Занятие № 4. Определение прочности бетона в конструкциях неразрушающими методами

Цель работы

Научиться пользоваться приборами для определения прочности бетона методами его местного разрушения (пресс-насосами ГПНС-4 и ГПНВ-5).

4.2 Техническое обеспечение работы:

- бетонные кубы-образцы с ребром 20 см (промаркированные, из одной серии) - 3 шт.;

- такой же бетонный куб, но из другой серии;

- портативный гидравлический пресс-насос ГПНС-4;

* - несмотря на то, что методы местных разрушений связаны с определенным ослаблением несущей способности конструкций, их принято относить к неразрушающим

- портативный гидравлический пресс-насос ГПНВ-5;

- сверлильная машина ИП-1023 с алмазными сверлами;

- самозаанкеривающиеся устройства - 2 шт.;

- устройство УРС или УРС-2;

- стальные пластины-диски - 4 шт., два из них наклеены на бетонном кубе;

- эпоксидная смола, отвердитель (полиэтиленполиамин), наполнитель (портландцемент);

- бумажные кольца шириной 15 мм с внутренним диаметром 80 мм - 2 шт., одно из них наклеено на бетонном кубе;

- груз массой 1,5...2 кг;

- штангенциркуль и курвиметр;

- гидравлический пресс ПСУ-250 (тс).

Содержание работы

Для построения градуировочных зависимостей ’’усилие вырыва анкерного устройства - прочность бетона R”, ’’усилие скалывания участка ребра - прочность бетона R” и ’’усилие отрыва дискам - прочность бетона R” проводим параллельные испытания образцов бетона вначале методами местных разрушений, а затем на гидравлическом прессе до разрушения.

Каждая из градуировочных зависимостей строится по результатам испытания не менее 15 серий образцов-кубов, серия включает в себя три образца-близкеца. Студенческая подгруппа испытывает три образца-близнеца одной серии.

Испытанию подвергаются кубы с ребром 20 см. Кубы такого размера в наибольшей степени (по сравнению с кубами меньшего размера) обеспечивают соответствие условий их испытания и испытания отдельных участков натурных конструкций методами местных разрушений. Для перевода предела прочности таких кубов к прочности эталонного куба с ребром 15 см используется переводной коэффициент «= 1,05.

4.3 Порядок работы на занятии:

- сверлильной машиной ИП-1023 в бетонном кубе-образце, на котором уже наклеены два диска для испытания его методом отрыва, приблизительно е середине двух свободных противоположных граней просверлить шпуры диаметром 24 и глубиной 48 мм или диаметром 28 и глубиной 35 мм;

- опустить в один из шпуров самозаанкеривающееся устройство соответствующего диаметра (анкеровка устройства обеспечивается за счет рифленых сегментных щек и разжимного конуса) и с помощью са- моцентрирующегося пресса-насоса ГПНС-4, работающего с анкерным устройством диаметром 28 мм, или пресса-насоса ГПНВ-5, работающего с анкерным устройством диаметром 24 мм, плавно вращая ручку прибора (подавая масло в рабочий цилиндр), вырвать заделанный в бетон анкер и зафиксировать усилие вырьта;

- измерить глубину вырыва, а тзкже наибольший и наименьший размеры вырванной части бетона в плане (в плоскости испытанной грани образца); если глубина вырыва отличается от глубины заделки анкера более чем на 5 % или наибольший и наименьший размеры вырванной части бетона в плане - более чем в 2 раза, то результат испытания не учитывать;

- опустить самозаанкеривающееся устройство в другой шпур и повторить операцию;

- найти среднее значение усилия вырыва;

- для метода отрыва со скалыванием при использовании стандартных анкерных устройств диаметром 24 или 28 мм прочность бетона рекомендуют вычислять по формуле

R = сс m Р, (4.1)

где R - в МПа;

*" Р - усилие вырыва, кН;

m - коэффициент, учитывающий максимальный размер крупности заполнителя в зоне вырыва и принимаемый равным 1 при крупности менее 50 мм и равным 1,1 при крупности 50 мм и более;

ос - коэффициент пропорциональности между усилием вырыва и прочностью бетона, принимаемый по табл.4.1;

испытываемые кубы-образцы твердели в естественных условиях, предполагаемая прочность их менее 50 МПа, крупность заполнителя

Таблица 4.1

- вычислить по формуле (4.1) значение R (обозначить его через Ri);

- измерить штангенциркулем или металлической линейкой (с точностью до 0,1 мм) грани двух других бетонных кубов серии, определяющие средние рабочие площади образцов, учитывая, что кубы будут устанавливаться на опорную плиту пресса гранями, являвшимися при формовании боковыми, и сжимающая сила будет направлена параллельно слоям укладки (т.е. поверхность бетонирования кубов должна оказаться сейчас боковой);

- результаты измерений и вычисленные средние рабочие плошдди образцов записать в табл.4.2;

- один из обмеренных кубов поставить на стол так, чтобы поверхность бетонирования по-прежнему оставалась боковой и чтобы боковыми стали грани, которых впоследствии будут касаться плиты, пресса;

- на верхней грани поставленного таким образом на стол куба закрепить с помощью крюков с винтовыми тягами (завинчивая гайки тяг) упорную раму устройства УРС или УРС-2; на глубину 20 мм установить скалывающий крюк устройства шириной 30 мм приблизительно посередине ребра, соединить его с прибором ГПНС-4 (работающим с УРС-2) или ГПНВ-5 (работающим с УРС) переходной муфтой;

 

Рис.4.1. Схема испытаний бетонного куба: 1 - сколы ребер; 2 - поверхность бетонирования; 3 - направление испытаний при сжатии

 

- плавно вращая ручку прибора, обеспечивающего приложение нагрузки под углом 18°, разрушить ребро куба и зафиксировать усилие скалывания;

- повторить операцию еще на трех ребрах куба, как показано на рис.4.1;

- определить среднее значение усилия скалывания;

- для метода скатывания угла конструкции при использовании устройства типа УРС прочность ^бетона рекомендуют вычислять по градуировочной зависимости

- вычислить по формуле (4.2) значение R (обозначить его через R2);

- отшлифовать карборундовым бруском или кругом две противоположные грани бетонного куба, не принадлежащего испытываемой серии (четвертый куб), и тщательно очистить их от пыли;

- на подготовленные поверхности наклеить бумажные кольца шириной 15 мм с внутренним диаметром, равным 80 мм;

- поставить куб на стол так, чтобы одно из приклеенных колец оказалось на верхней грани образца;

- нанести на участок, ограниченный внутренней окружностью кольца, и на стальную пластину-диск (диаметром 80 мм и толщиной 10 мм, имеющую с противоположной стороны стержень с винтовой нарезкой), клеевой компаунд, состоящий из эпоксидной смолы (100 в.ч.), отвердителя (полиэтиленполиамина - 10 в.ч.) и наполнителя (портландцемента - 40 в.ч.); в таком состоянии выдержать поверхности около 10 мин;

- приклеить диск к бетону;

- перевернуть куб, вставив стержень диска в специальное отверстие в столе;

- аналогично приклеить второй диск и пригрузить его; время отверждения клея - 24 ч, поэтому дальнейшую работу проводить на кубе с заранее наклеенными дисками (который уже использовался при испытаниях на отрыв со скалыванием);

- к диску через винтовой стержень присоединить пресс-насос ГПНВ-5;

- соблюдая условие, чтобы направление действия усилия было перпендикулярным поверхности бетона, и плавно вращая ручку прибора со скоростью нагружения 1 кН/e, оторвать диск я зафиксировать усилие отрыва;

- определить с помощью курвиметра площадь проекции поверхности отрыва бетона на плоскость диска; если она меньше 80 % площади диска, то результат испытания не учитывать;

-.так же оторвать диск рт противоположной грани куба и зафиксировать усилие отрыва; проверить соотношение площадей проекции поверхности отрыва и дискам и определить среднее значение усилия отрыва;

- установить на опорную плиту пресса бетонный куб-образец, оставшийся не испытанным описанными выше методами, таким образом, чтобы поверхность бетонирования оказалась боковой;

- подавая непрерывно и равномерно со скоростью около 25 кН/с (0,6 МПа/с) нагрузку на образец, довести его до разрушения; максимальное усилие, достигнутое в процессе испытания, принять за величину разрушающей нагрузки на образец и записать ее в табл.4.2;

- аналогичную операцию проделать с кубом, ранее испытанным методом скалывания ребра, загружая его так, как показано на рис.4 Л;

- по формуле R * 1,05 P/А определить предел прочности бетона при сжатии того и другого куба и записать его в табл.4.2, учитывая, что 1 Н/см² =0,01 МПа;

- найти среднее значение R;

- по формулам (Ri-R)100/Ri и (R2-R)100/R2 определить в процентах погрешность результатов испытаний методами отрыва со скалыванием и скалывания ребра конструкции относительно значений прочности бетона по существующим градуировочным зависимостям для данного усилия вырыва анкерного устройства и усилия скола участка ребра;

- в прямоугольной системе координат по оси абсцисс отложить среднее значение усилия отрыва диска, а по оси ординат - среднее значение прочности бетона испытанных на прессе кубов; этот экспериментальный результат наряду с данными, полученными в других учебных группах, позволяет построить градуировочную кривую для метода испытания на отрыв.