубка; 8 - усилитель; 9 – щуп-приемник

 

 

Рис. 11 Метод упругого отскока прибор «Склерометр»

Рис. 12 Метод отрыва со скалыванием прибор «ОНИКС-ОС»

Рис. 13 Метод пластических деформаций молоток "Кашкарова"

 

3     ПОСЛЕДАВАТЕЛЬНОСТЬ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА

В данной лабораторной работе прочность бетона определяется методом пластических деформаций с использованием молотка "Кашкарова".

Перед испытанием образца на его поверхность укладывается лист бумаги и поверх лист копировальной бумаги. Далее производится удар по головке молотка "Кашкарова". С помощью специальной мерной линейки производится замер отпечатков на бетоне и на эталонном стержне.

Для определения прочности бетона производится не менее 10 ударов и находится среднее отношение диаметра отпечатка на бетоне к диаметру отпечатка на эталонном стержне.

Если отсутствует эталонный стержень, то возможно применение арматурного стержня гладкого профиля аналогичного диаметра из арматуры А240(А-I) с использованием коэффициент тарировки.

Коэффициент тарировки определяется по формуле

,

где  - диаметр отпечатка на эталонном стержне;    - диаметр отпечатка на тарируемом стержне.

Полученные показания фиксируем в табл. 1.

Таблица 1

Определение прочности бетона методом пластических деформаций

Номер удара	Отпечаток на бетоне , мм	Отпечаток на эталонном стержне , мм	Отношение отпечатков,	Примечание
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Среднее значение

 

По результатам испытаний получены величины отношений отпечатков.

В соответствии с графиком тарировки для данного молотка "Кашкарова" в зависимости от полученных результатов определяется прочность бетона.

По полученным результатам и проведенным экспериментам необходимо сделать и записать вывод.

ВОПРОСЫ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

1. Перечислить механические методы неразрушающего контроля для определения прочностных характеристик бетона.

2. Отобразить схему прибора «Склерометр».

3. Отобразить схему молотка "Кашкарова".

4. Последовательность определения прочности бетона методом пластических деформаций с использованием молотка "Кашкарова".

 

Лабораторная работа №3