Метод отрыва со скалыванием бетона
Особенности применения новых приборов неразрушающего контроля прочности бетона
В последние годы отмечается значительный рост производства и применения средств неразрушающего контроля строительной продукции. Динамика развития НК обусловлена расширением сферы его применения и постоянно растущими потребностями отрасли.
Преимущества неразрушающего контроля, обусловленные его высокой производительностью, становятся очевидными при обследовании зданий и сооружений, когда неизвестны характеристики бетона и арматуры, а объемы контроля значительны.
Для оценки состояния конструкций зданий и сооружений необходим всесторонний анализ факторов, влияющих на их эксплуатационные характеристики - прочность бетона, защитный слой и диаметр арматуры, теплопроводность и влажность бетона, адгезия защитных и облицовочных покрытий, морозостойкость и водонепроницаемость бетона и др.
Однако при всем многообразии контролируемых параметров контроль прочности бетона занимает особое место, поскольку при оценке состояния конструкции определяющим фактором является соответствие фактической прочности бетона проектным требованиям.
Для неразрушающего контроля прочности бетона используются приборы, основанные на методах местных разрушений (отрыв со скалыванием, скалывание ребра, отрыв стальных дисков), ударного воздействия на бетон (ударный импульс, упругий отскок, пластическая деформация) и ультразвукового прозвучивания.
При обследовании монолитных конструкций и больших массивов бетона применение ударно-импульсных и ультразвуковых приборов должно сочетаться с испытаниями бетона методами отбора образцов (кернов) [1], отрыва со скалыванием или скалывания ребра [2]с определением коэффициента совпадения Кс градуировочных зависимостей.
Достоверность НК прочности бетона зависит от ряда факторов:
- наличия программы и методики проведения испытаний, включающей выбор участков испытаний, их количества, учет состояния поверхности, возраста, условий твердения бетона;
- оптимального выбора метода (методов) контроля и приборов, обеспечивающих НК в соответствии с программой испытаний;
- правильного подхода к определению класса бетона с учетом изменчивости прочности бетона конструкции (группы конструкций) [3];
- уточнения градуировочных характеристик применяемых приборов и наличия метрологического обеспечения.
Правильность учета перечисленных факторов и дальнейшей оценки результатов НК зависят от квалификации персонала, осуществляющего НК. Можно иметь качественные результаты испытаний бетона отдельных участков или конструкций, но при недостаточном объеме контроля определение коэффициента вариации прочности и, соответственно, класса бетона окажется ошибочным.
Наиболее сложными для контроля бетона конструкций являются случаи воздействия на него агрессивных факторов: химических (соли, кислоты, масла и др.), термических (высокие температуры, замораживание в раннем возрасте, либо переменное замораживание и оттаивание в водонасыщенном состоянии), атмосферных (карбонизация поверхностного слоя).
Эти факторы воздействуют, в первую очередь, на поверхностные слои бетона, в связи с чем, при обследовании необходимо визуально, простукиванием, либо смачиванием раствором фенолфталеина (случаи карбонизации бетона), выявить поверхностный слой с нарушенной структурой.
Подготовка бетона таких конструкций для испытаний неразрушающими методами заключается в удалении поверхностного слоя на участке контроля, и зачистке поверхности наждачным камнем. Прочность бетона конструкций в этих случаях необходимо определять преимущественно приборами, основанными на методах местных разрушений, либо путем отбора образцов. При использовании же ударно-импульсных и ультразвуковых приборов контролируемая поверхность должна иметь шероховатость не более Ra 25, а градуировочные характеристики приборов уточнены в соответствии с Приложением 9 [2].
При выборе методов НК и приборов для проведения испытаний бетона пользователь должен знать их особенности и рекомендуемые области применения.
Достаточно полно методы НК классифицированы Б.Г. Скрамтаевым и М.Ю. Лещинским [4, 5], в их работах даны рекомендации по выбору методов и средств НК в зависимости от вида контролируемого изделия и условий его эксплуатации.
Однако современная приборная база НК существенно отличается от рекомендуемой авторами. С начала 90-х годов прошлого столетия активно ведется разработка и производство приборов НК нового поколения с применением электроники и микропроцессорной техники, наращиваются их функциональные возможности, методики же контроля, разработанные авторами ГОСТ 22690 не претерпели существенных изменений и остаются основой развития средств НК в отрасли.
Особого внимания заслуживают методы отрыва со скалыванием, скалывания ребра и отрыва стальных дисков, которые часто называют методами местных разрушений. Эти методы характеризуются большей точностью по сравнению с другими методами неразрушающего контроля.
Метод отрыва со скалыванием характеризуется наибольшей точностью, но и наибольшей трудоемкостью испытаний, обусловленной необходимостью подготовки шпуров для установки анкера. К недостаткам метода следует отнести также невозможность использования в густоармированных и тонкостенных конструкциях.
Метод отрыва стальных дисков может быть использован при испытании бетона в густо-армированных конструкциях, когда метод отрыва со скалыванием, а нередко и метод скалывания ребра конструкции (с учетом его ограничений) не могут быть использованы. Он точен и менее трудоемок по сравнению с методом отрыва со скалыванием. К недостаткам метода следует отнести необходимость наклеивания дисков за 3-24 часа до момента испытания ( в зависимости от применяемого клея).
Метод скалывания ребра конструкции используется главным образом для контроля линейных элементов (сваи, колонны, ригели, балки, перемычки и т.п.). В отличие от методов отрыва и отрыва со скалыванием, он не требует подготовительных работ. Однако при защитном слое менее 20мм и повреждениях защитного слоя метод неприменим.
Вид типовых градуировочных зависимостей RC5K от усилия Р для методов местных разрушений приведен на рис. 1.
СКБ Стройприбор производит сертифицированные приборы типов ПОС-50МГ4, ПОС-30МГ4 «Скол» и ПОС-50МГ4 «Скол», обеспечивающие испытание бетона методами отрыва со скалыванием, скалывания ребра и отрыва стальных дисков, а также приборы типов ИПС-МГ4.01, ИПС-МГ4.03, реализующие метод ударного импульса и прибор ПОС-2МГ4П, предназначенный для испытания ячеистых бетонов методом вырыва спирального анкера.
Приборы типа ПОС состоят из силовозбудителя и электронного блока и комплектуются анкерами типа II 024хЗОмм, 024х48мм и 016х35мм с предельным усилием вырыва ЗОкН (ПОС-30) и 50кН (ПОС-50), что позволяет производить испытание бетона прочностью до 100 МПа. Погрешность определения усилия - не более ± 2%.
Отличительной особенностью приборов является электронный силоизмеритель, обеспечивающий индикацию текущего значения приложенной нагрузки с фиксацией максимального значения, индикацию скорости нагружения и микрометрическое устройство для измерения величины проскальзывания анкера в процессе испытаний.
| 1 - Метод отрыва (диаметр диска 60мм); 2 - Метод скалывания ребра (фр. до 20мм); 3 - Метод отрыва со скалыванием (анкер Ø16 35, тип II); 4 - То же для анкера Ø24х48мм тип II | |
| Рис. 1. Зависимости Rсж от Р. | |
Ввод исходных данных (вид и условия твердения бетона, типоразмер анкера) осуществляется с клавиатуры приборов, при этом обеспечивается выбор коэффициентов для автоматического вычисления прочности бетона по результатам нагружения (вырыва фрагмента бетона).
Силовозбудители приборов типа ПОС имеют различное конструктивное исполнение, отличающиеся устройством механизма нагружения и количеством опор.
Прибор ПОС-50МГ4-Р (рис. 2) оснащен малогабаритным червячным редуктором, обеспечивающим равномерное нагружение анкера и малое усилие на рукояти. Комплектуется устройством для испытаний методом скалывания ребра конструкций с гранью до 450 мм.
Прибор ПОС-50МГ4-2 (рис. 3) имеет две опоры, минимальные массогабаритные характеристики и может применяться для испытания бетона изделий цилиндрической формы, когда применение трехопорных приборов ограничено.
Для получения качественных измерений методом отрыва со скалыванием отверстие для заложения анкера должно быть не ближе 70 мм от ближайшего арматурного стержня и не ближе 150 мм от края изделия, а величина проскальзывания анкера при вырыве должна контролироваться с погрешностью не более ±0,1 мм и составлять не более 10% глубины его заложения.
Полученное по результатам испытаний усилие вырыва фрагмента бетона должно корректироваться умножением на коэффициент , учитывающий величину проскальзывания анкера:
где: hH - длина анкера; Δh - величина проскальзывания анкера.
Пренебрежение величиной проскальзывания анкера может приводить к дополнительной погрешности при определении прочности бетона до 20% в сторону ее занижения.
Испытания методом отрыва со скалыванием должны производиться в соответствии с рекомендациями [2, 6].
Испытания бетона методом отрыва стальных дисков могут производиться любым из приборов ПОС-50МГ4, либо адгезиметром типа ПСО-10МГ4 (рис. 4) с предельным усилием отрыва 10 кН (производятся СКБ Стройприбор).
Метрологические характеристики приборов типа ПОС и ПСО обеспечиваются образцовыми динамометрами типа ДОРМ на 10, 30 и 50 кН.
Определение глубины залегания арматуры и ее расположение в бетоне, при подготовке к испытаниям методом отрыва со скалыванием, должно производиться измерителем защитного слоя бетона, например ИПА-МГ4 (рис. 5), имеющим диапазон определения защитного слоя 3. 100 мм в стержнях диаметром 3. 40 мм с погрешностью до ± 7% (производится СКБ Стройприбор).
Для контроля прочности ячеистых бетонов в диапазоне 0,5. 8 МПа разработан прибор ПОС-50МГ4-2ПБ (рис. 6), основанный на методе вырыва спирального анкера. Прибор обеспечивает испытания бетона с предельным усилием вырыва 2 кН (погрешность до ± 3%). Установка анкера осуществляется специальным устройством, обеспечивающим постоянный шаг ввинчивания в тело бетона.
Все приборы имеют автономное питание, связь с ПК и энергонезависимую память.
В отличие от методов местных разрушений, приборы, основанные на ударно-импульсном воздействии на бетон, имеют значительно большую производительность, однако, контроль прочности бетона ведется в поверхностном слое толщиной 25. 30 мм, что ограничивает их применение. В упомянутых выше случаях необходима зачистка поверхности контролируемых участков бетона или удаление поврежденного поверхностного слоя.
Применение ударно-импульсных приборов для НК прочности и однородности бетона в возрасте до 100 суток не вызывает особых сложностей, если контролируемые поверхности образованы металлической опалубкой. НК прочности бетона на заводах ЖБИ и в строительных лабораториях, как правило, осуществляется после приведения градуировочных зависимостей приборов в соответствие с фактической прочностью бетона по результатам испытания контрольных партий кубов [7] в прессе.
Аналогичные испытания прибора ИПС-МГ4.03 проводились в НТЦ «Качество» г Николаев (Украина) на кубах из тяжелого бетона класса В25 (шесть серий по три куба). По результатам испытаний был установлен коэффициент совпадения Кс=0,84 используемой градуировочной зависимости (тяжелый бетон на граните, возраст 28 суток, ТВО). Фактическая прочность бетона в сериях составила 32,8. 38,9 МПа и соответствовала заявленному классу бетона при коэффициенте вариации 13,5%.
Полученный коэффициент Кс был введен в программное устройство прибора нажатием соответствующих кнопок клавиатуры и испытания были продолжены на двух контрольных сериях образцов с целью проверки уточненной градуировочной зависимости. Прибор воспроизвел прочность бетона с погрешностью 1,2 и 3,1% соответственно. Осмотр разрушенных кубов всех серий показал наличие в растворной части бетона многочисленных глинистых включений размером до 10. 12мм.
Описанный случай является достаточно редким (при правильно выбранной градуировочной зависимости Кс, в основном, варьируется в пределах 0,88. 1,12) и объясняется применением при изготовлении бетона некачественного песка с большим содержанием глинистых включений.
Применение же ударно-импульсных и ультразвуковых приборов на объектах строительства и при обследовании эксплуатируемых конструкций, когда нет возможности уточнить градуировочную зависимость испытанием кубов в прессе, сопряжено с существенными ошибками при определении прочности бетона. Известны случаи, когда контроль бетона ведется молотком Кашкарова или ультразвуковым прибором, результаты такого контроля очевидны, поскольку косвенные характеристики, воспроизводимые приборами, не учитывают состав и свойства контролируемого бетона.
Опыт ведущих специалистов по НК прочности бетона показывает, что в базовый комплект специалистов, занятых обследованием, должны входить приборы, основанные на разных методах контроля: отрыв со скалыванием (скалывание ребра), ударный импульс (упругий отскок, пластическая деформация), ультразвук, а также измерители защитного слоя и влажности бетона, оборудование для отбора образцов из конструкции.
Экспериментальные исследования, проводившиеся с целью установления корреляции косвенной характеристики приборов типа ИПС, откалиброванных на бетонах с гранитным щебнем, с прочностью бетона, изготовленного на других видах крупного заполнителя (гравий, граншлак, известняк, керамзит, речной песок) показали, что погрешность определения прочности бетона может достигать 27% (керамзитобетон).
Влияние возраста (до 100 суток) и условий твердения бетона не столь существенны и могут составлять 4-6% измеряемого значения прочности.
Контроль влажных поверхностей может приводить к занижению показаний приборов до 10-15%.
Полученные результаты свидетельствуют, что НК прочности бетона приборами с универсальной градуировочной зависимостью может приводить к существенным ошибкам при определении прочности бетона, в связи с чем уточнение градуировочных зависимостей при изменении вида бетона (заполнителя), либо поставщика бетона (железобетонных изделий) является обязательным условием применения приборов, основанных на ударно-импульсном воздействии на бетон, равно как и ультразвуковых приборов.
Уточнение градуировочной зависимости необходимо производить путем параллельных испытаний бетонных кубов в прессе и калибруемым прибором, либо с применением метода отрыва со скалыванием в соответствии с Приложением 9 [2]. В СКБ Стройприбор разработаны новые измерители прочности бетона ИПС-МГ4.01 и ИПС-МГ4.03 (рис. 7 и 8), являющиеся дальнейшим развитием базовой модели ИПС-МГ4, выпускавшейся с 1994 года.
Приборы предназначены для оперативного контроля прочности бетона в диапазоне 3. 100 МПа при изготовлении сборных железобетонных конструкций и при обследовании конструкций зданий и сооружений.
В отличие от предыдущих модификаций и известных аналогов приборы оснащены дополнительными функциями:
- ввода коэффициента совпадения Кс для оперативного уточнения базовых градуировоч ных характеристик;
- маркировки измерений типом контролируемого изделия (балка, плита, ферма и т.д.);
- вычисления класса бетона В с возможностью выбора коэффициента вариации прочности;
- исключения ошибочного промежуточного значения.
Перечисленные функции, а также выбор направления удара активируются пользователем с клавиатуры приборов в диалоговом режиме.
Прибор ИПС-МГ4.03 имеет 44 базовые градуировочные зависимости, учитывающие вид контролируемого бетона (крупного заполнителя), возраст и условия твердения бетона.
Перечисленные возможности приборов позволяют проводить НК прочности бетона с погрешностью 5. 8%. Чем больше исходных данных, характеризующих бетон, известно* пользователю и, соответственно, введено перед началом испытаний, тем ниже погрешность измерений.
Измерение прочности бетона заключается в нанесении на контролируемом участке изделия серии до 15 ударов, после чего электронный блок по параметрам ударного импульса, поступающего от склерометра, оценивает твердость и упругопластические свойства испытываемого материала, преобразует параметр импульса в прочность и вычисляет соответствующий класс бетона. Полученные результаты измерений и исходные данные, вводимые пользователем, автоматически архивируются, маркируются датой и временем измерения. Объем архивируемой информации - 1000 результатов измерений и 15000 промежуточных значений прочности.
Предусмотрена возможность ввода в программное устройство приборов характеристик индивидуальных градуировочных зависимостей, установленных пользователем (в приборах ИПС-МГ4.03 и ИПС-МГ4.01 - 20 и 9 соответственно).
Ввод характеристик индивидуальных зависимостей производится с клавиатуры прибора и заключается в корректировке базовой зависимости по результатам параллельных испытаний бетонных образцов в прессе (либо методом отрыва со скалыванием) и прибором.
Корректировка базовой зависимости может производиться при количестве точек корректировки от 1 до 9.
Координата каждой из точек индивидуальной градуировочной зависимости определяется коэффициентом совпадения:
- RΦi среднее значение прочности бетона, определяемое в i-той точке диапазона по ГОСТ 10180, либо методом отрыва со скалыванием , МПа;
- RHi среднее значение прочности бетона, определяемое прибором по базовой градуировочной зависимости в i-той точке диапазона, МПа.
Приборы имеют режим передачи данных на ПК, обеспечивающий математическую и статистическую обработку результатов измерении, экспорт в Excel, печать в табличном виде с указанием вводимых пользователем исходных данных, даты и времени измерений.
Метрологические характеристики приборов обеспечиваются эквивалентными мерами, аттестованными Госстандартом РФ, воспроизводящими прочность бетона в трех точках диапазона.
Метод отрыва со скалыванием бетона
* При вдавливании индентора в поверхность бетона.
Типы приборов и их технические характеристики приведены в приложении 1.
2.2. Инструмент для измерения диаметра или глубины отпечатков (угловой масштаб по ГОСТ 427, штангенциркуль по ГОСТ 166 и др.), используемый для метода пластических деформаций, должен обеспечивать измерения с погрешностью не более ±0,1 мм, а инструмент для измерения глубины отпечатка (индикатор часового типа по ГОСТ 577 и др.) - с погрешностью не более ±0,01 мм.
2.3. Для метода отрыва со скалыванием следует применять анкерные устройства по приложению 2.
Допускается применять также другие анкерные устройства, глубина заделки которых должна быть не менее максимального размера крупного заполнителя бетона испытуемой конструкции.
2.4. Для метода скалывания ребра следует использовать приборы по приложению 3.
2.5. Для метода отрыва следует использовать стальные диски диаметром не менее 40 мм, толщиной не менее 6 мм и не менее 0,1 диаметра, с параметром шероховатости приклеиваемой поверхности не менее 20 мкм по ГОСТ 2789. Клей для приклейки диска должен обеспечивать прочность, при которой разрушение происходит по бетону. Допускается использовать клеи, приведенные в приложении 4.
3. ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЯМ
3.1. Для определения прочности бетона в конструкциях предварительно устанавливают градуировочную зависимость между прочностью бетона и косвенной характеристикой прочности (в виде графика, таблицы или формулы).
Для метода отрыва со скалыванием, в случае применения анкерных устройств в соответствии с приложением 2, и для метода скалывания ребра, в случае применения приборов в соответствии с приложением 3, допускается использовать градуировочные зависимости, приведенные в приложениях 5 и 6 соответственно.
3.2. Для методов упругого отскока, ударного импульса, пластической деформации и отрыва градуировочные зависимости устанавливают конкретно для каждого вида прочности из указанных в п.1.3; для методов отрыва со скалыванием и скола ребра допускается устанавливать единую градуировочную зависимость независимо от вида прочности.
3.3. Градуировочную зависимость устанавливают заново при изменении вида крупного заполнителя, технологии производства бетона, при введении добавок, а для методов отскока, ударного импульса и пластической деформации - также при изменении вида цемента, внесении количественных изменений в номинальный состав бетона, превышающих по расходу цемента ±20%, крупного заполнителя ±10%.
3.4. Для установления градуировочных зависимостей используют не менее 15 серий образцов-кубов по ГОСТ 10180 или не менее 30 отдельных образцов-кубов. При установлении градуировочной зависимости для метода отрыва со скалыванием в каждую серию дополнительно включают не менее трех образцов-кубов.
Образцы изготавливают в соответствии с ГОСТ 10180 в разные смены в течение не менее 5 сут из бетона одного состава, одной и той же технологии и при том же режиме тепловлажностной обработки или тех же условиях твердения, что и конструкции, подлежащие контролю. При изготовлении образцов пять серий рекомендуется изготавливать из бетонной смеси, отличающейся по составу от проектного по цементно-водному отношению в пределах плюс 0,4, и пять серий в пределах минус 0,4.
3.5. Размеры образцов для установления градуировочной зависимости следует выбирать в соответствии с наибольшей крупностью заполнителя в бетонной смеси по ГОСТ 10180, но не менее:
- 100х100х100 мм - для методов отскока, ударного импульса, пластической деформации для испытания неразрушающими методами и по ГОСТ 10180 и отрыва со скалыванием для испытания по ГОСТ 10180;
- 200х200х200 мм - для методов отрыва и скалывания ребра конструкции.
Размеры ребра дополнительных образцов-кубов, испытываемых методом отрыва со скалыванием, должны быть не менее шести глубин установки анкерного устройства.
В случае применения на производстве способов и режимов уплотнения, приводящих к изменению структуры бетона, размер и способ изготовления образцов для установления градуировочных зависимостей должен указываться в стандартах или технических условиях на сборные конструкции, в рабочих чертежах на монолитные конструкции или же в методиках, утвержденных в установленном порядке.
3.6. Возраст образцов, используемых при установлении градуировочной зависимости, для методов отскока, ударного импульса и пластической деформации не должен отличаться от установленного срока испытаний конструкций:
- более чем на 40% - при контроле прочности бетона естественного твердения;
- более чем в два раза - при контроле прочности бетона после тепловой обработки.
Температура бетона отдельных образцов при определении косвенной характеристики не должна отличаться от средней температуры образцов более чем на ±10 °С, а от температуры конструкции - более чем на ±10 °С.
При построении градуировочных зависимостей, предназначенных для контроля отпускной, передаточной и распалубочной прочности бетона, допускается устанавливать градуировочную зависимость по данным неразрушающих испытаний горячих образцов и испытания тех же образцов на сжатие по ГОСТ 10180 при нормальной температуре.
Измерение прочности бетона методом отрыва
Технология испытания бетона, описанная в отечественной литературе, подразумевает соединение диска и участка, подлежащего испытанию при помощи клеевой массы и воздействию на него. При проведении испытания бетона методом отрыва площадь, на которую происходит воздействие, не может быть постоянной и должна быть определена перед проведением очередного эксперимента.
Иностранные технологии предусматривают перед началом эксперимента создание при помощи кольцевых сверл (коронок) специальной борозды на месте отрыва. Благодаря этой методике площадь испытания заранее становится известна, что позволяет увеличить точность выполненных измерений. По окончании испытания прочность бетона на растяжение (R(bt)), определяется путем вычисления эмпирической зависимости, то есть определение прочности при выполнении сжатия.
Для проведения экспериментов с помощью технологии отрыва возможно использование разнообразного электронного и другого оборудования, применяемого для таких целей. Это могут быть приборы ПОС-50МГ4, ОНИКСОС, ПИБ, DYNA, иногда некоторые предприятия применяют старые аналоги оборудования: ГПНВ-5, ГПНС-5. Кроме того, такие лабораторные анализы подразумевают в обязательном порядке наличие специального захвата.
Испытание бетона методом отрыва со скалыванием
Данной технологии достаточно много схожести с методом, о котором мы рассказали выше. Различие этих технологических процессов состоит в способах крепления захватов с бетоном. Испытание бетона методом отрыва со скалыванием подразумевает следующее: в конструкцию помещают несколько анкеров с лепестками, они должны быть разной длинны, чтобы получить более достоверные результаты при отрыве. Обычно в месте испытания прорубают шпур, куда затем закладывают анкера, после чего замеряют разрушающее воздействие (Р).
Определение прочности сжатием выполняется по формуле расчета из ГОСТ 22690: R=m1•m2•P.
m1, - это показатель размера крупного заполнителя;
m2, - это показатель прочности, определяющийся во время процесса сжатия, зависит от марки бетона.
Это довольно широко используемая технология в нашей стране за счет универсальной методики, несложной технологически и позволяющей произвести испытание в любом месте исследуемой конструкции. Исключение может составлять участок, где этого не позволяет частота армированных прутьев или толщина бетона. Для получения результатов также могут применяться приборы, перечисленные выше.
Кроме того, испытание бетона на отрыв со скалыванием имеет еще один положительный момент: при использовании такой методики не требуются идеально ровные участки поверхности. Пример можно увидеть на рисунке 3, где показано устройство ПОС-МГ4, закрепленное на стенке, имеющей неровность.
Испытание бетонного образца методом скалывания ребра
Технологию скалывания ребра считают модифицированным вариантом метода отрыва, дающим возможность получить и измерить прочность бетона при помощи приложенных усилий (Р), которые направлены на разрушение испытуемого образца бетона. А сам метод называется так, потому что исследование производят на ребре конструкции. Чуть раньше, чтобы испытывать здания и сооружения с применением данного метода, выпускали приборы, такие как ГПНС-4 и ПОС-МГ4 Скол. Важно, чтобы при их использовании были два внешних угла у конструкции и чтобы они располагались рядом друг с другом. Когда сами конструкции испытывали, фиксацию проводили струбцинами, после чего непосредственно на ребро оказывалось воздействие, поэтому применять данный метод удавалось на так называемых линейных конструкциях (колонна, ригель, стена, перекрытие).
В настоящее время стало возможным использовать новейшее оборудование, которое можно устанавливать на элемент, подлежащий испытанию с одним внешним ребром. Крепление выполняется с помощью анкеров и дюбелей, что существенно повысило область использования аппаратуры и свело практически к нулю все преимущества технологии скалывания. Благодаря этим новшествам нет необходимости сверлить отверстия и подводить электрическое питание.
С применением технологии скалывания ребра прочность бетона рассчитывается следующим образом:
m – показатель, который учитывает крупность заполненной массы.
Для того, чтобы сравнить характеристики прямых методов контроля, нужно ознакомиться с таблицей 2.
Из показателей, указанных в таблице, сразу видно, что самым большим числом преимуществ пользуется определение прочности бетона методом отрыва со скалыванием. Но, несмотря на использования такой методики, многие специалисты с сомнением относятся к точности результатов лабораторных испытаний и, соответственно, прочности бетона, которая определяется таким образом. Для изучения данного вопроса, сравнения результатов исследований, полученных путем различных методов испытаний, был проведен эксперимент, с которым вы можете ознакомиться далее.
Результат лабораторных испытаний
Исследование проводили в Политехническом университете города Санкт-Петербург.
Для получения результатов из стены был выпилен и доставлен в лабораторию кусок армированного бетона, размер которого составил 2,0х1,0х0,3 м. Основой бетонного куска являлись две арматурные сетки, диаметр арматурных прутьев в них составил шестнадцать миллиметров, шаг прутьев в решетке равен 10 сантиметрам, защитный слой от 1,5 до 6 сантиметров. Образец, отправленный на лабораторное испытание, состоял из тяжелой бетонной массы, изготовленной из крупного гранитного щебня фракции 20–40.
Применение разрушающей методики контроля позволило определить прочность испытуемого образца. Благодаря применению алмазного бурения в бетонной конструкции, получено одиннадцать кернов разной длины, диаметр отверстий составил 80 миллиметров. Всего было изготовлено двадцать девять образцов цилиндрической формы, все образцы выполнены по ГОСТу 28570, их получили из кернов, сделанных с помощью бурения. Далее получаем среднеарифметические полученные значения - 49,0 МПа.
Результаты получились весьма неоднородными: коэффициент 15,6 процента и результат СКО - 7,6 МПа.
Для получения результатов используют технологии:
- описываемые в данной статье;
- упругий отскок и ударный импульс.
Использовать в данном эксперименте методику скалывания ребра невозможно из-за близко расположенных к испытываемым ребрам конструкции арматурных прутьев. Получение результата при помощи применения ультразвуковых технологий также невозможно, так как прочность бетонного образца для испытания больше допустимой нормы для проведения такого исследования. (Смотрите таблицу 1). Исследование всеми доступными технологиями выполнялось на грани, сделанной в бетоне с использованием алмазного бура, это дало возможность получить идеальные результаты.
Ниже указаны результаты испытания.
Усредненный показатель прочности, который удалось получить при помощи сжатия, отличается не более чем на 5 процентов. В результате шести испытаний с помощью технологии отрыва со скалыванием, разброс показателя прочности составил 4,8 процента. Показатели исследований, полученные за счет применения других видов испытания, превышают метод отрыва со скалыванием на 40 – 60 процентов.
Заключение
1. При выполнении исследовательских работ необходимо производить расчеты градуировочной зависимости и учитывать влияние различных факторов, которые искажают результаты.
2. Нужно учесть, что прочность бетонной конструкции, определяемой с помощью методики сжатия, сопровождается большой погрешностью из-за неоднородности бетонной массы.
3. При получении результатов исследования лучше всего применять технологию разрушающего метода.
4. По сравнению со всеми методиками исследований бетона лучше всего использовать технологию отрыва со скалыванием, так как она является наиболее точной
Строительная лаборатория ООО “Бюро “Строительные исследования” занимается испытаниями конструкций и материалов в Санкт-Петербурге и Москве
Основная специализация лаборатории:
Бесплатно вызвать лаборанта на объект или задать вопрос эксперту можно:
1. Заполнив форму на нашем сайте 2. По телефонам:
3. Написать нам на почту
4. А также в комментариях к публикации.
Подписывайтесь на наши социальные сети и YouTube канал, там много интересной информации и лайфхаков.
Проверка прочности бетона методом отрыва со скалыванием
Метод отрыва со скалыванием — один из самых распространённых и надёжных методов оценки прочности бетонных конструкций. Метод относится к прямым, неразрушающим методам испытаний и позволяет сразу же, на месте, оценить прочность бетонной конструкции, как в промежуточном возрасте, так и при достижении проектного возраста бетона.
Суть метода состоит в просверливании отверстия в бетоне, закреплении в этом отверстии специального анкера (в случае если используется анкер второго и третьего типов) и последующего отрыва этого анкера из бетона специальным прибором с замером усилия вырыва. При правильном проведении испытания на месте отрыва остаётся правильной формы воронка, глубиной в середине равной рабочей высоте анкера.
При отрыве анкера на шкале прибора отображается соответствующее усилие. Проведя несколько замеров (минимум три испытания для плоских конструкций; для вытянутых горизонтальных конструкции одно испытание на четыре погонных метра длины, но не менее трёх испытаний), можно пересчитать результаты испытаний по специальной формуле и сделать вывод о классе бетона на сжатие (ГОСТ 18105 схемы В, Г).
Метод отрыва со скалыванием пользуется заслуженной популярностью среди методов контроля прочности бетона, как самостоятельный метод, так и дублирующий другие методы испытаний. Он намного быстрее и дешевле выбуривания кернов, он незаменим в случаях когда не изготовлены образцы-кубы или требуется провести параллельные испытания.
Кроме того, согласно ГОСТ 18105 требуется сплошной контроль бетонных конструкций. И метод отрыва со скалыванием наиболее подходящий для этого метод контроля прочности.
При контроле прочности бетона методом отрыва со скалыванием следует руководствоваться указаниями ГОСТ 22690.
16 и 24 что это за цифры.
Для метода отрыва со скалыванием используют анкеры трёх типов.
Отличие анкера первого типа от остальных заключается в том, что он замоноличивается в конструкцию при укладке бетонной смеси его отрыв производится в проектном (или промежуточном) возрасте таким же прибором, что и анкеры второго и третьего типов, в остальном же испытания не отличаются.
Анкеры второго типа бывает двух размеров: ø16х25мм и ø24х48мм.
Анкер размером ø24х48мм используется в случае, если ориентировочная прочность бетона в конструкции 5-100МПа.
Анкер размером ø16х25мм используется в случае, если ориентировочная прочность бетона в конструкции 40-100МПа. Использование анкера ø16мм для испытания низкомарочных бетонов недопустимо без построения градуировочной зависимости.
На фотографии представлен анкер второго типа со специальной гайкой, замеряющей проскальзывание анкера.
Испытание прочности бетона: метод отрыва со скалыванием
Специалисты лаборатории «СтройЭкспертЭкология» приедут на ваш объект для проведения испытаний прочности бетонных конструкций. Для исследований мы применим утвержденный ГОСТ 22690-2015 механический неразрушающий метод — отрыв со скалыванием.
В каких случаях испытывают прочность бетонных конструкций
Испытание прочности бетона проводится для:
- получения протокола испытаний конструкций;
- разрешения строительных споров.
Строящийся объект вводится в эксплуатацию после получения разрешения. Среди обязательных документов, которые отправляет на госэкспертизу застройщик или технический заказчик, должен быть протокол испытания бетонных конструкций, подтверждающий, что исследуемые характеристики соответствуют стандартам.
Другой распространенный случай, когда без вмешательства независимой лаборатории не обойтись, — строительные споры, не говоря уже о ЧП с обрушением конструкций. Проведение испытания установит, соответствуют ли бетонные конструкции заявленному классу бетона.
Порядок проведения испытаний
Для проведения испытаний специалист приезжает на объект. Оценку прочности он проводит по методике — «отрыв со скалыванием». Этот способ позволяет исследовать широкую группу бетонов с прочностью 5-100 МПа. Подготовка к исследованиям — минимальна, не требуется, например, выбуривать керны или готовить несколько образцов-кубов.
На исследуемом участке конструкции специалист лаборатории сверлит установленной глубины отверстия, куда затем помещает анкеры. В некоторых случаях их закрепляют в бетонной конструкции еще на этапе ее изготовления.
Суть метода состоит в «выдергивании» анкеров из конструкции. Для этого специалист использует прибор ПОС-МГ-4. С его помощью он фиксирует усилие, необходимое для удаления детали. По результатам измерений сразу, на месте ипытаний, делаются выводы о характеристиках бетона, о его прочности — требуемой и фактической.
Измерения на объекте занимают немного времени (на одну точку испытания уходит 5-10 минут). Обработка результатов и подготовка лабораторного заключения — протокола испытаний, на котором ставится гербовая печать, занимает до двух рабочих дней. С его содержанием заказчик может ознакомить представителей Технадзора, генерального подрядчика, той компании, которая осуществляет авторский надзор.
Испытания в «СтройЭкспертЭкология»: объективность, всесторонность, полнота
Проводя испытания прочности бетонных конструкций, мы содействуем тому, что в Краснодаре и нашем Крае сначала ведется возведение, а потом начинается безопасная эксплуатация зданий любого назначения и объектов инфраструктуры. Точность результатов определяет наш практический опыт в строительной сфере, владение специализированными методиками и наличием оборудования для каждого вида исследований, которые мы проводим всесторонне, а по их итогам предоставляем объективные выводы о параметрах и характеристиках.
Доверив специалистам лаборатории «СтройЭкспертЭкология» проведение испытаний, вы получите независимую, фактическую, оценку характеристик бетонных конструкций.
Читайте также: