Определение прочности материалов конструкций неразрушающими методами

Неразрушающие методы являются наиболее приемлемыми для определения прочностных, деформативных и других физико-механических характеристик строительных материалов в условиях, когда эти свойства устанавливаются для конструкций возведенных и эксплуатирующихся зданий и сооружений. Места отбора образцов (проб) для лабораторных испытаний и места для проведения испытаний неразрушающими методами следует устанавливать на характерных участках конструкций с учетом действующих нагрузок и воздействий, напряженно-деформированного состояния обследуемых элементов, конструктивных решений. Эти места могут быть определены также по группам однотипных конструктивных элементов с целью получения совокупности данных для статистической обработки.

Следует обратить внимание на обеспечение несущей способности и пригодности к эксплуатации конструкций, ослабленных отбором образцов (проб).

Неразрушающие методы применяют для установления прочности бетона на сжатие (имеется в виду кубиковая прочность бетона R), которая определяется как функция R=f(x_i) какой-нибудь механической или физической характеристики бетона, полученной опытным путем. Различают механические методы, когда по результатам измерения приборами механических характеристик бетона х_i по таблицам и графикам определяют значение R, и физические методы, пользуясь которыми кубиковая прочность находится как функция физических характеристик, полученных также опытным путем.

Градуировочные таблицы и графики для конкретных конструкций уточняются по результатам испытаний бетонных образцов (кубов со стороной 7,07 см), вырезанных из тела конструкций (не менее трех образцов), или испытаний методом отрыва со скалыванием по ГОСТ 21293—75, описанным ниже.

В процессе обследований при установлении данных о прочности бетона в одной конструкции или среди разных конструкций рекомендуется выделить участки с общими прочностными характеристиками бетона исходя из того, что коэффициент вариации прочности бетона для каждой совокупности должен быть VR≥0,135, а прочность бетона находиться в пределах R=(0,7...1,3)R, где R — среднее значение прочности. Отдельные места конструкций или отдельные конструкции, имеющие значительные дефекты, в указанную выборку не включаются.

Основные методы испытания, используемые для определения прочности бетона непосредственно в конструкциях эксплуатирующихся зданий и сооружений, приведены в табл. 3.1.

Из механических методов одним из наиболее распространенных является метод пластической деформации, основанный на взаимосвязи между R и размерами отпечатков на бетонной поверхности, которые получают путем вдавливания штампа при статической или динамической нагрузке. Отпечаток на бетонной поверхности (его геометрические размеры) характеризует пластическую (или упругопластическую) деформацию бетона при статической нагрузке под действием прессов, при динамической — под действием удара.

Метод испытания на отрыв со скалываниемоснован на определении R по усилию Р, требуемому для отрыва и скалывания куска бетона из тела конструкции, для чего в бетоне в высверленные отверстия устанавливают с зачеканкой цементным раствором анкерные устройства, которые затем вырывают специальными приборами. Возможно установить R по прочности бетона на отрыв, когда с помощью аналогичных приборов производят отрыв стального диска, приклеенного к поверхности бетонного элемента эпоксидным клеем. Прочность бетона можно определить и на основании измерения усилия скалывания части бетона в ребре конструкции. Кроме того, для испытания прочности ячеистых бетонов используют метод, заключающийся в выдергивании винтовых стержней, предварительно вкрученных в тело бетона.

Методом, основанным на измерении отскока подпружиненных молотков (склерометров) от бетонной поверхности,характеризуют прочность бетона по величине отскока при ударе о бетон.

Из физических методов определения прочности бетона в конструкции получили распространение импульсные и радиоизотопные.

Из импульсных методов широко применяют ультразвуковые, основанные на измерении времени распространения ультразвука в бетоне и базы прозвучивания, по которым рассчитывают скорость ультразвуковой волны и как ее функцию определяют прочность бетона R.

Метод волны удара основан на измерении скорости распространения в бетоне продольных волн ν_уд, вызванных механическим ударом ручным или электрическим молотком. Далее по зависимости R — ν_удустанавливают прочность бетона.

Радиоизотопный метод позволяет определить плотность бетона р_ν и по заранее установленным зависимостям R — р_ν выявить прочность ячеистых бетонов. Он основан на использовании γ-лучей, источником которых являются радиоактивные изотопы.

Часто при обследовании бетонных и железобетонных конструкций определение прочности бетона неразрушающими методами приходится производить при отсутствии зависимости «косвенная характеристика—прочность» для обследуемого бетона конкретной конструкции. Для уменьшения ошибки при определении R рекомендуется проводить комплексные испытания бетона, включающие определение прочности бетона разрушающими методами в образцах, полученных из тела обследуемой конструкции путем выпиливания образцов правильной формы (кубов цилиндров) по ГОСТ 10180—78 и кернов или образцов неправильной формы, методами штампа пли раскалывания и параллельно установление прочности бетона несколькими неразрушающими методами.

По полученным результатам находят наиболее достоверное значение величины R. При этом желательно сочетать как механические, так и физические методы определения прочности бетона.

Для установления деформативных характеристик бетона в эксплуатируемой конструкции может быть использован методиспытания бетона путем скалывания:Специальное устройство, принцип работы которого близок к работе прибора ГПНС-4, позволяет получить значение абсолютной деформации бетона при ступенчатой нагрузке, приложенной к вырываемому из бетона анкеру. По этим данным строят зависимости «деформация — напряжение» или «деформация — относительное напряжение» и вычисляют модуль деформации бетона.

Общие рекомендации по выбору методов испытаний в зависимости от области применения приведены в табл. 4.4, а по выбору типа прибора в зависимости от прочности бетона в табл. 4.5.

Следует отметить, что из всех рассмотренных физико-механических способов определения прочности бетона в конструкциях наиболее достоверные данные получают при испытаниях на отрыв и скалывание. Поэтому этот метод желательно применять параллельно с другими для контроля и уточнения результатов испытаний.

Таблица 4.4. Рекомендации по выбору методов испытаний

Прочностные характеристики кирпича всех видов, бетонных и природных камней, а также кладки из них устанавливают с помощью испытания образцов, отобранных непосредственно из кладки на стандартном лабораторном оборудовании в соответствии с ГОСТ 8462—85 и СН290—74 и ультразвуковым методом по ГОСТ 24332—80.

Таблица 4.5. Рекомендации по выбору типа прибора в

зависимости от прочности бетона

Физико-механические характеристики металлических конструкций и арматуры железобетонных конструкций устанавливают стандартными испытаниями проб (образцов), вырезанных из эксплуатируемых элементов.

Марка металла и его качество проверяются путем статического растяжения образцов (определяется временное сопротивление, предел текучести, относительное удлинение); испытания образцов на ударную вязкость при температурах +20 и —20°С; химического анализа стали (устанавливается содержание углерода, кремния, марганца, серы и фосфора и др.); выявления распространения сернистых включений способом отпечатков по Бауману.

Из металлических конструкций образцы для механических испытаний вырезают в соответствии с ГОСТ 7564—73: из листовой стали—поперек направления прокатывания, из фасонной стали—вдоль. Темплеты: для выявления распространения сернистых включений способом отпечатков по Бауману вырезают из листовой и широкополосной стали — вдоль направления прокатки, а из сортового или фасонного проката — поперек по ГОСТ 5639—82*. Пробы для определения химического состава отбирают в соответствии с ГОСТ 7565—81 в виде металлической стружки в количестве не менее 50 г с одного элемента. Стружку допускается отбирать путем высверливания ручной дрелью. Ударная вязкость стали при нормальной и пониженной температуре устанавливается на плоских образцах с V-образным надрезом.

Для испытаний отбирают пробы от партии элементов, т. е. однотипных видов проката, одинаковых по номерам, толщинам, маркам стали и входящим в состав однотипных конструкций одной поставки или одного периода изготовления.

При выборе количества образцов для испытаний можно воспользоваться данными, приведенными в табл. 4.6.

Таблица 4.6. Рекомендации по выбору количества образцов для

определения физико-механических характеристик стали

В железобетонных конструкциях образцы арматуры для механических испытаний отбирают (вырезают) из стержней эксплуатируемых элементов минимум по два образца из одноименных стержней.

В целом отбор должен производиться на участках наименьших силовых воздействий с обязательным обеспечением прочности и устойчивости ослабленных элементов.

Прочность древесины деревянных конструкций неразрушающими методами можно установить огнестрельным способом, основанным на существовании зависимости между глубиной проникновения пули, плотностью и пределом прочности на сжатие, и используя ультразвуковые приборы, описанные выше, при известной связи между скоростью распространения ультразвука в древесине и ее упругой характеристикой (динамическим модулем упругости), по которой определяют предел прочности, а также прибором Певцова по отпечатку при падении шарика диаметром 25 мм с высоты 50 см и градуировочной зависимости.

Дата добавления: 2014-10-10; просмотров: 713; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!