ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

Якщо відсутні дослідні дані, допускається приймати значення поправкових коефіцієнтів Кв залежно від ступеня зволоження бетону (табл. 5.18).

Рис. 5.7. Тарувальна крива «величина відскоку – міцність бетону»

Таблиця 5.18

Значення поправкових коефіцієнтів до міцності бетону залежно від ступеня його зволоження

	Ступінь зволоження	Поправковий коефіцієнт КCTB для приладів, що
			працюють
	бетону
		за пружнім	за методом пластичних деформацій
		відскоком
	Природний	1,0	1,0
	Зволожений	1,15	1,2
	З повним насиченням	1,3	1,4

Метод пластичної деформації грунтується на утискуванні до поверхні бетону сталевої кульки або іншого штампа шляхом удару або статичного тиску. Показник твердості бетону визначають вимірюванням розмірів відбитка (ямки) на поверхні бетону після удару. Міцність бетону установлюють з допомогою тарувальної кривої, одержаної за результатами паралельних випробувань зразків на міцність та твердість. Різновидом метода пластичної деформації є одночасне визначення діаметру відбитку, який утворюється при

151

ударі сталевої кульки еталонного молотка на поверхні бетону і на поверхні уведеного до молотка еталонного сталевого стержня. За непряму характеристику міцності бетону приймають відношення dб/dе (dб – діаметр відбитка на бетоні; dе – діаметр відбитку на еталонному сталевому стержні), за яким визначають міцність бетону у даному місці конструкції з допомогою способа тарувальної кривої для залежності dб/dе – міцність бетону.

Значне розповсюдження одержав метод контролю міцності бетону, який передбачає використання ручного еталонного молотка конструкції Кашкарова К.П. Цей метод усуває несталість сили удару. Конструкція молотка забезпечує одночасне нанесення удару по бетону та по сталевому стержню з еталонною твердістю. При зміні енергії удару одночасно змінюються діаметри відбитків на бетоні dб та на еталонному стержні dе. Похибка визначення міцності бетону молотком Кашкарова К.П. складає 15–20 %.

Еталонний молоток Кашкарова К.П. (рис. 5.8) складається з рукоятки та робочої частини зі сталевою кулькою діаметром 10– 20 мм, що міститься у сталевій обоймі. В обоймі між корпусом молотка та кулькою є проріз, в якій вставляють сталевий еталонний стержень.

а

б

Рис. 5.8. Молоток конструкції Кашкарова К.П.: а – схема; б – розріз

1– корпус; 2 – стакан; 3 – головка; 4 – пружина; 5 – кулька; 6 – еталонний сталевий стержень

152

Рис. 5.9. Тарувальна крива «відношення dб/dе – міцність бетону на стиск»

Для визначення міцності бетону молотком ударяють по поверхні виробу або конструкції. Кулька при цьому утворює відбитки (ямки) на еталонному стержні та на поверхні бетону. Після кожного удару еталонний стержень переміщують у прорізі молотка. При цьому відстань між центрами відбитків має бути не менш 30 мм. Діаметр відбитка має бути у межах: на бетоні 0,3–0,7 діаметра кульки, на стержні не менш 2,5 мм. Вимірюють розміри відбитка (ямки) з допомогою кутового масштабу, вимірювальної лупи, штангенциркуля з похибкою не більш 0,1 мм. Міцність бетону визначають по тарувальній залежності «відношення dб/dе – міцність бетону на стиск». Тарувальну залежність (рис. 5.9) будують аналогічно тарувальній залежності для випробування міцності бетону методом пружнього відскоку.

Рис. 5.10. Схема випробування бетону по зусиллю відриву стержня

153

Метод відриву грунтується на вимірюванні зусилля, необхідного для відриву невеликого куска бетону разом із замурованою до нього (рис. 5.10) або приклеєною до його поверхні сталевою деталлю. Міцність бетону на стиск визначають по тарувальній кривій, яку будують за даними випробувань стандартних кубів на відрив (на кожному кубі відривають два диски, приклеєних з протилежних бокових граней) і потім на стиск за стандартною методикою. Тарувальна залежність має називається: «величина умовного напруження при відриві – міцність» (рис. 5.11).

Рис. 5.11. Тарувальна залежність «величина умовного напруження відриву – міцність бетону»

Метод сколювання ребра застосовують при наявністі у конструкції ребер, на які можна установити іззовні сталеву скобу з виступами висотою 1–3 см. При боковому тиску на скобу сколюється частина ребра на глибину, що дорівніє висоті виступів скоби. Зусилля, необхідне для сколювання, служить показником міцності бетону, яку визначають по відповідній тарувальній кривій.

Неруйнівні випробування бетону фізичними методами

До фізичних методів контролю міцності бетону належать ультразвуковий, імпульсний, резонансний, радіометричний методи, метод хвилі удару, які дозволяють робити висновок про якість випробованого бетону не тільки за міцністю його поверхневого

154

шару, але й за міцністю бетону в усьому об’ємі конструкції або виробу. Найбільш розповсюджений ультразвуковий імпульсний метод визначення міцністі бетону. За цим методом міцність бетону визначають за швидкістю розповсюдження ультразвукового імпульсу.

Резонансним (вібраційним) методом вимірюють частоту власних коливань зразків і за цією характеристикою обчислюють динамічні модулі пружності, динамічний коефіцієнт Пуассона та логарифмічний декремент загасання.

Радіометричний метод визначення основних фізико-меха- нічних властивостей бетону грунтується на законі послаблення потоку променів після їх взаємодії з середовищем, що випробовується.

Оцінка якості бетону при випробуванні методом хвилі удару базується на вимірюванні швидкості розповсюдження в ньому поздовжніх хвиль, створених механічним ударом. За своєю фізичною сутністю метод хвилі удару аналогічний ультразвуковому імпульсному методу і грунтується на використанні залежності «Rст – швидкість хвилі удару».

Ультразвуковий імпульсний метод використовують для контролю міцністі та однорідністі бетону безпосередньо у конструкції або виробі. Такий метод належить до групи акустичних методів.

Людина сприймає у вигляді звуку пружні коливання в інтервалі від 20 періодів за секунду (20 Гц) до 20000 (20 КГц). Пружні коливання частот, які перевищують межу чутливості людини, називають ультразвуком.

Сутність ультразвукового імпульсного метода в тому, що швидкість проходження ультразвукових хвиль крізь виріб або конструкцію залежить від властивостей матеріалу. За швидкістю проходження ультразвукового імпульсу крізь бетон робиться висновок про міцність або модуль пружності бетону.

Методика ультразвукового імпульсного метода визначення міцності цементобетонів нормується ГОСТ 17624. Випробування полягає у вимірюванні часу розповсюдження ультразвуку та бази прозвучування. За вимірюваними величинами розраховують швидкість проходження крізь матеріал ультразвукового імпульсу v,

155

а потім по залежності v-Rст визначають міцність бетону. Для вимірювання швидкості ультразвуку використовують прилади УФ-90ПЦ, УК-10П, «Бетон-8УРЦ», УК-16П», «Бетон-3М» та інші, які задовільняють вимогам стандарту за допустимою основною похибкою вимірювання часу розповсюдження ультразвуку.

Установка для визначення швидкості розповсюдження ультразвуку в матеріалі включає: генератор, що виробляє короткочасні електричні імпульси; ультразвуковий випромінювач, що перетворює їх в ультразвукові коливання, які передаються до матеріалу, що випробовується; ультразвуковий приймач, що перетворює прийняті від матеріалу коливання в електричні імпульси; підсилювач та реєстратор часу проходження ультразвуку; електронно-променеву трубку, де з’являються зображення надісланого та прийнятого сигналів (рисунки 5.12, 5.13). Відстань між надісланим та прийнятим сигналами на екрані індикатору ультразвукового приладу залежить від швидкості ультразвуку та довжини його шляху. Час проходження ультразвукового імпульсу фіксують з допомогою барабану, який має шкалу часу. Барабан обертають проти ходу годинникової стрілки до об’єднання на вертикальній осі координатної сітки приладу сигналу посилання ультразвукового імпульсу з сигналом приймання імпульсу. Відлік часу здійснюють у мікросекундах (мкс): двозначні числа записують по поділкам на барабані, однозначні числа та десяті долі – по поділкам диску.

Рис. 5.12. Блок-схема ультразвукового імпульсного приладу:

1 – зразок; 2 – випромінювач; 3, 6, 8 – підсилювачі; 4 – блок живлення; 5 – електронний генератор високочастотних імпульсів;

7 – вимірювальний пристрій; 9 – прийомник

156

Поверхня бетону, на яку установлюють ультразвукові перетворювачі-«щупи» приладу не повинна мати напливів та ум’ятин, а також раковин та повітряних пор глибиною більш 3 мм та діаметром більш 6 мм. З поверхні бетону слід вилучити декоративне покриття або облицювальний матеріал. Для забезпечення надійного акустичного контакту між бетоном та робочою поверхнею щупів застосовують в’язкі контактні середовища (мастила) або еластичні прокладки. При використанні конструкцій та зразків, що застосовують для побудови залежності «міцність – швидкість ультразвуку бетону на стиск» Rст – v, потрібно застосовувати однакове контактне мастило. Вимірювання бази прозвучування здійснюють з похибкою не більш ± 0,5%. При випробуваннях кубів прозвучування здійснюють в напрямку, перпендикулярному до напрямку укладання бетонної суміші у форму. Визначення здійснюють на кубах на трьох рівнях по висоті, при цьому розкид результатів має бути не більш 5 %.

а

б

Рис. 5.13. Спосіб відліку часу розповсюдження ультразвукових хвиль на екрані індикатора ультразвукового приладу:

а– при стисненій шкалі 64 мкс на екран;

б– при розтягнутій шкалі 10 мкс на екран

Час розповсюдження ультразвуку t може вимірятись як способом наскрізного, так і поверхневого прозвучування (рис. 5.14).

157

а б

Рис. 5.14. Визначення швидкості проходження ультразвуку крізь бетон способами наскрізного (а) та поверхневого (б) прозвучування:

1, 2 – точки установки перетворювачів; L – база прозвучування

Для першого способу Rст визначають по попередньо одержаній тарувальній залежності Rст – v, (рис. 5.15), для другого способу по залежності часу поширення ультразвуку – міцність бетону на стиск Rст – t, що має подібний характер.

Рис. 5.15. Градуювальна залежність «міцність бетону – швидкість ультразвуку в бетоні»

Швидкість поширення ультразвуку при наскрізному прозвучуванні обчислюють за результатом вимірювання часу поширення ультразвуку t і вимірювання відстані між центрами установлення перетворювачів (рис.5.16)

V = l	103 , м/с,	(5.38)
t
де l – база прозвучування, мм;
t – час поширення ультразвуку,	мкс.

158

Рис. 5.16. Зразок для одержання градуювальної залежності «швидкість розповсюдження ультразвуку – міцність бетону»

При вимірюванні часу розповсюдження ультразвуку способом поверхневого прозвучування, особливо для контролю міцності цементобетону у дорожніх покриттях, перетворювачі ультразвукового приладу установлюють на поверхні дорожнього покриття на постійній базі, яку призначають у границях 150–400 мм. Базу прозвучування приймають однаковою при визначенні швидкості розповсюдження ультразвуку на зразках, що використовують при одержанні тарувальної залежності та на випробуваних конструкціях. У випадках, коли до випробованої протяжної конструкції є доступ з двох сторін, користуються комбінованим способом прозвучування – наскрізним та поверхневим (рис. 5.17). Для плит перекриттів та дорожніх покриттів, до яких доступ відкрито тільки з поверхні, ультразвукові перетворювачі розташовують тільки на відкритій поверхні конструкції (рис. 5.17) (якщо не розглядати розташування перетворювачів з боків дорожнього покриття). При поверхневому розташуванні перетворювачів можна визначати міцність бетону дорожнього покриття у напрямку уздовж дороги. Швидкість розповсюдження ультразвуку в цементобетоні при поверхневому прозвучуванні

vпов =	1	N −1	∆l		3	м/с	(5.39)
		∑	i	10
	N −1 i=1		∆t
			i

де N – кількість позицій установлення приймального перетворювача;

∆ti =ti+1 – зміна відстані між центрами встановлення перетво-

рювачів при переміщені приймального перетворювача на сусідню позицію, мм;

159

∆ti = ti + 1 – ti – зміна часу поширення ультразвуку при переміщенні приймального перетворювача на сусідню позицію, мкс.

а б

Рис. 5.17. Ультразвукові перетворювачі для випробування дорожнього покриття по ширині та товщині дороги (комбінований спосіб): а – випробування дорожнього покриття; б – розташування перетворювача;

1 – електронний прилад; 2 – перетворювач; 3 – приймач

Базу прозвучування вимірюють металічним стандартним вимірювальним інструментом з похибкою ±0,5 % на зразках, виробах та конструкціях.

Для побудови тарувальних залежностей Rст – v та Rст – t готують не менш 15 серій зразків за ГОСТ 10180. Зразки мають виготовлятися в різні зміни протягом не менш 3 діб з бетону того ж номінального складу, за тією ж технологією, при тому ж режимі твердіння, що й конструкції, які підлягають контролю. Допускається виготовлення до 40 % загальної кількості зразків з бетонної суміші, склад якої відрізняється від номінального за цементно-водним відношенням в межах ±0,4.

При визначенні міцності бетону в процесі його прискореного твердіння для визначення тарувальної залежності до теплової установки поміщують зразки, кількість серій яких дорівнює проміжкам часу, на які розділяють період ізотермічного прогріву. На кожному з етапів випробовують по одній серії зразків. Наприклад, якщо період ізотермічного прогріву розділено на чотири рівних проміжка часу, тоді до теплової установки поміщують чотири серії зразків. Загальна кількість зразків для визначення тарувальної залежності має бути не менш 15.

160