Неруйнівні методи контролю міцності бетону

Дані методи засновані на залежностях між міцністю бетону на стиск і його твердістю, пружністю і міцністю на розтяг (відрив).

Відповідно до цих залежностями можна виділити три групи методів непрямих вимірювань міцності бетону при стиску:

• методи поверхневої твердості (вони вже поділяються на методи: пластичних деформацій; відскоку; ударного імпульсу);

• методи визначення динамічного модуля пружності;

• метод відриву.

Методи пластичних деформацій засновані на застосуванні різних молотків (молоток конструкції І. А. Фізделя, лонний молоток конструкції К. П. Кашкарова, пружинний молоток ПМ та ін) або приладів маятникового типу (ДПГ-4, УМП), за допомогою яких по бетону наносяться удари певної сили, в результаті яких на поверхні бетону залишаються відбитки (лунки): сферичної форми (від удару кулькою) або довгастої (від удару диском). Міцність бетону оцінюють за середнім розміром (діаметру або довжині) лунки після багаторазових випробувань.

Найпростіший кульковий молоток конструкції І.А. Фізделя з ударним кінцем у вигляді кульки діаметром 17,5 мм не дозволяє виміряти міцність бетону з достатньою точністю з-за значних розкидів за силою вироблених багаторазових ударів, не дивлячись на вимогу користуватися ліктьовим ударом (лікоть знаходиться на поверхні бетону).

У еталонному молоток конструкції К. П. Кашкарова спробували виключити вплив сили удару на точність визначення міцності бетону. Між кулькою, стикаються з бетоном, і велелюдному вставлений еталонний стрижень. Після удару вимірюють діаметри лунок на бетоні і еталонному стрижні. Показником міцності є співвідношення діаметрів цих лунок. Проте зазначене співвідношення залежить не тільки від твердості бетону, але і від сили удару.

У пружинному молоток ПМ сталість сили удару забезпечується пружиною, стисливої перед кожним ударом на одну і ту ж величину. Фіксування пружини клямкою і її звільнення від фіксації при ударі відбувається автоматично при натисканні рукою на корпус молотка. Тому швидкість виконання вимірювань не нижче, ніж при використанні молотка конструкції І. А. Фізделя; при цьому удари наносяться в точно намічені місця.

Маятникові прилади найбільш надійно забезпечують сталість сили удару, оскільки удар здійснюється падаючої головкою, положення якої перед падінням встановлюють за спеціальною шкалою.

Універсальний маятниковий прилад УМП має чотири градації по енергії удару (1,5; 3,0; 6,0; 12,0 Дж) і кульки різних діаметрів (7; 10; 15; 25 мм), що дозволяє використовувати його в широкому діапазоні вимірюваних міцностей.
У маятниковому дисковому приладі ДПГ-4 (рис. 8.6) кулька замінений сталевим диском діаметром 160 мм з кромкою завтовшки 1 мм. Вимірюють довжину відбитка, що залишився на бетоні після удару.

Залежність між міцністю бетону і розміром лунки (градуировочная залежність) встановлюється шляхом проведення спеціальних експериментів. Виготовляють стандартні зразки - куби з бетонів різної міцності - і після багаторазових ударних випробувань кожного з кубів з вимірюванням розмірів лунок визначають міцність зазначених кубів шляхом руйнування їх статичним навантаженням відповідно до ГОСТ 10180 - 90. Отриману градуювальну залежність представляють у вигляді рівняння або графіка.

Методика отримання градуювальних залежностей при використанні механічних методів неразрушающе го контролю міцності бетону докладно викладена в ГОСТ 22690 - 88. Вміщені в Гості численні вимоги до багатократності вимірювань і подальшій обробці результатів, вибору ділянок на поверхні бетону для нанесення ударів, співвідношенню діаметрів кульки і лунки спрямовані на підвищення точності вимірювань. Прийнятна точність визначення міцності бетону при використанні
зазначених методів може бути досягнута тільки при дії одного впливає на міцність чинника при збереженні постійними всіх інших і використанні градуювальної залежності, отриманої при зміні одного цього чинника.

Наприклад, распалубочная міцність бетону при збереженні постійними складу бетону, характеристик вихідних матеріалів, параметрів ущільнення, температури і вологості залежить тільки від віку бетону. Однак на практиці, як правило, на зміну міцності впливає одночасно кілька змінюються чинників і врахування цього впливу представляє важку задачу. Найбільші розкид градуювальних залежностей виникають при зміні складу бетону, коли змінюється не тільки водо-цементне відношення, але і витрата цементу і заповнювачів.

Недостатня точність визначення міцності ударними методами обмежує їх застосування проміжними стадіями (распалубочная міцність, відпускна міцність) при використанні градуювальних залежностей, отриманих для постійних складів бетону і матеріалів.

Метод пружного відскоку заснований на вимірюванні величини відскоку від поверхні бетону спеціального ударника. Прилади, засновані на цьому методі, називаються Склерометр. У них використовують удар з малою енергією без пластичних деформацій бетону. Величина відскоку залежить від пружних властивостей бетону, пов'язаних з його міцністю. Цей метод може мати високу точність тільки при ретельній підготовці поверхні бетону (зняття верхнього шару). У деяких приладах при збільшеній енергії удару пружний відскік вимірюється одночасно з розміром лунки, що значно підвищує точність вимірювань. Градуюють-ний залежності для даних приладів менше схильні до дії сторонніх факторів, що впливають. Сучасні прилади цього типу, наприклад ОНІКС-2.4, мають цифрову індикацію показань і автоматичну обробку інформації, отриманої при багаторазових вимірах.

Точність визначення міцності методом пружного відскоку трохи вище, ніж при використанні методу пластичних деформацій.
Методи визначення динамічного модуля пружності засновані на вимірюванні швидкості розповсюдження пружних хвиль у бетоні (ультразвуковий метод) або власної частоти коливань бетонного зразка (резонансний метод).