Определение прочности бетона методом упругого отскока: Методы и приборы неразрушающего контроля бетона

Определение прочности бетона неразрушающим методом (ультразвуком)

Содержание

1. Неразрушающий контроль бетона – определение и методы
2. Прямые методы контроля
3. Oтpыв co скaлывaниeм
4. Метод отрыва стальных дисков
5. Косвенные методы контроля
6. Метод упругого отскока
7. Методы ударного импульса и пластической деформации
8. Ультразвуковой метод

Для увеличения продолжительности срока службы бетонных конструкций требуется периодическая проверка состояния материала. Основной способ, позволяющий определить степень их надежности – неразрушающий контроль бетона, при котором выявляется прочность, однородность, толщина защитного слоя и иные показатели.

Неразрушающий контроль бетона – определение и методы

Неразрушающим контролем называется выявление характеристик и свойств объектов, изготовленных из бетона, при которых их пригодность к эксплуатации не нарушается. Контроль качества может проводиться как непосредственно на стройплощадке, так и в лабораториях.

Существует множество способов определения свойств, не нарушающих пригодности конструкций, каждый из которых имеет свои достоинства, поэтому выделить и рекомендовать проведение определенного метода невозможно.

Самые простые способы – линейные измерения, проверяющие соответствие элементов сооружения на горизонтальные и вертикальные отклонения. Такие измерения делаются:

• линейками;
• рулетками;
• нивелирами;
• щупами;
• теодолитами;
• штангенциркулями.

Кроме этого существуют более сложные неразрушающие методы контроля прочностных характеристик:

1. локальные разрушения – отрыв со скалыванием, скалывание ребра и отрыв стальных дисков;
2. ударное воздействие – упругий отскок, придание ударного импульса, пластическая деформация;
3. ультразвуковое тестирование.

Точность контрольных измерений зависит от следующих факторов:

• состав и марка цементной смеси;
• условия отвердения и схватывания;
• состав заполнителя;
• возраст бетона;
• карбонизация материала – изменения, которым подвергается поверхностный бетонный слой при взаимодействии с углекислым газом;
• температура и влажность исследуемой поверхности.

Прямые методы контроля

Методы местных разрушений, кроме получения конкретных данных, формируют и корректируют градуировочные зависимости, на которых в дальнейшем строятся косвенные способы контроля, которые будут проводиться на тех же самых участках. Локальные способы применяются как на стадии возведения объектов, так и в процессе их эксплуатации или перед реконструкцией. Эти способы считаются самыми точными среди всех неразрушающих методов, потому что используют простую градуировочную зависимость, учитывающую следующие параметры:

• разновидность (легкий или тяжелый тип) бетона;
• крупность заполнителя.

Oтpыв co скaлывaниeм

Операция выполняется в соответствии с правилами, обговоренными в государственных стандартах, и определяет сопротивление бетона в момент отрыва его фрагмента от основания при помощи одного из анкерных устройств:

• рабочего стержня с анкерной головкой;
• устройства с разжимным полым конусом и стрежнем, фиксирующим положение приспособления;
• прибора с рифлеными разжимными щеками и разжимным корпусом.

При выборе приспособления и глубины погружения анкера учитывается размер заполнителя и предполагаемая прочность исследуемого состава. При контроле бетона монолитных конструкций, процедура проводится одновременно на трех участках – в результате проводится исследование трех тестов.

Результаты исследования получаются точными, но сама процедура контроля достаточно трудоемка. Кроме того, отрыв со скалыванием нельзя провести на участках с густым армированием и конструкциях, имеющих тонкие стенки.

Метод скалывания ребра

Заключается в скалывании выступающего бетонного угла, не требует предварительных работ и сверления поверхности. Используется при контроле прочности линейных бетонных сегментов: свай, колонн, ригелей, опорных балок. Однако может использоваться только на конструкциях, толщина защитного слоя которых не меньше 20мм.

Метод отрыва стальных дисков

Для выполнения металлические диски приклеиваются на исследуемую поверхность и отрываются от нее через достаточно длительное время (5-24 часа). При отрыве диска от бетона измеряется напряжение, возникающее при подобном разрушении поверхности.

Данный способ не нашел широкого распространения в России из-за ограниченного температурного режима. Еще один недостаток метода – требуется создание борозды, что понижает производительность исследований. Обычно используется в случаях, когда два предыдущих исследования невозможны.

У всех прямых методов контроля имеются общие недостатки:

• поверхность частично разрушается;
• процесс достаточно трудоемкий и длительный;
• до начала работ требуется определить количество арматуры и глубину ее нахождения.

Косвенные методы контроля

Такие способы проводятся для оценки прочностных характеристик как одного из факторов, определяющих общее состояние сооружения. Но полученные результаты должны использоваться только после определения частной градуировочной зависимости.

Метод упругого отскока

Представляет собой измерение расстояние, на которое отскакивает специальный боек от бетонной поверхности или от стальной пластины, закрепленной на ней. Для проведения испытаний используются достаточно сложные приборы системы КИСИ. Применяются специальные болты, обеспечивающие плотное прилегание стальной пластины, автоматически взведенный маятник, совершающий удар под воздействием пружины и шкала, с помощью которой фиксируется расстояние отскока. Кроме контроля прочности при этом измеряется твердость бетона, для чего прибор оснащается склерометром. Способ упругого отскока позволяет установить зависимость между упругостью и прочностью на сжатие.

Методы ударного импульса и пластической деформации

Метод ударного импульса — самый востребованный и распространенный метод контроля. Фиксирует энергию удара, возникающую при соприкосновении ударного бойка и бетонной поверхности. Такой способ позволяет измерить прочность бетона, установить его класс, упругость по отношению к различным углам наклона воздействия удара.

При этом выявляются зоны, в которых материал имеет неоднородную структуру и недостаточное уплотнение. Показатели вычисляются в результате нескольких замеров. Приборы, используемые для проведения контроля ударным импульсом, имеют компактные размеры, но довольно дороги.

Контроль методом пластической деформации проводится исследованием отпечатка, оставленного на бетоне стальным шариком или стержнем. Приборы, применяемые при контроле, основаны на действии пружины, молотка или маятника. Способ считается устаревшим, но из-за невысокой цены приборов, повсеместно используется.

Ультразвуковой метод

Способ основывается на измерении скорости прохождения через измеряемую конструкцию ультразвуковых волн. Исследования проводятся либо сквозным ультразвуковым прозвучиванием (с установкой датчиков с обратной стороны образца) или поверхностным прозвучиванием (датчики устанавливаются с одной стороны). Ультразвуковой метод контроля позволяет проверять ультразвуком прочность бетона на всем объеме конструкции. Кроме прочности могут измеряться:

• размеры и глубина трещин;
• наличие дефектов;
• общее качество бетонирования.

В процессе производится сквозное или поверхностное прозвучивание. Зависимость между прочностью материала и скоростью прохождения ультразвуковых волн зависит от нескольких факторов, которые необходимо учитывать при проведении измерений:

• зернистость и состава заполнителя;
• уплотненность бетона;
• метода, используемый при подготовке бетонной смеси;
• колебание расхода цемента;
• напряженность бетона.

Этот способ доступен для многократного измерения состояния бетонных конструкций любой формы. Это позволяет проводить постоянное контролирование показателей прочности.

К недостаткам метода относятся погрешности, которые могут возникнуть при переводе акустических показателей в прочностные и невозможность исследования высокопрочных бетонов. Нормы ГОСТ и СНиП определяют возможность измерения ультразвуком марок В7,5-В35.

Кроме вышеописанных методов, которые предназначены, прежде всего, для измерения прочности бетона, существуют методы и приборы, исследующие:

• защитный слой;
• влажность материала;
• твердость и другие показатели.

Каждый из приборов и методов предназначен для выполнения определенной функции. В целом получается реальная картина, определяющая качество бетонной конструкции, ее прочность и возможность надежной эксплуатации или необходимость проведения реставрационных работ.

Контроль прочности бетона. — Метод упругого отскока

Испытание молотком на бетон

🕑 Время чтения: 1 минута

Содержание:

• Что такое испытание молотком на отскок?
• Цель испытания молотком с отскоком
• Принцип испытания молотком с отскоком
• Процедура испытания молотком с отскоком
  • Особенности, которые следует помнить при испытании молотком с отскоком Результаты
  • Преимущества и недостатки испытания ударным молотком
  • Факторы, влияющие на испытание ударным молотком
    • Тип заполнителя
    • Тип цемента
    • Тип поверхности и влажность
    • Тип отверждения и возраст бетонирования
    • Карбонизация поверхности

  Что такое испытание молотком на отскок?

  Испытание молотком на отскок — это метод неразрушающего контроля бетона, который обеспечивает удобное и быстрое определение прочности бетона на сжатие. Молоток отскока, также называемый молотком Шмидта, состоит из управляемой пружиной массы, которая скользит по поршню внутри трубчатого корпуса.
  Работа отбойного молотка показана на рис.1. Когда плунжер отбойного молотка прижимается к поверхности бетона, управляемая пружиной масса с постоянной энергией ударяется о бетонную поверхность и отскакивает назад. Степень отскока, которая является мерой твердости поверхности, измеряется по градуированной шкале. Это измеренное значение обозначается как число отскока (индекс отскока). Бетон с низкой прочностью и низкой жесткостью будет поглощать больше энергии, что приведет к более низкому значению отскока.

  Рис.1. Работа молотка отскока

  Цель теста молотка отскока

  Согласно индийскому кодексу IS: 13311 (2)-1992, испытание молотком на отскок преследует следующие цели:

  1. Для определения прочности бетона на сжатие путем соотношения индекса отскока и прочности на сжатие
  2. Для оценки однородности бетона
  3. Для оценки качества бетона по ТУ
  4. Связать один бетонный элемент с другим с точки зрения качества

  Метод испытания молотком на отскок можно использовать для различения приемлемых и сомнительных частей конструкции или для сравнения двух разных конструкций на основе прочности.

  Принцип испытания ударным молотком

  Метод испытания молотком на отскок основан на том принципе, что отскок упругой массы зависит от твердости бетонной поверхности, по которой ударяется масса. Работа отбойного молотка показана на рисунке-1. Когда плунжер отбойного молотка прижимается к бетонной поверхности, управляемая пружиной масса в молотке отскакивает. Величина отскока массы зависит от твердости бетонной поверхности.
  Таким образом, твердость бетона и показания молотка по отскоку можно соотнести с прочностью бетона на сжатие. Значение отскока считывается по градуированной шкале и обозначается как число отскока или индекс отскока. Прочность на сжатие можно определить непосредственно по графику на корпусе молотка.

  Процедура испытания ударным молотком

  Процедура испытания молота на отскок на бетонной конструкции начинается с калибровки молота отскока. Для этого отбойный молот испытывают на испытательной наковальне, изготовленной из стали с числом твердости по Бринеллю около 5000 Н/мм2.
  После того, как молоток отскока проверен на точность на испытательной наковальне, молоток отскока удерживается под прямым углом к ​​поверхности бетонной конструкции для снятия показаний. Таким образом, испытание можно проводить горизонтально на вертикальной поверхности и вертикально вверх или вниз на горизонтальной поверхности, как показано на рисунке ниже.
  Если отбойный молоток держать под промежуточным углом, число отскока для одного и того же бетона будет разным.

  Рис. 2. Положения отбойного молотка для испытания бетонной конструкции

  Энергия удара, необходимая для отбойного молотка, различна для разных применений. Приблизительные уровни энергии удара указаны в таблице 1 ниже для различных применений.

  Таблица 1: Энергия удара для отбойных молотков для различных применений Согласно IS: 13311(2)-1992

  Сл. №	Приложения	Приблизительная энергия удара для отбойного молотка в Нм
  1	Для обычного бетона	2,25
  2	Для легкого бетона / Для небольших и ударопрочных бетонных деталей	0,75
  3	Для массовых испытаний бетона Например: на дорогах, гидротехнических сооружениях и тротуарах	30.00

  Важные моменты, которые следует помнить в тесте молота с отскоком

  1. Бетонная поверхность должна быть гладкой, чистой и сухой.
  2. Свободные частицы муравья следует стереть с бетонной поверхности шлифовальным кругом или камнем перед испытанием молотком.
  3. Испытание молотком на отскок не следует проводить на шероховатых поверхностях в результате неполного уплотнения, потери цементного раствора, отколотой или обработанной инструментами бетонной поверхности.
  4. Точка удара отбойного молотка по бетонной поверхности должна находиться на расстоянии не менее 20 мм от края или неровности формы.
  5. Шесть показаний числа отскока снимаются в каждой точке испытания, и среднее значение показаний принимается в качестве индекса отскока для соответствующей точки наблюдения на бетонной поверхности.

  Взаимосвязь между прочностью бетона на сжатие и числом отскока

  Наиболее подходящим методом получения корреляции между прочностью бетона на сжатие и числом отскока является испытание бетонных кубиков с использованием машины для испытания на сжатие, а также одновременного использования молота отскока. Сначала измеряется число отскока бетонного куба, а затем проверяется прочность на сжатие на машине для испытаний на сжатие. Требуемая фиксированная нагрузка составляет порядка 7 Н/мм2, когда энергия удара молотка составляет около 2,2 Нм.
  Нагрузку следует увеличить для калибровки отбойных молотков с большей энергией удара и уменьшить для калибровки отбойных молотков с меньшей энергией удара. Масса испытательных образцов должна быть как можно большей, чтобы свести к минимуму влияние размера на результат испытания полноразмерной конструкции. Для калибровки отбойных молотков с более низкой энергией удара (2,2 Н·м) предпочтительны кубические образцы размером 150 мм, тогда как для отбойных молотков с более высокой ударной энергией, например, 30 Н·м, испытательные кубики не должны быть меньше 300 мм.
  Кубические образцы бетона следует выдержать при комнатной температуре в течение примерно 24 часов после извлечения их из пруда-отстойника, прежде чем испытывать их с помощью молотка с отскоком. Чтобы получить корреляцию между числами отскока и прочностью кубиков, подвергнутых мокрому отверждению и испытанных во влажном состоянии, необходимо установить корреляцию между прочностью кубиков, испытанных во влажном состоянии, и прочностью кубиков, испытанных в сухом состоянии, на которых сняты показания упругости.
  Прямая корреляция между числом отскоков на мокрых кубиках и силой мокрых кубиков не рекомендуется. Испытывать следует только вертикальные грани отлитых кубов. На каждой из двух вертикальных поверхностей, доступных в машине для испытания на сжатие, при использовании молотков отбоя должно быть снято не менее девяти показаний. Точки удара об образец не должны быть ближе 20 мм к краю и не менее 20 мм друг от друга. На одни и те же точки нельзя воздействовать более одного раза.

  Интерпретация результатов испытания молотком на отскок

  После получения корреляции между прочностью на сжатие и числом отскока можно оценить прочность конструкции. Как правило, число отскока увеличивается по мере увеличения прочности, а также зависит от ряда параметров, таких как тип цемента, тип заполнителя, состояние поверхности и влажность бетона, отверждение и возраст бетона, карбонизация бетонной поверхности и т. д.

  Рис.3. Связь между силой куба и числом отскока

  Кроме того, индекс отскока указывает на прочность бетона на сжатие до ограниченной глубины от поверхности. Внутренние трещины, дефекты и т. д. или неоднородность по поперечному сечению не будут обозначаться числами отскока.
  Таблица 2 ниже показывает качество бетона для соответствующего среднего числа отскока.

  Табл.2. Качество бетона для различных значений числа отскока

  Таким образом, оценка прочности бетона методом отскока молота не может считаться очень точной, и вероятная точность прогнозирования прочности бетона в конструкции составляет ± 25 процентов. Если взаимосвязь между индексом отскока и прочностью на сжатие может быть найдена путем испытаний на образцах керна, полученных из конструкции, или на стандартных образцах, изготовленных из тех же бетонных материалов и пропорции смеси, то точность результатов и уверенность в них значительно повышаются.

  Преимущества и недостатки испытания молотком на отскок

  Преимущества молотковых испытаний на отскок:

  1. Аппарат прост в использовании
  2. Определяет свойства однородности поверхности
  3. Используемое оборудование недорогое
  4. Используется для восстановления старых памятников

  Недостатки теста на отскок молотка

  1. Полученные результаты основаны на локальной точке
  2. Результаты испытаний не имеют прямого отношения к прочности и деформационным свойствам поверхности
  3. Датчик и пружина требуют регулярной очистки и обслуживания
  4. Дефекты не могут быть обнаружены с точностью

  Факторы, влияющие на испытание молотком на отскок

  Ниже перечислены важные факторы, влияющие на испытание молотком на отскок:

  1. Тип агрегата
  2. Тип цемента
  3. Состояние поверхности и влажность бетона
  4. Отверждение и старение бетона
  5. Карбонизация бетонной поверхности

  Тип заполнителя

  Корреляция между прочностью бетона на сжатие и числом отскока будет варьироваться в зависимости от использования различных заполнителей. Нормальные корреляции в результатах получаются при использовании обычных заполнителей, таких как гравий и дробленые заполнители. Использование легких заполнителей в бетоне потребует специальной калибровки для проведения испытаний.

  Тип цемента

  Бетон из высокоглиноземистого цемента должен иметь более высокую прочность на сжатие по сравнению с обычным портландцементом. Использование суперсульфатированного цемента в бетоне снижает прочность на сжатие на 50% по сравнению с OPC.

  Тип поверхности и влажность

  Испытание молотком на отскок лучше всего подходит для бетона с плотной текстурой по сравнению с бетоном с открытой текстурой. Бетон с высокими ячеистыми структурами и бетон без фракций не подходит для испытания молотком с отскоком. Прочность завышается тестом при испытании затертых или затертых поверхностей по сравнению с формованными поверхностями.
  Влажная бетонная поверхность при испытании даст более низкое значение прочности. Эта недооценка прочности может снизиться до 20% по сравнению с сухим бетоном.

  Тип отверждения и возраст бетона

  С течением времени соотношение между прочностью и твердостью бетона будет меняться. На эту взаимосвязь также влияют условия отверждения бетона и условия его воздействия влаги. Для бетона возрастом от 3 до 90 дней эффект возраста не применяется. Для более стареющего бетона необходимы специальные калиброванные кривые.

  Карбонизация на бетонной поверхности

  Более высокая прочность оценивается отбойным молотком по бетону, подвергнутому карбонизации. По оценкам, он на 50% выше. Таким образом, испытание должно проводиться путем удаления карбонизированного слоя и испытания молотком с отскоком по некарбонизированному слою бетона.

  Методы неразрушающего контроля бетона

  27 октября 2022 г. | Без категории | 0 комментариев

  Оценить эту публикацию

  [rrss_buttons twitter=’on’ facebook=’on’ linkedin=’on’ whatsapp=’on’]

  Методы неразрушающего контроля бетона используются для проверки уже затвердевшего бетона и его свойств на сжатие. прочность без повреждения материала. Эти типы испытаний оценивают состояние бетона во всех различных типах бетонных конструкций. Испытания используются для определения качества и прочности новых или существующих конструкций, чтобы можно было устранить любые проблемы до того, как какие-либо повреждения могут произойти во время строительства или с возрастом.

  Почему важен неразрушающий контроль?

  Неразрушающий контроль бетона важен как для новых, так и для старых конструкций. Эти тесты оценивают реальные свойства бетона, такие как его прочность, коррозия арматуры, проницаемость и растрескивание. Это поможет определить, является ли конструкция пригодной для использования по назначению. Для новых конструкций испытания позволят специалистам узнать прочность используемых материалов, если во время строительства возникнут сомнения. Для уже существующих конструкций результаты используются для определения структурной целостности и долговечности.

  Некоторые ситуации, когда может использоваться неразрушающий контроль:

  • Контроль качества материалов, используемых в новом строительстве. Сюда входят случаи, когда есть опасения по поводу качества изготовления во время укладки бетона, что может негативно сказаться на прочности бетона
  • Изучение набора прочности после отверждения. Образцы бетона, отлитые в полевых условиях, могут отличаться от фактической структуры бетона из-за различных условий отверждения.
  • Проверка местоположения и размеров дефектов в бетоне. Это включает в себя обнаружение возможного износа бетона, вызванного такими факторами, как усталость, перегрузка и другие. Эти результаты также могут быть использованы для определения места проведения разрушающих испытаний, которые могут потребоваться.
  • Оценка долговечности бетона, а также любых долгосрочных изменений.

  Какие существуют методы неразрушающего контроля?

  • Визуальный осмотр – это первое испытание, которое должен проводить профессионал. После визуального осмотра специалист определит, следует ли провести дополнительное тестирование.
  • Зонд Windsor . Этот тест проводится с помощью механического пистолета с глубиномером для измерения проникновения. Зонд из закаленной стали вбивается в бетон и проникает в поверхность. Его глубина дает намек на прочность на сжатие этого бетона.
  • Молоток для испытания бетона — Этот тест измеряет упругий отскок бетона, когда молоток прижимается к поверхности с помощью пружины. Расстояние отскока измеряется по шкале для определения прочности бетона. Молоток для испытания бетона можно использовать под любым углом, если оборудование откалибровано в нужном положении.
  • Измерение скорости ультразвукового импульса – Этот тест измеряет время прохождения ультразвукового импульса через бетон. Этот тип испытаний может обнаружить любые дефекты или трещины в бетоне. Он также может исследовать прочность и любую коррозию бетонных конструкций.
  • Радиоактивный метод . Этот тип испытаний используется для определения местоположения стальной арматуры и измерения плотности.