2.3. Определение прочности бетона с помощью ударного молотка с эталонным стержнем (ГОСТ 22690)

Первоначально необходимо ознакомиться с конструктивным устройством динамического молотка (молотка К. П. Кашкарова). Прибор состоит (рис.1.1) из корпуса 1 с металлической рукояткой 2, полого стакана 3 с отверстиями для шарика и эталонного стержня, головки 4 с внутренним упором, пружины 5 для прижима шарика к эталонному стержню и эталонного стержня к упору головки, шарика 6 диаметром 15 мм и эталонного стержня 7. Последний изготовляется из круглой прутковой стали марки ВСт3сп2 или ВСт3пс2 с временным сопротивлением 420¸460 МПа. Один конец стержня заострен для облегчения ввода его в молоток. Диаметр стержня – 10 или 12 мм, длина – 100¸150 мм.

При проведении испытания молоток с введенным в него эталонным стержнем устанавливается перпендикулярно поверхности бетона (по ГОСТ допускается наносить удар самим молотком Кашкарова). По затылочной его части наносится локтевой удар средней силы для получения достаточно четких отпечатков на бетоне d _б и эталонном стержне d _э. При этом рекомендуется, чтобы диаметр отпечатка на бетоне составлял 0,3-0,7 диаметра стального шарика, а отпечаток на стержне был не менее 2,5 мм. Расстояние между лунками отпечатков должно быть не менее 30 мм, а на поверхности эталонного стержня не менее 10 мм. После каждого удара эталонный стержень смещается на величину 10¸15 мм. В производственных условиях наносится обычно не менее 10 ударов на каждом выбранном участке, в данной работе можно ограничиться пятью измерениями на каждый куб. Для облегчения снятия отсчета на поверхность бетона кладут копировальную бумагу и лист тонкой белой бумаги, который может служить документальным подтверждением проведенного испытания.

Для точного измерения диаметров отпечатков применяют микроскопы с ценой деления не менее 0,01 мм; допускается применение углового масштаба, позволяющего производить замеры с точностью до 0,1 мм (рис. 1.2). В лабораторной работе диаметры отпечатков определяются при помощи второго метода. При измерении отпечатков угловой масштаб надвигают поперек соответствующей оси лунки так, чтобы ее края совпали с внутренними гранями линеек на одних и тех же делениях. Из зафиксированного результата вычитается нулевой отсчет, равный 100 мм; разность делится на 10 и получается искомый диаметр отпечатка в миллиметрах. Подсчитывается среднее отношение сразу всех пар Σ d _б / Σ d э по каждому кубу. По этому отношению с использованием градуировочной кривой (рис.1.3) определяется кубиковая прочность. Все замеренные диаметры отпечатков на бетоне и стержне и результаты работы по вычислению прочности вести в табл.3.

В таблице должны быть представлены результаты испытаний для трех образцов.

Таблица 3

Результаты испытания бетона эталонным молотком

Погрешность определения прочности бетона эталонным молотком при правильном проведении испытаний составляет 10-15%.

Рис. 1.1. Схема ударного молотка К.П. Кашкарова

Рис. 1.2. Угловой шаблон

2.4. Контрольное определение прочности бетона испытанием кубов

на прессе

Стандартные испытания кубов на прессе являются наиболее достоверным методом оценки кубиковой прочности бетона. В работе испытанию подвергаются все кубы, не получившие существенных повреждений и показавшие примерно одинаковую прочность при других механических способах испытаний.

Для испытания образцы устанавливают одной из заранее выбранных боковых граней на нижнюю опорную плиту пресса центрально относительно его оси, пользуясь рисками, нанесенными на плите. Испытательная нагрузка на образец должна возрастать непрерывно с постоянной скоростью (0,4 – 0,6) МПа в 1 с до его разрушения. Достигнутое в процессе испытания максимальное усилие принимают за разрушающую нагрузку.

Предел прочности бетона при сжатии (кубиковая прочность) R вычисляют для каждого образца по формуле

,

где N – разрушающая нагрузка, МН; А – средняя рабочая площадь образца, м2; α – переводной коэффициент к прочности стандартного (эталонного) образца размерами 150´150´150 мм; для куба размерами 100´100´100 мм он равен α = 0,91.

Рекомендуется обработку результатов испытаний на прессе проводить в табличной форме (см. табл.4).

Таблица 4

Определение кубиковой прочности при стандартных испытаниях

Сравнение результатов определения прочности бетона различными способами необходимо проводить в табличной форме (табл.5). Принимая результаты испытания бетона на прессе за наиболее достоверные, необходимо оценить погрешность определения прочности бетона другими способами (зубилом и молотком Кашкарова).

Таблица 5

Результаты испытаний контроля прочности бетона

Рис. 1.3. Градуировочная кривая для определения прочности бетона в возрасте 28 суток (для используемых лабораторных образцов)

Рис.1.4. Схема прибора Польди

2.5. Определение прочности стали прибором Польди (способ пластических деформаций)

В этом способе экспериментально определяется не прочность, а твердость стали. Для определения твердости металла в строительной практике широко применяется прибор Польди ударного действия, схема которого представлена на рис.1.4. По конструктивному решению этот прибор близок к молотку Кашкарова, но эталонный стержень в нем — квадратного сечения с размером стороны 10 мм. Желательно, чтобы твердость эталона была близка к твердости стали испытуемой конструкции, в противном случае расчет усложняется, необходимо вводить дополнительные поправочные коэффициенты. Определение твердости стали прибором Польди производится следующим образом:

– на конструкции готовится площадка, которая зачищается напильником, наждачными кругами или бумагой (площадь ее определяется числом проб с таким расчетом, чтобы расстояние между центрами соседних отпечатков было не менее 10 мм;

– устанавливается прибор перпендикулярно подготовленной площадке;

– наносится локтевой удар средней силы молотком массой (0,3¸0,4) кг по стержню 1. При этом на поверхности конструкции 4 и на эталонном стержне 3 остаются отпечатки d_к и dэ; отпечатки на эталоне должны получится в пределах 2¸4 мм, иначе результаты будут неточными. Контрольными для определения твердости стали являются три пары отпечатков;

– измеряется диаметр каждого отпечатка на образце и эталоне;

– твердость металла определяется по формуле (используется метод Бринелля)

,

где НВэ – известная твердость эталонного бруска; Д – расчетный диаметр шарика (10 мм); d_э – диаметр отпечатка на эталоне, мм; d_к – диаметр отпечатка на поверхности конструкции (образца).

От найденной твердости можно перейти к временному сопротивлению углеродистой стали, МПа:

σ = 0,35 НВ.

Более точно такой переход можно выполнить, пользуясь специальными таблицами справочной литературы. Всю работу по определению прочности стали отразить в табл. 6.

Таблица 6

Результаты испытаний стали

Контрольные вопросы

Правила выбора и подготовки поверхности бетона для проведения испытаний эталонным молотком и зубилом.

Устройство молотка Кашкарова для контроля прочности бетона.

Принцип использования прибора Польди (эталонного молотка) для определения прочности стали.

Способы измерения диаметров отпечатков на бетонной поверхности и металле.

Лабораторная работа №2