Лабараторные работы(практикум)

Результаты испытаний

Результаты определения средней плотности бетона и предела

прочности бетона при сжатии заносят в табл. 11.3.

Н

Т а б л и ц а У11.3

Б

Физико-механические характеристики испытанного бетонаТ

Показатели

Единицы

№ образцов

й

1

2

3

измерения

Масса образца m

г

ки

Средняя рабочая площадь образца А

2

мм

Высота образца h

мм

Объем образца V

см3

Средняя плотность ρ

кг/м3

она

кН

Величина разрушающей наг уз F

Предел прочности бразца п и сжа-

МПа

тии Rсж

т

р

и

при сжатии, полученную на образ-

Среднюю прочнос ь бе

цах-кубах с ребром 100 мм, приводят к прочности стандартных об-

разцов-кубов с ребром 150 мм путем умножения на масштабный

коэффициент, принимаемый по табл. 11.2.

Класс бет на по прочности на сжатие определяют по форму-

п

ле (3.2) зри к эффициентах вариации V, равных 0,135 и 0,07.

е

о

Заключение

Р

Результаты определения прочности бетона, полученные при ис-

пытании на сжатие образцов-кубов, не всегда отражают фактиче-

У

скую прочность бетона в бетонных и железобетонных изделиях и

конструкциях. Часто возникает потребность определить прочность

бетона в более поздние сроки, чем 28 суток, для чего необходимо

изготавливать дополнительное количество контрольных образцов.

Н

Иногда необходимо оценить прочность бетона ранее возведенных

железобетонных конструкций и сооружений.

С учетом этого разработаны и стандартизированы ряд неразруТ-

шающих (механических и физических) методов, позволяющих оп-

ределить прочность бетона в различных местах конструкций без их

разрушения.

ческой

Метод определения прочности бетона в изделиях и конструкци-

ях эталонным молотком основан на

наличии

достаточнойБкорреля-

ционной связи между величиной пласт

деформации бетона

р

(ударной твердостью) и прочностью бетона на сжатие.

Этот метод применяют при оп еделен

прочности тяжелого бе-

о

тона прочностью на сжатие в пределах 5…50 МПа.

т

Приб ры и материалы

лоток).

стержни

1. Эталонный моло ок К.П.Кашкарова (рис. 11.1).

з

длиной 150 мм и диаметром 12 мм из

2. Эталонные

круглой пружинной

али марки ВСтЗсп2 или ВСтЗпс2 (один конец

стержня

должен

аострен для облегчения установки его в мо-

быть

п

3. Инструмент для измерения диаметра отпечатка – штангенцир-

куль

ГОСТ 166-80 или угловой масштаб, изготавливаемый из

е

двух стальных линеек, скрепленных под углом (рис. 11.2).

4. Б тонные образцы-кубы – 3 шт.

Р

252

До начала

испытани

й этал нный стержень вставляют заострен-

ным концом в с акан м л ка, преодолевая сопротивление пружи-

и

ны, находящейся в нем. При эт м под действием пружины шарик

надавливается на э алонный стержень, который прижимается к

з

внутреннему упору головки.

При ударе шар к молотка образует сразу два отпечатка – на поверх-

по

на цилиндрической поверхности эталонного стержня.

н сти бет на

Удары м л тк м наносят по боковым поверхностям конструкции или

п

образц в( п верхности «из-под металла»).

е

Число измерений на каждом изделии должно быть не менее пя-

ти, а расстояние между местами ударов – не менее 30 мм.

Р

Ис ытания проводят на участке конструкции площадью от 100

2

до 600 см . Удар наносят перпендикулярно к поверхности бетона.

сле каждого удара молотком эталонный стержень передвигается в

нем так, чтобы расстояние между краями соседних отпечатков на

эталоне было не менее 10 мм.

Отпечатки на бетоне нумеруют цветным карандашом. После се-

рии ударов измеряют отпечатки угловым масштабом на бетоне и на

эталоне в той же последовательности. При замере угловой масштаб

У

надвигают на отпечаток так, чтобы внутренние линии линейки ка-

сались линии, образующей отпечаток. Диаметр определяют по од-

ной из линеек масштаба. Отпечатки, попавшие на раковины, тре-

щины, неровности и крупный заполнитель, не учитываются.

Миллиметровые деления отсчитывают как десятые доли милли-

метра, сантиметровые – как целые миллиметры.

После проведения испытаний вычисляют отношение dб / dТэ, ко-

торое является косвенным показателем при определении прочности

молотком Кашкарова, и результат записывают в таблицу.

Н

За единичное значение косвенного показателя прочности при ус-

тановлении градуировочной зависимости принимают среднее ариф-

метическое значение этой величины в

образцовБ(или в образ-

це), используемых для определения ед н чного значения прочности.

Значения предела прочности тяжелого бетона при сжатии опре-

деляют по тарировочному графику, п

й

веденному на рис. 11.3.

серии

р

о

т

и

з

Рис. 11.3. Тарировочный график для определения прочности бетона

о

эталонным молотком Кашкарова

Послепопределения прочности бетона на образцах-кубах механи-

ч ским н разрушающим методом эти образцы затем испытывают на

сжатие на гидравлическом прессе для определения фактической

прочности на сжатие согласно ГОСТ 10180.

Р

254

На результаты испытаний эталонным молотком оказывают

влияние некоторые факторы влажность бетона, его возраст, усло-

вия твердения и вид заполнителя.

Так, при испытании увлажненного бетона значение предела

прочности бетона при сжатии в изделиях и конструкциях опреде-

ляют по формуле

У

R = Кw Rтк,

(11.5)

Т

где Кw – поправочный коэффициент, учитывающий повышенную

влажность бетона;

Rтк – значение предела прочности бетона при сжатии по тариро-

вочной кривой.

Б

Значение Кw принимают: для бетона естественной влажности –

1,1; увлажненного – 1,2; полностью насыщенного – 1,4.

Предел прочности бетона с учетом его возраста рассчитываютН

по

формуле

и

28

(11.6)

R K

t

R 28 ,

тк

где Кt

р

– поправочный коэфф ц ент,йуч тывающий возраст бетона

(принимается по табл. 11.4);

Rтк

о

– предел пр чн сти бет на в возрасте 28 суток (принимает-

т

ся по тарировочной крив й).

Т а б л и ц а 11.4

Значение поправочного коэффициента для учета возраста бетона

Бетон28

1,0

7

1,1

после термовлажностной

Бетон естественного твердения

и

бработки

п

Кt

Возраст, сут

Кt

В зрастз, сут

3

1,05

3

1,3

е

90

0,9

28

1,0

Р

180

0,8

60

0,95

360

0,75

90

0,90

255

Т а б л и ц а 11.5

Результаты определения прочности бетона при сжатии

У

№ пп

Размеры отпе-

Предел прочно-

сти бетона при

чатков

сжатии

R

ф R тк

на

dб/dэ

по та-

фак-

100%

об-

отпе-

бе-

на эта-

риро-

R ф

Т

раз-

чат-

тоне

лоне dэ,

вочной

тиче-

цов

ков

dб,

мм

кривой

ски

Н

Rф

мм

Rтк

1

1

й

Б

2

3

4

5

и т. д.

сред-

нее

и

Заключение

р

Сделать выводы по резуль а ам испытаний.

о

Задание 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА

т

НА СЖАТИЕ НЕРАЗРУШАЮЩИМ УЛЬТРАЗВУКОВЫМ

и

МЕТОДОМ

Сущн стьзнеразрушающего ультразвукового метода заключается

в о ределении пр чности

бетона

по тарировочной

зависимости

« р д лрочности – скорость ультразвукового импульса»,

полу-

ч нной

ри

араллельных неразрушающих и разрушающих испы-

танияхпна специально изготовленных образцах. Для испытаний ис-

пользуют не менее 15 серий образцов-кубов, изготовленных в соот-

ветствии с требованиями ГОСТ 10180.

Р

256

Упругие колебания в материале возникают при ударе или другом

импульсном воздействии, например, ультразвуковом. Ультразву-

ковые волны получают путем использования пьезоэлектрического

эффекта.

Пьезоэлектрический эффект основан на том, что в некоторых

материалах при приложении механических напряжений возникают

электрические заряды (прямой пьезометрический эффект), и наобо-

рот, при воздействии электрического поля на материал в нем возни-

кают механические напряжения (обратный пьезометрический эф-

фект). К числу материалов, обладающих пьезоэлектрическим эф-

Н

фектом, относятся кристаллы кварца, турмалина, сегнетовой солиУ,

титана, бария и др.

Б

Широкое распространение в промышленности получилиТкри-

сталлы сегнетовой соли (C4H4O6KNa 4H2O). Для возбуждения и

приема ультразвуковых волн пластинки, вырезанные из кристаллов,

й

монтируются в специальных металлических обоймах-щупах. Со-

единение щупа с прибором осуществляется с помощью коаксиаль-

ного кабеля.

и

Принципиальная схема ультразвукового импульсного прибора

приведена на рис. 11.4.

р

о

з

тельный

прибор для ультразвуковых испытаний:

Рис. 11.4. Измер

1 генератор; 2 ультразвуковой преобразователь-излучатель; 3 образец;

товленные

4 ультра вуковой преобразователь-приемник; 5 усилитель; 6 регистрирующая

и

аппаратура

приборы, например, УК-10ПМ, состоящие из одного блока, вклю-

е

Измерительные приборы для ультразвуковых испытаний, изго-

индустриально, являются переносными и позволяют из-

Р

м рять время прохождения ультразвуковых импульсов. Имеются

пьезоэлектрическим способом преобразуются в ультразвуковые ме-

ханические импульсы, распространяющиеся в испытываемом мате-

риале 3. Приемник 4 благодаря прямому пьезоэлектрическому эф-

фекту опять превращает их в электрические импульсы, которые

усиливаются перед показом на индикаторе регистрирующей аппа-

ратуры 6. Индикатор снабжен автоматическим устройством, пере-

дающим на экран прибора цифровую информацию. Такой способ

дает возможность прозвучивать бетон толщиной до 5000 мм. При-

Т

меняемые ультразвуковые частоты находятся, в основном, в преде-

У

лах 40…60 кГц. Если нужно прозвучивать расстояния до 100 мм,

Н

выбирают частоты до 200 кГц. Сталь испытывают при частотах от

1 до 10 МГц.

Б

й

и

р

о

т

и

з

о

е

Рис. 11.5. Измерение времени распространения ультразвука в образцах:

а схема испытания кубов способом сквозного прозвучивания;

Р

б схема испытания кубов способом поверхностного прозвучивания;

п1 – направление формования; УП – ультразвуковые преобразователи;

Время распространения ультразвука в образцах при установле-

нии градуировочной зависимости «скорость-прочность» измеряют

способом сквозного прозвучивания в соответствии с требованиями

ГОСТ 17624-87 «Бетон. Ультразвуковой метод определения проч-

ности». База прозвучивания должна быть не менее 100 мм. Время

распространения ультразвука в образцах при установлении градуи-

ровочной зависимости «время-прочность» измеряют способом по-

верхностного прозвучивания (рис. 11.5). Минимальная база прозву-

чивания должна быть не менее 120 мм.

Число измерений времени распространения ультразвука в каждом

Н

образце при сквозном прозвучивании должно быть равно 3, приУпо-

верхностном – 4. Отклонение отдельного результата измерения вре-

мени распространения ультразвука в каждом образце отТсреднего

арифметического значения результатов измерений для данного об-

разца не должно превышать 2 %. Результаты измерения, не удовле-

й

творяющие этому условию, не учитывают при расчете среднего

арифметического значения скорости распространения ультразвука в

и

данной серии образцов. При наличии в серии двухБобразцов, не удов-

летворяющих этому условию, результаты серии бракуют.

р

Прибо ы матер алы

о

1. Ультразвуковой импульсный п ибор УК-100.

т

2. Пресс гидравлический.

3. Линейка ме аллическая.

4. Бетонные образцы-кубы.

з

Методика испытаний

о

При перехиде вуковых волн от излучателя к испытываемому

образцу или т образца к приемнику поверхностный контакт оказы-

вает б льш е влияние на значение передаваемой энергии. На кон-

тактной оверхности не должно быть воздушного слоя, поэтому

Р

ри рисоединении излучателя приемника к испытываемому образ-

пцу используют консистентную жидкую смазку (солидол, техниче-

ский вазелин, пластилин, меловую пасту и т. п.). Соединительный

еслой должен быть возможно более тонким.

259

В зоне контакта ультразвуковых преобразователей с поверхно-

стью бетона не должно быть раковин и воздушных пор глубиной

более 3 мм и диаметром более 6 мм, а также выступов более 0,5 мм.

Поверхность бетона следует очистить от пыли.

Последовательность выполнения работы:

1. Проверить по паспорту данные питающей сети – величину

У

стабильного напряжения и частоту.

2. Для создания постоянного теплового режима прибор прогре-

вать в течение 15…20 мин.

3. Произвести установку нуля с помощью эталона (с заранее из-

вестным временем прохождения ультразвука).

Н

4. Подготовить журнал записи результатов испытаний образцов.

5. Разметить на образцах точки прозвучивания.

Т

6. Нанести для контакта смазку на поверхность ультразвуковых

преобразователей (УП) и бетонных образцов.

й

7. Установить УП на образец и произвести измерение времени и

скорости распространения ультразвука.

при

8. Определить геометрические размеры образцовБи их массу.

9. Провести испытание на прочность

сжатии.

скорости

ультразвука и прочности.

10. Записать в таблицузначения

11. Произвести отбраковку аномальных результатов.

о

12. Определить среднее арифметическое по всем сериям.

13. Проверить, линейн му или эксп ненциальному виду уравнения

т

соответствует градуировочная зависим сть «скорость-прочность».

14. Определить коэффициен ы уравнения. Записать его.

и

15. Графически выраз

ь зависимость «скорость-прочность».

з

16. Найти погрешнос ь ус ановленной зависимости.

Методика установлен я градуировочных зависимостей и

го

оценки погрешности определения прочности следующая.

Градуир в чные ависимости устанавливают в виде

графика

п

(или таблицы), п строенного по уравнению, которое принимают:

1) линейн

вида

е

Rмакс - Rмин 2Rф (60 – Rф) /100;

(11.7)

Р

Rн = ao + a1x при

2) экспоненциального вида

Rн = bо евlx,

(11.8)

260