Автор Определить, насколько эффективно бетонная конструкция будет противостоять внешним нагрузкам, позволяют специальные приборы. С их помощью можно узнать величину прочностных показателей бетона разными способами.
Назначение
Измеритель прочности бетона используется для расчета предельных нагрузок, которые способен выдержать бетон или кирпич в определенных условиях. Для установления прочностного параметра применяются два метода:
- Разрушающий способ позволяет определить величину прочности путем раздавливания образцов в форме кубика, полученных из поверхности бетона, в специальном прессе.
- Неразрушающий метод позволяет получить этот параметр без механического разрушения.
Второй способ более популярен. Для этого применяются приборы ударного импульса, упругого отскока, ультразвуковые и с частичным разрушением.
Вернуться к оглавлениюВиды и характеристики
Портативные измерители прочности бетона позволяют точно определить соответствующий параметр с минимальными затратами времени. Существует несколько разновидностей таких механизмов, отличающихся по принципу действия. Приборы наделены определенным набором функций.
Вернуться к оглавлениюЭлектронные
Электронный склерометр (измеритель прочности бетона) ОНИКС-2.5.Приборы для электронного измерения прочности отличаются:
- высокой точностью;
- способностью зафиксировать до 5 тысяч измерений одновременно;
- возможностью получения сведений по заранее введенным параметрам;
- наличием функции передачи информации на компьютер;
- способностью сортировки данных по заданным характеристикам.
Классифицируются электронные механизмы по принципу воздействия. Основанные на отрыве упругого типа предназначены для измерения прочности образцов толщиной более 10 см. Измерители параметров по импульсу удара отличается низким процентом погрешности — 7%. Двухпараметрическая модификация передает измерения и от удара, и от отрыва. Двухцилиндровые гидропрессы компонуются специальными измерительными опорами, куда вмонтирована вся электронная система. Электронным измерителем вымеряется отрыв со скалыванием.
Вернуться к оглавлениюСклерометры
Устройства для экспресс-анализа измеряют удар стального бойка о бетонную поверхность по импульсу или по величине. Склерометр используется при нехватке сведений о поверхностной прочности, для проведения измерений в условиях, неподходящих для применения других методов. Отличаются агрегаты простотой эксплуатации, высокой скоростью определения по стандартным градуировочным зависимостям. При измерении учитывается вид наполнителя, возраст изделия и условия затвердения камня. Возможна ручная настройка направления удара.
Вернуться к оглавлениюМеханические
Механические процессы для измерения прочностных характеристик применяются к легким и тяжелым классам бетона. Предельные показатели устройств, работающих на этом методе, равны 5—100 МПа. Замеры осуществляются на основе показаний, полученных от:
- величины отскока бойка ударника;
- энергии удара;
- размеров полученного следа от бойка.
Предел погрешности механических приборов прочности составляет 15%.
Вернуться к оглавлениюУльтразвуковые
Механизмы ультразвукового действия определяют прочностные показатели при затвердении бетона, отпускную, передаточную прочность. Процесс измерения производится по скорости распределения звуковых колебаний по поверхности бетона, определяемой способами прозвучивания сквозного — датчики располагаются с двух сторон, и плоскостного — датчики находятся с одного бока. Ультразвуковыми устройствами определяют прочность в приповерхностных слоях и в теле бетона. Также их используют при дефектоскопии, для контроля качества цементирования и определения глубины бетонирования. Скорость распространения ультразвука — 4500 м/с. Недостатком является погрешность при пересчете акустических характеристик в прочностные.
Вернуться к оглавлениюПримеры производителей
Российская компания СКБ Стройприбор — популярный производитель измерителей прочности на строительном рынке. Предлагается широкий ассортимент от торговых марок Beton Pro, ADA.
Вернуться к оглавлениюИпс-мг4.03
Ипс-мг4.03 используется при определении прочностных показателей тяжелого и мелкозернистого бетона, керамзитобетона, шлакопемзобетона, бетонных растворов, кирпича. Принцип действия основан на получении данных от ударного импульса. С учетом условий твердения и возраста материала измеритель Ипс-мг4.03 определяет:
- физико-механические параметры образца, включая прочностные показатели, твердость, пластичность;
- величину неоднородности;
- зоны низкого уплотнения.
Особенности Ипс-мг4.03:
- возможность ввода коэффициента совпадения для сравнения с градуировочными характеристиками;
- наличие выбора типа образца;
- опция определения класса бетона;
- возможность исключения ошибки измерения;
- наличие выходов для подключения к компьютеру;
- объемная память, вмещающая 999 участков и 15 тысяч результатов;
- возможность ввода градуировочных характеристик вручную;
- регулировка 100 настроек по выбору типа наполнителя, материала и возраста бетона.
Beton Pro Condtrol
Измеритель прочности бетона beton pro condtrol подходит для оперативного анализа на месте и в целях лабораторного контроля прочностных колебаний, однородности цементного состава, бетонных растворов, кирпича. Принцип действия основан на измерении ударного импульса. Преимущества работы:
- получение высокоточных величин;
- удобство эксплуатации;
- повышенная энергия удара;
- автозавод ударного механизма;
- большое количество настроек;
- наглядность вывода информации;
- на результат практически не влияют возраст, состав, условия твердения бетона.
В Beto Pro CONDTROL имеется 100 связанных с прочностью градуировочных зависимостей, пять направлений удара, функция присвоения признака исследуемому образцу, память на 5 тысяч измерений с возможностью сортировки и отбраковки полученных величин, выход для подключения к компьютеру, опция постройки диаграммы среднеквадратического отклонения и вариативного коэффициента.
Вернуться к оглавлениюОНИКС-ОС
Прибор используется для определения прочностных показателей и величин однородности легкого бетона и кирпича. Относится к классу электронных склерометров. Оникс-ОС отличается такими преимуществами:
- двухпараметрический метод контроля прочностных показателей по ударному импульсу и отскоку, что позволяет получить максимально точные результаты;
- легкость, компактность и эргономичность;
- максимальная точность измерительного тракта.
В устройстве реализованы основные градуировочные характеристики с возможностью уточнения на основании коэффициента совпадения. Имеется возможность настройки требуемых параметров измерения и названия образцов. Измерения проводятся с учетом состава, условий упрочнения, карбонизации и возраста бетона. В памяти ОНИКС-ОС сохраняются все результаты измерений, сведения об образцах, вариативные коэффициенты, время и дата исследований. При этом необходимые данные с диаграммами быстро выводятся на подсвечиваемый экран. Оникс-ОС имеет опции автоотключения устройства, автоудаления устаревших данных, определения класса бетона.
Вернуться к оглавлениюNOVOTEST ИПСМ-У Т Д
Ультразвуковой агрегат производит:
- контроль прочностных параметров бетонов, кирпича и композиционных конструкций;
- измерение глубины пор, трещин, дефектов в бетоне;
- контроль плотности с упругостью углеграфитов и стеклопластика;
- определение возраста бетона.
Особенностью является возможность ручной обработки результатов, отсутствие влияния внешних факторов на точность измерения, сверхчувствительный датчик прозвучивания.
Вернуться к оглавлениюЗаключение
Точность измерения прочности современными устройствами позволяет качественно производить ремонтные, строительные работы, мероприятия по укреплению бетонных конструкций.
Полученные данные с измерителей гарантируют правильность выбора дальнейших действий, определения необходимости прибавления бетону прочностных характеристик, что существенно облегчает работу строителей.
Для определения устойчивости бетонной конструкции к негативным факторам в виде больших нагрузок используются различные приспособления. В их числе — измеритель прочности бетона, позволяющий определить свойства материала с помощью различных технологий.
Назначение
Прибор для измерения прочности бетона помогает провести расчет максимального механического воздействия, с которым сможет справиться кирпичное или бетонное изделие.
Чтобы получить точные значения прочности, задействуют такие методики:- Разрушающая. Подразумевает раздавливание небольших изделий из бетона под воздействием прессовального оборудования.
- Неразрушающий. Эта технология исключает механический контакт с испытываемым образцом и пользуется большой популярностью. Для проведения тестов используют устройства с ударным импульсом, УЗ-системы или модели с упругим отскоком.
Виды и характеристики
С помощью портативных устройств можно точно оценить рабочие параметры материала без больших затрат усилий и времени. В зависимости от принципа работы и функционала, выделяют несколько типов приборов для определения прочности бетона.
Электронные
Представители этой группы характеризуются следующими особенностями:- Повышенная точность измерений.
- Возможность регистрировать около 5000 измерений за 1 процедуру.
- Способность проводить математические расчеты, исходя из заранее введенных сведений.
- Наличие опции отправки результата на внешнее устройство.
- Поддержка сортировки информации в зависимости от заданных свойств.
Электронные модели могут классифицироваться по специфике влияния на образец. Система с технологией упругого отрыва разработана для оценки изделий от 10 см. Импульсные измерители демонстрируют минимальную степень погрешности — 7%.
Комбинированные решения совмещают ударную и отрывную технологию, обеспечивая более точные результаты. Еще в продаже доступны гидропрессы с 2 цилиндрами, которые снабжаются измерительными опорами с электронной схемой.
Склерометры
Такие аппараты предназначаются для быстрого анализа и способны оценивать силу удара стального инструмента об образец из бетона. Они востребованы при отсутствии полного списка показаний прочностных показателей материала или невозможности задействовать другую технологию измерения.
Представители такой категории характеризуются следующими плюсами:- Простота настройки и использования.
- Высокая точность определения.
- Максимальная скорость оценки.
При выполнении оценки важно учитывать тип наполнителя, возраст бетонного образца и условия твердения искусственного камня. Пользователь может вручную менять направление ударной силы.
Механические
Такие строительные приспособления подходят как для легкой, так и для тяжелой марки бетона. Их рабочие характеристики варьируются от 5 до 100 МПа.
Результаты регистрируются с учетом следующих показаний:- Величина отскока ударного инструмента.
- Сила удара.
- Размеры следов после ударного воздействия.
Допустимый уровень погрешности достигает 15%.
Ультразвуковые
Приборы такого типа анализируют прочность в процессе твердения бетонного раствора, фиксируя отпускные и передаточные параметры. Измерение выполняется с учетом интенсивности распространения звуковых колебаний по обрабатываемой поверхности.
Ультразвуковой измеритель прочности бетона указывает на показатели устойчивости в теле материала и его внешних слоях. Еще он востребован при дефектоскопии, проведении работ по оценке качества цементирования и глубины бетонирования.
Ультразвук распространяется на скорости 4500 м/с. Из минусов технологии выделяют возможные отклонения от точных показаний при пересчете характеристик.
Примеры производителей
В Москве предлагается широкий выбор приборов для определения марки прочности бетона. Особым спросом пользуется продукция отечественной компании СКБ Стройприбор. Еще популярны механизмы, производимые брендами Beton Pro, ADA.
ИПС МГ4 03
Устройство разработано для оценки следующих групп строительных бетонов:- Мелкозернистый и тяжелый.
- Шлакопемзобетон.
- Кирпичные и бетонные растворы.
- Керамзитобетон.
Работа системы построена на импульсном воздействии.
Руководствуясь условиями твердения и возрастом материала, прибор указывает на:- Физико-механические свойства изделия, к которым относятся пластичность, твердость и другие параметры.
- Степень неоднородности структуры.
- Зона минимального уплотнения.
- Способность вводить коэффициент совпадения, чтобы сравнивать результат с градуировочными показателями.
- Возможность выбора обрабатываемой поверхности.
- Функция определения класса бетонного образца.
- Ряд разъемов для подключения к внешним устройствам.
- Большой объем встроенной памяти, позволяющий регистрировать 999 точек и 15 тысяч сведений.
- 100 настроек с возможностью ручной регулировки.
Beton Pro Condtrol
Прибор Beton Pro Condtrol предназначается для комплексной оценки бетона на стройплощадке и проведения лабораторных исследований материала.
Принцип его работы построен на импульсном ударе, а к основным плюсам относят:- Максимальную точность анализа.
- Простоту настройки и использования.
- Увеличенную интенсивность ударного воздействия.
- Автоматический завод рабочего механизма.
- Широкий выбор настроек и режимов работы.
Результат измерений практически не зависит от возраста, специфики затвердевания и других особенностей бетонной поверхности.
В модели предусмотрены 100 градуировочных зависимостей, 5 направлений удара, наличие опции присвоения признаков образцу и объемная память на 5 тысяч анализов. Еще устройство подключается к компьютеру и умеет строить диаграммы.
Оникс ОС
Модель способна определять прочность и однородность кирпича или легкого бетона и является разновидностью электронного склерометра.
Среди преимуществ модели выделяют:- Поддержку двухпараметрического метода контроля по ударному импульсу. Это гарантирует высокую точность измерений.
- Простоту эксплуатации, мобильность и эргономичные размеры.
- Высокую точность измерений.
Прибор совмещает в себе передовые функции и технологии анализа, поддерживает ручную настройку с введением требуемых параметров, а также умеет учитывать возраст образца и условия его созревания.
Встроенная память измерителя фиксирует все результаты и данные об образцах. Еще в ней записываются коэффициенты, дата и время проведения исследований, а все сведения отображаются на дисплее с подсветкой.
NOVOTEST ИПСМ У Т Д
Модель способна проводить глубокий контроль прочности бетона, композитных материалов и кирпичных образцов, измерять глубину пор и трещин в материале, следить за плотностью и упругостью специализированных марок материала. Кроме того, с помощью устройства можно оценивать возраст бетона, а также выполнять ручную обработку полученных сведений.
На результат измерений не влияют внешние факторы, а сверхчувствительный датчик исключает появление неточностей.
Владея информацией о прочностных свойствах бетона, можно своевременно провести ремонт бетонной конструкции, возвести надежную постройку, выполнить работы по укреплению перекрытий из искусственного камня. Точные сведения измеряющих приборов помогут определиться с последующими действиями и существенно упростят работу строителей.
При строительстве любого здания или сооружения с применением железобетонных конструкций либо при их производстве требуется оперативный контроль прочности бетона, от результатов которого зависит безопасность эксплуатации объекта. Осуществить такой контроль позволяют измерители прочности бетона. Для определения прочности бетона используют различные методы неразрушающего контроля.
Методы определения прочности бетона
Каждый из методов имеет свою область применения, свои достоинства и недостатки. Вместе с развитием методов неразрушающего контроля развиваются и совершенствуются измерители прочности бетона, их использующие. На данный момент широко используют следующие методы:
- ударного импульса, упругого отскока и пластической деформации;
- отрыва со скалыванием;
- скола ребра;
- ультразвуковым.
Так, одним из самых простых и давно используемых приборов для определения прочности бетона, основанном на методе пластической деформации, является молоток Кашкарова. Им вручную наносят удары по бетонной поверхности и по размеру отпечатка судят о прочности бетона. Инструмент очень прост в использовании, но полученные результаты измерений очень приблизительны. Они зависят от силы удара, которая может меняться, от точности измерения отпечатка, требуют ручного пересчёта в прочность. Современной альтернативой такого измерителя прочности бетона с получением при этом точных и надёжных результатов являются электронные склерометры.
Метод отрыва со скалыванием тоже не стоит на месте: на смену ручным приборам предлагаются автоматические, совершенствуются анкера для вырыва бетона.
Измерители прочности бетона от компании «Интерприбор»
Компания «Интерприбор» представляет измерители прочности бетона в ассортименте:
- ОНИКС 2.5 – портативный электронный склерометр на основе метода ударного импульса;
- ОНИКС 2.6 – портативный измеритель прочности бетона с улучшенной системой визуализации результатов;
- ОНИКС 2М – самый компактный моноблочный склерометр;
- ОНИКС 1.ОС – прибор с ручным нагружением анкера, позволяющий провести определение прочности бетона методом отрыва со скалыванием;
- ОНИКС 1.ОС.Э – измеритель прочности бетона методом отрыва со скалыванием с автоматическим электроприводным нагружением анкера;
- ОНИКС 1.СР – переносной измеритель прочности бетона методом скола ребра.
Все перечисленные выше измерители прочности бетона обеспечивают проведение измерений в соответствии с требованиями современных стандартов. Модели ОНИКС-2.5, ОНИКС 2.6, ОНИКС-2М, ОНИКС-1.ОС имеют несколько вариантов исполнения, что позволяет подобрать прибор, полностью соответствующий Вашим потребностям.
Преимущества измерителей прочности бетона от компании «Интерприбор»
Преимущества предствленных здесь измерителей прочности бетона перед другими приборами контроля прочности бетона:
- широкая сфера применения: строительство и техническая диагностика промышленных сооружений, жилых домов, мостов, производство ЖБИ и т.д.;
- портативность, экономичность, мощный аккумулятор, благодаря чему приборы можно использовать непосредственно на объекте;
- современное программное обеспечение, позволяющие перенести данные измерений в ПК и провести их анализ;
- широкий выбор комплектаций и дополнительных аксессуаров;
- качество измерителей прочности бетона, подтвержденное патентами;
- приборы внесены в Госреестр СИ РФ, реестры Казахстана и Беларуси.
Приборы для определения прочности бетона
Прибор для определения прочности бетона необходим для проведения диагностики. Прочность – это способность материала сопротивляться внутреннему напряжению, которое может появляться под воздействием различных факторов. На эту характеристику влияет использованное сырье, процедура изготовления, а также внешнее давление и окружающая обстановка.
В зависимости от уровня прочности специалисты могут установить марку для каждого отдельного изделия. Например, бетон М200 выдерживает нагрузку в 200 кг на см². Контроль качества должен определять эту характеристику для каждой бетонной и железобетонной конструкции. Это часть технологических требований к процессу производства.
Виды методов исследований
Прибор, которым определяют прочность бетона, разделяется на несколько разновидностей по методу проведения исследования:
- Разрушающие. Сюда относят все способы, связанные с деформацией изделия – скол большого куска, выбуривание керна, изъятие единицы мелкой продукции для испытаний. Полученный образец бетона для определения прочности кладут под пресс и по градации усилия присваивают марку.
- Неразрушающие косвенные. Основаны на использовании ультразвука или ударной волны. Приборы для определения прочности бетона этого вида дают погрешность в 40-50%. Исследования проводят со специальной таблицей данных, установленных экспериментальным путем. Ее используют при расчетах и узнают прочность.
- Неразрушающие прямые. Бетон испытывают с помощью прилагаемых усилий для скола небольшого кусочка с торца или отрыва вделанного металлического анкера. Специальным прибором измеряют прилагаемое усилие и узнают данные.
Разрушающие методики редко используют по следующим причинам:
- Сложность получения образца (выпиливание, высверливание).
- Трудоемкость процесса определения.
- Образцы можно исследовать только через 28 дней после получения.
- Необходимость останавливать работы на объекте до получения результатов.
У них самая большая точность по сравнению с другими методами. Однако специалисты считают, что разрушающие методики не совсем достоверные, так как нельзя исследовать образцы в той же обстановке, в которой находится конструкция. Во время и после набора предусмотренной проектом прочности на бетон будут влиять множество внешних факторов – вибрации, перепады температур, влажность.
Определение прочности неразрушающими косвенными способами имеют очевидный недостаток – большое количество этапов вычислений, снижающих точность исследования. Все данные собраны экспериментальным путем и дают погрешности.
Приборы для неразрушающих прямых методик соединяют в себе преимущества предыдущих способов и избавлены от некоторых их недостатков. Определение прочности будет быстрым, состоит из одного этапа, данные будут достаточно точными. Многие выбирают именно такой простой способ, ведь он не наносит вреда конструкциям.
О приборах для определения прочности бетона
Компания «СтройЛаб-ЦЕНТР» использует в своих испытаниях следующие виды приборов:
- Склерометр Шмидта измеряет прочность бетона методом упругого отскока. Вычисления делают по таблице в соответствии с высотой отскакивания бойка от поверхности. Обеспечивает скорость определения и последовательную обработку многих образцов.
- Ультразвуковой томограф работает через сухой точечный контакт. С помощью ультразвуковой волны бетон прослушивают на наличие внутренних повреждений и пустот. Также выясняют прочность материала после вычислений.
- Прибор для определения прочности работает методом скола ребра конструкции. Измеряется усилие, необходимое для совершения скола. Используют в местах, где невозможно применить способ отрыва со сколом.
- Приборы для определения прочности бетона по методам отрыва со сколом и просто отрыва. Испытание проводится путем локального разрушения, при котором измеряется зависимость прочности конструкции от приложенной силы. Анкерное устройство устанавливается в высверленное отверстие бетонной конструкции. После чего устройство вырывается с небольшим куском бетона, в момент отрыва прибором измеряется приложенная сила. На основе полученных данных проводятся вычисления
- Испытательные гидравлические прессы, оснащенные тензометрическим измерителем усилия, используют для всех видов разрушающих методов. Прочность вычисляет самостоятельно с учетом масштабного коэффициента.
- Прибор для определения прочности и однородности бетона методом ударной волны. Бетон проверяют на сопротивляемость механическим повреждениям неразрушающим способом.
- Анализатор коррозии вычисляет места в бетоне, где арматура начала ржаветь. Таким образом начинается определение частей конструкции, нуждающихся в ремонте. Используется на эксплуатируемых зданиях, обеспечивает безопасность.
Каждый строитель в технической документации должен указать прочность. Строительная лаборатория «СтройЛаб-ЦЕНТР» имеет все необходимое оборудование для проведения испытаний бетона, как разрушающих (лабораторных), так и неразрушающих (полевых).
Прочность бетона — важнейшая характеристика, которая применяется при проектировании и расчете конструкций для строительства различных сооружений. Она задается маркой М (в кг/см²) или классом В (в МПа) и выражает максимальное давление сжатия, которое выдерживает материал без разрушения.
При определении марочной прочности бетона строительные организации и изготовители конструкций должны руководствоваться требованиями нормативных документов — ГОСТ 22690-88, 28570, 18105-2010, 10180-2012. Они регламентируют методику проведения испытаний, обработку результатов.
Что влияет на прочность?
Затвердевшая в условиях строительной площадки бетонная смесь может давать отличные от лабораторных результаты. Помимо качества цемента и заполнителей на характеристику влияют:
- условия транспортировки;
- способ укладки в опалубку;
- размеры и форма конструкции;
- вид напряженного состояния;
- влажность, температура воздуха на всем протяжении твердения смеси;
- уход за монолитом после заливки.
Качество смеси и ее прочностные характеристики ухудшаются, если при производстве работ совершались грубые нарушения технологии:
- доставка производилась не в миксере;
- время в пути превысило допустимое;
- при заливке смесь не уплотнялась вибраторами или трамбовками;
- при монтаже была слишком низкая или высокая температура, ветер;
- после укладки в опалубку не поддерживались оптимальные условия твердения.
Неправильная транспортировка приводит к схватыванию, расслоению и потере подвижности смеси. Без уплотнения в толще конструкции остаются пузырьки воздуха, которые ухудшают качество монолита.
При температуре 15°-25°С и высокой влажности в первые 7-15 суток бетон достигает прочности 70%. Если условия не выдерживаются, то сроки затягиваются. Опасно как охлаждение смеси, так и ее пересушивание. Зимой опалубку утепляют или прогревают, летом поверхность монолита увлажняют, накрывают пленкой.
На заводах ЖБИ осуществляют пропаривание или автоклавную обработку конструкций, чтобы уменьшить время набора прочности. Процесс занимает от 8 до 12 часов.
Чтобы определить, насколько характеристики конструкции соответствуют проектным, а также при обследованиях и мониторинге технического состояния зданий проводят проверку прочности бетона. Она включает лабораторные испытания образцов, неразрушающие прямые и косвенные методы исследования объектов.
Факторы, влияющие на погрешность измерений при контроле и оценке прочности бетона:
- неравномерность состава;
- дефекты поверхности;
- влажность материала;
- армирование;
- коррозия, промасливание, карбонизация внешнего слоя;
- неисправности прибора — износ пружины, слабую зарядка аккумуляторной батареи.
Самый информативный способ проверки бетонных конструкций — изъятие образцов из тела монолита с последующим их испытанием. Такой метод сводит к минимуму ошибки, но достаточно дорог и трудоемок. Поэтому чаще пользуются более доступными исследованиями с помощью приборов, измеряющих зависимые от прочности характеристики — твердость, усилие на отрыв или скол, длину волны. Зная их, можно с помощью переходных формул вычислить искомую величину.
Требования к проверке
С точки зрения заказчика наиболее предпочтительно проводить испытания неразрушающими методами контроля фактической прочности бетона. Сегодня созданы приборы, которые позволяют быстро получить результаты без бурения, высверливания или вырубки образца, портящих целостность конструкции.
Для осуществления контроля и оценки прочности бетона рассматривают три показателя:
- точность измерений;
- стоимость оборудования;
- трудоемкость.
Наиболее дорогими являются испытания кернов на лабораторном прессе и отрыв со скалыванием. Исследования по величине ударного импульса, упругого отскока, пластических деформаций или с помощью ультразвука имеют меньшую затратную часть. Но применять их рекомендуется после установления градуировочной зависимости между косвенной характеристикой и фактической прочностью.
Параметры смеси могут существенно отличаться от тех, при которых была построена градуировочная зависимость. Чтобы определить достоверную прочность бетона на сжатие, проводят обязательные испытания кубиков на прессе или определяют усилие на отрыв со скалыванием.
Если пренебречь этой операцией, неизбежны большие погрешности при контроле и оценке прочности бетона. Ошибки могут достигать 15-75 %.
Целесообразно пользоваться косвенными методами при оценке технического состояния конструкции, когда необходимо выявить зоны неоднородности материала. Тогда правила контроля допускают применение неточного относительного показателя.
Как определить прочность бетона?
В производстве материалов и строительстве применяются методы для испытания бетона на прочность:
- разрушающие;
- неразрушающие прямые;
- неразрушающие косвенные.
Они позволяют с той или иной точностью проводить контроль и оценку фактической прочности бетона в лабораториях, на площадках или в уже построенных сооружениях.
Разрушающие методы
Из готовой смонтированной конструкции выпиливают или выбуривают образцы, которые затем разрушают на прессе. После каждого испытания фиксируют значения максимальных сжимающих усилий, выполняют статистическую обработку.
Этот метод, хотя и дает объективные сведения, часто не приемлем из-за дороговизны, трудоемкости и причинения локальных дефектов.
На производстве исследования проводят на сериях образцов, заготовленных с соблюдением требований ГОСТ 10180-2012 из рабочей бетонной смеси. Кубики или цилиндры выдерживают в условиях, максимально приближенным к заводским, затем испытывают на прессе.
Неразрушающие прямые
Неразрушающие методы контроля прочности бетона предполагают испытания материала без повреждений конструкции. Механическое взаимодействие прибора с поверхностью производится:
- при отрыве;
- отрыве со скалыванием;
- скалывании ребра.
При испытаниях методом отрыва на поверхность монолита приклеивают эпоксидным составом стальной диск. Затем специальным устройством (ПОС-50МГ4, ГПНВ-5, ПИВ и другими) отрывают его вместе с фрагментом конструкции. Полученная величина усилия переводится с помощью формул в искомый показатель.
При отрыве со скалыванием прибор крепится не к диску, а в полость бетона. В пробуренные шпуры вкладывают лепестковые анкеры, затем извлекают часть материала, фиксируют разрушающее усилие. Для определения марочной характеристики применяют переводные коэффициенты.
Метод скалывания ребра применим к конструкциям, имеющим внешние углы — балки, перекрытия, колонны. Прибор (ГПНС-4) закрепляют к выступающему сегменту при помощи анкера с дюбелем, плавно нагружают. В момент разрушения фиксируют усилие и глубину скола. Прочность находят по формуле, где учитывается крупность заполнителя.
Внимание! Способ не применяют при толщине защитного слоя менее 20 мм.
Неразрушающие косвенные методы
Уточнение марки материала неразрушающими косвенными методами проводится без внедрения приборов в тело конструкции, установки анкеров или других трудоемких операций. Применяют:
- исследование ультразвуком;
- метод ударного импульса;
- метод упругого отскока;
- пластической деформации.
При ультразвуковом методе определения прочности бетона сравнивают скорость распространения продольных волн в готовой конструкции и эталонном образце. Прибор УГВ-1 устанавливают на ровную поверхность без повреждений. Прозванивают участки согласно программе испытаний.
Данные обрабатывают, исключая выпадающие значения. Современные приборы оснащены электронными базами, проводящими первичные расчеты. Погрешность при акустических исследованиях при соблюдении требований ГОСТ 17624-2012 не превышает 5%.
При определении прочности методом ударного импульса используют энергию удара металлического бойка сферической формы о поверхность бетона. Пьезоэлектрическое или магнитострикционное устройство преобразует ее в электрический импульс, амплитуда и время которого функционально связаны с прочностью бетона.
Прибор компактен, прост в применении, выдает результаты в удобном виде — единицах измерения нужной характеристики.
При определении марки бетона методом обратного отскока прибор — склерометр — фиксирует величину обратного движения бойка после удара о поверхность конструкции или прижатой к ней металлической пластины. Таким образом устанавливается твердость материала, связанная с прочностью функциональной зависимостью.
Метод пластических деформаций предполагает измерение на бетоне размеров следа после удара металлическим шариком и сравнение его с эталонным отпечатком. Способ разработан давно. Наиболее часто на практике используется молоток Кашкарова, в корпус которого вставляют сменный стальной стержень с известными характеристиками.
По поверхности конструкции наносят серию ударов. Прочность материала определяется из соотношения полученных диаметров отпечатков на стержне и бетоне.
Заключение
Для контроля и оценки прочности бетона целесообразно пользоваться неразрушающими методами испытаний. Они более доступны и недороги по сравнению с лабораторными исследованиями образцов. Главное условие получения точных значений — построение градуировочной зависимости приборов. Необходимо также устранить факторы, искажающие результаты измерений.
приборы и методы для определения прочности
Определение прочности бетона неразрушающим способом
Какими бы качественными сырьевые материалы не были, и даже если найден идеальный подбор состава, крайне необходимо систематическое определение прочности бетона: ГОСТ 10180 — 2012, ГОСТ 22690 — 2015, ГОСТ 18105 — 2010, ГОСТ 28570 — 90 и прочая техническая документация, поможет не только протестировать, но и правильно произвести расчеты полученных данных подобной характеристики.
Содержание статьи
Многоликая прочность бетона
Бетонный образец в процессе испытания
Такое понятие, как прочность бетона довольно обширно.
Существует несколько видов прочности бетона:
- Проектная — допускает полную нагрузку на бетон выбранной марки. По умолчанию, подобное значение должно быть у изделия после стандартного испытания образца в 28 — суточном возрасте при естественной выдержке.
- Нормированная определяется по нормативным документам и стандартам.
- Требуемая — символизирует минимальное значение, которое допускается при запроектированных нагрузках. Выявляется в строительных лабораториях.
- Фактическая — прочность, узнаваемая непосредственная в процессе испытаний. Именно она и является отпускной — не менее 70% от проектной.
- Разопалубочная — значение данной характеристики показывает когда можно без деформаций разопалубливать образцы или изделия.
Испытание бетонного образца
В общепринятом смысле, под прочностью подразумевается кубиковая на сжатие.
Но в особо узких кругах бетонщиков всегда уточняют, с какой именно качественной характеристикой имеют дело:
- на сжатие;
- на изгиб;
- на осевое растяжение;
- передаточная.
Рассмотрим подробнее каждую из них в отдельности.
Прочность на сжатие
За основу маркировки бетона традиционно принята кубиковая прочность бетона. Ее значения получают путем испытания на прессе образцов кубической формы с размерами ребер 150х150 мм в 28-суточном возрасте. Такое значение признанно эталонным для определения стойкости бетона на осевое сжатие.
Допускается использование образцов и других размеров. В соответствии с изменением масштаба, полученные данные разнятся.
В таком случае приводятся дополнительные расчеты, которые уравнивают полученные значения, до кубиковых. Делается это довольно просто: умножаются значения на масштабный коэфициент С, значение которого можно узнать из ГОСТ 10180 — 2012.
Образец кубической формы с размером ребра 150 см
Не смотря на то, что на всех крупных заводах производятся именно такие стандартные испытания образцов кубической формы, основной прочностью для сжатых бетонных элементов является призменная прочность (RB). Она показывает меньшие значения, чем при испытании стандартных образцов с ребром 150 мм (R). Что интересно, при увеличении отношения высоты (h) к площади основания призмы (a), прочность уменьшается.
При значении h/a=4 значение прочности становится относительно стабильным. Поэтому призменную прочность считают как временное сопротивление осевому сжатию при соотношении сторон h/a=4.
По графику видно зависимость призменной прочности от изменения размеров образца
Если призменная прочность более точно отражает основные характеристики бетонных образцов, то почему же используется только кубиковая? Ответ на такой неоднозначный вопрос довольно прост.
Внимание! На прочность бетонного образца влияет много факторов, ключевые из которых — непосредственно сырьевые компоненты, подбор состава, условия выдержки. Но, показывать “плохую” прочность образец также может по причине плохого уплотнения. И это, к сожалению, не редкость.
Уплотненные бетонные образцы
Если с более подвижными смесями такой проблемы нет, то изготовить из жесткого бетона хорошо уплотненный образец в лабораторных условиях тяжело физически. Из этого соображения, чтобы не искажать полученные значения из-за человеческого фактора, принято считать кубиковую прочность основной. Хотя при проектировании железобетонных конструкций используют именно призменную прочность.
Прочность на растяжение при изгибе
Прибор определения прочности бетона на растяжение при изгибе
Основная задача бетона любой марки — стойко выдерживать любые сжимающие нагрузки. Именно в этом его сила. Поэтому такая характеристика, как прочность бетона на растяжение при изгибе, используется в “строительном, производственном обиходе” редко. Подобные показатели применимы при проектных работах.
Поэтому определение прочности бетонной смеси на растяжение при изгибе — это довольно редкое испытание в любой строительной лаборатории, так как создать необходимые нагрузки для образца довольно непросто. Поэтому такие характеристики больше расчетные. Используются проектировщиками давно выведенные в проектных институтах цифры и значения.
Передаточная прочность
Прибор для напряжения бетонных изделий
Существует такое понятие, как передаточная прочность бетона. На строительной площадке подобная терминология не применяется, да и прорабы не всегда представляют “что это такое, и с чем его едят”. Это определение чисто производственное, которое обозначает прочность бетона в момент обжатия при передаче напряжения арматуры бетону.
Это важная характеристика, без которой нельзя качественно изготовить любое преднапряженное изделие. Подобное значение нормируется проектной документацией и прочими техническими документами на производимое железобетонное изделие. Обычно она назначается не ниже 70% от проектной прочности.
Как определить прочность бетона? Да очень просто.
Для этого используется нехитрая формула определения прочности бетона передаточной:
- Rbp = 0,7B,
- Где: Rbp — передаточная прочность;
- B — проектная прочность;
- 0,7 — неизменяемый коэффициент.
Внимание! Если значение при испытании удовлетворяет расчетному, то изделие рекомендуется снять с напряжения. Если же нет, то на усмотрение технолога или заведующего лабораторией принимается решение о продлении времени предварительного напряжения изделия.
Приборы и оборудование для определения прочности бетона
Приборы для неразрушающего контроля прочности бетона
Сегодня существуют различные методы определения прочности бетона.
В зависимости от них, применяются и требуемые приборы:
- Пресс — стандартное оборудование любой строительной лаборатории. Бывает различного принципа действия, но самый надежный и популярный — гидравлический. Существует масса моделей и видов подобного оборудования. С помощью одних можно тестировать только бетонные образцы: кубики на сжатие, и растяжение цементных балочек. Другие же расширяют область своего использования до испытаний крупноразмерных блоков, кирпичей и прочих материалов. Определить прочность бетона с его помощью можно буквально за пару минут, только нужно уметь с ним работать и фиксировать необходимые значения.
Пресс для определения прочности бетона
- Приборы для определения прочности бетона неразрушающим методом, сегодня получили небывалую популярность. Склерометром можно проверить прочность бетона конструкций при обследовании в строящихся объектах, и в зданиях, уже давно сданных в эксплуатацию. Не нужно выпиливать из массива кубики. Все делается гораздо проще. При этом цена на подобные приборы довольно высокая — в зависимости от типа и функций, которыми обладает прибор для определения прочности бетона неразрушающим методом. Протестировать необходимую конструкцию можно своими руками, без помощи специалистов. Нужно только четко следовать всем параметрам, которые предусматривает инструкция по использованию. Как пользоваться склерометром, можно подробнее посмотреть в видео в этой статье.
- Еще один прибор, предназначающийся для выявления основных характеристик — молоток для определения прочности бетона. До широкого распространения стеклометров, на стройплощадках и в лабораториях постоянно пользовались эталонным молотком Кашкарова. Проводить испытание методом упругого отскока довольно сложно. Подобная методика определения прочности бетона требует определенного навыка и знаний. 229690-88 ГОСТ по определению прочности бетона неразрушающими методами позволит сориентироваться в подобной области. Но лучше всего осваивать упругий отскок на практике — так больше шансов научиться правильно производить подобное тестирование.
На фото молоток Кашкарова
Методика проведения испытания неразрушающим методом
Поскольку определить среднюю прочность бетона неразрушающим методом можно без специальной подготовки, прямо на объекте, с помощью современных электронных приборов, рассмотрим именно такой метод, который заключает в себе несколько этапов:
- Этап 1. Необходимо выбрать ровную грань изделия без трещин, сколов и прочих дефектов. Именно на ней и будут производиться дальнейшие испытания.
- Этап 2. В зависимости от типа прибора, следующий порядок действий может отличаться, но основные принципы едины для любого прибора. А именно, после включения склерометра и выбора необходимой функции необходимо расположить его по отношению к поверхности бетонного изделия строго под прямым углом, и нажать на соответствующую кнопку.
- Этап 3. На экране высветится полученное значение. В инструкции к прибору будет указано общее число проведения вышеописанной операции для получения среднего значения.
- Этап 4. По необходимости можно составить акт определения прочности железобетонных конструкций неразрушающим методом, который будет иметь законную силу.
Правильное расположение прибора относительно испытуемой поверхности
После того, как определение прочности бетона неразрушающим способом закончено, необходимо полностью отключить прибор. Очень удобный “гаджет” для любого прораба, да и простого мастера. Он точно не “соврет” о качестве бетона на любом этапе строительства. Только нужно не забывать о его постоянной поверке.
Неразрушающий контроль бетона ультразвуковым методом занимает особое место – это самый распространённый метод контроля, который позволяет заглянуть внутрь бетона и увидеть различные внутренние дефекты: трещины, полости, каверны, крупные неоднородности структуры. Ультразвуковые измерения широко используют на всех этапах от производства элементов бетонных конструкций и возведения строительных объектов, до технической экспертизы при эксплуатации и реконструкции зданий и сооружений. Для решения подобных задач наша компания разработала три прибора – ПУЛЬСАР-2М, ПУЛЬСАР-2.1, ПУЛЬСАР-2.2.
Приборы для ультразвукового контроля прочности бетона
Компания «Интерприбор» предлагает следующие приборы контроля прочности бетона ультразвуковым методом:
- ПУЛЬСАР-2М – наиболее простая модель серии «Пульсар», предлагаемая покупателям. Представляет собой моноблок, осуществляющий ультразвуковой контроль бетона. Прибор работает только в режиме поверхностного прозвучивания и в этом его главное отличие от ПУЛЬСАР-2.1 и ПУЛЬСАР-2.2. Фиксированное расстояние между датчиками в приборе 120 мм позволяет «заглянуть» в бетон на глубину, равную его половине, т.е. 60 мм, и по измеренной скорости прохождения ультразвука рассчитать прочность, определить класс бетона и оценить глубину трещин.
- ПУЛЬСАР-2.1 – это прибор, который работает как с внешними датчиками поверхностного, так и сквозного прозвучивания. При этом, например, при оценке глубины трещин вы уже не ограничены глубиной 60 мм. Кроме того, вы можете заказать датчики различного исполнения, например, для ультразвуковых измерений под водой. Это самый востребованный у заказчиков прибор для ультразвукового контроля бетона.
- ПУЛЬСАР-2.2 – это наиболее функционально насыщенный прибор для ультразвукового контроля бетона, имеющий опцию визуализации принимаемого сигнала. Он позволяет правильно определить момент первого вступления при работе с материалами, имеющими высокое затухание, а также при больших базах прозвучивания. Анализ формы сигнала помогает правильно интерпретировать некоторые дефекты в испытуемых конструкциях.
Вышеуказанные приборы ультразвукового контроля бетона обеспечивают проведение измерений в соответствии с требованиями современных стандартов. Модели ПУЛЬСАР-2.1 и ПУЛЬСАР-2.2 имеют несколько вариантов исполнения, что позволяет подобрать прибор, полностью соответствующий Вашим потребностям. Гарантия на нашу продукцию от 18 до 24 месяцев.
Определение прочности бетона на сжатие с помощью теста на прочность бетона Измерение прочности бетона является одним из наиболее важных этапов в строительстве и проектировании для обеспечения высокой прочности бетона. Качественная сборка. В то время как это традиционно делается с использованием машин для испытания на сжатие и растяжение, испытания прочности бетона также могут проводиться с использованием таких инструментов, как молоток Шмидта или ультразвуковое устройство для измерения скорости импульса.С помощью этих инструментов неразрушающего контроля инженеры могут проанализировать степень ремонта, который должен быть проведен на структуре, или проверить окончательную форму конструкции. В любой системе фактическая прочность бетона на сжатие определяется как оценка, основанная на результатах деструктивных испытаний в лаборатории, соответствующих скорости для испытаний UPV, или значениям отскока молотков Q или R отскока для испытаний Шмидта Хаммера. Современное ультразвуковое устройство измерения скорости импульса оснащено сенсорным дисплеем и гарантирует совместимость с рядом ультразвуковых преобразователей.На скорость импульса материала влияют его упругие свойства и плотность. В свою очередь, эти факторы связаны с прочностью и качеством материала. Используя тестирование скорости ультразвуковых волн, вы должны быть в состоянии точно измерить звуковые свойства бетона, определить однородность материала, определить наличие внутренних дефектов или дефектов, таких как трещины и пустоты, а также прочность бетона в зависимости от конкретных стандартных требований. Это полезно, когда вам нужно определить изменения в бетоне, происходящие с течением времени или из-за химических воздействий, замерзания или пожара.Время полета является основным значением, которое измеряется в ультразвуковом тесте скорости, и оно относится к количеству времени, в течение которого ультразвуковой импульс может проходить от одного датчика к другому, когда он проходит через твердую среду, например бетон. Обычно измеренный ультразвуковой импульс идентифицируется как волна сжатия или р-волна, а скорость ультразвукового импульса определяется путем деления расстояния между отправляющим и принимающим датчиками на время прибытия. Молот Шмидта — еще один широко используемый инструмент для испытаний прочности бетона.Молоток Original Schmidt все еще широко используется наряду с более новыми и продвинутыми моделями, такими как молоток Silver Schmidt. Некоторые производители модернизировали оригинальный молот Шмидта с помощью цифровой технологии, чтобы сделать его более надежным и точным, а также исправить недостатки, связанные с классическими молотками, такие как величина отскока, слишком зависящая от направления удара и легко подверженная внутреннему трению. Молоток Silver Schmidt обладает высокой точностью при сборе данных благодаря дифференциальному оптическому датчику абсолютной скорости.Результаты не зависят от направления удара, и он поставляется со встроенным модулем коррекции для форм-фактора и карбонизации, чтобы обеспечить более высокую точность.
Испытания качества, применяемые к гидравлическому бетону, такие как прочность на сжатие, растяжение и изгиб, используются для гарантии надлежащих характеристик материалов. Все эти оценки выполняются разрушающими испытаниями (ДТ). Тенденция заключается в проведении анализа качества с использованием неразрушающих испытаний (НК), который широко используется на протяжении десятилетий. В этой статье предлагается структура для прогнозирования прочности бетона на сжатие и модуля разрыва путем объединения данных из четырех неразрушающих испытаний: электрического сопротивления, скорости ультразвукового импульса, резонансной частоты и отскока при испытании с ударом с данными DT.Модель, определенная с помощью метода множественной линейной регрессии, дает точные прогнозы показателей и классифицирует важность каждой оценки неразрушающего контроля. Однако модель идентифицируется из всех возможных линейных комбинаций имеющегося неразрушающего контроля, и она была выбрана с использованием метода перекрестной проверки. Кроме того, общность модели была оценена путем сравнения результатов от дополнительных образцов, изготовленных впоследствии.
1. Введение
В строительстве особенно важны измерения определенных физико-механических свойств бетона, таких как прочность на сжатие () и модуль разрыва (MOR).Методы испытаний для получения состоят из приложения сжимающей осевой нагрузки к литым цилиндрам или сердечникам. Размер образца рассчитывается путем деления максимальной нагрузки, достигнутой в ходе испытания, на площадь поперечного сечения образца [1]; метод определения MOR включает в себя определение прочности бетона на изгиб от несущих железобетонных балок с несущей конструкцией, где центральная нагрузка прикладывается к балке до разрушения (также называемая трехточечной нагрузочной пробой: нагрузка, приложенная в центре балка и две другие опоры).Результат такого теста обозначается как MOR и может использоваться для определения соответствия спецификациям материалов или в качестве основы для операций дозирования, смешивания и размещения плит и тротуаров [2]. Традиционно эти оценки были получены с использованием деструктивных методов, которые являются стандартными для определения механического сопротивления (то есть прочности на сжатие, растяжение и изгиб) [3]. Однако эти тесты часто являются дорогостоящими и трудоемкими. Например, для определения прочности бетона на сжатие необходимо обработать большое количество испытательных образцов (не менее пятнадцати) [4]; затем компрессор
.Динамическая характеристика бетона имеет основополагающее значение для понимания поведения материала в случае сильных землетрясений и динамических событий. Реализация материального учредительного права имеет большое значение для численного моделирования динамических процессов, вызванных землетрясениями. Расщепленные образцы бетона на растяжение испытывали при скоростях деформации от 10 −7 с −1 до 10 −4 с −1 на испытательной машине MTS.Результаты зависимости прочности на растяжение от скорости деформации представлены и сопоставлены с прочностью на сжатие и существующими моделями при аналогичных скоростях деформации. Динамический коэффициент увеличения в зависимости от кривых скорости деформации для прочности на растяжение также были оценены и обсуждены. Те же данные на растяжение сравниваются с данными прочности, используя термодинамическую модель. Результаты испытаний показывают значительную чувствительность к скорости деформации, демонстрирующую динамическую прочность на растяжение, увеличивающуюся со скоростью деформации. В режиме квазистатической скорости деформации существующие модели часто недооценивают экспериментальные результаты.Термодинамическая теория прочности на разрыв при расщеплении бетона удовлетворительно описывает экспериментальные результаты определения прочности как эффекта скоростей деформации.
1. Введение
Давно известно, что бетонные материалы имеют низкую прочность на разрыв по сравнению с их прочностью на сжатие. Поскольку бетон по своей природе слабый на растяжение, он используется в качестве материала сжимающего элемента в большинстве бетонных конструкций [1–5]. Однако, несмотря на то, что статических растягивающих нагрузок на бетонные элементы избегают, трудно изолировать бетонные элементы от динамических растягивающих напряжений.Распространение волны растягивающего напряжения в конструктивных элементах генерируется взрывчаткой, ударами снарядов, землетрясениями и т. Д. [6, 7]. Фактически, во время Великого землетрясения Ханшин-Авадзи наблюдались некоторые необычные разрушения и повреждения бетонных конструкций, которые могли быть вызваны распространением волн напряжения и / или поверхности раздела волн растяжения.
В то время, когда бетонная конструкция подвергается динамической нагрузке, следует различать два различных способа разрушения: локальные воздействия и глобальные воздействия на конструкцию.Благодаря современным вычислительным возможностям и знаниям в области вычислительного моделирования, распределение сил и напряжений может быть рассчитано в бетонных конструкциях в сложных условиях динамической нагрузки. Однако модели динамических свойств материалов все еще находятся в зачаточном состоянии [8, 9]. Следовательно, эти материальные модели являются слабым звеном в продвинутых вычислениях конечных элементов. Надежные тестовые данные, которые поддерживают моделирование, доступны только в ограниченной степени.
Сжимающее поведение материалов на основе цемента при различных скоростях деформации изучено довольно широко.Результаты нагрузочных испытаний подтвердили увеличение прочности на сжатие бетона, подвергаемого динамической нагрузке. Этот общий результат был подтвержден многими исследователями на протяжении многих десятилетий. Некоторые подробные обзоры последних работ по этой теме можно найти в нескольких обзорах. Например, Абрамс еще в 1917 году сообщал, что увеличение скорости нагружения сопровождалось увеличением прочности бетона на сжатие. Такие же результаты были объявлены Wastein [10] и Atchley et al.[11] или Хьюз и Уотсон [12]. Но из-за трудностей в испытательной установке и контрольно-измерительных приборах была предпринята небольшая попытка измерить растягивающие свойства материалов на основе цемента при динамических нагрузках, и, таким образом, доступно мало данных.
Из обзора литературы можно обнаружить, что динамическая прочность на растяжение еще не была широко изучена, а также данные о влиянии скорости в основном в режиме высоких скоростей деформации (выше 1 с -1 ) [13 -15]. Исследования умеренных и квазистатических скоростей деформации (10 −7 с −1 до 1 с −1 ) редко ограничиваются.
Чтобы исследовать влияние скорости деформации на прочность бетона на разрыв, были проведены испытания на растяжение при раскалывании образцов простого бетона при скоростях деформации между 10 −7 с -1 и 10 −4 с −1 на испытательной машине МТС. Основная цель этого исследования заключалась в разработке метода для оценки прочности бетона на растяжение при статических и динамических нагрузках. Вторичной целью было получить представление о механизмах разрушения бетона при различных скоростях деформации.Кроме того, поскольку прочность на растяжение является экспериментально определяемым свойством, важно проверять экспериментальные результаты с помощью приемлемых численных и аналитических процедур.
2. Экспериментальная процедура
2.1. Подготовка образцов
Пропорция используемого бетона приведена в таблице 1, где портландцемент типа 42.5R был использован во всех смесях. Смеси содержали зольную пыль для экономии цемента и уменьшения тепла гидратации для практического применения. В качестве крупного заполнителя использовалась дробленая гранитная порода с максимальным размером заполнителя 40 мм.Максимальный размер зерна песка составлял 4 мм. Удельный вес мелких и крупных агрегатов составил 2,40 и 2,58 соответственно. Крупный заполнитель и песок были высушены на воздухе перед смешиванием.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
После отливки образцы были покрыты пластиковой мембраной для предотвращения испарения влаги. Образцы были извлечены через 24 часа и выдержаны в течение 6 месяцев. В этом исследовании использовались кубические (150 × 150 × 150 мм) образцы. Кроме того, несколько дополнительных 150 мм кубов были отлиты для получения статического модуля сжатия и упругости бетона. Следующее значение было получено для бетона в возрасте 180 дней: прочность на сжатие = 51.8 МПа и модуль упругости = 30,3 ГПа.
2.2. Испытания на растяжение при раскалывании
Прочность бетона на растяжение можно определить по трем типам испытаний: испытаниям на прямое натяжение на брикетах и бобинах, испытаниям на разрыв модуля на балках и испытаниям на растяжение при раскалывании. Существует много технических трудностей при проведении настоящего испытания на прочность на растяжение. Трудно получить равномерное распределение напряжений, которое позволяет рассчитать истинную прочность на растяжение. Методом, обычно используемым для определения свойств бетона на растяжение, является испытание на изгиб балки при нагрузке на балку в третьей точке на пролете.Прочность на изгиб рассчитывается по изгибающему моменту при разрушении, предполагая прямолинейное распределение напряжений в соответствии с законом Гука. Это не совсем правда; однако расчетная прочность на изгиб может быть примерно в два раза выше, чем истинная прочность на растяжение. Преимущество испытания на балку заключается в том, что концевые части сломанной балки можно использовать для определения прочности бетона на сжатие. Эти результаты прочности на сжатие, однако, вероятно, больше отличаются от фактической прочности полевого бетона, чем от прочности на сжатие, основанной на стандартных цилиндрических образцах.
Было предпринято много попыток найти замену для испытания на пучок, и вполне возможно, что испытание на растяжение при разрыве цилиндрического образца может быть решением проблемы [16]. Метод испытания на растяжение при расщеплении имеет много преимуществ по сравнению с методом испытания на прямое растяжение; например, это может быть проведено намного легче, разброс результатов испытаний очень узок, и так далее. Поэтому этот метод был предписан во многих стандартах в качестве стандартного метода испытания прочности бетона на растяжение.
Исследователи указали, что среди трех методов испытаний (испытания на прямое растяжение, растяжение при расщеплении и изгиб) испытание на растяжение при раскалывании дает наиболее точное измерение истинной прочности на растяжение бетоноподобных материалов при широкой скорости деформации [17 ]. Трудности возникают при испытаниях на прямое растяжение, когда требуется чистое растяжение без эксцентриситета. Часто, когда захваты используются для закрепления образца, сжатие от захватов сочетается с натяжением от испытательной машины.Было показано, что конкретное сочетание сил приводит к разрушению при уровнях напряжения ниже максимальной прочности на растяжение [18].
В тесте на расщепление конкретный цилиндрический или призматический образец сжимается вдоль двух диаметрально противоположных генераторов, как схематически показано на рисунке 1. Теоретическое обоснование теста было постулировано Дэвисом и Бозе [19]. Прочность на растяжение при расщеплении рассчитывается исходя из предположения о гипотетической несущей полосе нулевой ширины (сосредоточенная нагрузка).
Напряжения, связанные с этой конфигурацией нагрузки, показаны на рисунке 2. Когда сжимающая нагрузка прикладывается к образцу, элементы, расположенные вблизи центра кубического образца вдоль его вертикального диаметра, подвергаются вертикальному сжимающему напряжению, равному
Торкрет-бетон или распыляемый бетон — это специальный бетон, предназначенный для распыления на поверхность в качестве строительного материала. При применении торкретирования в качестве системы наземной поддержки, постоянно присутствующей как в горнодобывающем, так и в туннельном секторах, основным требованием для развития движения является определение того, когда безопасно возвращаться под свежевыпавший бетон. Точное определение этого времени имеет первостепенное значение. Как правило, это время повторного входа основано на измерении прочности на разрыв торкрет-бетона до достижения достаточного значения прочности.Проблема современной практики заключается в том, что не существует общепринятого или общепринятого метода, который точно оценивал бы истинную прочность раннего возраста подкладки из торкрет-бетона. Тем не менее, существует ряд испытаний на прочность, которые имеются в продаже и используются в промышленности; К ним относятся: пенетрометр, игольчатый пенетрометр, болты, болтовые наконечники и пробные керны. В этой статье исследуются эти методы испытаний и их характеристики, чтобы определить их точность, диапазоны испытаний и пригодность для использования на месте в туннельной и горнодобывающей промышленности.Расследование в конечном итоге показывает, что все существующие методы имеют существенные недостатки. На основании этих выводов предлагаются рекомендации для применимого использования существующих методов тестирования и рекомендации для будущих улучшений.
1. Введение
Торкрет-бетон, также известный как распыляемый бетон, представляет собой материал, который часто используется в строительной промышленности и стал распространенным методом футеровки в туннельном и горнодобывающем секторах. Торкрет-бетон использовался в течение многих лет, с 1930-х годов, для укрепления горных пород и других применений в горных и гражданских сооружениях [1].Способность торкрет-бетона формироваться на большинстве форм и его способность сцепляться с неровными поверхностями делают его очень универсальным материалом, который обеспечивает эффективную и экономичную опору для грунта с преимуществом быстрого и легкого нанесения [2]. Емкость и прочность сцепления облицовки торкрет-бетона раннего возраста зависят от адгезии и взаимодействия торкрет-бетона с поверхностью, на которую он распыляется. Он также зависит от прочности торкретирования очень рано после распыления. Движения в горной породе и вибрации от оборудования и строительных работ могут привести к выходу из строя торкрет-бетона (например,г., [3, 4]).
Применение торкрет-бетона в последнее время в основном осуществляется с помощью распылительного оборудования с дистанционным управлением, что сводит на нет проблемы безопасности рабочих, работающих на потенциально небезопасных, неподдерживаемых камнях. Тем не менее, машины и рабочие должны иметь возможность продолжать движение до тех пор, пока торкретирование не достигнет полной прочности. Следовательно, необходимость определения, когда торкрет-бетон набрал достаточную прочность для возобновления движения, имеет первостепенное значение.Это иллюстрирует необходимость и важность точных методов испытания прочности торкрет-бетона. Разрешение на повторный въезд, однако, не основано исключительно на безопасности и во многом определяется спросом и целью эффективного и ускоренного продвижения. По этой причине обычно торкрет-бетон находится в очень раннем возрасте, когда происходит повторный вход. Также распространено, что необходимо определить достаточную прочность торкретирования для того, чтобы разрешить эффективную установку скальных болтов без разрушения футеровки торкретирования [5].В настоящее время не существует широко предпочтительного метода или метода для измерения прочности торкрет-облицовки в раннем возрасте, что в значительной степени связано с ограничениями доступных методов тестирования. Это создает проблему, из-за которой измерения могут пострадать с точностью и могут привести к тому, что работники попадут в потенциально небезопасные зоны, или, в качестве альтернативы, если измерения недооценивают силу, проекты могут пострадать от снижения эффективности и развития движения. Целью данной работы является критический обзор доминирующих методов и методов тестирования, используемых в настоящее время, и отчет об их работе, ограничениях и преимуществах, чтобы в конечном итоге дать рекомендации по их использованию.В этом обзоре могут быть представлены рекомендации по улучшению методов тестирования. При оценке методов испытаний также было сочтено важным определить виды отказов, которые наиболее распространены в облицовках из торкретбетона раннего возраста. Это важно, поскольку оно показывает, какие параметры прочности будут наиболее полезными для испытаний. Критерий того, что представляет собой успешный метод тестирования, приведен в этом документе: он является точным, имеет подходящий диапазон тестирования, надежен, прост и практичен в использовании.
Определение торкрет-бетона раннего возраста . Чтобы определить, насколько подходящим может быть метод испытаний, важно определить временной интервал, в течение которого прочность торкрет-бетона можно классифицировать как «ранний возраст». Поскольку существует очень много факторов, которые могут повлиять на прочность торкретирования, усугубляемых широкой разницей между каждым участком и дизайном смеси, может быть трудно определить точное время. На самом деле, в мире нет руководящих принципов классификации, когда торкретирование считается «ранним возрастом» [6, 7].Торкрет в возрасте до 24 часов обычно считается «свежим торкретом» или «зеленым торкретированием». Торкрет-бетон раннего возраста затем описывается как торкрет-бетон, возраст которого составляет 1-3 дня после нанесения. Тем не менее, тестирование торкретирования в течение этих ранних периодов необходимо только до тех пор, пока он не будет признан безопасным для повторного входа, или если прочность торкретирования находится на уровне, который позволил бы продолжить строительство под или в близлежащих местах. Первый особенно выделяется в случае шахты Кидд-Крик, где повторный вход произошел всего за 30 минут, что соответствует измеренной неограниченной прочности на сжатие (UCS), равной 0.8 МПа, которая подходила для болтовых соединений без повреждения торкрет-бетона [5]. Даффилд и Сингх [8] показывают, что при изменении концентрации примесей в торкрет-смесях прирост прочности даже в течение первых четырех часов может быть существенно изменен. Более того, важно отметить, что в разных местах существуют разные стандарты для сейфа
.