Оценка прочности бетона с помощью молотка физделя относится к

Обновлено: 01.05.2024

При косвенной оценке прочности бетона по твердостным характеристикам его поверхностного слоя приходится учитывать следующие I факторы, усложняющие эту оценку:

1) большой разброс результатов испытаний на "твердость", обусловленный неоднородностью структуры бетона. Для получения надежных данных необходимо увеличить число проверяемых на поверхности точёк и статистически обработать результаты испытаний;

2) возможная карбонизация поверхностною слоя, повышающая показатели твердости, а также увлажнение поверхности, снижающее эти показатели;

3) возможность расхождения прочностных характеристик на поверхности и в глубине массивных блоков. Это может быть проверено, например, контрольным бурением с выемкой образцов с разной глубины, а также применением рассматриваемых далее неразрушающих способов.

Необходимость в простых, доступных для массового применения способов оценки качества бетона настолько настоятельна, что, несмотря на указанные затруднения, для суждения о прочности бетона по механическим характеристикам его поверхностного слоя предложен целый ряд приборов и приспособлений. Краткий обзор практически наиболее оправдавших себя и методически интересных приемов приводится ниже.

Оценка прочности бетона с помощью молотка К. П. Кашкарова. Эталонный молоток К.П. Кашкарова схематически показан на рис. 7.1. Принцип его действия аналогичен рассмотренному выше прибору Польди с той разницей, что удар наносится взмахом самого эталонного молотка.

Рис. 7.1. Схема молотка К. П. Кашкарова:

1 - головка; 2 - рукоятка; 3 - эталонный стержень; 4 - стальной шарик; 5 - стакан; 6 - торец стержня 3; 7 - испытуемый материал; 8 – пружина.

При ударе боек (стальной шарик диаметром 15 мм) оставляет на поверхности исследуемого бетона вмятину диаметром d_c, а на эталонном стержне (круглого сечения из Ст. 3 диаметром 10 мм) - отпечаток диаметром d₁_T. Для десяти ударов, нанесенных по проверяемому элементу с удаленными штукатурными и окрасочными слоями, определяется усредненное отношение d^d^; прочность бетона оценивается по корреляционной зависимости между d^d^ и пределом прочности бетона на сжатие, устанавливаемой экспериментально. При этом должны учитываться конкретные условия изготовления конструкции и твердения бетона, сроки испытаний, шероховатость, влажность и другие особенности состояния поверхности конструкции. Для эксплуатируемых сооружений указанная зависимость должна быть уточнена на образцах, выбуренных из соответствующих элементов.

Эталонный молоток рекомендуется для разных операций; оценок отпускной прочности бетонных изделий на заводах железобетонных конструкций, прочности бетона при передаче напряжения от арматуры на бетон в предварительно напряженных железобетонных конструкциях, коэффициента изменчивости прочности бетона в изделиях и конструкциях (что особенно существенно при освидетельствованиях сооружений) и т. д.

Одним из наиболее простых приспособлений для сравнительной оценки прочности бетона является молоток И. Л. Физделя. Ударная часть этого стального молотка весом 250 г заканчивается шариком из твердой стали, легко вращающимся в гнезде. По диаметру отпечатков, полученных при ударе, определяют прочность бетона по эмпирическому графику. Результаты, несмотря на их ориентировочность, все же полезны в производственных условиях. Пользование молотком при некотором навыке не вызывает затруднений.

Из приборов более сложной конструкции, предназначенных для получения ударных отпечатков на поверхности бетона, следует отметить прибор СоюздорНИИ (Е. Е. Гибшмана и В. Г. Донченко), аналогичный по принципу действия рассмотренному выше ударнику Польди для металла, прибор A.M. Губбера, ударяющий по увлажненной поверхности бегана кромкой стального диска. Эти приборы широкого применения не получили.

В Германии серийно выпускается и стандартизирован (ДИН-424а) прибор с пружиной, передающей при спуске удар заданной силы на шариковый наконечник, оставляющий отпечаток на бетоне.

Оценка прочности бетона склерометром. Приборы этого типа применяются главным образом за рубежом. Из их числа наиболее известен прибор Шмидта (Швейцария),

В этих приборах, так же как в ударнике Шора для металла, о характеристиках материала судят по величине отскока стального бойка. Отскок фиксируется указателем на шкале. Удар наносится не непосредственно по исследуемой поверхности бетона, а воспринимается наконечником прибора, прижатого к конструкции. Этот промежуточный стальной элемент необходим, поскольку величина отскока при резкой разнице модулей упругости соударяемых материалов становится трудно сопоставимо и. Удар

осуществляется спуском пружины, а не свободным падением бойка, как у Шора, что позволяет испытывать любым образом ориентированные поверхности. Прибор удобен в работе и дает довольно четкие результаты.

Ударники Шмидта применяются у нас почти исключительно в транспортном строительстве при освидетельствовании железобетонных мостов. Имеются несколько измененные конструкции прибора. Предложен также прибор, действующий по принципу отскока падающего стального маятника.

Способ стрельбы. Данный способ является своеобразным вариантом динамических оценок прочности материала. В 1933 г. Б.Г. Скрамтае-вым была предложена оценка качества бетона по объему лунки, выбиваемой в нем револьверной пулей. Выстрел из "нагана" производится с расстояния 6-8 м от конструкции перпендикулярно се поверхности с ограждением стреляющего от осколков и возможного рикошета. Объем образовавшихся лунок определяется измерением или, что более точно, по объему замазки, расходуемой на заполнение выбоин. Разброс получаемых результатов, однако, является значительным.

Дальнейшим развитием метода было предложенное несколько позднее Ф.Ф. Поляковым специально сконструированное ружье с подставкой, приставляемой к поверхности элемента. При выстреле в бетон входил стальнойударник, глубина погружения которого и служила показателем прочности материала. Способ стрельбы нашел практическое применение в испытаниях деревянных конструкций.

Оценка прочности бетона по отпечатку при статическом воздействии. Из числа предложений, основанных на статическом принципе, отметим, как наиболее характерное, устройство для вдавливания штампов, разработанное Г. К. Хайдуковым, А.И. Годером и Д.М. Рачевским. В зависимости от марки бетона берутся сферы радиусом 24, 14 и 10 см и гидравлическим домкратом создается усилие 2400, 2000 и 2200 кгс соответственно. Конец стального поршня домкрата, служащий штампом, обработан по сферической поверхности заданного диаметра. Для замера отпечатка на бетоне под поршнем укладывают по листу белой и копировальной бумаги. Для крепления всего устройства на исследуемом элементе и создания упора для домкрата имеются стальные захваты в виде массивных скоб.

Существенным преимуществом штампов большого диаметра является передача усилия более значительному объему материала, что позволяет судить о совместной работе всех компонентов бетона. Другие же из рассмотренных ранее приборов (с наконечниками небольших размеров) дают в основном представление о характеристиках затвердевшего раствора между крупными включениями.

К недостаткам установки следует отнести сравнительно большой ее вес, а также возникающие в отдельных случаях трудности закрепления, ограничивающие ее применение.

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.

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.

На рис. 6.8 приведена тарировочная кривая для определения предела прочности при сжатии молотком Физделя.

6.3.4. К методике определения прочности бетона, основанной на свойствах пластических деформаций, относится также молоток Кашкарова ГОСТ 22690-88.

Отличительная особенность молотка Кашкарова (рис. 6.9) от молотка Физделя заключается в том, что между металлическим молотком и завальцованным шариком имеется отверстие, в которое вводится контрольный металлический стержень. При ударе молотком по поверхности конструкции получаются два отпечатка: на поверхности материала с диаметром d_d и на контрольном (эталонном) стержне с диаметром d_э. Отношение диаметров получаемых отпечатков зависит от прочности обследуемого материала и эталонного стержня и практически не зависит от скорости и силы удара, наносимого молотком. По среднему значению величины d_d/d_э из тарировочного графика (рис. 6.10) определяют прочность материала.

На участке испытания должно быть выполнено не менее пяти определений при расстоянии между отпечатками на бетоне не менее 30 мм, а на металлическом стержне - не менее 10 мм.

6.3.5. К приборам, основанным на методе упругого отскока, относятся пистолет ЦНИИСКа (рис. 6.11), пистолет Борового (рис. 6.12), молоток Шмидта, склерометр КМ со стержневым ударником и др. Принцип действия этих приборов основан на измерении упругого отскока ударника при постоянной величине кинетической энергии металлической пружины. Взвод и спуск бойка осуществляются автоматически при соприкосновении ударника с испытываемой поверхностью. Величину отскока бойка фиксирует указатель на шкале прибора.

Рис. 6.11. Пистолет ЦНИИСКа для определения прочности бетона неразрушающим методом

1 - ударник, 2 - корпус, 3 - шкала, 4 - фиксатор показания прибора, 5 - рукоятка

Рис. 6.12. Пружинный пистолет С.И. Борового

Отличительная особенность склерометра КМ заключается в том, что специальный боек определенной массы при помощи пружины с заданной жесткостью и предварительным напряжением ударяет по концу металлического стержня, называемого ударником, прижатого другим концом к поверхности испытываемого бетона. В результате удара боек отскакивает от ударника. Степень отскока отмечается на шкале прибора при помощи специального указателя.

Зависимость величины отскока ударника от прочности бетона устанавливают по данным тарировочных испытаний бетонных кубиков размером 15´15´15 см, и на этой основе строится тарировочная кривая.

Прочность материала конструкции выявляют по показаниям градуированной шкалы прибора в момент нанесения ударов по испытываемому элементу.

6.3.6. Методом испытания на отрыв со скалыванием определяют прочность бетона в теле конструкции. Сущность метода состоит в оценке прочностных свойств бетона по усилию, необходимому для его разрушения, вокруг шпура определенного размера при вырывании закрепленного в нем разжимного конуса или специального стержня, заделанного в бетоне. Косвенным показателем прочности служит вырывное усилие, необходимое для вырыва заделанного в тело конструкций анкерного устройства вместе с окружающим его бетоном при глубине заделки h I (рис. 6.13).

Рис. 6.13. Схема испытания методом отрыва со скалыванием при использовании анкерных устройств

При испытании методом отрыва со скалыванием участки должны располагаться в зоне наименьших напряжений, вызываемых эксплуатационной нагрузкой или усилием обжатия предварительно напряженной арматуры.

Прочность бетона на участке допускается определять по результатам одного испытания. Участки для испытания следует выбирать так, чтобы в зону вырыва не попала арматура. На участке испытания толщина конструкции должна превышать глубину заделки анкера не менее чем в два раза. При пробивке отверстия шлямбуром или высверливанием толщина конструкции в этом месте должна быть не менее 150 мм. Расстояние от анкерного устройства до грани конструкции должно быть не менее 150 мм, а от соседнего анкерного устройства - не менее 250 мм.

6.3.7. При проведении испытаний используются анкерные устройства трех типов (рис. 6.14). Анкерные устройства типа I устанавливают на конструкции при бетонировании; анкерные устройства типов II и III устанавливают в предварительно подготовленные шпуры, пробитые в бетоне высверливанием. Рекомендуемая глубина отверстий: для анкера типа II - 30 мм; для анкера типа III - 35 мм. Диаметр шпура в бетоне не должен превышать максимальный диаметр заглубленной части анкерного устройства более чем на 2 мм. Заделка анкерных устройств в конструкциях должна обеспечить надежное сцепление анкера с бетоном. Нагрузка на анкерное устройство должна возрастать плавно со скоростью не более 1,5-3 кН/с вплоть до вырыва его вместе с окружающим бетоном.

Рис. 6.14. Типы анкерных устройств

1 - рабочий стержень; 2 - рабочий стержень с разжимным конусом; 3 - рабочий стержень с полным разжимным конусом; 4 - опорный стержень, 5 - сегментные рифленые щеки

Наименьший и наибольший размеры вырванной части бетона, равные расстоянию от анкерного устройства до границ разрушения на поверхности конструкции, не должны отличаться один от другого более чем в два раза.

6.3.8. Единичное значение R_i прочности бетона на участке испытаний определяют в зависимости от напряжений сжатия в бетоне s_б и значения R_i.

Сжимаемые напряжения в бетоне s_б, действующие в период испытаний, определяют расчетом конструкций с учетом действительных размеров сечений и величин нагрузок (воздействий).

6.3.9. Единичное значение R_i₀ прочности бетона на участке в предположении s_б=0 определяют по формуле

где m₃ - коэффициент, учитывающий крупность заполнителя, принимаемый равным: при максимальной крупности заполнителя менее 50 мм - 1, при крупности 50 мм и более - 1,1;

т_h - коэффициент, вводимый при фактической глубине h_ф,отличающейся от h более чем на 5 %

При этом h_ф не должна отличаться от номинального значения, принятого при испытании, более чем на ±15 %;

А - коэффициент пропорциональности, значение которого при использовании анкерных устройств принимается:

для анкеров типа II - 30 мм: А₁=0,24 см 2 (бетон естественного твердения); А₂=0,25 см 2 (бетон, прошедший тепловую обработку);

для анкеров типа III - 35 мм, соответственно А₁=0,14 см 2 ; А₂=0,17см 2 .

Прочность обжатого бетона определяют из уравнения

6.3.10. При определении класса бетона методом скалывания ребра конструкции применяют прибор типа ГПНС-4 (рис. 6.15). Схема испытания приведена на рис. 6.16.

Параметры нагружения следует принимать: а=20 мм; b=30 мм, a=18°(tg a=1-3).

На участке испытания необходимо провести не менее двух сколов бетона. Толщина испытываемой конструкции должна быть не менее 50 мм. Расстояние между соседними сколами должно быть не менее 200 мм. Нагрузочный крюк должен быть установлен таким образом, чтобы величина «а» не отличалась от номинальной более чем на 1 мм. Нагрузка на испытываемую конструкцию должна нарастать плавно со скоростью не более (1±0,3) кН/с вплоть до скалывания бетона. При этом не должно происходить проскальзывания нагрузочного крюка. Результаты испытаний, при которых в месте скола обнажалась арматура, и фактическая глубина скалывания отличались от заданного более 2 мм, не учитываются.

Рис. 6.15. Прибор для определения прочности бетона методом скалывания ребра

1 - испытуемая конструкция, 2 - скалываемый бетон, 3 - устройство УРС, 4 - прибор ГПНС-4

Рис. 6.16. Схема испытания бетона в конструкциях методом скалывания ребра конструкции

6.3.11. Единичное значение R_i прочности бетона на участке испытаний определяют в зависимости от напряжений сжатия бетона s_б и значения R_i₀.

Сжимающие напряжения в бетоне s_б, действующие в период испытаний, определяют расчетом конструкции с учетом действительных размеров сечений и величин нагрузок.

Единичное значение R_i₀ прочности бетона на участке в предположении s_б=0 определяют по формуле

где т_g - поправочный коэффициент, учитывающий крупность заполнителя, принимаемый равным: при максимальной крупности заполнителя 20 мм и менее - 1, при крупности более 20 до 40 мм - 1,1;

R_ty - условная прочность бетона, определяемая по графику (рис. 6.17) по среднему значению косвенного показателя Р

P_i - усилие каждого из скалываний, выполненных на участке испытаний.

6.3.12. При испытании методом скалывания ребра на участке испытания не должно быть трещин, сколов бетона, наплывов или раковин высотой (глубиной) более 5 мм. Участки должны располагаться в зоне наименьших напряжений, вызываемых эксплуатационной нагрузкой или усилием обжатия предварительно напряженной арматуры.

Рис. 6.17. Зависимость условной прочности бетона R_ty от силы скола Р_i

Читайте также: