Молоток кашкарова используется для определения прочности бетона методом

Обновлено: 26.04.2024

1.1. Метод определения прочности на сжатие бетона эталонным молотком Кашкарова основан на зависимости между прочностью бетона Rф и величиной косвенной характеристики прочности бетона H . В качестве косвенной характеристики прочности бетона принимается соотношение диаметров отпечатков на бетоне и стальном эталонном стержне.

Метод применим для определения прочности бетона в диапазоне 4,9 - 49 МПа (50 - 500 кгс/см 2 ).

1.2. Прочность бетона определяется по предварительно установленным экспериментально градуировочным зависимостям между прочностью на сжатие бетонных образцов, испытанных по ГОСТ 10180-78, и ее косвенной характеристикой.

1.3. Результаты испытания эталонным молотком не зависят от силы удара молотка по бетону, от положения и массы испытываемой конструкции.

Существенным фактором, влияющим на связь между прочностью бетона R ф и характеристикой H , является свойство поверхностного, примыкавшего к опалубке, слоя бетона.

1.4. Прочность бетона рекомендуется определять приборами механического действия, как правило, при положительной температуре бетона. Допускается определение прочности бетона эталонным молотком при отрицательной температуре наружного воздуха, если эталонные стержни и испытываемые бетонные конструкции находятся в одинаковых температурных условиях. Методика таких испытаний приведена в прил. I настоящих Рекомендаций.

2.1. Для определения прочности бетона на сжатие применяют эталонный молоток Кашкарова и эталонные стержни (рис. 1).

2.2. Твердость индентора (шарика) диаметром от 15 до 16,7 * , измеренная на приборе Роквелла, должна быть не менее HRC 60 при параметре шероховатости его поверхности R_a £ 0,32 мкм по ГОСТ 2789-73 с изм. Допускается увеличение параметра шероховатости индентора при эксплуатации эталонного молотка до 5 мкм.

* Величина диаметра уточнена в соответствии с поправкой к п. 2.1 ГОСТ 22690.2-77, опубликованной в ИУС № 5 1980 г.

Рис. 1. Конструкция эталонного молотка

1 - испытываемый бетон; 2 - индентор (шарик); 3 - эталонный стержень; 4 - стакан; 5 - пружина; 6 - корпус; 7 - головка

2.3. Эталонные молотки снабжаются шариками с неповрежденной никелировкой по ГОСТ 2789-73 с изм. При эксплуатации молотка никелировка шарика, как правило, повреждается, поэтому при отсутствии возможности замены шарика новым градуировочную зависимость Н - R ф необходимо проверить вновь.

2.4. Эталонные стержни изготовляются на токарном станке из круглой прутковой стали, не имеющей следов ржавчины, марки ВСт3сп2 или ВСт3пс2, диаметром 12 или 10 мм с учетом рекомендаций п. 2.12. Дополнительной обработки прутков, кроме их очистки от окалины, не требуется. Длина эталонных стержней должна быть 100 - 150 мм.

В соответствии с ГОСТ 22690.2-77 эталонные стержни рекомендуется изготовлять из стали, имеющей временное сопротивление разрыву 412 - 451 МПа (42 - 46 кгс/мм 2 ). При отсутствии прутков, удовлетворяющих этому требованию, допускается изготовлять эталонные стержни из прутков с другими временными сопротивлениями разрыву, но удовлетворяющими требованию ГОСТ 1497-73 с изм. для стали ВСт3сп2 или ВСт3пс2. Методика корректировки результатов испытаний при использовании эталонных стержней с разными временными сопротивлениями разрыву, а также методика поверки эталонных стержней приведены в прил. 2 настоящих Рекомендаций.

2.5. При хранении эталонных стержней рекомендуется на них наклеивать бирки с указанием временного сопротивления разрыву и покрывать бескислотной смазкой, при этом температура воздуха в помещении должна быть положительной.

2.6. Эталонный стержень перед испытанием очищается от смазки и устанавливается в эталонный молоток между шариком и хвостовиком головки (см. рис. 1). Контакт между индентором и стержнем обеспечивается пружиной.

2.7. Для измерения отпечатков на бетоне и эталонном стержне рекомендуется применять угловой масштаб (рис. 2), изготовляемый из стандартных мерительных линеек, на которых цифры 10, 11, 12 и т.д. заклеиваются и вместо них проставляются 0, 1, 2, 3 и т.д.; допускается использовать лупу с измерительной линейкой или другой инструмент, позволяющий производить замеры с точностью до 0,1 мм.

2.8. В соответствии с решением Управления государственных испытаний и надзора средств измерений Госстандарта СССР поверительные испытания эталонного молотка как прибора, не имеющего шкалы, не делаются, а поверке подлежат только физико-механические свойства эталонных стержней.

2.9. Эталонные молотки серийного изготовления должны укомплектовываться угловым масштабом (или другим измерительным инструментом), 10 запасными инденторами (шариками), эталонными стержнями и эталономером. Число эталонных стержней может зависеть от требований заказчика, но не должно быть менее 40.

Эталонные молотки изготовляются и ремонтируются по рабочим чертежам, выполненным по системе ЕСКД и ТУ, согласованным с Госстандартом СССР.

2.10. Чертеж молотка, приведенный в ГОСТ 22690.2-77, не имеет размеров, поэтому использование его для изготовления и ремонта эталонных молотков не допускается.

2.11. Ремонт эталонных молотков производится в механических цехах или мастерских ведомственного подчинения. При повреждении ручки молотка ее следует заменить на новую с расширенным местом приварки к корпусу (рис. 2, 3 прил. 3).

Рис. 2. Угловой масштаб

1 - приклеенная бумага; 2 - клейкая прозрачная пленка

2.12. В эталонных молотках, рассчитанных на использование стержней диаметром 10 мм для перехода на стержни диаметром 12 мм в стакане расширяется прорезь до ширины 12,3 мм и укорачивается на 2 мм хвостовик головки (рис. 4 прил. 3 ).

При проскакивании шарика в отверстие его допускается заменить на другой - с большим диаметром (до 16,7 мм) или изготовить новый стакан (рис. 5 прил. 3).

3.1. При испытании эталонным молотком бетонных образцов и конструкций удары наносятся по поверхностям, примыкавшим к металлическим стенкам формы. Испытываемая поверхность должна быть чистой. Затвердевшее цементное молоко на испытываемых участках не удаляется, и шлифовка поверхности бетона абразивными материалами, как правило, не производится, так как это может снизить точность метода.

Рис. 3. Способы испытания бетона

А - нанесение ударов эталонным молотком; Б - нанесение ударов на узких ребрах конструкции

Рис. 4. Перемещение стержня

а - до удара; б - после удара

Допускается шлифовка поверхностей, распалубка которых производится немедленно после формовки, как, например, у многопустотных настилов.

Удары молотком наносят способами А и Б (рис. 3) с такой силой, чтобы размеры отпечатков на эталонном стержне получились не менее 2,5 мм и не возникали в бетоне трещины. При испытаниях способом Б по головке эталонного молотка наносят удары обычным молотком массой около 1 кг.

3.2. После каждого удара отпечаток на поверхности бетона очерчивается и нумеруется карандашом.

3.3. Перед нанесением следующего удара стержень не вынимают из молотка, а зажимают пальцами на расстоянии 10 - 12 мм от края стакана и передвигают (рис. 4) на это расстояние до упора пальцев в стакан.

3.4. После выполнения серии ударов на намеченном участке измеряют диаметры отпечатков на бетоне. Эталонный стержень вынимают из молотка и поверхность его по линии только что полученных отпечатков подшлифовывают (для их отчетливости) тупым ножом или использованным стержнем. После этого замеряют размеры наибольших диаметров отпечатков (эллипсов).

3.5. Отпечатки неправильной формы на бетоне, образовавшиеся от косого удара или удара по крупному заполнителю или пустоте, отбраковывают, при этом отбраковывают и соответствующие парные с ними отпечатки на эталонном стержне (они помечаются напильником) и вместо них делают новые отпечатки.

3.6. Измеряют отпечатки на бетоне и на эталонном стержне с погрешностью до 0,1 мм. При использовании углового масштаба каждое нанесенное на нем деление в миллиметрах читается как 0,1 мм. Угловой масштаб надвигают на отпечаток так, чтобы он занимал симметричное положение по отношению к наибольшему размеру отпечатка на эталонном стержне или на бетоне. В месте касания к отпечатку значения делений линеек должны совпадать.

3.7. Для каждого образца или участка испытания на конструкции суммируют размеры отпечатков на бетоне и соответственно на эталонном стержне и находят величину косвенной характеристики прочности бетона H :

Н = å d _б / å d ₀ , (1)

где å d _б и å d ₀ - сумма диаметров отпечатков соответственно на бетоне и эталонном стержне.

3.8. Ряд отпечатков на эталонном стержне для определения прочности бетона на одном образце или участке конструкции помечают насечкой напильником сразу после их замера. На одном стержне (поворачивая его) можно произвести до 25 - 40 испытаний по четырем образующим линиям.

4.1. Градуировочную зависимость рекомендуется строить по результатам испытания не менее 20 серий контрольных образцов.

4.2. Для построения градуировочной зависимости используют контрольные образцы-кубы с ребрами размером 150 мм, отвечающие требованиям ГОСТ 10180-78 или кубы с ребрами размером 100 мм, используемые для контроля прочности бетона данной конструкции 1 .

1 Прочность контрольных кубов приводится по ГОСТ 10180-78 применительно к кубам с ребрами размером 150 мм.

4.3. Образцы должны иметь одинаковые состав, продолжительность и условия твердения с бетоном, применяемым для изготовления контролируемых конструкций. Смазка, вид, интенсивность и толщина форм для образцов должны соответствовать смазке форм для изготовляемых конструкций. Для распространения градуировочной зависимости в более широком диапазоне изменения прочности целесообразно изготовлять до 40 % образцов с отклонением по цементно-водному отношению до ±0,4.

Для приготовления основной части образцов берут пробы из бетонной смеси для бетонирования конструкций в течение не менее двух недель в разные смены. Образцы с другими цементно-водными отношениями, обеспечивающими большую или меньшую прочность по сравнению с требуемой, изготовляют на бетономешалке в лаборатории.

Образцы подвергаются такому же режиму твердения как и конструкции.

4.4. Для контроля передаточной прочности бетона предварительно напряженных конструкций градуировочная зависимость должна быть построена в горячих образцах. Образцы после распалубки должны испытываться эталонным молотком не позднее 5 мин, а под прессом - 10 мин.

4.5. Эталонные стержни и испытываемые бетонные конструкции должны находиться в одинаковых температурных условиях. При испытании прочности бетона при отрицательной температуре наружного воздуха зимой или при положительной температуре (30 - 40 °С) летом эталонные стержни должны находиться около конструкций не менее 30 мин.

4.6. Образцы, испытываемые эталонным молотком, устанавливают на массивное основание (фундамент, кирпичная кладка). На каждом из них делают не менее 5 отпечатков. При этом расстояния между точками, в которых наносят удары, и от точек до ребра образца должны быть соответственно не менее 30 и 35 мм.

При использовании образцов-кубов с ребрами размером 100 мы на одной стороне рекомендуется сделать не более 4 отпечатков. Бели прочность в них будет менее 14,7 МПа (150 кгс/см 2 ), необходимо сделать по одному отпечатку в центре каждой стороны, примыкавшей к стенке формы. Удары эталонным молотком следует наносить способом Б.

4.7. После осмотра образцы с трещинами отбраковывают, измеряют отпечатки на бетоне и на эталонном стержне и испытывают образцы на сжатие в соответствии с ГОСТ 10180-78.

4.8. Из полученных результатов испытаний образцов эталонный молотком и под прессом отбраковывают анормальные результаты согласно прил. 3 ГОСТ 22690.0-77.

4.9. Влажность бетона на испытываемом участке не должна отличаться от влажности бетона образцов, испытанных при построении градуировочной зависимости, более чем на 30 %.

4.10. Примеры построения градуировочной зависимости приведены в прил. 4. Допускается также графический метод построения градуировочной зависимости.

4.11. Достоверность построенной градуировочной зависимости оценивается по среднему квадратичному отклонению S _т и коэффициенту эффективности F _эф .

4.12. Среднее квадратичное отклонение градуировочной зависимости S _т вычисляется по формуле

где и - средние прочности бетона в i -ой серии образцов, определенные соответственно при испытании образцов на прессе и неразрушающим методом; N _т - число серий образцов, использованных для построения градуировочной зависимости.

4.13. Коэффициент эффективности градуировочной зависимости F _эф вычисляется по формуле 1

1 Рекомендуется при этом пользоваться микрокалькулятором.

где S _о - среднее квадратичное отклонение фактической средней прочности бетона серии образцов, испытанных на прессе, определяемое по формуле

где - средняя прочность бетона образцов, использованных для построения градуировочной зависимости, вычисляемая по формуле

Градуировочная зависимость должна иметь коэффициент эффективности F _эф не менее 2 и среднее квадратичное отклонение S _т не более 12 % фактической средней прочности бетона по всем сериям образцов, используемых для построения зависимости .

Рис. 5. Унифицированная градуировочная зависимость; Н - прочность в кубах с длиной ребра 150 мм

В практике возведения бетонных зданий и сооружений часто приходится оперативно определять качество готового бетона. В условиях стройплощадки предпочтение отдаётся методам, которые позволяют просто, быстро и сравнительно точно установить требуемые параметры. Одним из инструментов, при помощи которых решаются подобные задачи, является молоток Физделя.

Устройство

Молоток с шариковой головкой, изобретённый И.А. Физделем, представляет собой инструмент, в боёк которого завальцован шарик из закалённой стали (используются шарики от соответствующих подшипников). Сам инструмент предельно прост и состоит из следующих частей:

Блока/носика.
Деревянной ручки длиной 300 мм.
Корпуса бойка.
Посадочного гнезда под шарик.
Шарика.

Молоток Физделя требователен к размерам и массе отдельных элементов. Так, масса молотка должна составлять 250 г, а диаметр шарика – 17,483 мм. Это существенно, ибо на вторичном рынке нередко встречаются б/у молотки Физделя, которые ранее использовались, например, для наклёпывания автомобильных рессор (твёрдость шарика, изготовленного из сталей типа ШХ15, достигает 62…64 HRC). Естественно, что рабочие характеристики такого инструмента не отвечают эталонным (в частности, шарик часто заклинивается), а потому и полученными результатами невозможно воспользоваться.

Принцип действия

Все инструменты подобного типа (включая и известный молоток Кашкарова) используют результаты пластической деформации бетона под действием ударных нагрузок. Благодаря сферической форме шарика, эти деформации локализуются в малой зоне, в связи с чем их можно считать однородными. Диаметр отпечатка, оставленного шариком, будет определять прочность бетона.

Тест с применением молотка Физделя необходимо проводить на участках, прочность которых определяет прочность всего сооружения. К выбранным участкам предъявляются следующие требования:

Поверхность должна быть ровной и гладкой, тщательно очищенной от прилипших частиц.
Подготовленную поверхность обрабатывают водой до удаления слоя затвердевшего известкового молока.
Минимальная площадь испытуемой поверхности составляет 400 см 2 ; этого достаточно для повторения испытания не менее 8…10 раз.
К участку, выбранному для тестирования, не должны примыкать торцевые части бетонных элементов, углы и острые кромки. Поры в материале должны отсутствовать.
Расстояния между осями смежных отпечатков не могут быть менее 35…40 мм (для железобетона – 40….45 мм).

Эффективность метода зависит от однородности бетона: при наличии крупного заполнителя – щебня фракций от 30 мм и более – точность результата будет невысокой.

Последовательность тестирования

Перед использованием твёрдость шарика, вмонтированного в боёк молотка Физделя, необходимо проверить. Для этого к изделию прилагается испытательная таблица, где по диаметру отпечатка на эталонной поверхности устанавливается твёрдость шарика по Бринеллю или Роквеллу. Затем по бетону наносят 2…3 удара. Точность результата увеличивается, если между шариком и бетоном проложить лист белой бумаги (а, если есть возможность – ещё и лист копировальной бумаги). Тогда след от отпечатка получается более чётким.

Диаметр следа от шарика измеряют в двух взаимно перпендикулярных направлениях, при этом точность отсчёта не может быть ниже 0,1 мм. Для анализа принимается среднее арифметическое значение. При резко отличающихся показаниях, проверку повторяют в другом месте тестируемой поверхности.

Обработка полученных результатов

В среднем диапазоне значений прочности бетона закалённый шарик оставляет сферическое углубление диаметром от 3,5 до 6,5 мм. Для повышения точности считывания в особо ответственных случаях используют лупу, либо специальный шаблон. Он включает в себя две мерных линейки, расположенные под углом 2,87°. Шаблон накладывают на края лунки и производят измерения.

Более удобно применять эталонный график или экспериментальные таблицы. С их помощью качество бетона можно установить так:

Диаметру лунки от 10 до 12 мм соответствует прочность бетона от 10 до 5 МПа.
От 8 до 10 мм – от 16 до 10 МПа.
От 7 до 8 мм – от 22 до 16 МПа.
От 6,5 до 7 мм – от 30 до 22,5 МПа.

Удары молотком Физделя должны наноситься правой рукой, от локтя и с примерно одинаковым усилием.

Сегодня будущие характеристики бетонной смеси в полной мере зависят от критериев её прочности. Поэтому в строительстве определение степени прочности бетонных конструкций является необходимой процедурой, на основании которой производиться вывод о соответствии материалов утверждённым стандартам. Так, к критериям прочности относят показатели растяжения, изгибов, сжатия, а также степень однородности бетонной смеси. Качественный бетон может успешно противостоять различным нагрузкам и отрицательному воздействию окружающей среды.

Методы проверки прочности бетона

На данный момент существует два основных метода определения прочности бетона: с помощью разрушающего либо неразрушающего контроля. Механические способы неразрушающего контроля основываются на взаимосвязи прочности бетона с прочими механическими свойствами, такими, как усилие при скалывании, сопротивление отрыву и твёрдость при сжатии. В зависимости от типа оцениваемого свойства применяются зачастую следующие способы неразрушающих испытаний:

отрыв;
пластическая деформация;
скол ребра;
упругий отскок.

Выбор способа испытаний зависит от размера и формы изделий, цели проводимых мероприятий, требований, выдвигаемых к точности полученных результатов и от степени удобства испытаний.
В мировой практике наибольшее распространение в определении прочностных характеристик получил прибор под названием молоток Шмидта. У нас его часто называют склерометром, что в переводе с греческого означает «измеритель твёрдости».

Молоток Шмидта был разработан в 1948 году швейцарским инженером Эрнстом Шмидтом. Именно молоток Шмидта впервые дал возможность измерить прочность бетонных конструкций на месте проведения строительных работ.

Принцип работы молотка Шмидта

Молоток Шмидта работает по принципу упругого отскока, который основан на измерениях поверхностей бетона на его твёрдость. Этот способ позаимствован из практики измерения степени прочности металла. Заключается он в воздействии ударами с помощью специального ударника по сферическому штампу, который предварительно прижимается к бетону.

Склерометр устроен таким образом, что после удара по бетону специальная система пружин позволяет ударнику осуществлять свободный отскок. При этом величина обратного отскока характеризует степень твёрдости оцениваемого материала. А с помощью установленной на прибор градуированной кривой вычисляется прочность бетона.

Конструкция молотка Шмидта включает в себя:

1 – ударный плунжер или индентор.

2 – бетонная поверхность, над которой проводят контроль прочности.

3 – корпусная часть.

4 – ползунок, оснащённый направляющими стержнями.

5 – конус корпусной части.

7 – шток бойка, обеспечивающий направление работы инструмента.

8 – шайба для установки бойка.

10 – кольцо для разъёма.

11 – задняя крышка инструмента.

12 – сжимающая пружина.

13 – предохраняющая часть конструкции.

14 – боек, имеющий определённую массу.

15 – пружина для фиксации.

16 – ударяющая пружина.

17 – втулка, направляющая работу молотка.

18 – войлочное кольцо.

19 – дисплейное окно, показывающее шкалу Шмидта.

20 – винт для сцепления.

21 – контрольная гайка.

23 – предохраняющая пружина.

В целом работа молотка основана на вычислении ударного импульса, который возникает при приложении нагрузки. Удар производят о твёрдую поверхность (бетон), без наличия металлической арматуры и замеряют высоту отскока бойка, дающую показание прочности бетона на сжатие.

Схема работы с молотком Шмидта заключается в следующем:

ударный механизм прибора приставляется к исследуемой поверхности;
двумя руками производиться плавный нажим на молоток по направлению к поверхности бетона до момента появления удара бойка;
после чего на шкале высвечиваются показания;
для более точных результатов показания снимаются 9 раз.

Измерения следует проводить на небольших участках, которые предварительно расчерчиваются на квадраты, каждый из которых, подвергается исследованию. Все показания прочности фиксируются, а затем сравниваются. Расстояние между ударами должно быть не менее 25 мм. Иногда полученные данные могут иметь определённые отклонения либо быть одинаковыми. По полученным результатам испытаний определяется среднее арифметическое. Если при испытаниях удар бойка произошёл на пустоте заполнителя, то такие данные не следует учитывать, а удар повторить в другом месте.

Разновидности молотка Шмидта

По своему принципу работы молоток Шмидта делиться на два подтипа:

устройство механического воздействия – имеет корпус конструкции в форме цилиндра, внутри которого размещается ударный механизм, состоящей из индикаторной шкалы со стрелкой и отталкивающей пружины. Подобный инструмент предназначен для определения показателя прочности бетона в пределах от 5 Мпа до 50 Мпа. Молоток Шмидта механического типа применяется при обследовании железобетонных либо бетонных конструкций;
устройство ультразвукового действия – оснащается встроенным либо внешним электронным блоком. Все получаемые во время измерения показания отображаются на дисплее и могут оставаться в памяти прибора в течение определённого периода времени. При желании молоток может подключаться к компьютеру благодаря дополнительному оснащению специализированными разъёмами и клавиатурой. Такой прибор способен диагностировать показатели, находящиеся в диапазоне от 5 Мпа до 120 Мпа. Предел памяти сохранения результатов предполагает возможность сохранения 1000 версий в течение 100 дней.

В зависимости от энергии удара молоток Шмидта подразделяется на типы:

МШ 20 – обладает наименьшим значением энергии удара (196 Дж). Прибор используется чаще всего при определении показателя прочности цементных растворов кирпичной кладки;
тип молотка РТ – 200-500 Дж. Используется для определения прочности свежего бетона в цементно-песчаной стяжке. Это молоток маятникового типа, производящий замеры как вертикально, так и горизонтально;
МШ 75 (тип L) – энергия удара обладает 735 Дж. В основном применяется, чтобы определить прочность бетонных изделий с толщиной менее 100мм и кирпича;
МШ-225 (тип N) – наиболее мощный молоток с энергией удара в 2207 Дж. Устройство предназначено для определения прочности бетонных конструкций с толщиной от 70 до 100 мм и более. Диапазон измерений находится в пределах от 10 до 70 МПа. На корпусе склерометра размещается таблица с тремя графиками.

Немного цифр

Каждый вид молотка Шмидта предназначен для конкретных целей. Основные области применения и характеристики каждой модификации прибора могут быть различными:

Предел диапазона прочности на сжатие бетона
От 1 МПа до 5 МПа	От 5 МПа до 10 МПа	От 10 МПа до 30 МПа	От 30 МПа до 70 МПа	От 70 МПа до 100 МПа	>100 МПа
Свежий бетон с низкими показателями прочности		Обычный бетон		Бетон с высокими показателями прочности	Бетон со сверхвысокой прочностью

Прочность бетонных конструкций на сжатие может выражаться в двух системах:

М (марка бетона) – обозначается от 50 до 1000 кг/см 2 . Максимально допустимым отклонением значения прочности считается 13,5%;
В (класс бетона) – определяет кубиковую прочность, показывающую величину давления в МПа.

Согласно утверждённым стандартам соответствие марки бетона его классу отображено в таблице.

Класс и марка бетона определяется только спустя 28 дней с момента заливки бетонной конструкции.

Показания шкалы в зависимости от класса и марки бетона может варьироваться в пределах:

Определение качества готовых бетонных изделий часто предполагает измерение их прочности. К сожалению, в отличие от металлов, бетон не является однородной структурой, к тому же он достаточно хрупок. Поэтому прямые измерения механических характеристик данного материала либо требуют специальных лабораторных исследований, либо характеризуются большой погрешностью, достигающей 70…75 %. Разумным компромиссом при неразрушающем контроле качества бетона является применение молотка Кашкарова.

Устройство и принцип действия

Молоток Кашкарова представляет собой инструмент для косвенного определения прочности бетона без разрушения или повреждения конструкции. Оценка производится методом пластической деформации – по размерам отпечатка, который получен на эталонной пластинке. Технология получения результата соответствует техническим требованиям основных нормативных документов — ГОСТ 22690-88, ГОСТ 28570-90, ГОСТ 18105-2010 и ГОСТ 10180-2012.

Компактность инструмента и простота метода (при сравнительно высокой точности и воспроизводимости результатов) предопределили широкое использование молотка конструкции Кашкарова в сравнении с приспособлениями аналогичного назначения (имеются в виду молоток Шмидта, молоток Физделя и пр.).

Молоток Кашкарова состоит из следующих деталей:

Стального корпуса.
Обрезиненной рукоятки.
Ударной полусферической головки (допускается её изготовление в форме усечённого конуса), которая имеет резьбовую часть.
Пружины с гужоном.
Стакана.
Закалённого шарика.
Заострённого стержня из стали с пределом прочности не менее 415 МПа, имеющего строго определённые размеры. Обычно предлагаются комплекты таких стержней ( не менее 40) с различными механическими характеристиками, что расширяет область применения устройства.
Сменной металлической пластинки.

Достоинством конструкции является независимость полученного результата от условий проведения испытания.

Инструкция по применению

Испытание по методу Кашкарова не зависит от силы удара и скорости, которую получают подвижные детали устройства. Не требуется также установка каких-либо дополнительных деталей. Перед испытанием стержень должен быть очищен от загрязнений и следов смазки.

Последовательность определения прочности бетона такова. По ударной головке при помощи слесарного молотка наносится серия ударов (после каждого удара молоток Кашкарова смещается на величину, немного превышающую диаметр шарика). Если после первого удара на поверхности бетона возникла сетка трещин, то испытание продолжают в другом месте конструкции.

При ударе закалённый шарик сжимает пружину и воздействует на стержень, который перемещается и деформирует эталонную пластинку, вставляемую перед испытанием с противоположной стороны корпуса. На пластине остаётся отпечаток, диаметр и глубина которого характеризуют удельное усилие, приложенное к бетону.

Возврат головки в исходное положение обеспечивается пружиной, а сила сжатия ограничивается гужоном. Ход стержня может регулироваться ввинчиванием или вывинчиванием головки в корпусе. Точность направления обеспечивается посадкой нижней части головки по внутренним поверхностям стакана и корпуса.

Неизбежные неточности метода связаны с тем, что при ударе закалённый шарик оставляет в бетоне вмятину, диаметр которой хотя и является характеристикой прочности бетона, но в то же время и ухудшает внешний вид конструкции, что не всегда приемлемо. Для минимизации погрешности рекомендуется наносить удар по наиболее гладкой части бетонной поверхности, а между шариком и бетоном иметь лист плотной бумаги.

Среднее соотношение между диаметрами трёх-четырёх отпечатков с использованием калибровочной таблицы показывает прочность бетона. Используя тарировочный график, получают:

При пределе на сжатие от 3 до 18 МПа диаметр отпечатка составляет 3,0…1,7 мм;
При пределе на сжатие от 18 до 60 МПа диаметр отпечатка составляет 1,6…1,1 мм.

Детализированная градация приводится в инструкции производителя молотка Кашкарова. Для повышения точности используют и дополнительные таблицы (см, например, ВСН 02-69), учитывающие марку бетона и условия его твердения. Для этого у проверяющего обязательно должны иметься данные по эталонному отпечатку d_э, полученные с использованием стационарного испытательного оборудования.

Тогда прочность бетона можно установить по следующим данным:

d/d_э = 2,2…2,7 – 15…10 МПа;
d/d_э = 1,9…2,2 – 19…15 МПа;
d/d_э = 1,5…1,9 – 26…19 МПа;
d/d_э = 1,3…1,5 – 30…26 МПа.

Здесь d – усреднённый размер отпечатка в бетонном изделии по результатам испытания, которые выполнены молотком Кашкарова.

Это отдельный способ определения прочности бетона среди других методов пластической деформации. Эталонный молоток Кашкарова пользуется популярностью из-за удобства его использования, ведь полученные данные можно быстро сопоставить по таблице с эталонным образцом бетона.

Испытание бетона молотком Кашкарова приобрело наибольшую популярность среди инженеров, т.к. он весьма прост в использовании, удобен и дает не меньшую точность при испытаниях, чем более сложные и громоздкие приборы.

Принцип действия молотка Кашкарова

Проводя исследования прочностных характеристик бетона, нам следует не только понимать процесс испытания, но и подготовить все необходимые инструменты для замера образца и помещения его в испытательные условия. Итак, для того, чтобы произвести испытания нам понадобятся:

1) Непосредственно сам эталонный молоток Кашкарова

2) Штангенциркуль для измерения отверстий

3) Эталонный стальной стержень (d=1 см)

4) Специально подготовленные для испытания кубы из бетона со стороной 10см

Но прежде, чем перейти к описанию процесса испытания, предлагаем определить преимущества определения прочности бетона молотком Кашкарова перед методами неразрушающей проверки.

Итак, давайте рассмотрим, к примеру, работу гидравлического пресса.

Как мы знаем, основным критерием прочности бетона является максимальный прочностной предел при сжатии. Определить эту прочность можно как раз с помощью гидравлического пресса, способного в точности воссоздать давление на бетон, которое будет присутствовать в реальных условиях эксплуатации. Но и у этого устройства есть множество недостатков, среди которых особенно выделяются три:

1) Мы не можем точно воссоздать окружающую среду строительной площадки, поэтому мы не знаем, как будут зависеть от ее изменения прочностные характеристики бетона.

2) Зависимость прочностных характеристик бетона от расположения непосредственно в самой конструкции, приводит к тому, что, проводя испытания на гидравлическом прессе, мы не можем имитировать точную нагрузку по зонам.

3) Важную роль играют нагрузки на монолит в действующих конструкциях, а мы не сможем пересчитать несущую способность сооружений на реконструкции, уже введенных в эксплуатацию.

Все эти минусы способен нивелировать только динамический метод испытаний бетона, и один из самых востребованных среди них, как мы уже говорили ранее, – это молоток Кашкарова.

И тут налицо у нас ряд преимуществ этого метода перед всеми прочими:

· Испытание не требует лабораторных условий

· Погружение штампа в бетон происходит за счет удара

· Наличие таблиц для установки точных прочностных характеристик.

· Устройство молотка позволяет получать точные данные вне зависимости от приложенной силы.

Молоток Кашкарова интересен тем, что при проведении испытания любым другим механическим молотком верных показаний можно достичь только при одинаковой силе удара, и для этого нам регулярно нужно проводить проверки состояния их пружин.
А как же нам провести точное испытание с одинаковой силой удара? Все просто: нам и не нужно применять одинаковую силу удара. Отпечаток, который мы измеряем, остается не только на бетоне, но и на эталонном стержне, прочностные характеристики которого нам известны, поэтому установить соотношение этих характеристик легко, а полученные данные будут точными. И это нам дает полную независимость от силы удара при работе с молотком Кашкарова.

А провести необходимые испытания достаточно просто: по конструкции, которую нам необходимо исследовать, мы наносим несколько ударов. Сила удара должна быть такой, чтобы мы смогли получить удобно измеряемые отпечатки. Это позволит нам провести эксперимент с достаточной точностью. Расстояние до каждого следующего отпечатка не должно быть меньше 3 см, а расстояние до края конструкции не должно быть меньше 5 см. Эталонный стержень также необходимо передвигать на 1 см после каждого удара.

Диаметр измеряем при помощи штангенциркуля или подобных приспособлений, дающих точность до 0,1 мм.

Читайте также: