Измерение и контроль прочности бетона.

Нурманова Жадыра Бактияровна, магистрант, Иванченко Александр Васильевич-доцент, к.т.н.

Казахский Агротехнический университет им. С. Сейфуллина (г. Астана)

Аннотация:Измерители прочности бетона бывают двух видов: акустический и механический. В статье изложены принципы работы этих методов, а также описаны примеры приборов использующие эти принципы.

Ключевые слова:бетон, прочность, плотность, стойкость.

Бетон является одним из самых распространённых материалов, используемых при возведении строительных конструкций. От качества затвердевшей смеси во многом зависит и конечное качество объекта, и его соответствие проекту. Необходимость в проведении экспертизы возникает при строительстве сооружений, их реконструкции и модернизации, оценке соответствия выполненных работ СНиП, контроле партий и т.д.

Приборы неразрушающего контроля (ПНК) - условно принятый в технической литературе термин, включающий в себя приборы для толщинометрии и дефектоскопии покрытий и материалов, для определения твердости и прочностиматериалов, а также ряд других характеристик. Измерения вышеназванных параметров производятся различными методами: ультразвуковым (УЗ), рентгенографическим, вихретоковым, ударно-импульсным, упругого отскока, пластической деформации, магнитным, магнитопорошковым, термографическим, оптическим, импедансным, а также рядом других менее распространенных методов.

Само название метода, по-видимому, происходит от принятого в зарубежной литературе термина "non-destructive testing" (NDT), также периодически встречающегося в отечественной технической литературе.

Наибольшее распространение методы НК получили в области дефектоскопии металлов и изделий из твердых пластмасс. По этому вопросу выпущено огромное количество литературы, проводятся сотни исследований и экспериментов.

Главным показателем качества бетона является его прочность. Оценить этот параметр можно с помощью неразрушающего контроля (НК), о методах измерения прочности бетона, а также приборах предназначенных для этого и пойдет речь.

Механические методы контроля прочности бетона

Механические методы НК описаны в ГОСТ 22690-88 «Бетоны. Определение прочности механическими методами НК». Действие этого нормативного документа распространяется на лёгкий и тяжелый бетоны, предельные значения прочности которых не выходят за рамки диапазона 5-100 МПа.

Механические методы НК основаны на зависимости прочности исследуемого материала от косвенных характеристик. В данном случае ими являются:

- значение отскока бойка от прижатого к бетонной поверхности ударника

- энергия удара

- размеры оставленного отпечатка

- значения усилий местного разрыва или разрушения при скалывании участка на ребре конструкции или при вырыве из объекта анкерного устройства соответственно.

Перед проведением контроля определяются связывающие измеряемый параметр и косвенную его характеристику градуировочные зависимости (они имеют вид формулы, графика или таблицы и устанавливаются в ходе процедуры, описанной в ГОСТ 10180-90 «Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам»).

Далее проводятся испытания. Последовательность действий при использовании каждого из существующих механических методов приводится в ГОСТ 22690-88.

Схема метода упругого откоса определение прочности бетона. Например, при реализации самого популярного метода – упругого отскока – последовательность эта выглядит следующим образом:

1.

измерительный прибор располагается таким образом, чтобы усилие воздействия бойка прикладывалась перпендикулярно испытываемой поверхности (см. рисунок 1);

Рис. 1 Схема метода упругого откоса определение прочности бетона

2. определяется и фиксируется 5 значений косвенной характеристики (величины отскока) для каждого участка, определяется среднее арифметическое результатов;

3. устанавливается соответствующее характеристике значение прочности бетона.

Приборы механического метода определения прочности бетона

OriginalSchmidt N – измеритель прочности бетона методом упругого отскока. С его помощью исследуются изделия, толщина которых превышает 10 сантиметров, а прочность колеблется в диапазоне от 10 до 70 МПа. Значение отскока отображается на встроенном индикаторе, имеющем вид шкалы. На корпусе изображены три базовые диаграммы преобразования – градуировочные зависимости, с которых могут считываться значения прочности. Предел погрешности прибора составляет 15%.

Рис. 2 OriginalSchmidt N – измеритель прочности бетона

Оникс-ОС – электронный измеритель прочности, реализующий метод отрыва со скалыванием. Принцип его работы заключается в измерении усилия, которое требуется для вырыва анкера из бетона, и дальнейшем автоматическом преобразовании значения косвенной характеристики в прочность. Диапазон измерения прочности составляет от 5 до 100 МПа, предел погрешности не превышает 2%. В памяти прибора могут храниться формулы преобразования и 450 последних измеренных значений.

Рис. 3 Оникс-ОС – электронный измеритель прочности

Ультразвуковой метод определения прочности бетона.

Ультразвуковой метод НК прочности бетона описывается в ГОСТ 17624-87 «Бетоны. УЗ метод определения прочности». Этот стандарт распространяется на тяжелый, плотный силикатный и лёгкий бетоны, на монолитные бетонные и железобетонные конструкции.

Ультразвуковой неразрушающий контроль позволяет определить отпускную, передаточную прочность и прочность бетона в процессе его затвердевания и при экспертном контроле.

Метод основан на взаимосвязи значений прочности среды (в данном случае - бетона) и скорости распределения в ней звуковых колебаний. Зависимость эта (она называется градуировочная характеристика и имеет вид графика, таблицы или формулы, связывающих «прочность-скорость» или «прочность-время») определяется экспериментально для каждого отдельного испытания способом сквозного или поверхностного прозвучивания.

После подготовки градуировочной характеристики переходят непосредственно к проведению испытаний, причём прозвучивают контролируемую поверхность тем же способом, который был использован для определения градуировочной зависимости (ультразвуковые преобразователи – УП – располагаются по разные или по одну сторону конструкции).

Рис. 4 Схема ультразвукового метода измерения прочности бетона

На основании полученных результатов по ранее установленной взаимосвязи параметров определяют значение прочности бетона.

Приборы ультразвукового НК прочности бетона

ПУЛЬСАР 1.1 предназначен для определения скорости и времени распространения в твёрдых материалах ультразвуковых волн; в меню прибора заложены настройки для работы с бетонами. Пульсар реализует оба способа прозвучивания, он оснащён дисплеем, на который выводится графическая и текстовая информация о проводимых испытаниях. Кроме твёрдости прибор может измерять модуль упругости и плотность бетона, обнаруживать дефекты.

Рис. 5 Ультразвуковой измеритель прочности бетона Пульсар 1.1

Ультразвуковой измеритель прочности бетона УКС-МГ4

УКС-МГ4 практически ничем не отличается от рассмотренного выше прибора. Единственное преимущество УКС – возможность внесения в память рассчитанных градуировочных зависимостей и считывание результатов измеренийуже в мегапаскалях.

Рис.6 Ультразвуковой измеритель прочности бетона УКС-МГ4

Список литературы

1. ГОСТ 22690-88 «Бетоны. Определение прочности механическими методами НК»

2. ГОСТ 17624-87 «Бетоны. УЗ метод определения прочности».

3. http://www.navigator-beton.ru/articles/opredelenie-prochnosti-betona.html