Ультразвуковой метод испытания бетона. Механические свойства бетона

Цель работы: Ознакомится с ультразвуковым методом испытания бетона.

Построение линейной зависимости «скорость – прочность».

 

Одним из неразрушающих методов определения плотности и прочности является ультразвуковой метод.

Определение прочности бетона осуществляется по зависимости «скорость распространения ультразвука – прочность бетона на сжатие», полученной по результатам ультразвуковых и механических испытаний образцов.

Для измерения времени распространения ультразвука в образцах, изделиях и в конструкциях применяют способы сквозного или поверхностного прозвучивания.

Прозвучивание проводят в 3-х точках по схеме, приведенной на рисунках.

Рис. 3. Схема ультразвукового испытания (зарисовать)

 

В зоне контакта ультразвуковых преобразователей с поверхностью бетона не должно быть раковин и воздушных пор глубиной более 3 мм и диаметром более 6 мм, а также трещин и наплывов. Не допускается проведение измерений времени распространения ультразвука через облицовочные материалы и декоративные покрытия.

Испытания проводят в направлении, показанном на рисунке 3.

Скорость прохождения импульсов определяется по формуле:

где расстояние между щупами, км;

время прохождения импульса, мкс.

 

После прозвучивания и определения прочности ударом образцы-кубы испытывают на сжатие на прессе (Табл. 7). Цифры, полученные при испытании в других подгруппах, преподаватель передает на занятиях, так что таблица заполняется результатами испытания всех образцов.

Разрушающим способом предел прочности при сжатии R_сж, МПа, определяется по формуле:

где масштабный коэффициент, который выбирают по табл…..;

разрушающая нагрузка, кН;

средняя площадь рабочего сечения образцов, см².

 

Таблица 8. Определение прочности образцов разных марок и пересчет на классы бетона

Марка по расчету						По каждой марке
100 3
200 3
300 3
400 3
500 3

 

Каждая подгруппа определяет прочность при сжатии 1-2 образцов разных марок и результаты заносит в таблицу 8.

По полученным цифрам прочности выполнить статистическую обработку результатов с определением однородности, коэффициента вариации и класса бетона.

Полученная зависимость может быть использована для определения прочности любой конструкции, изготовленной из бетона такого же состава.

При определении плотности с ультразвуковым прибором отбраковка результатов испытаний отдельных образцов в серии проводится путем оценки анормальности резко отклоняющихся результатов испытаний. Результаты расчетов сводят в таблицу.

1. Вычисляют среднее квадратичное отклонение скорости ультразвука и прочности по формуле:

где минимальный и максимальный результаты испытаний образцов в серии;

число серий образцов (N=1).

 

2. Вычисляют среднее значение скорости ультразвука и прочности по формулам:

3. Рассчитывают критерий Т по формуле:

где среднее значение скорости ультразвука и прочности серии образцов;

резко отклоняющийся результат отдельного образца.

Если Т>=1,74, то результат считается анормальным и не учитывается при расчете среднего результата в серии. Если Т<1,74, то результат следует считать нормальным и не исключать при определении среднего значения.

 

4. Определение динамического модуля упругости бетона:

где плотность бетона, г/см³;

скорость импульсов ультразвука, м/с;

коэффициент, равный 1,3 (функция значения μ=0,28).

 

Оценка однородности бетона

Цель работы: Ознакомится с общим сведениями об оценке однородности бетона.

Провести анализ данных и результатов расчета.

 

Все строительные материалы характеризуются определенным расхождением свойств даже в пределах одной и той же конструкции. Если, к примеру, оценить бетонную смесь, поступившую в данный момент на строительную площадку, то увидим, что показатели прочности для каждого образца, приготовленного из этой бетонной смеси, не стабильны, а изменяются от образца к образцу. Колебания прочности в данном примере могут определяться различным качеством заполнителей, наличием в бетоне дефектов и другими причинами. Поэтому принято говорить, что показатели прочности любого материала подчиняются статистическим законам.

Для оценки однородности бетона необходимо определить ряд статистических характеристик.

Одной из основных статистических характеристик является среднее значение прочности, которое определяется по формуле:

где значения прочности бетона, полученные по результатам испытания образцов;

количество испытанных образцов.

Для оценки разброса значений прочности бетона в испытанной серии образцов определяют дисперсию по формуле:

Положительное значение квадратного корня из дисперсии называют среднеквадратичным отклонением или стандартом:

Среднеквадратичное отклонение, выраженное в процентах от среднеарифметического значения, называется коэффициентом вариации и определяется по формуле:

Обычно за основную характеристику, оценивающую однородность бетона по прочности, принимают коэффициент вариации. Средний коэффициент вариации по стране для бетона равен 13,5 %. Фактическое значение коэффициента вариации на стройках сильно отличается от среднего, достигая 4-6 % на хороших предприятиях и достигая 20-25 % на стройках с недостаточно налаженными технологическими процессами или использующими материалы непостоянного качества.

Для практической оценки однородности бетона определяются его требуемая прочность и сравнивается с фактической (среднеарифметической) прочность бетона.

Требуемая прочностью определяется по формуле:

где нормируемая прочность бетона (марочная и т.д.);

коэффициент требуемой прочности, принимаемый по табл. 9.

 

Таблица 9. Значения коэффициента требуемой прочности

Значение V, %	6 и ниже
КТ	1,07	1,08	1,09	1,11	1,14	1,18	1,23	1,28	1,33	1,38	1,43

 

Если фактическая прочность бетона (среднеарифметическое значение) R_ср оказывается не ниже средней прочности R_mp, то такой бетон можно использовать для изготовления конструкций.

 

 

Контрольные вопросы

1. Что называют маркой бетона? Как ее определяют?

2. С какой прочностью отпускают сборный бетон на стройку? Как ускоряют твердение бетона?

3. Классификация бетонов по плотности. Как определить плотность бетона?

4. От чего зависит прочность бетона?

5. Расход цемента на 1 м³ бетона тяжелого и легкого. Можно ли уменьшить количество цемента на 1 м³ бетона?

6. Способы образования пористой структуры бетона.

7. Предельные деформации сжатия и растяжения бетона. Для чего бетон армируют?

8. Марки бетона тяжелого по морозостойкости. Как увеличить морозостойкость бетона?

9. Марки легких бетонов по плотности и морозостойкости. Бывают ли легкие бетоны высокой морозостойкости?

10. Какова усадка бетона? При бетонировании, каких конструкций делают температурно-усадочные швы?

11. Необходимые данные для расчета состава бетона. Можно ли получить бетон М300 на щебне прочностью 30, 40, 60 МПа?

12. Структуры легких бетонов. Можно ли из легкого бетона (какой структуры?) делать железобетонные трубы, монолитный бетон, преднапряженный бетон?

13. Способы укладки и уплотнения бетона. Как измерить жесткость бетонной смеси?

14. Сроки твердения бетона. Почему необходим уход за свежеуложенным бетоном?

15. Когда можно замораживать свежеуложенный бетон?

16. Почему возможна работа железобетона?

17. Почему бетон армируют стальной арматурой, а не алюминием или древесиной?

18. Что такое класс бетона, почему класс не равен марке?

19. Способы зимнего бетонирования.

20. Как ускоряют твердение бетонов на производстве?

21. Что называют композиционным материалом, какие условия надо выполнить, чтобы его получить?

22. Когда класс бетона будет равен марке, что для этого надо сделать?

23. Из каких цементов делают морозостойкий бетон, нужны ли в нем поры?

24. Когда возможна статистическая обработка результатов испытания прочности. Постройте график среднего квадратичного отклонения (примерный).

25. Что характеризует и как определяют модуль упругости?

 

Лабораторная работа №2