Определение марки бетона молотком

Обновлено: 02.05.2024

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ПЕРВОНАЧАЛЬНОГО СОСТАВА БЕТОНА

Утверждены директором НИИЖБ 27 июня 1983 г.

Методические рекомендации содержат описание методов экспериментального определения вещественного состава затвердевшего раствора и бетона, изготовленных как на чистом портландцементе, так и на цементе с активными минеральными добавками. Приведен пример расчета.

Предназначены для инженерно-технических работников строительных лабораторий и научно-исследовательских организаций.

Определение первоначального состава затвердевшего бетона и раствора имеет важное значение в строительной практике. Оно требуется в тех случаях, когда возникает необходимость установить в готовом изделии, соответствовала ли дозировка составляющих, в первую очередь - цемента, заданной марке бетона. Такая необходимость возникает, например, в случаях аварий или обнаружения недостаточной прочности бетона. Подобные случаи, хотя и являются сравнительно редкими, все же имеют место в строительной практике, поэтому методы определения первоначального состава затвердевшего бетона представляют значительный интерес как для строительных организаций, непосредственно отвечающих за качество бетона, так и для органов контроля (арбитража и т.д.).

Именно этим можно объяснить, что в ряде стран подобные методы узаконены в форме государственных или ведомственных стандартов (США, ГДР, Венгрия, Великобритания, Австралия и др.).

В 1969 г. были изданы разработанные НИИЖБ "Рекомендации методов анализа затвердевшего бетона и раствора для определения их первоначального состава" (М., 1969), в которых были обобщены все известные в литературе методы определения состава бетона и результаты обширных исследований, связанных с проверкой этих методов.

В настоящих Методических рекомендациях учтен многолетний опыт применения разработанных ранее методов для анализа затвердевших растворов и бетонов, поэтому они содержат некоторые изменения и дополнения.

Настоящие Методические рекомендации разработаны лабораторией физико-химических исследований бетонов НИИЖБ Госстроя СССР (инж. А.И.Лапшина и канд.техн.наук Л.В.Никитина).

Все замечания и предложения по содержанию настоящих Методических рекомендаций просим направлять в НИИЖБ по адресу: 109389, Москва, 2-я Институтская ул., д.6.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Основным условием надежности предлагаемых методов определения состава затвердевшего бетона является представительность отобранной для анализа пробы, т.е. возможно более близкое соответствие анализируемого образца фактическому составу бетона в данной части сооружения. Эта представительность достигается большим количеством отбираемых для анализа проб и достаточной массой отдельной пробы.

1.2. Большинство известных методов анализа затвердевшего бетона основано на растворении тонкорастертой пробы бетона соляной кислотой с последующим определением в растворе и , по значению которых рассчитывается содержание цемента. Нерастворившуюся часть пробы бетона обычно относят за счет заполнителей. При этом неизбежно имеет место частичное растворение в кислоте песка и крупного заполнителя, что снижает точность анализа. Проведенная в НИИЖБ проверка указанных методик показала, что относительная ошибка анализа при их применении может достигать 10-20%.

1.3. Учитывая вышесказанное, в настоящих Методических рекомендациях за основу принят комбинированный метод анализа затвердевшего раствора и бетона, состоящий из следующих операций:

определения количества крупного заполнителя;

анализа растворной части с целью определения содержания цемента;

определения содержания песка - по разности.

Метод предусматривает предварительное отделение от пробы крупного заполнителя, для чего используется термическая обработка, в результате которой бетон распадается на составные части.

Учитывая, что крупный заполнитель составляет обычно около половины массы бетона, притом он более растворим, чем песок, исключение его из химической обработки способствует повышению точности анализов.

1.4. Проверка предлагаемого в настоящих Методических рекомендациях метода определения состава бетона показала, что он обеспечивает относительную точность 5-10%.

1.5. В Методических рекомендациях приводятся также некоторые варианты указанного основного метода применительно к бетонам с различными вяжущими и заполнителями.

2. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

2.1. Настоящие Методические рекомендации распространяются на анализ затвердевшего портландцементного раствора и бетона, включая бетоны, содержащие цементы с активными минеральными добавками и заполнителями из карбонатных пород.

2.2. Методические рекомендации не распространяются на бетоны, в которых вяжущими являются глиноземистые, известково-пуццолановые и известково-шлаковые (бесклинкерные) цементы, а также на бетоны, подвергавшиеся воздействию агрессивных сред.

3. РЕКОМЕНДУЕМЫЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА

3.1. Для определения содержания цемента в пробах бетона предлагаются два метода:

метод непосредственного определения содержания цемента (химический метод);

метод определения содержания цемента по разности между массой исследуемой пробы бетона и массой заполнителей (ситовой метод).

3.2. Метод с непосредственным определением содержания цемента состоит из следующих операций:

определения количества крупного заполнителя;

определения количества цемента с помощью химического анализа;

определения количества мелкого заполнителя (песка) - по разности.

Количество крупного заполнителя определяется путем термического разложения бетона и отсеивания распавшейся массы через сито с размером ячейки 5 мм.

Количество цемента определяется путем растворения фракции, прошедшей через сито 5 мм (растворной части), в , а затем в щелочи (для растворения выпавшего при обработке кислотой геля ). При такой обработке частично будут растворяться и заполнители, поэтому результаты анализа будут более точными лишь в том случае, если имеются в наличии и будут проанализированы также исходные материалы бетона. В противном случае при расчете приходится принимать условные величины, что снижает точность анализа.

3.3. Метод определения содержания цемента по разности слагается из следующих операций:

разложения бетона нагреванием, иногда с последующей химической обработкой для отделения цемента с поверхности зерен заполнителя;

разделения (на ситах) полученных заполнителей и определение количеств отдельных фракций;

определения содержания цемента по разности.

Метод не требует специальной лаборатории и высокой квалификации исполнителей, но менее точен, так как неточности отдельных прямых определений отражаются на величине, определяемой по разности (т.е. содержании цемента).

3.4. Выбор того или иного метода или же применение обоих производится лабораторией в зависимости от поставленной задачи и местных условий.

4. ОТБОР ПРОБЫ ДЛЯ АНАЛИЗА

4.1. Проба, взятая для анализа, должна наиболее точно отражать состав бетона в данной части сооружения. Для этого отбирается 6-8 проб в разных точках сооружения или конструкции.

4.2. В зависимости от крупности заполнителей в бетоне, размеров конструктивного элемента и других факторов масса каждой пробы может изменяться от 1 до 5 кг.

4.3. Для установления причин местных дефектов, выцветов и т.п. пробы могут отбираться по месту дефекта в меньших размерах и числе (иногда в виде единичной пробы).

5. КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ ПРОБЫ

5.1. Если не имеется точных сведений о том, какой цемент и заполнитель были использованы в данном бетоне, необходимо провести качественный анализ пробы для установления:

минералогического состава заполнителей, в частности - наличия в них карбонатных зерен;

наличия и вида активных минеральных добавок.

5.2. Для установления наличия карбонатных зерен в крупном заполнителе следует выделить из бетона несколько щебенок и испытать их на вскипание при действии концентрированной соляной кислоты.

Эта проба необходима и в отношении песка (в растворной части бетона). Если песок карбонатный, раствор разложится почти полностью.

5.3. Установление наличия и вида минеральных добавок в цементе производится с помощью микроскопического анализа и по данным микрохимических реакций. Для распознавания отдельных видов добавок могут служить следующие специфические признаки:

а) характерными признаками наличия в бетоне доменных шлаков (шлакопортландцемента) является синеватый цвет на свежем изломе бетона и запах сероводорода. Для доменных гранулированных шлаков характерно преобладание острогранных изотропных зерен шлакового стекла, часто аморфных. Для этих шлаков характерно наличие ольдгамита () и минералов из группы мелилита.

При обработке шлака раствором, содержащим в 10 мл дистиллированной воды 0,35 г треххлористой сурьмы (или хлорокиси сурьмы) и 1 г винной кислоты, он окрашивается в оранжево-красный цвет, при обработке раствором ацетата свинца и уксусной кислоты - в коричнево-черный;

б) для трепелов, опоки, диатомитов характерна скрытокристаллическая, часто аморфная, тонкозернистая структура. При обработке 0,1%-ным водным раствором родамина 6Ж появляется красная окраска зерен (зерна цемента остаются серыми или коричневыми);

в) туфы (трассы) определяются по ряду петрографических признаков, наиболее характерным из которых является пепловая структура (смесь обломков кристаллов и вулканического стекла).

При окрашивании родамином 6Ж появляется бордовый цвет;

г) в золах преобладают шаровидные зерна стекла, окрашенные в черный и желтовато-зеленый цвета. Так как специальных красителей для золы нет, для ее обнаружения можно использовать красители, окрашивающие цемент (например, 0,1%-ный водный раствор конго красного);

д) горелые породы, глиежи (природные горелые породы), котельные шлаки характеризуются присутствием остатков глинистых минералов.

5.4. Если строительная лаборатория не располагает необходимыми специалистами и оборудованием для петрографического анализа, последний поручается специализированной петрографической лаборатории.

6. ПОДГОТОВКА ПРОБЫ

6.1. Отобранные пробы бетона дробятся с помощью молотка или пресса на куски, не более максимального размера зерен крупного заполнителя в бетоне, причем стараются не повредить отдельных кусков крупного заполнителя.

6.2. Раздробленный таким образом бетон рассыпается ровным слоем на полу или на столе и подвергается квартованию до тех пор, пока оставшееся количество не станет равным 5-6 кг.

Из конечной пробы отбирают три навески по 0,5-1 кг (в зависимости от предельной крупности заполнителя), помещают их в фарфоровые чашки или на поддоны из неокисляющегося металла, сушат до постоянной массы при 110 °С и взвешивают с точностью до 1 г, получая массу сухой пробы бетона (масса А). Все дальнейшие операции производятся с этими тремя навесками параллельно.

7. ТЕРМИЧЕСКОЕ РАЗЛОЖЕНИЕ БЕТОНА

Подготовленные, как указано в п.6.2 настоящих Методических рекомендаций, пробы в чашках или поддонах вносят в муфельную печь и нагревают до 400-600 °С в течение 3 ч. При этом бетон распадается на составные части, чему способствует легкое постукивание и разминание кусков в чашке резиновым или деревянным пестиком.

7.1. Если после первого нагревания распада не произойдет, прокаливание нужно повторить еще 2-3 раза. Для улучшения дезагрегации бетона горячие куски бетона после каждого нагревания можно помещать в чашку с холодной водой. В этом случае перед каждым повторным нагреванием пробу собирают в ту же чашку или поддон и высушивают.

7.2. После окончания разложения проба бетона высушиваются и взвешивается с той же точностью (получаем массу Б).

7.3. Полученная таким образом потеря массы при прокаливании до 600 °С (п.п.п.), %, равная

(1)

характеризует собой, в основном, содержание гидратной воды в пробе бетона.

8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА КРУПНОГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ

8.1. Полученную сухую смесь (масса Б) просеивают через сито с отверствиями 5 мм для отделения крупного заполнителя от растворной части (цемент + песок). Остаток на сите с размером ячейки 5 мм взвешивают и получают массу крупного заполнителя (масса В). Масса материала, прошедшего через сито, представляет собой растворную часть бетона (масса Г).

8.2. Куски заполнителя, оставшиеся на сите 5 мм, тщательно просматриваются с помощью лупы и замеченные при этом кусочки прилипшего цемента или раствора осторожно удаляются вручную шпателем или щеткой. Снятые куски и пыль присоединяют к растворной части.

8.3. Все крупные куски щебня испытываются на присутствие карбонатов (вскипание капли на поверхности щебенки). Обнаруженные щебенки карбонатных пород (известняка, доломита) отбирают пинцетом и хранят отдельно.

8.4. Оставшиеся куски крупного заполнителя (за вычетом карбонатных зерен) обрабатывают два-три раза холодной разведенной (1:10) декантацией (споласкиванием), затем три раза водой, один раз 1%-ным раствором (декантацией) и опять два раза водой, после чего сушат, присоединяют отложенные карбонатные щебенки и взвешивают (масса Д). Промывные воды соединяют вместе и обрабатывают по п.8.6 настоящих Методических рекомендаций.

8.5. Если крупный заполнитель состоит, в основном, из карбонатных пород, обработка не применяется.

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.

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.

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:

ВЕДОМСТВЕННЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ

УКАЗАНИЯ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ЭТАЛОННЫМ МОЛОТКОМ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА И РАСТВОРА В ИЗДЕЛИЯХ И СООРУЖЕНИЯХ

Дата введения 1969-11-12

ВНЕСЕНЫ Центральной научно-исследовательской лабораторией организации и экономики строительства союзно-республиканских строительных министерств в МИСИ им. В.В.Куйбышева

Указания по определению эталонным молотком прочности бетона и раствора в изделиях и сооружениях разработаны Центральной научно-исследовательской лабораторией организации и экономики строительства (ЦНИЛОЭС) союзно-республиканских строительных министерств СССР в МИСИ им. В.В.Куйбышева (канд. техн. наук К.П.Кашкаров) при участии сектора неразрушающих методов контроля качества конструкций Научно-исследовательского института бетона и железобетона (НИИЖБ), Госстроя СССР (канд. техн. наук В.А.Клевцов).

Указания издаются по разрешению Госстроя СССР Министерством строительства предприятий тяжелой индустрии СССР. Область применения эталонного молотка, указанная в пп.1.3, а, б, в, г, д, е, ж, з, согласована Госстроем СССР для предприятий по производству сборного железобетона, строительных и проектных организаций независимо от их ведомственной подчиненности (письмо N 1-2619 от 6 октября 1969 г. Госстроя СССР).

1. Общие сведения. Область применения

1.1. Настоящие Указания регламентируют метод определения эталонным молотком прочности при сжатии тяжелого бетона и раствора в изделиях и конструкциях жилищного, промышленного и других видов строительства с целью повышения надежности контроля дополнительно к предусмотренным ГОСТами разрушающим методам.

В Указаниях в развитие ГОСТ 10180-67 описывается методика непосредственного определения прочности бетона эталонным молотком без предварительного установления твердости поверхностного слоя бетона.

1.2. С помощью эталонного молотка, при ударе им по поверхности изделия или конструкции, получают одновременно два отпечатка: диаметром на поверхности испытываемого бетона и диаметром на вводимом в прибор эталонном металлическом стержне. Отношение диаметров получаемых отпечатков () зависит от прочности бетона и металла эталонного стержня и практически не зависит от скорости, направления и силы удара, наносимого молотком.

За косвенную характеристику прочности бетона или раствора принимается средняя величина отношения нескольких пар отпечатков, по которой с помощью тарировочного графика - определяют среднюю прочность бетона при сжатии исследуемой конструкции, на которой нанесены отпечатки.

1.3. В соответствии с письмом Госстроя СССР N 1-2619 от 6 октября 1969 г. для повышения надежности контроля прочности бетона и раствора в изделиях и сооружениях, дополнительно к предусмотренным ГОСТ 10180-67 и ГОСТ 8829-66 разрушающим методам по настоящим Указаниям применение эталонного молотка разрешается в следующих случаях:

б) для проверки отпускной прочности бетона непосредственно в элементах крупногабаритных конструкций (колонн и т.д.), серийные испытания которых не могут быть осуществлены данным предприятием-изготовителем; в паспорт изделия записываются результаты испытания эталонным молотком прочности бетона в конструкции и прочности контрольных образцов (кубов), удовлетворяющих требованиям ГОСТ 10180-67 (число серий образцов должно быть не менее двух от каждого состава и от каждой технологической линии в одну смену). Изделия отпускаются при удовлетворительных результатах обеих групп;

в) для проверки прочности бетона в момент передачи напряжения арматуры на бетон в предварительно напряженных железобетонных конструкциях наряду с испытанием необходимого количества контрольных образцов в прессе. В паспорте на конструкцию записываются результаты испытаний эталонным молотком прочности бетона в конструкции и контрольных образцов в прессе. Отпуск конструкции разрешается при удовлетворительных значениях отпускной прочности бетона по данным обоих испытаний;

г) для проверки прочности бетона в изделиях, заводские паспорта на которые отсутствуют;

д) для проверки прочности бетона в конструкциях зданий и сооружений;

е) для определения прочности бетона при промежуточном производственном контроле, при снятии подмостей и т.д.;

ж) для контроля статистической характеристики прочности бетона в изделиях (коэффициента изменчивости прочности бетона по ГОСТ 10180-67);

з) при проведении научно-исследовательских и экспериментальных работ в институтах и производственных лабораториях.

1.4. Кроме того, рекомендуется применение эталонного молотка:

а) для проверки прочности бетона перед установкой на забетонированной конструкции лесов и опалубки для возведения вышележащих конструкций, а также перед пуском движения по ней автотранспорта и бетоноукладочных машин (п.4.66 главы СНиП III-В 1-62);

б) для проверки прочности бетона перед снятием несущей опалубки монолитных железобетонных конструкций (п.4.68 главы СНиП III-В 1-62);

в) для проверки прочности бетона перед досрочным нагружением конструкции (п.4.67 главы СНиП III-В 1-62).

2. Приборы и подготовка их к испытаниям

Описание эталонного молотка

2.1. Устройство для определения прочности бетона (эталонный молоток, ГОСТ 10180-67* (рис.1, 2 и 2а) состоит из корпуса с металлической рукояткой, на которую насажена резиновая ручка, стакана с отверстиями для шарика и эталонного стержня, головки с внутренним упором, пружины для прижатия шарика к эталонному стержню и эталонного стержня к упору головки, шарика диаметром 15 мм от шарикоподшипника, сменяемого стального эталонного стержня.

Рис.1. Общий вид эталонного молотка

Рис.2. Конструкция эталонного молотка

2 - металлическая рукоятка с резиновой ручкой; 3 - стакан; 4 - головка; 5 - пружина; 6 - шарик; 7 - эталонный стержень

Рис.2а. Эталонный молоток для определения прочности ячеистых бетонов

2.2. Эталонные стержни (рис.3) изготовляются из круглой прутковой чистой от коррозии арматурной стали класса А-1 (Ст.3) длиной 80-150 мм, диаметром 10 мм без дополнительной обработки, кроме очистки, с одним заостренным концом. Эталонные стержни должны быть испытаны на разрыв и замаркированы в соответствии с Приложением 2. Применение для этой цели стали, поставляемой в бухтах, допускается при условии обязательного отжига изготовленных из нее стержней, который выполняется в муфельных печах при разогреве стали до 820 °С (в соответствии с Приложением 2).

Рис.3. Эталонный стержень

Для изготовления эталонных стержней можно использовать также прутковую сталь диаметром более 10 мм, но с проточкой стержней до диаметра 10 мм. При отсутствии стали класса А-1 (Ст.3) разрешается применение стали класса А-П (Ст.5).

Применение точеных эталонных стержней, а также изготовленных из стали более высокой марки (Ст.5) или из бухтовой стали производится после испытания серии стержней в эталономере и определения поправочных коэффициентов для перехода к стандартным эталонным стержням (Приложение 2).

2.3. Для измерения отпечатков на бетоне и на металле применяется угловой масштаб, изготовленный из двух стальных измерительных линеек (ГОСТ 1427-56), склепанных под углом в соответствии с чертежом (рис.4). При этом линейки укорачиваются так, чтобы "ноль" масштаба совпадал с делением линейки "10 см". Расстояние между линейками против отсчета "20 см" должно составлять 10 мм.

Рис.4. Угловой масштаб

Целесообразно применение углового масштаба, изготовленного так, чтобы "ноль" масштаба совпадал с нулевым отсчетом линейки. Во всех случаях обязательно применение линеек, имеющих миллиметровые деления по обеим внутренним сторонам масштаба.

3. Нанесение отпечатков и их измерение

3.1. Перед испытанием бетона эталонный стержень острым концом вставляют в стакан молотка, преодолевая при этом сопротивление пружины. Под действием пружины шарик молотка прижимается к эталонному стержню, а последний - к внутреннему упору головки. Эталонные стержни перед употреблением следует протирать досуха обтирочными материалами или бумагой.

3.2. Поверхность шарика должна быть чистой и не жирной с неповрежденным покрытием, в противном случае шарик заменяется новым. Поверхность бетона на участке испытания очищается от пыли. Она должна быть сухой и без пятен жира.

3.3. Для удобства нанесения ударов головка молотка вместе с эталонным стержнем поворачивается на нарезке так, чтобы эталонный стержень занял желаемое положение по отношению к рукоятке молотка. После этого молоток готов для испытания.

3.4. В момент нанесения удара ось головки эталонного молотка должна быть перпендикулярной к поверхности конструкции. Удары можно наносить на горизонтальные, вертикальные и наклонные поверхности конструкции по возможности на одинаковых расстояниях, равных не менее 30 мм.

3.5. Удары эталонным молотком, как правило, наносятся на примыкавших к стенкам форм поверхностях конструкций, без удаления цементной пленки, так как это может привести к искажениям результатов испытаний. При необходимости нанесения ударов на верхней, затертой, поверхности конструкции результаты испытаний фиксируются и учитываются отдельно с поправочным на влияние шероховатости поверхности коэффициентом.

Для определения эталонным молотком прочности бетона участки поверхностей конструкций, число необходимых отпечатков в одной серии и их расположение намечаются в соответствии с разделами 7, 8 и 9 настоящих Указаний, в зависимости от целей, условий испытаний и вида конструкций.

3.6. При испытании легких бетонов удары наносятся по примыкавшей к форме поверхности с плотной структурой.

3.7. При испытании ячеистых бетонов и материалов применяется эталонный молоток с шариком 30 мм (рис.2а). Удары наносят по способу Б. Способ оценки результатов испытания указан в п.4.3.

3.8. На намеченном участке поверхности конструкции эталонным молотком наносят серию ударов с размаха с не очень большой силой, так чтобы получились достаточно крупные, удобные для измерения, отпечатки на бетоне и на эталонном стержне (способ А).

3.9. На узких ребрах конструкции, а также на растворных швах отпечатки наносят в заранее намеченных точках, устанавливая на них эталонный молоток, по головке которого обычным молотком (рис.5) весом около 1 кг наносят удары (способ Б).

Рис.5. Нанесение ударов на узких ребрах конструкции (способ Б)

Примечание. Серией называется группа отпечатков, для которых в процессе испытаний вычисляют среднее значение величины .

Рис.6. Положение эталонного стержня в эталонном молотке:

3.11. Отпечатки на поверхности бетона вслед за каждым ударом обязательно очерчивают цветным или черным карандашом. После выполнения намеченной серии ударов измеряют диаметры отпечатков сначала на бетоне, а потом на эталонном стержне, для чего последний вынимают из молотка, предварительно убедившись в совпадении числа отпечатков на бетоне и на эталонном стержне.

3.12. При измерении отпечатков угловой масштаб надвигают до момента, когда окружность отпечатка коснется внутренних граней обеих линеек масштаба и окажется на одних и тех же делениях. При некруглой форме отпечатка на эталонном стержне замеряется его наибольший полный диаметр без учета случайных зазубрин и вмятин на периферии отпечатка.

3.13. При измерении отпечатков на бетоне и на эталонном стержне угловой масштаб или эталонный стержень с угловым масштабом необходимо располагать по отношению к источнику освещения так, чтобы тени от линеек не затрудняли фиксации делений линеек на отпечатках.

3.14. Перед измерением отпечатков на эталонном стержне поверхность его по линии только что полученных отпечатков подшлифовывается тупым стальным ножом или использованным эталонным стержнем, после чего очертания отпечатков делаются более отчетливыми.

3.15. Диаметр отпечатков на бетоне или на эталонном стержне определяют по совпадающему с точками касания делению. Размер от нуля до точки касания в миллиметрах по свойству углового масштаба уменьшают в десять раз. Например, точки касания приходятся на деление 77 мм, что соответствует диаметру отпечатка 7,7 мм.

При использовании углового масштаба, изготовленного из линеек с началом отсчета, равным 100 мм, последний вычитают из размера до точки касания к отпечатку. Например, точки касания приходятся на деление 177 мм. Из 177 вычитаем нулевой отсчет, равный 100 мм, и, деля остаток на 10, получаем 7,7 мм - диаметр измеренного отпечатка.

3.16. Для каждой выполненной серии отпечатков вычисляют сумму диаметров всех полученных отпечатков, раздельно на бетоне и на эталонном стержне ( и ) и их отношение . Для упрощения вычислений и повышения точности испытания рекомендуется делать по 10 пар отпечатков.

3.17. В журнал записывают все замеренные отпечатки, их сумму и отношение, по которому в дальнейшем определяют предел прочности бетона на исследуемом участке конструкции. В журнал также вносят следующие данные:

Читайте также: