ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ И КАМЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ Методические указания для выполнения лабораторной работы №3 для обучающихся по направлению подготовки 08.05.01 «Строительство» по профилю подготовки «Строительство высотных и большепролетных зданий и сооружений» г. Ростов-на-Дону 2024 -2- УДК 624.012.45 076.5 Железобетонные указания для и каменные конструкции: методические выполнения лабораторной работы для обучающихся по направлению подготовки 08.05.01 «Строительство» по профилю подготовки «Строительство высотных и большепролетных зданий и сооружений» // С.А. Осадченко. Ростов-на-Дону: ДГТУ, 2024. – 23 с. Методические указания содержат общие сведения, нормативные положения и пример проведения испытаний по определению прочности бетона упругого механическим методом неразрушающего контроля – методом отскока измерителем прочности материалов молотком (склерометром) Шмидта, а также методику обработки и оформления результатов испытаний для определения фактического класса бетона по прочности на сжатие контролируемой конструкции. Рекомендовано для обучающихся на очной и заочной форме обучения. УДК 624.012.45 076.5 Составители: канд. техн. наук С.А. Осадченко © Донской государственный технический университет, 2024 -3ВВЕДЕНИЕ Лабораторная работа проводится с целью обучения студентов навыкам определения прочности бетона механическим методом неразрушающего контроля – методом упругого отскока измерителем прочности материалов молотком (склерометром) Шмидта и установления фактического класса бетона по прочности на сжатие контролируемой конструкции. В результате проведения лабораторной работы студенты получают практические навыки: 1) Испытания конструкции неразрушающим методом упругого отскока измерителем прочности материалов молотком (склерометром) Шмидта 2) Определения фактического класса бетона по прочности на сжатие Вф в ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3 Определение прочности бетона механическим методом неразрушающего контроля – методом упругого отскока измерителем прочности материалов молотком (склерометром) Шмидта 3.1 Теоретическая часть Лабораторная работа проводится с целью обучения студентов способу определения прочности бетона механическим методом неразрушающего контроля – методом упругого отскока измерителем прочности материалов молотком (склерометром) Шмидта и овладения методикой обработки и оформления результатов испытаний для установления фактического класса бетона по прочности на сжатие. В результате проведения лабораторной работы студенты получают практические навыки: - проведения испытания конструкции неразрушающим методом упругого отскока с использованием молотка (склерометра) Шмидта; - освоения методики привязки градуировочной зависимости к испытуемому бетону; - оценки класса бетона по прочности с использованием косвенного неразрушающего метода по схеме Г ГОСТ 18105-2018 Цель работы: 1) Ознакомиться с правилами проведения испытаний по определению прочности бетона механическим методом неразрушающего контроля - методом упругого отскока. 2) Получить практические навыки по определению ориентировочного значения средней прочности бетона с использованием молотка (склерометра) Шмидта. 3) Освоить методику обработки результатов испытаний, оценки класса бетона по прочности с использованием косвенного неразрушающего метода по схеме Г ГОСТ 18105-2018 Рабочее задание Подбор своего варианта задания, для выполнения лабораторной работы обучающийся выполняет по последней книжки, используя данные цифре номера зачетной Приложения А. Задание для определения фактического класса бетона по прочности на сжатие железобетонной конструкции содержит исходные данные: - результаты испытаний бетона поверхностного слоя конструкции методом упругого отскока; - результаты испытаний бетона методом отрыва со скалыванием для привязки базовой градуировочной зависимости производителя прибора к конкретному испытуемому бетону. 3.2 Общие положения метода упругого отскока. 1) Метод упругого отскока основан на использовании физической зависимости прочности бетона от его упруго-пластических свойств и третьем и законе Ньютона (любое действие вызывает равное противоположное противодействие) и заключается в измерении высоты обратного отскока бойка прибора после удара о поверхность бетона. 2) Метод упругого отскока является косвенным, неразрушающим, механическим методом определения прочности бетона. С повышением прочности возрастают ударная твёрдость и характеризующая ее высота упругого отскока. Величина кинетической энергии удара при разжатии пружины прибора остается постоянной. Высота отскока бойка отмечается на шкале прибора Ориентировочное и является значение косвенным прочности показателем бетона прочности. определяют по экспериментально установленным базовым градуировочным зависимостям, связывающим косвенный показатель прочности (высота отскока бойка) с прочностью бетона. Для определения фактической прочности бетона выполняют привязку базовой градуировочной зависимости прибора к испытуемому бетону, это достигается уточнением базовой градуировочной зависимости, проведением параллельных испытаний бетона прямыми неразрушающими методами. 3) Приборы метода упругого отскока является портативными механическими приборами для быстрого выполнения экспресс диагностики при технологическом контроле качества монолитного и сборного железобетона, а так же при обследовании конструкций зданий, сооружений по ГОСТ 22690-2015. 3.3 Материально-техническое обеспечение работы (средства измерений, аппаратура и инструменты) 3.3.1 Модели склерометров Приборы метода упругого отскока называют склерометрами, они позволяют измерить прочность бетона на сжатие в конструкциях непосредственно на месте проведения работ и первыми из них были: - молоток (склерометр) Шмидта разработанный в 1948 году инженером Эрнстом О. Шмидтом (Швейцария); - пистолет ЦНИИСК, пистолет Борового, склерометр КМ, ОМШ-1 (отечественные приборы советских времён). В настоящее время в России для определения прочности бетонов используют современные модификации молотка Шмидта (Рис. 3.1, 3.2, 3.3). Рис. 3.1 Original Schmidt (Швейцария), эталон с которым сравнивают все молотки для определения прочности бетона, и основа всех международных стандартов молотков для определения прочности методом упругого отскока. А) Б) В) Рис. 3.2 Молотки (склерометры) Шмидта компании ООО «Восток-7» (Россия): а) Модель В7-225А с аналоговым индикатором, б) Модель В7225АЦ с аналоговым и цифровым индикаторами, в) Модель В7-225Ц с цифровым индикатором. Рис. 3.3 Молоток (склерометр) Шмидта RGK SK-60 (Китай) с аналоговым индикатором. Основные технические характеристики современных моделей склерометров для определения прочности бетонов Таблица 3.1 Модификации (склерометра) молотка Шмидта Технические характеристики Минимальная толщина испытуемой конструкции из бетона Максимально допустимый размер заполнителя в бетоне Рекомендуемый температурный диапазон для измерений (по стандартам), °С Диапазон определения прочности Диапазон показаний относительной высоты отскока бойка, % Относительная погрешность определения прочности Твердость индентора Энергия удара Радиус сферы индентора Средняя сила отскока на тестовой стальной наковальне Вес Внесен в в Госреестр СИ РФ на 2024 год Страна происхождения Original Schmidt Type N В7-225А RGK SK60 ОМШ-1 100 мм 100 мм 100 мм 100 мм 32 мм 32 мм - - от +10 до +50 от +5 до +35 - от +10 до +35 10 -70 МПа от 10 до 100 10 - 60 МПа от 10 до 100 15% 10% 15% 15% - 20% 60 НRC 2,207 Дж 25 мм 60 НRC 2,207 Дж 25 мм 60 НRC 2,207 Дж 25 мм 57-60 НRC 1.8 Дж 25 мм 80 у.е. 80 у.е. 80 у.е. 80 у.е. 1,7 кг 1,1 кг 1 кг 1.5 кг Да Нет Нет Швейцария Россия Китай 10 -70 МПа от 10 до 100 5-40 МПа от 10 до 100 Молотки (склерометры) Шмидта компании ООО «Восток-7» выпускают с разной энергией удара, что позволяет использовать их для испытаний различных материалов например: - для высокопрочных бетонов строительных конструкций высотных зданий, мостов и других ответственных бетонных компонентов с диапазоном прочности на сжатие от 48 до 90 МПа (модель В7- 1000А); - для рядовых тяжелых и легких бетонов с диапазоном прочности на сжатие от 10 до 70 МПа (модель В7-225А); - для кирпичей, бетонных изделий малых размеров и с тонкими стенками, а так же, для чувствительных к удару изделий из искусственного камня и горных пород с диапазоном прочности на сжатие от 9 до 60 МПа (модель В7-75А); - для швов со строительным раствором в каменной кладке с диапазоном прочности на сжатие от 1 до 25 МПа (модель В7-20А); 3.3.2. Устройство молотка Шмидта модели В7-225А Конструкция и принцип действия всех моделей Молотков Шмидта одинаковый, отличие наблюдается только в типе индикатора: он либо аналоговый (шкала с индикатором-ползунком), либо цифровой (ЖК дисплей с блоком управления). В настоящей лабораторной работе будет дано описание аналогового молотка Шмидта, склерометра В7-225 (Рис. 3.4). В корпусе 3 молотка, состоящем из цилиндрической и конической частей, смонтированы пружинный ударный механизм, содержащий съёмный индентор 1, боёк 14, установочную шайбу 8 с предохранителем 13, ударную пружину 16, пружину сжатия 12 и фиксирующую пружину 15, узел отсчёта показаний молотка в виде ползунка с направляющим стержнем 4, который перемещается в пазе корпуса 3 вдоль шкалы 19 и служит для фиксации высоты отскока бойка. Для фиксации положения установочной шайбы и одновременно ползунка после удара служит кнопка-стопор 6 (имеет защитную навинчивающуюся крышку-колпачок – отвинтить перед началом эксплуатации). С внутренней стороны в заднюю крышку 11 ввинчен упорный болт с контргайкой 21, служащий для регулировки высоты удара бойка. На передний торец конической части корпуса 3 навинчен колпачок 9, который при помощи разъёмного кольца 10 защемляет направляющую втулку 17, по которой проходит индентор 1, скользящий по направляющему штоку молота 7. На втулке 17 имеется винтовая канавка с отверстиями для крепления и регулировки натяжения переднего конца ударной пружины 16, задний конец которой закреплен на шейке бойка 14. На передний конец направляющего штока молота 7 насажен индентор 1, а на задний – навинчена установочная шайба 8. На оси штифта 22, установленного в держателе, закреплён предохранитель 13, служащий для захвата бойка при взводе молотка склерометра. Свободный конец предохранителя подпружинен. Рис. 3.4 Продольный разрез молотка Шмидта Рис. 3.5 Процесс работы молотка Шмидта (склерометра) В7-225А Работа прибора заключается в ударе бойка (14), разогнанного предварительно сжатой ударной пружиной (14), по концу индентора (ударного плунжера) (1), прижатого другим концом к контролируемой поверхности, и измерения значения относительной высоты отскока бойка R отск (от англ. Rebound value) на шкале 19. Величина R отск является косвенной характеристикой прочности исследуемого строительного материала, и используется при определении прочности в соответствии в ГОСТ 22690– 2015 (метод отскока). Весь процесс работы прибора может быть разделен на 4 этапа: установка индентора к поверхности; прижатие молотка к поверхности; автоматический спуск бойка с предохранителя; удар бойка по индентору и отскок (Рис. 3.5). 3.4 Требования к участкам испытаний методом упругого отскока Расстояние между двумя соседними контролируемыми участками на конструкции не должно превышать 2 м. Участки выбирают на боковых поверхностях бетонирования, прилегающих при изготовлении к опалубке. Если невозможно выполнить это требование, то можно провести испытание на другой бетонной поверхности. Место установки прибора должно быть свободно от внешней отделки, ворса, следов от масляных пятен и других подтёков, выбоин, вмятин, трещин, инородных включений. Участки для контроля выбираются в соответствии с программой испытаний. При этом поверхность изделий в местах ударов должна быть очищена от посторонних загрязнений и не содержать больших неровностей и выступов щебня на поверхность бетона. Шероховатость поверхности бетона на участке испытаний должна соответствовать шероховатости поверхности участков конструкции, испытанных при установлении градуировочной зависимости и быть не более Rа = 40 мкм. В необходимых случаях допускается зачищать поверхности конструкции. Шлифовальный камень, идущий в комплекте с прибором, может помочь удалить все эти нежелательные явления, однако следует помнить, что и после шлифовки поверхность необходимо очистить от пыли и мусора. Испытательный слой бетона должен быть сухим, так как при увлажнении вследствие действия расклинивающих сил предел прочности бетона на сжатие уменьшается. Требования ГОСТ 22690-2015 к количеству измерений и размещению мест измерений на участке испытаний указаны в таблице 3.2. Таблица 3.2. Общее число измерений на участке Минимальное расстояние между местами измерений на участке, мм Минимальное расстояние от края конструкции (или арматуры) до места измерения, мм ≥ 9 30* 50 Минимальная толщина конструкции, мм 100 Примечание. * - повторные измерения в одной и той же точке не допускаются, т. к. дают завышенные показания из-за наклёпа в зоне отпечатка. Испытания проводят на участке площадью от 100 до 900 см2, обычно для удобного размещения от 9 до 16 контрольных точек достаточно участка площадью 400 см2. Выбранные контролируемые участки конструкции, и сами точки испытаний (место нанесения удара) должны быть чётко пронумерованы для дальнейшего документирования хода испытаний, поверхности должны быть обозначены как «низ», «верх» или «боковая сторона». При испытании изделий и конструкций контролируемые участки конструкции следует выбирать в наиболее ответственных местах, определяющих несущую способность: - сжатая грань изгибаемого элемента в сечении с максимальным моментом; - у опоры балки в расчетном сечении на действие поперечной силы; - в местах опирания, в расчетном сечении на продавливание и смятие бетона; - по сжатой грани колонны с наиболее нагруженным сечением; - по верхней грани полки плиты в середине пролета и нижней грани у ребер. Если наружная и внутренняя часть изделия или монолитной конструкции отличаются по качеству и имеют визуальную разницу или имеются серьезные дефекты, то они не подходят для испытаний. Бетон, который подвергался химической коррозии, пожару, замораживанию в первые 28 суток твердения, находился при высокой температуре или влажной среде в течение длительного периода времени для испытаний так же не подходят. Число контролируемых участков принимают согласно требованиям п. 7.2.5 и п. 8.2.5 ГОСТ 181052018, изложенным в разделе «Введение». 3.5 Поверка молотка Шмидта Поверка прибора это обязательная процедура тестирования прибора с применением эталонного образца, подтверждающая соответствия прибора установленным метрологическим требованиям. В результате поверки можно увидеть, есть ли отклонения в точности измерений и насколько они критичны. Первичная поверка производится при выпуске молотковсклерометров из производства. Текущую поверку следует проводить в следующих случаях: после каждой серии из 1000 ударов; после хранения без эксплуатации около 1 года; падения прибора с большой высоты или другой сильный удар по корпусу; после замены составных частей прибора. Поверка молотка Шмидта выполняется на тестовой наковальне, которая состоит из массивного цилиндрического основания, в которое запрессована тестовая пластина из закалённой инструментальной стали, и направляющей гильзы, закреплённой на основании и обеспечивающей строго перпендикулярное положение склерометра при ударе (Рис. 3.6). Рис. 3.6 Поверка молотка Шмидта (склерометра) на тестовой наковальне. Поверка молотка Шмидта (склерометра) проводится в следующей последовательности: 1) Перед началом калибровки прибор, тестовая наковальня и другие средства для калибровки должны быть выдержаны не менее 2 часов (без упаковки) при: температуре окружающего воздуха +20…+30 °С; относительной влажности воздуха 60% ± 20%; атмосферном давлении от 84,0 до 106,7 кПа. 2) Перед началом калибровки выполняют внешний осмотр прибора и устанавливают: наличие маркировки и порядкового номера прибора по системе нумерации фирмы-изготовителя; отсутствие коррозии; отсутствие трещин, сколов и механических повреждений на поверхностях. 3) Помещают тестовую наковальню на ровную твёрдую, ровную поверхность (например, на каменный пол). 4) Очищают контактные поверхности наковальни и индентора (ударного плунжера). 5) Помещают конусную часть прибора внутрь направляющей трубки тестовой наковальни (Рис. 3.6). Прибор должен находиться под прямым углом к поверхности металлической тестовой пластины наковальни, а ударный плунжер должен быть прижат к центру металлической тестовой пластины наковальни. 6) Одной рукой сильно давят сверху вниз на заднюю крышку прибора, а второй рукой придерживают цилиндрический корпус прибора (Рис. 3.6) и производят не менее 10 ударов. 7) Среднее значение отскока на тестовой наковальне Rm должно иметь значение Rm отск = 80 ± 2. В противном случае проводят техническое обслуживание молотка с его калибровкой в авторизованном сервисном центре стандартизации, метрологии (ЦСМ). В результате калибровки приводят параметры измерений прибора к соответствию стандарта. 3.6 Порядок проведения испытаний молотком Шмидта Испытания выполняют в соответствии с инструкцией по эксплуатации в следующей последовательности. 1) Удерживают корпус прибора в положении шкала вверху кнопкастопор внизу - одна рука удерживает прибор за среднюю часть корпуса, выполняя роль «направляющей» во время всего процесса измерения, а вторая рука удерживает и сжимает заднюю крышку прибора так, чтобы один палец находился у кнопки-стопора (Рис. 3.7 ). 2) Устанавливают индентор (ударный плунжер) молотка в выбранную точку контролируемой поверхности перпендикулярно к ней, следя, чтобы отклонение от прямого угла не превышало 4 мм на высоту 100 мм (Рис. 3.7). Направление удара (горизонтально, вертикально вверх или вниз) принимают таким же, как и при установлении градуировочной зависимости. Рис. 3.7 3) Плавно прижимают молоток к контролируемой поверхности выполняя роль «давления/нагружения» на заднюю крышку прибора (индентор будет заходить внутрь корпуса молотка), пока не сработает кнопка запуска ударного плунжера (Рис. 3.8). Рис. 3.8 Очень важно, чтобы прикладываемая к прибору второй рукой сила была постоянной и медленной, а сам молоток должен быть расположен строго вертикально по отношению к испытуемой поверхности. 4) Нажимают кнопку-стопор 6 для закрепления плунжера 1 и фиксации ползунка 4 на шкале 19 после каждого удара (Рис. 3.4). Если кнопка-стопор 6 не будет нажата сразу после удара бойка, то после отвода корпуса 3 от контролируемой поверхности установочная шайба 8 вернёт ползунок 4 в исходное положение. Считывают и записывают значение отскока R отск , обозначенное ползунком 4 на шкале 19 (Рис. 3.9). Рис. 3.9 Для возврата молотка-склерометра в положение готовности к новому измерению необходимо слегка нажать на сферический конец индентора (ударного плунжера) 1 (Рис. 3.4). При этом установочная шайба 8 сдвинется вверх, высвободится от стопора 6, и под действием пружины сжатия 12 направляющий шток молота 7 и индентор 1 будут перемещаться до тех пор, пока предохранитель 13 не войдет снова в зацепление с бойком 14. При этом установочная шайба 8 возвращает ползунок в нулевое положение шкалы Шмидта 19. 5) Для каждого контролируемого участка на поверхности необходимо совершить от 10 до 16 ударов молотком Шмидта, фиксируя результаты отскока в ведомости испытаний. 6) После последнего удара обязательно закрепите индентор 1 во втянутом в корпус 3 положении, нажав кнопку-стопор 6 и храните молоток в таком состоянии до следующего применения. 3.7 Определение ориентировочного значения средней прочности бетона молотком Шмидта Градуировочные зависимости, представленные в руководстве по эксплуатации прибора, установлены для бетона, отличающегося от испытуемого, типом крупного заполнителя, технологией производства и по номинальному составу. По этому, без привязки к конкретному испытуемому бетону, такие зависимости используют только для получения ориентировочных значений прочности, которые не допускается применять для оценки класса бетона по прочности (п. 6.1.10 ГОСТ 22690-2015). Определение ориентировочного значения средней прочности бетона участка конструкции молотком (склерометром) Шмидта с использованием базовых градуировочных зависимостей производителя прибора выполняется в следующей последовательности. 1) Выполнить серию из 10 ударов фиксируя результаты отскока. Не допускается наносить удары повторно в одно и то же место поверхности. Удары наносятся однократно в различные места исследуемой поверхности, находящиеся на расстоянии не менее 3 см. 2) Находят среднее арифметическое значение величины отскока для данного участка Rm отск = ∑ 𝑅𝑖 отск (3.1) где Ri отск - единичное значение измерения высоты отскока бойка прибора, n ≥ 9 - общее число единичных значений (таблица 3.2). Выполняют отбраковку результатов единичных измерений: результат не учитывают если его значение имеет отклонение от среднего на участке, Δ более чем на 10% (п. 7.1.4 ГОСТ 22690-2015). Если после отбраковки результатов испытаний число участков станет n < 9 необходимо провести испытания дополнительных участков. Градуировочная зависимость для молотка Шмидта модели В7-225А Таблица 3.3 Примечание. При измерении бетонной стяжки на полу - молоток направлен вертикально вниз угол ɑ = - 900 3) Используя среднее значение отскока Rm отск по градуировочной зависимости производителя (Таблица 3.3), так же указанной на корпусе прибора по интерполяции вычисляют участка конструкции, значение прочности на сжатие Ri. При вычислении вводят поправку на положение молотка (угол ɑ) при измерении. 3) Согласно руководству по эксплуатации прибора В7-225А при оценке прочности учитывают что ориентировочное значение прочности на сжатие может иметь разброс (от ±4,5 МПа до ±8 МПа ) . 3.8 Контроль и оценка прочности бетона с привязкой базовой градуировочной зависимости молотка Шмидта к испытуемому бетону по схеме «Г» (ГОСТ 18105-2018) При обследовании, когда доступ к бетону ограничен конструктивными решениями (несъемная опалубка, многослойные конструкции, заглубленные сооружения и т.п.), допускается производить контроль и оценку прочности бетона без прямого определения характеристик однородности, но с использованием универсальных зависимостей, путем их привязки к прочности бетона контролируемых конструкций по схеме Г (п. 4.7 ГОСТ 18105-2018). Привязку базовой градуировочной зависимости производителя прибора к конкретному испытуемому бетону выполняют по результатам испытаний одних и тех же участков конструкций молотком (склерометром) Шмидта и прямым неразрушающим методом отрыва со скалыванием (п. 6.1.9 ГОСТ 22690-2015). Контроль и оценку прочности бетона по схеме «Г» выполняют в следующем порядке. 1) В соответствии с требованиями Приложения Ж. к ГОСТ 22690-2015 на конструкции отбираются не менее 3 - х участков. Участки испытаний для привязки должны удовлетворять требования к участкам испытаний методом упругого отскока и отрыва со скалыванием. 2) На каждом выбранном участке проводят предварительные испытания бетона поверхностного слоя конструкций методом упругого отскока, а затем определяют прочность бетона прямым неразрушающим методом отрыва со скалыванием. 3) Проверяют выполнение требования Приложения Ж. к ГОСТ 226902015 по условию допустимости отклонений значения прочности, полученного методом упругого отскока (или другим косвенным методом) от значения, определяемого методом отрыва со скалыванием - каждое частное значение ос должно быть не менее 0,7 и не более 1,3: 0,7 ≤ где R ос ос косв ≤ 1,3 (3.2) - прочность бетона в i - м участке, определяемая методом отрыва со скалыванием, R - прочность бетона в i –м участке, определяемая косвенным методом (в нашем случае методом упругого отскока ) по универсальной градуировочной зависимости приведенной в руководстве по эксплуатации прибора. Выполняют отбраковку результатов испытаний - значения не удовлетворяющие условию R косв. R ос и (3.2) не должны учитываться при вычислении коэффициента совпадения Кс. 4) Устанавливают коэффициент совпадения результатов испытаний методом упругого отскока, со значениями прочности бетона, определенными прямым неразрушающим методом отрыва со скалыванием Kс = ∑ ос косв (3.3) где n ≥ 3 - число участков испытаний. 5) Проверяют условие - каждое частное значение ос косв должно отличаться от среднего значения не более чем на 15 %: 0,85 ∙ Кс ≤ ос косв ≤ 1,15 ∙ Кс (3.4) Выполняют повторную отбраковку результатов испытаний - значения R ос и R косв. не удовлетворяющие условию (3.4) не учитывают при вычислении коэффициента совпадения, Кс. После отбраковки заново устанавливают коэффициент совпадения. Если после отбраковки результатов испытаний число участков станет n < 3 необходимо провести испытания дополнительных участков. 6) После выполнения привязки с установлением коэффициента совпадения Кс для дальнейших испытаний бетона методом упругого отскока отбирают на конструкциях необходимое количество участков. Число контролируемых участков принимают согласно требованиям п. 7.2.5 и п. 8.2.5 ГОСТ 18105-2018, изложенным в разделе «Введение». 7) Проводят испытания выбранных участков бетона косвенным механическим методом упругого отскока и по универсальной градуировочной зависимости приведенной в руководстве по эксплуатации прибора определяют - ориентировочную прочность бетона в i –м участке, R косв. . 9) Определяют фактическую прочность бетона в i –м участке R i , умножением значения прочности полученного косвенным методом по универсальной градуировочной зависимости на коэффициент совпадения R i = R косв. ∙ Кс (3.5) 8) Вычисляют среднее значение фактической прочности бетона по всем участкам R m= ∑ (3.6) где n - общее число единичных значений прочности бетона (число участков испытаний). 10) Вычисляют среднеквадратическое отклонение прочности бетона (3.7) и коэффициент вариации единичных значений прочности (3.8) S𝑚 = ∑ ( ) (3.7) Vm = (Sm / R m ) ∙ 100% (3.8) 11) Проверяют условия применения выбранной схемы Г для контроля прочности бетона (п.4.7, п.4.8, п.5.5 ГОСТ 18105-2018). Схему Г допускается применять при выполнении условия Vm ≤ Vr (3.9) где Vr - граничный коэффициент вариации для схемы Г (таблица 3.4). Таблица 3.4 Число единичных значений, n Граничный коэффициент вариации, Vr % Примечание. Для 3 5 8 10 15 20 4 6 7,5 8 9 10 промежуточных значений значение 30 и более 12 граничного коэффициента вариации следует принимать по линейной интерполяции. При невыполнении условия однородности бетона (3.9) увеличивают число результатов испытаний или проводят оценку с разделением на партии, группы и зоны конструкций с меньшей вариацией прочности бетона. 12) Определяют фактический класс бетона по прочности на сжатие Вф контролируемой группы, конструкции, захватки или зоны конструкции при контроле по схеме «Г» (п. 8.4.4 ГОСТ 18105-2018) по формуле Вф = 0,8Rm (1.2) где Rm – фактическая средняя прочность бетона. 13) Проводят оценку прочности контролируемого бетона конструкции, группы конструкций, захватки или зоны конструкции из условия: Вф ≥ Внорм (1.3) где Внорм - нормируемый класс бетона по прочности в соответствии с требованиями проекта. 14) По результатам оценки полученного значения фактического класса бетона прочности на сжатие Вф с нормируемым (проектным) классом прочности бетона Внорм. делают вывод о качестве бетона. 3.9 Контроль прочности карбонизированных бетонов методом упругого отскока. С увеличением возраста бетона и глубины проникновения в него соединений углерода происходит карбонизация поверхностного слоя бетона процесс нейтрализации щелочной среды бетона под воздействием углекислого газа и влаги, поглощенных из окружающей среды ( Са(ОН)2 + СО2 = СаСО3 +Н2О). Прочность поверхностного слоя бетона повышается на 20 - 50% (в зависимости от марки бетона). В связи с тем, что оценка прочности методом упругого отскока выполняется только на поверхностном слое, значительно возрастает величина отскока Rотск. Поэтому возможна переоценка прочности внутренних слоев бетона до 50%. Точные значения прочности бетона можно получить, удалив твёрдый поверхностный слой, насыщенный углеродными соединениями, с помощью шлифовальной машины на поверхности площадью приблизительно Ø120 мм и затем произведя испытания. Глубина карбонизации может определяться просто при помощи индикаторного раствора фенолфталеина в этаноле. Индикатор разбрызгивается на свежую поверхность образца, изъятого из толщи бетона. Не карбонизированный слой с pH > 9,2 становится пурпурным, карбонизированный слой с pH < 9,2 остается бесцветным. Затем производят измерения толщины карбонизированного слоя бетона (Рис. 3.10) установления глубины зачистки бетона шлифовальной машиной. для Рис. 3.10 Замеры глубины карбонизации бетона при помощи индикаторного раствора фенолфталеина. Переходный коэффициент карбонизации, получают путем проведения на контролируемых участках измерений на очищенной поверхности и поверхности, насыщенной углеродными соединениями. Затем устанавливают переходный коэффициент карбонизации по формуле (3.10) Kп = ∑ где Rк - показания прибора на старой карбонизированной поверхности, Rо - показания прибора на поверхности, очищенной от карбонизированного слоя, n - число участков испытаний (n ≥ 3). После определения переходного коэффициента карбонизации фактическую прочность карбонизированного бетона в i –м участке, R i определяют по формуле R i = R косв. ∙ Кс ∙ K п (3.11) 3.10 Порядок выполнения, оформления, сдачи лабораторной работы и контрольные вопросы для самостоятельной проверки знаний С целью получения навыков обработки и оформления результатов испытаний бетона неразрушающим методом упругого отскока с использованием молотка (склерометра) Шмидта, а так же определения фактического класса бетона по прочности на сжатие необходимо выполнить расчеты и заполнить журнал выполнения лабораторной работы (Приложение Б). Контрольные вопросы, на которые необходимо будет ответить при сдаче лабораторной работы: 1. Какие методы определения прочности бетона относят к косвенным методам? 2. Что является косвенной характеристикой прочности бетона в методе упругого отскока? 3. Что такое градуировочная зависимость в косвенных методах определения прочности бетона? 4. На каких закономерных физических зависимостях основан метод упругого отскока? 5. Какие требования предъявляют к участкам испытания в методе упругого отскока? 6. Какие требования предъявляют к количеству измерений и размещению мест измерений на участке испытаний в методе упругого отскока? 7. В каких местах строительных изделий и конструкций следует выбирать контрольные участки испытания методом упругого отскока? 8. В каких целях используют молоток Шмидта? 9. В каком температурном диапазоне среды может использоваться прибор молоток Шмидта модели В7-225А? 10. Что такое индентор в молотке Шмидта? 11. Зачем нужен предохранитель в молотке Шмидта? 12. Ударная пружина в молотке Шмидта при ударе работает на сжатие или растяжение? 13. Какой диапазон измерения прочности имеет молоток Шмидта (склерометр) В7-225А? 14. В чем заключается принцип работы молотка Шмидта? 15. Когда выполняется калибровка молотка Шмидта? 16. В какой последовательности выполняется калибровка молотка Шмидта? 17. Какова последовательность проведения испытаний бетона молотком Шмидта? 18. Что нужно сделать для возврата молотка Шмидта в положение готовности к новому измерению? 19. Сколько необходимо совершить ударов молотком Шмидта на каждом контролируемом участке бетона? 20. При испытании бетона по какой поверхности конструкции отскок бойка будет больше («низ», «верх» или «боковая сторона»)? 21. Как направление удара молотком Шмидта влияет на вычисление значения прочности бетона? 22. Для чего используют градуировочные зависимости, представленные в руководстве по эксплуатации молотком Шмидта? 23. Когда допускается производить контроль прочности бетона по схеме «Г»? 24. По результатам каких испытаний, и в каком количестве при обследовании конструкций выполняют привязку базовой градуировочной зависимости производителя прибора к конкретному испытуемому бетону? 25. По какой формуле вычисляют коэффициент совпадения базовой градуировочной зависимости приведенной в руководстве по эксплуатации прибора? 26. Сколько контрольных участков необходимо при контроле прочности бетона готовых строительных изделий? 27. Сколько контрольных участков необходимо при контроле прочности бетона монолитных конструкций? 28. Как проверяют условие применения выбранной схемы «Г» для контроля прочности бетона? 29. Что необходимо предпринять при невыполнении условия однородности бетона для контроля по схеме «Г»? 30. Как определяют фактический класс бетона по прочности при контроле по схеме «Г» ? 31. Как влияет карбонизация на прочность поверхностного слоя бетона? 32. По какой формуле определяется переходный коэффициент карбонизации? Приложение А. Задание для выполнения лабораторной работы №3 Последняя цифра номера зачетной книжки Уча Обозна сток чение 2 3 4 5 6 7 8 Стяжка Стена Откос дороги (450) Полы Балка (с боку) Пандус (300) Полы Колонна Rm отск 21 28 27 27 36 21 24 36 31 40 Rос i 17,8 22,3 22,9 25,7 34,3 15,8 22,1 35,6 31,5 41,6 Rm отск 20 29 23 29 34 21 25 39 32 40 Rос i 16,2 23,5 19,1 29,6 31,2 15,7 22,8 41,1 35,1 42,4 Rm отск 24 27 25 25 37 24 26 37 33 42 Rос i 21,2 20,0 24 23,7 38 19,22 23,25 36,2 38,0 47,7 4 Rm отск 22 26 26 26 35 22 24 37 31 41 5 Rm отск 21 28 24 28 35 22 24 36 31 42 6 Rm отск 23 27 25 25 34 23 26 38 33 40 1 2 3 1 Примечание. Rос i – прочность бетона в i -м участке, определенная Оникс 1.ОС, Rm отск – среднее значение величины отскока в i -м участке. 9 Плита (сверху) 0 Колонна Приложение Б МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» (ДГТУ) КАФЕДРА «ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ И КАМЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ» ЖУРНАЛ выполнения лабораторной работы №3 по дисциплине Обследование и испытание сооружений на тему: Определение прочности бетона механическим методом неразрушающего контроля – методом упругого отскока измерителем прочности материалов молотком (склерометром) Шмидта Обучающийся _________________ __________________________ подпись И.О.Ф. Направление подготовки/специальность: __________________________ Направленность (профиль) _________________________________________________________________ Обозначение лабораторной работы : ЛР(1) .______0000.000 Группа __________ Руководитель работы _________________ подпись Работа защищена ______________ ____________________ должность, И.О.Ф. ______________ дата Ростов-на-Дону 20___ г. Цель работы: 1) Ознакомиться с правилами проведения испытаний по определению прочности бетона механическим методом неразрушающего контроля - методом упругого отскока 2) Получить практические навыки по определению ориентировочного значения средней прочности бетона методом упругого отскока с использованием молотка (склерометра) Шмидта. 3) Освоить методику обработки результатов испытаний монолитных конструкций и отскока оценки класса бетона по прочности методом с использованием упругого молотка (склерометра) Шмидта по схеме Г (ГОСТ 18105-2018). Задание 1. Определить ориентировочное значение средней прочности бетона механическим методом неразрушающего контроля - методом отскока с использованием молотка (склерометра) упругого Шмидта по градуировочной зависимости указанной на корпусе прибора. Результаты испытаний бетона с использованием молотка (склерометра) Шмидта Таблица В.1 Результаты измерений Обозна чение 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Rm отск Ri Ri отск Δ Примечание. Δ = |Ri отск - Rm отск| / Rm отск ≤ 10% - допускаемая величина отклонения от среднего на контролируемом участке. Задание 2. Выполнить контроль и конструкций методом оценку прочности упругого отскока бетона монолитных с использованием молотка (склерометра) Шмидта по схеме Г (ГОСТ 18105-2018). Обследуемая монолитная конструкция _______________________________ 2.1 Контроль прочности бетона по схеме Г (ГОСТ 18105-2018) Результаты испытаний участков монолитной конструкции методом отрыва со скалыванием прибором Оникс 1.ОС (Rос i) испытаний участков этой же монолитной конструкции и результаты методом упругого отскока с использованием молотка (склерометра) Шмидта (Rm отск ) сводим в таблицу В.2 и в таблицу В.2. Определение коэффициента совпадения, Кс результатов испытаний участков монолитной конструкции прибором Оникс 1.ОС и молотком (склерометром) Шмидта Таблица В.2 Учас ток Прочность бетона, определенная прибором Оникс 1.ОС, Rос i, МПа Среднее арифметическо е значение величины отскока Rm отск Отбраковка результатов испытаний R косв R ос R косв Кс 0.85 Кс 1.15 Кс 1 2 3 Σ= Контроль и оценку прочности бетона по схеме Г (ГОСТ 18105-2018) выполняем с привязкой базовой градуировочной зависимости молотка (склерометра) Шмидта к испытуемому бетону через коэффициент совпадения результатов испытаний участков конструкции методом упругого отскока, со значениями прочности бетона этих же участков, определенными прямым неразрушающим методом отрыва со скалыванием, Кс вычисленный по формуле Kс = ∑ ос косв = где n - число участков испытаний. Расчеты по определению фактической прочности бетона участков монолитной конструкции и характеристик однородности прочности бетона ведем, в табличной форме (Таблица В.3) Таблица В.3 Участок Rm отск R i косв Ri |R − R m| |R − R m|2 1 2 3 4 5 6 Σ= ИТОГО Σ= Вычисляем среднее значение фактической прочности бетона по всем участкам R m= ∑ = где n - общее число единичных значений прочности бетона (число участков испытаний). Вычисляем среднеквадратическое отклонение прочности бетона, S 𝑚 и коэффициент вариации единичных значений прочности, Vm S𝑚 = ∑ ( ) = Vm = (Sm / R m ) ∙ 100% = Проверяем правомерность применения выбранной схемы Г для контроля прочности бетона. Коэффициент вариации единичных значений прочности Vm = ____________ меньше (больше) Vr = ________ граничного коэффициента вариации для схемы Г (таблица 3). 2.2 Оценка прочности бетона по схеме Г (ГОСТ 18105-2018) Определяем фактический класс бетона по прочности на сжатие Вф контролируемой монолитной конструкции при контроле по схеме Г (п. 8.4.4 ГОСТ 18105-2018) по формуле Вф = 0,8 ∙ Rm = где Rm – фактическая средняя прочность бетона по всем участкам. Заключение. По результатам испытания, контролем и оценкой полученных значений прочности бетона установлено. Фактический класс бетона по прочности на сжатие монолитной конструкции составил Вф ____
