Бетон относится к одному из самых распространенных типов конструкций, от его качества и прочности во многом зависит долговечность и надежность всего объекта в целом. Неудивительно, что определение прочностных свойств является очень важной задачей в процессе возведения объекта и сдачи его в эксплуатацию. Для этого используются различные методы и виды оборудования, именно их мы и рассмотрим в рамках данного обзора.
На фото — благодаря появлению высокотехнологичных приборов определение прочности в наши дни стало намного проще
Основные способы проверки бетона
Стоит отметить, что оборудование данной группы может использоваться для проверки прочности, как бетона, так и кирпича. Под прочностью понимается способность материала противостоять разрушению под действием внутреннего напряжения и различным внешним факторам, чем стойкость выше, тем надежнее и долговечнее конструкция.
Оборудование для проверки прочности может быть и очень большим
Провести проверку можно посредством двух способов:
- Разрушающий: суть этого метода заключается в том, что в специальном прессе раздавливаются предварительно подготовленные заготовки. Это могут быть кубы, которые отливаются из контролируемого бетона или керны – фрагменты цилиндрической формы, получить которые помогает алмазное бурение отверстий в бетоне и изъятие фрагмента.
Чтобы получить керн, необходимо проводить бурение бетона
- Второй вариант – использовать прибор для определения прочности бетона неразрушающим методом. Такое оборудование измеряет физические величины, оказывающие прямое влияние на прочность бетона, и пересчитывает их, выдавая нужные показатели. Естественно, чем качественнее оборудование, тем меньше погрешность и выше точность исследований.
Области применения
Электронные измерители прочности бетона находят широкое применение в строительстве, производстве строительных материалов, контроле качества, уровня надежности и степени износа эксплуатируемых конструкций. Это несущие элементы зданий, гидротехнических сооружений, мостов, любые железобетонные изделия (плиты, кольца, блоки). Также они отличаются эргономичностью, простотой в использовании, не требуют постоянных дополнительных затрат на обслуживание. Дефектоскопы позволяют не только устанавливать марку бетона, но и выявлять скрытые дефекты – пустоты, трещины, инородные вкрапления.
Виды приборов
При проведении измерительных мероприятий чаще всего используется один из двух основных типов измерительного оборудования. Естественно, проведение работ своими руками подразумевает именно этот вариант, так как цена специального пресса очень велика, да и нет смысла держать его, если у вас нет специальной испытательной лаборатории по оказанию услуг по измерению прочности и других показателей.
Определение прочности механическим методом
Если проводится неразрушающий контроль (НК) механическим способом, то главный нормативный акт, которым обязательно следует руководствоваться, это ГОСТ 22690-88 «Бетоны. Определение прочности механическими методами НК». В данном документе изложены правила испытаний как тяжелых, так и легких бетонов с предельными значениями прочности, не выходящими за рамки диапазона от 5 до 100 Мпа.
В данную группу приспособлений входит несколько основных разновидностей оборудования, которое отличается по способу определения тех или иных косвенных характеристик.
Это могут быть следующие показатели:
- Энергия удара специальным бойком.
- Значение отскока бойка от прижатого к стене ударника.
- Размер оставленного следа от удара.
- Показатель усилия, необходимого для разрушения небольшого участка на ребрах конструкции или при вырыве закрепленного анкерного болта.
Прибор может состоять из бойка и блока управления, или все может располагаться в бойке (самые современные варианты реализуются именно так)
Особенности проведения измерений с помощью того или иного метода зависят от множества факторов, поэтому инструкция по эксплуатации прибора обязательна к изучению. Рассмотрим самый популярный вариант проведения испытаний – метод упругого отскока.
Технология выглядит следующим образом:
- Измерительный узел должен располагаться перпендикулярно поверхность, чем больше перекос, тем больше погрешность измерений, не стоит забывать об этом.
Сила должна прилагаться перпендикулярно, это гарантирует точность измерений
- Проверку нужно провести на разных участках поверхности, для корректности измерений следует иметь как минимум 5 значений и определить среднее арифметическое.
- С помощью специальной формулы высчитывается показатель прочности той или иной конструкции. На самом деле, все достаточно просто и, следуя рекомендациям и требованиям инструкции, можно проводить качественные измерения, даже не имея соответствующей практики.
Современные приборы очень компактны и удобны в работе
Важно! Чтобы показатели были точными и корректными, не стоит забывать, что минимальная толщина бетонной конструкции не должна быть менее 100 мм.
Использование ультразвукового метода
При использовании данного способа расчета показателей прочности бетона или кирпича все требования к измерениям и порядок их проведения определяет ГОСТ 17624-87 «Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности». Стоит отметить, что с помощью такого метода можно проводить измерения практически всех видов бетона, это делает данный вариант максимально универсальным.
Ультразвуковой прибор для определения прочности бетона отличается простотой и удобством работы
С помощью ультразвука можно измерять как показатели готовых конструкций, так и материала, который еще не набрал оптимальные показатели прочности. То есть, можно отслеживать процесс отвердения материала.
Особенности данного вида измерений заключаются в следующем:
- Сам метод основан на физической взаимосвязи значения прочности бетона и скорости распространения по нему звуковых колебаний. Эта взаимосвязь может выражаться в виде формулы, графика или таблицы, специалисты называют ее «градуировочная характеристика». Этот показатель определяется отдельно для каждого объекта измерений, в процессе проверки используется поверхностное либо сквозное прозвучивание.
- По результатам проверки и подбора градуировочных характеристик проводятся основные испытательные мероприятия, причем проводиться они должны тем же способом, что и проверочные.
- На основе полученных показателей и определяется фактическая прочность того или иного участка бетонной конструкции.
Важно! Чем точнее будет определена градуировочная характеристика, тем выше будет точность окончательных результатов.
Проверка может понадобиться в самых различных случаях: от определения надежности конструкции до расчета динамики застывания бетонного материала. Если будет осуществляться резка железобетона алмазными кругами,также желательно измерить прочность и подобрать оптимальный тип круга по бетону.
Приборы могут иметь самую различную конфигурацию, важно, чтобы точность измерений была как можно выше
Технические особенности и преимущества
В зависимости от конкретной модели, прибор может отличаться следующими техническими особенностями, преимуществами:
- Метод тестирования – сколом ребра, отрывом со скалыванием, вырыванием спиральных анкеров, интенсивностью распространения ультразвуковых волн, магнитным воздействием
- Широкий диапазон измерений – от 0,1 до 150 МПа
- Встроенная энергонезависимая память с возможностью сохранения результатов
- Наличие USB разъемов для переноса данных на компьютер, встроенный простой и понятный интерфейс
- Возможность задавать индивидуальные градуировочные установки для работы с различными материалами, тестирования по разным параметрам
- Наличие цветных или черно-белых дисплеев, визуализация результатов
- Для ультразвуковых устройств сила прижима не является критичной, не сказывается на точности результатов
- Расширенная комплектация, включающая транспортировочные сумки, кейсы, ремни, контрольные образцы и др.
Каждый измеритель прочности бетона, купить который можно прямо со страниц каталога, поставляется в готовом к использованию виде с гарантией и полным пакетом документации.
Ударные методы воздействия
Одним из самых распространенных методов неразрушающего контроля прочности бетона является способ ударного импульса.
В этом методе производят регистрацию энергии удара, которая возникает в тот момент, когда боек соударяется с бетонной поверхностью.
Оборудование, применяемое в данном методе, характеризуется относительно малым весом и объемом занимаемого пространства. Да и определить прочность бетона способом ударного импульса достаточно просто. Все результаты выражаются в тех же единицах измерения, что и прочность на сжатие. Согласно замерам также производят определение класса бетона, производят измерения прочности под разными углами к плоскости объекта, переносят полученные результаты на компьютер.
Молоток Кошкарова является одни из методов определения прочности бетона.
Ударными импульсами называют волны малой энергии, получаемые в результате удара, которые генерируются при помощи подшипников, качения из-за изменений давления и соударения в зоне качения в период работы подшипников и распространяются в элементах подшипника, узле подшипникового механизма и соприкасающихся с ним деталей.
Использование способа ударного импульса имеет следующие основные функции:
- заблаговременные предупреждения об изменениях в условиях смазки подшипников для выполнения работ по замене смазки согласно ее фактическому состоянию;
- заблаговременные предупреждения об изменениях в работе подшипников из-за воздействия различных внешних факторов для выполнения мероприятий по их устранению вовремя и в срок (к примеру, дисбаланс, перегрузки и т. п.);
- заблаговременные предупреждения о дефектах, возникающих в подшипниках, для проведения работ по своевременной их замене;
- доведение до минимума времени простоя оборудования;
- доведение до минимума рисков, связанных с отказами оборудования. Обеспечение надежной работы.
Способ упругого отскока представляет собой величину обратного отскока, получаемую в результате соударения ударника с бетонной поверхностью. Склерометр Шмидта и различные его аналоги являются наиболее распространенными приборами для проведения испытаний этим методом. Измерение поверхностной твердости бетонной конструкции является основой метода упругого отскока и метода пластической деформации.
Изначально способом упругого отскока определяли твердость металлов. Испытания проводят при помощи приборов, носящих название склерометры, которые представляют собой молотки пружинного типа со штампами в виде сферы. Пружинная система молотка не препятствует свободному отскоку ударника после соударения с бетонной поверхностью или со стальной пластинкой, прижимаемой к бетону. Шкала со стрелкой на приборе фиксирует путь ударника во время его обратного отскока. Сила удара молотком должна составлять не меньше, чем 0,75 Н-м, радиус сферического штампа на конце ударника должен быть не менее 5 мм. Через каждые 500 ударов производят тарировку (проверку) аппарата.
По ходу проведения испытания после каждого соударения делается замер согласно шкале прибора (точность должна составлять одно деление). Результат записывается в специальный журнал ведения работ. Требования, предъявляемые к работам по подготовке мест проведения испытаний (расположение, количество мест ударов и эксперименты для построения кривых тарировки), идентичны требованиям способа пластической деформации.
Схема разрушения бетонной балки.
Способ пластической деформации характеризуется измерениями отпечатка, оставшегося на бетоне после удара по нему шарика из стали. Этот способ измерения прочности уже устарел, но его используют и сегодня, так как для проведения испытаний не требуется дорогостоящего оборудования.
Наиболее широкое распространение для проведения таких испытаний получил молоток Кашкарова. Принцип работы относительно прост. Молоток оснащается специальным съемным металлическим стержнем, который имеет определенную уже известную прочность. Таким молотком ударяют по бетонной поверхности. Затем полученные в результате удара отпечатки на стержне и бетоне измеряются при помощи углового масштаба. Прочность бетона вычисляется соотношением размеров отпечатков.
Устройства для определения прочности бетона способом пластических деформаций основываются на эффекте вдавливания штампа в бетонную поверхность при ударе либо статическом давлении определенной силы. Их применение ограничено. Приборы ударного действия представляют собой ручные или пружинные молотки со штампом в виде сферы (шарик) и маятниковые приборы со штампом в виде шара или диска.
Штампы приборов должны быть:
- твердостью не меньше чем HRC60;
- шероховатостью Ra меньше 0,32 мкм. Максимальный износ штампа – до 5 мкм;
- с диаметром шарика не меньше чем 10 мм;
- сила удара должна составлять не менее 125 Н-см;
- толщиной диска не меньше чем 1 мм.
