/
Текст
ИСПЫТАНИЕ
ПРОЧНОСТИ
БЕТОНА
M. IO. ЛЕЩИНСКИЙ, Б. Г. СКРАМТАЕВ
ИСПЫТАНИЕ
ПРОЧНОСТИ
БЕТОНА
Издание второе, переработанное
и дополненное
Москва
Стройиздат
1973
УДК 691.32? : 620.1?
Лещинский М. Ю., Скрамтаев Б. Г. Испытание проч*
мости бетона. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., Стройиздат, 1973, с. с илл.
В монографии освещено современное состояние проблемы испы-
тания прочности бётона. Рассмотрены основные пути определения
прочности бетона и дана классификация применяемых для этой цели
методов. Описаны способы контроля прочности тяжелых и легких
бетонов в образцах, конструкциях и сооружениях. Даны рекоменда-
ции по выбору и применению различных методов и приборов для
контроля прочности бетона в соответствии с новыми стандартами
и другими нормативными документами. Обобщен производственный
опыт применения неразрушающих методов испытаний.
Книга предназначена для работников научно-исследовательских
и проектных организаций, «а также инженерно-технических работни-
ков промышленности строительных материалов и строительной ин-
дустрии.
Табл. 42, рис. 71, список лит.: 279 назв.
Л 172-72
047(01 )-73
ЛЕЩИНСКИЙ МАРАТ ЮРЬЕВИЧ,
СКРАМТАЕВ БОРИС ГРИГОРЬЕВИЧ
ИСПЫТАНИЕ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА
♦ * •
Стройиздат
* * *
Москва, К-31, Кузнецкий мост, 9
Редактор издательства М. Н. Кузнецова
Внешнее оформление художника К. Д. Юрченко
Технический редактор Т. В. Кузнецова
Корректоры Л. С. Лелягина, В. С. Серова
Сдано в набор 2/Х 1972 г. Подписано к печати 18/ХЦ 1972 г. Т-20044.
Бумага № 2. Формат 84Х1081/,,—4,25 бум. л. 14,28 усл. печ. л. (уч.-изд. 15,8 л.)
Тираж 9000 экз. Изд. № AVIII—2662. Зак. №665. Цена 1 р. 05 к.
Владимирская типография Союзполиграфпрома
при Государственном комитете Совета Министров СССР
по делам издательств, полиграфии и книжной торговли
Гор. Владимир, ул. Победы, д. 18-6.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Первое издание книги «Испытание прочности бетона»
вышло в свет в 1964 г. За прошедший период времени
достигнуты значительные успехи в области теории
и практики испытания бетона. Разработаны более совер-
шенные неразрушающие методы контроля прочности бе-
тона, накоплен большой опыт по их применению в строи-
тельстве, а также в процессе эксплуатации зданий и со-
оружений. В настоящее время неразрушающие методы
стали шире применять при оценке качества конструкций
из легких бетонов. Созданы новые типы приборов для
испытания бетона на прочность. Все это нашло отраже-
ние во втором издании книги. Содержание ее приведено
в соответствие с новыми стандартами и другими норма-
тивными документами.
При проведении экспериментальных работ, результа-
ты которых использованы в книге, большую помощь
оказали В. Н. Власенко, С. А. Надгорная и Э. М. Ландс-
ман. Ценные замечания при подготовке рукописи к изда-
нию были сделаны рецензентом Р. А. Макаровым, а так-
же И. С. Вайнштоком,
ВВЕДЕНИЕ
Надежность и эффективность методов оценки проч-
ности бетона имеют первостепенное значение в процессе
контроля качества сборных и монолитных железобетон-
ных изделий, конструкций и сооружений. Однако са-
мый распространенный метод определения прочности
бетона путем испытания стандартных бетонных образ-
цов не всегда позволяет надежно контролировать каче-
ство бетона в производственных условиях. Прочность
бетона в стандартных образцах может значительно от-
личаться от фактической в конструкциях и сооружени-
ях, так как объем изготовляемых образцов составляет
ничтожно малую долю от объема конструкций или со-
оружений; условия уплотнения и твердения образцов
также существенно отличаются от реальных условий
уплотнения и твердения бетона в конструкциях.
Эффективный контроль качества бетона состоит в оп-
ределении его прочности непосредственно в изделиях,
конструкциях и сооружениях без их разрушения так на-
зываемыми неразрушающими (адеструктивными) мето-
дами, многие из которых основаны на современных
достижениях физики. Пользуясь ими, можно выявлять
различного рода дефекты в толще конструкций, состоя-
ние арматуры и ее расположение, толщину защитного
слоя, величину натяжения арматуры, объемную массу
бетона, его влажность и степень уплотнения, наличия
трещин и т. п. К числу контролируемых параметров от-
носится и прочность бетона.
Неразрушающие методы контроля прочности бетона
получили широкое применение в СССР и за рубежом.
Вопросам совершенствования их был посвящен ряд со-
вещаний и конференций, созванных за последние годы
в Москве, Ленинграде, Киеве и других городах. Эта
проблема нашла отражение в документах ряда между-
народных конференций и конгрессов, проведенных
в Москве, Лейпциге, Будапеште, Лондоне и других горо-
дах. Работает специально созданная по неразрушающим
методам испытания рабочая группа РИЛЕМ*. Работы
1 РИЛЕМ — Международный союз лабораторий по испытанию
и исследованию строительных материалов и конструкций (RILEM—
Reunion internationale des Laboratorires d’Essais et de Recherches sur
les Materiaux et les Constructions).
советских специалистов занимают ведущее место в обла-
сти теории и практики неразрушающих испытаний проч-
ности бетона.
Существующие методы испытания бетона многочис-
ленны и разнообразны. Для оценки его прочности при-
меняют и различные по сложности приборы: от простых
механических молотков до электронных приборов. По-
скольку каждому методу и прибору свойственны свои
особенности, очень важно в каждом конкретном случае
выбрать оптимальный вариант испытания. Этому способ-
ствует использование научно обоснованной классифика-
ции. К сожалению, в некоторых описанных в литературе
классификациях недостаточно полно отражены применя-
емые методы, в иных приведено описание лишь схем ра-
боты приборов, конструктивных их особенностей и т. д.
В основу предлагаемой классификации положено раз-
деление методов испытания прочности в зависимости от
того, какая физико-механическая характеристика бетона
измеряется при этом испытании. Этот принцип был ис-
пользован авторами в работе [172] и сохранен в данной
книге (табл. 1). Некоторые методы (ультразвуковые фа-
зовые, тепловыделения, СВЧ и др.), еще не получившие
достаточного обоснования, в классификации не отраже-
ны, но в дальнейшем могут быть включены как самосто-
ятельные или в комплексе с другими.
При разделении методов на классы сделан ряд допу-
щений. Например, разделение на классы механических
и физических методов условное, так как не они опреде-
ляют измеряемую физико-механическую характеристику
бетона. Некоторые из этих характеристик, например
твердость, можно измерять механическими и физически-
ми методами. Условно и название стандартных и нестан-
дартных методов при испытании образцов, поскольку
понятие «стандартный» относится не к измеряемой ха-
рактеристике; оно свидетельствует лишь о том, что метод
включен в стандарт. Но эти допущения облегчают раз-
деление методов с учетом установившейся терминологии.
Перечень литературы, приведенный в монографии,
дополняет библиографические обзоры, сделанные в
ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева: «Применение ультразву-
кового импульсного метода Для контроля материалов
и конструкций, применяемых в гидротехническом строи-
тельстве» (1969 г.); «Механические характеристики бе-
тона» (1970 г.); «Механическая обработка бетона и ес-
Таблица 1. Классификация методов испытания
прочности бетона
Класс Груп- па Вид Условное обозначение методов дан- ного вида Характеристика методов
Методы испытания прочности в образцах
С — — —
с I — —
с I 1 С-1-1
с I 2 С-1-2
с I 3 С-1-3
с II — —
с II 1 С-П-1
с II 2 C-II-2
с II 3 С-П-З
За С-П-За С-П-Зб
36
Зв С-П-Зв
с III — —
с н III I С-Ш-1
н I — —
н I 1 H-I-1
Испытание образцов, изго-
тавливаемых отдельно от кон-
струкции (стандартные мето-
ды)
Определение прочности на
сжатие
Испытание кубов
» цилиндров
» призм
Определение прочности па
растяжение
Испытание на осевое
растяжение восьмерок
испытание на изгиб
раскалыванием:
цилиндров по обра-
зующей
кубов по грани
кубов в положении
«на ребро»
Определение прочности на
растяжение при изгибе
Испытание на изгиб
Испытание образцов, бе-
тон которых уплотнен совмест-
но с конструкцией (нестандарт-
ные методы)
Испытание образцов, изго-
тавливаемых в формах, кото-
рые закладывают в конструк-
цию при бетонировании
Образцы твердеют без
связи с бетоном конст-
рукции
Класс Груп- па Вид Условное обозначение методов дан- ного вида Характеристика методов
н II — — Испытание образцов, из- влекаемых из затвердевшего бетона конструкции
н II I 1а 16 Н П-1 Н-П-1а Н-П-16 Испытание образцов правильной формы прямоугольной фор- мы в виде кернов
н II 2 2а 26 Н-П-2 Н-П-2а Н-П-26 Испытание образцов неправильной формы метод штампа метод раскалыва- ния
Методы испытания прочности в конструкциях
и сооружениях
М — — — Механические методы
М I — — Методы пластической де-
М-Ы формации:
м I 1 основанные на вдавли- вании штампа:
1а М-1-1 а M-I-16 в поверхность рас- твора
16 то же, эталона
м I 2 М-1-2 основанные на вдавли- вании штампа:
2а М-1-2а в поверхность бето-
на
26 М-1-26 то же, эталона
м I 3 М-1-3 основанные на стрель- бе или взрыве:
За М-1-За метод стрельбы
36 M-I-36 М-1-Зв метод забивки стержней
Зв метод взрыва
м II — — Методы, основанные на
испытании на отрыв и скалы- вание
м II 1 М-П-1 Методы, основанные на ис-
пытании на отрыв закладных стержней от бетона
Класс Груп . па Вид Условное обозначение методов дан- кого вида Характеристика методов
м II 2 2а 26 2в М-П-2 М-П-2а М-1Ь2б М-П-2в Методы, основанные на от- делении бетона от бетона: путем отрыва и скалы- вания путем отрыва путем раскалывания
м III — — Методы, основанные на измельчении бетона
м III 1 м-пы Методы, основанные на дроблении проб бетона
м III 2 M-III-2 Методы, основанные на сверлении отверстий в бетоне
м IV I M-IV-1 Методы, основанные на из- мерении упругого отскока
м V 1 M-V-1 Методы, основанные на определении статического мо- дуля упругости по измерени- ям деформаций конструкции (изделия)
ф — — — Физические методы*
ф I — — Резонансные методы
ф I 1 1а 16 1в Ф-1-1 Ф-1-la Ф-1-16 Ф-1-1В основанные на опреде- лении частоты собст- венных колебаний: изгибных продольных крутильных
ф I 2 2а 26 2в Ф-1-2 Ф-1-2а Ф-1-26 Ф-1-2в основанные на опреде- лении логарифмическо- го декремента затуха- ния и частоты собст- венных колебаний: изгибных продольных крутильных
ф II — — Импульсные методы
ф II 1 1а 16 1в Ф-П-1 Ф-П-1а Ф-П-16 Ф-П-1в основанные на измере- нии скорости распро- странения упругих волн: продольных ультра- звуковых поперечных ультра- звуковых вызванных им- пульсным ударом (волны удара)
Класс Груп- па Вид Условное обозначение методов дан- ного вида Характеристика методов
Ф II 2 Ф-П-2 основанные на опре- делении коэффициен-
Ф-П-З тов затухания ультра- звука**
Ф II 3 основанные на опреде-
лении частотных
свойств бетона (уль- тразвуковая спектро- скопия)**
Ф III — — Радиометрические методы,
Ф III 1 Ф-Ш-1 основанные на опреде- лении объемной массы
по изменению интен- сивности гамма-излу- чения:
1а Ф-Ш-1а Ф-Ш-16 метод просвечива- ния в узком и ши- роком пучках
16 метод рассеянного гамма-излучения
Ф IV — — Электрические методы
Ф IV 1 Ф-IV-l метод измерения отно- сительного электриче- ского сопротивления***
* В настоящее время отсутствует общепринятая терминология для указан*
ных методов; их также называют радиотехническими, электроакустическими
и т. п. В данной работе приняты обозначения, которыми пользуются в журнале
«Заводская лаборатория».
Эти методы применяют в сочетании с методом измерения скорости рас*
пространения ультразвуковых волн.
*** Может быть применен для измерения прочности во времени, например
при его тепловой обработке.
тественного камня» <1970 г.); «Испытания строительных
смесей» (1970 г.); «Механические испытания бетона»
(1971 г.).
В настоящей монографии отражены основные дости-
жения отечественной и зарубежной науки, а также про-
изводственный опыт в области испытания тяжелого
и легкого бетонов в образцах, конструкциях и сооруже-
ниях. В книге обобщены и систематизированы многочис-
ленные методы оценки прочности бетона. Можно наде-
яться, что ознакомление с изложенными материалами
будет способствовать улучшению качества строительных
работ, а также возводимых конструкций и сооружений.
РАЗДЕЛ I
КОНТРОЛЬ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА
В ОБРАЗЦАХ
ГЛАВА !
ИСПЫТАНИЕ БЕТОНА В СТАНДАРТНЫХ ОБРАЗЦАХ,
ИЗГОТОВЛЯЕМЫХ ОТДЕЛЬНО ОТ КОНСТРУКЦИИ
Наиболее распространенные способы определения
прочности бетона — испытания контрольных образцов
путем их разрушения. Такие методы включены в соот-
ветствующие стандарты (советские и зарубежные),
и поэтому их называют стандартными. В зависимости
от контролируемого предела прочности бетона образцы
испытывают на сжатие, растяжение, а также на растяже-
ние при изгибе. Предел прочности при сжатии определя-
ют путем испытания кубов, цилиндров или призм, а на
растяжение — путем испытания на осевое растяжение
восьмерок, балочек на изгиб и раскалыванием цилинд-
ров по образующей или кубов в положении «на ребро».
В ряде стран прочность бетона на растяжение определя-
ют путем непосредственного растяжения цилиндров или
раскалыванием кубов (призм) с помощью приспособле-
ния в положении «по грани».
Испытание стандартных образцов наиболее целесо-
образно проводить при проектировании состава бетона,
проверке соответствия данного состава бетона заданно-
му и при исследовании некоторых прочностных харак-
теристик бетона. Прочность тяжелого бетона определя-
ют по ГОСТ 10180—67, который составлен с учетом реко-
мендаций СЭВ по стандартизации PC 279—65 «Бетон
обычный. Методы испытаний», прочность гидротехниче-
10
Ского бетона — Но ГОСТ 4800—59 и легкого на пористых
заполнителях — по ГОСТ 11050—64.
1. Испытание бетона на сжатие
Предел прочности бетона при сжатии является одной
из основных его характеристик. В соответствии с требо-
ваниями стандартов его определяют по результатам
испытания бетонных кубов или цилиндров. ГОСТ
10180—67 предусматривает оценку кубиковой прочности
На образцах-кубах с длиной ребра 30; 20; 15*; 10
й 7,07 см, а цилиндрической прочности — на образцах-
цилиндрах диаметром 19,5; 15 и 7,14 см и высотой соот-
ветственно 39; 30 и 14,3 см. Размер образца выбирают
с учетом того, чтобы максимальная крупность заполни-
теля была не больше V4 (по ГОСТ 4800—59 не больше
Уз) наименьшего размера образца. Если в бетонной сме-
си имеются зерна заполнителя, размеры которых не со-
ответствуют приведенному условию, применяют мокрый
отсев, чтобы удалить наиболее крупные фракции запол-
нителя перед укладкой смеси в форму. Однако при этом
результаты испытания бетона несколько увеличиваются.
За эталон кубиковой прочности (марку бетона по
прочности на сжатие) принимают результаты испытания
куба с размером ребра 20 см, а за эталон цилиндриче-
ской прочности — результаты испытания цилиндра диа-
метром 15 см и высотой 30 см. При испытании образцов
других размеров рекомендуется применять переводные
коэффициенты к эталонным образцам. Эти коэффици-
енты находят опытным путем для каждой марки бетона
и испытательной машины. Прочность бетона вычисляют
по формулам
(i)
г г
где Р — разрушающее усилие в кес**; F — средняя рабочай площадь
образца в см2\ а — переводной коэффициент к эталонной кубиковой
прочности; р — переводной коэффициент к эталонной цилиндриче-
ской прочности.
* В пункте 1.1.1 ГОСТ 10180—67 ошибочно пропущена ссылка
на длину ребра куба 15 см, но в последующих пунктах (2.4; 2.5) она
приводится.
* * Килограмм-сила в Международной системе единиц СИ равна
9,80665 ньютона.
Таблица 2. Значения переводных коэффициентов
к эталонной кубиковой прочности
Размер образца в см Предел прочности* бетона при сжатии в кгс/см*
140 200 300 400
а 3 а 3 а 3 а 3
Кубы: 30 X 30 X 30 1,06 0,89 1,05 0,87 1,05 0,85 1,04 0,83
20X20X20 1 0,84 1 0,83 1 0,81 1 0,80
15X15X15 0,96 0,81 0,94 0,78 0,92 0,75 0,90 0,72
10X10X10 0,87 0,73 0,85 0,71 0,83 0,67 0,81 0,65
7,07 X 7,07 X Х7,07 0,91 0,76 0,88 0,73 0,86 0,70 0,84 0,67
Цилиндры: £>=19,5; Я=39 1,24 1,04 1,24 1,03 1,26 1,02 1,28 1,02
D=15; Я=30 1,19 1 1,20 1 1,24 1 1,25 1
Примечания: 1. Для бетонов прочностью 500, 600 и 800 KecfcM* коэф*
фициенты и рекомендуется определять экспериментальным путем.
2. Для бетонов прочностью, не указанной в таблице и в примечании 1,
значения переводных коэффициентов устанавливают интерполяцией.
Если отсутствуют опытные данные, значений аир
принимают по табл. 2. Для гидротехнического бетона
стандарт не устанавливает зависимости переводного ко-
эффициента от прочности бетона. Коэффициент а при-
нимается равным 0,85; 0,90 и 1,10 для кубов с длиной
ребра соответственно 10, 15 и 30 см и равным 1, 20 для
цилиндров с D=15 см и Я=30 см.
При изготовлении образцов бетонную смесь уплот-
няют в соответствии с требованиями стандартов. Ее ук-
ладывают в формы не позднее чем через 15 мин после
изготовления. Предусмотрены следующие режимы
твердения образцов:
1) выдерживание в формах, укрытых влажной
тканью, при температуре 20±3°С не менее 20 ч с после-
дующим извлечением из форм и хранением в камере
нормального твердения (температура 20±2°С и относи-
тельная влажность не ниже 90°^) или тепловой обработ-
кой в зависимости от целей испытания. Этот режим при-
меняется при проверке составов бетона и контроле ка-
чества товарного бетона;
* Килограмм-сила на 1 см2 в Международной системе единиц
СИ равна 98066,5 ньютона на 1 л«2 («/№), или 0,980665 деканьютона
на 1 сл«2 (дан/см2).
2) выдерживание в формах под укрытием около забе-
тонированной конструкции; распалубка образцов ведет-
ся одновременно с распалубкой конструкции (или одно-
временно с прекращением ухода за конструкцией);
дальнейшее хранейие образцов предусмотрено в услови-
ях, в которых находится конструкция. По данному режи-
му хранят образцы, предназначенные для контроля
качества монолитного бетона в конструкциях;
3) выдерживание в формах, укрытых влажной
тканью, в течение двух суток после распалубки, хране-
ние в камере нормального твердения или во влажном
песке (опилках). Этот режим рекомендуется при испы-
тании гидротехнического бетона;
4) твердение до момента испытаний (для определения
отпускной прочности) совместно с изделиями или в ана-
логичных условиях. Затем оставшиеся образцы для оп-
ределения проектной марки бетона хранят в камере
нормального твердения. Этот режим нужно применять
при контроле бетона в сборных бетонных и железобе-
тонных изделиях.
После распалубки форм образцы следует тщательно
осмотреть. Согласно требованиям ГОСТ 4800—59, об-
разцы не должны иметь раковин и других дефектов;
если они обнаружены хотя бы на одном из кубиков, все
образцы данной серии бракуют. По ГОСТ 10180—67,
качество изготовленных образцов контролируют опреде-
лением их объемной массы путем взвешивания. При
этом значение объемной массы вычисляют с точностью
до 10 к,г!м3, но если частное значение ее отклоняется от
среднего (по серии) более чем на 3%, все образцы бра-
куют и не подвергают испытаниям.
Грани образца, которые при испытании прилегают
к опорным плитам пресса, должны быть строго парал-
лельны. Небольшие неровности (наплывы) следует уст-
ранять шлифованием. Поскольку на состояние поверх-
ности существенное влияние оказывает качество исполь-
зуемых форм, ГОСТ 10180—67 предъявляет следующие
требования: внутренние (опорные) поверхности форм
должны быть шлифованными (класс чистоты v 6), не-
опорные поверхности иметь класс чистоты V 3; отклоне-
ния внутренних поверхностей от плоскости допускаются
не более 0,01 мм, а размеров — не более ±1%. Допуска-
ются отклонения от прямого угла между гранями на
такой угол, тангенс которого не более 0,005. По данным
[278], прочность на сжатие снижается на 15% при от-
клонениях поверхности от плоскости на 0,25 мм.
Получить опорные поверхности образцов-цилиндров
хорошего качества сложнее, чем у кубов. Поэтому пос-
ле окончания формования цилиндрические формы за*
крывают шлифованными крышками и кладут на бок.
В таком положении формы находятся до распалубки.
При необходимости опорные грани цилиндров могут
быть выровнены высокопрочными быстротвердеющими
растворами, толщина слоя которых не должна превы-
шать 2 мм. В США для этих целей применяют разогре-
тую мастику, состоящую из 3 вес. ч. серы и 1 вес. ч.
наполнителя.
Время выдерживания образцов до испытания после
извлечения их из среды хранения не регламентировано
стандартом. Но при значительных колебаниях этого
срока увеличивается разброс результатов испытаний и,
следовательно, уменьшается их точность. Поэтому об-
разцы, извлеченные из камеры нормального твердения,
рекомендуется выдерживать до начала испытаний не
более 1 ч, а образцы, прошедшие тепловую обработ-
ку, — не менее 4 ч после окончания тепловой обработки.
Для испытания бетонных образцов на сжатие наибо-
лее часто применяют гидравлические прессы [79, а]
с усилием 50—250 тс, но в некоторых случаях — с уси-
лием 500 тс (в зависимости от марки бетона и размеров
образцов). При выборе пресса следует учитывать, что
лучше проводить испытания при разрушающих нагруз-
ках у верхнего предела измерительной шкалы пресса.
Если разрушающая нагрузка находится в пределах на-
чальных делений шкалы, относительная погрешность
показаний пресса возрастает. В этих случаях рекомен-
дуется использовать прессы меньшей мощности. Вели-
чина разрушающей нагрузки должна находиться в пре-
делах от 30 до 80% максимального усилия принятой
шкалы измерений. При этом не допускается снимать
отсчеты на участке шкалы, соответствующей интервалу
от 0 до 20% этого максимального усилия, так же как
и испытывать силой, меньшей, чем 10% грузоспособнос-
ти пресса.
Допустимая погрешность прессов должна состав-
лять не более ±2%; она контролируется путем поверки
прессов органами государственного метрологического
надзора не реже одного раза в два года. Кроме того,
14
через год после госповерки, а для прессов с монометри-
ческим и торсионным силоизмерением через каждые
полгода проводят ведомственную поверку в соответст-
вии с требованиями, изложенными в «Инструкции
239—61 по проверке прессов для испытания строитель-
ных материалов на сжатие и изгиб». Различного рода
дефекты пресса (износ опорной части, трение в сфериче-
ской опоре), загрязнение масла, погрешности тариров-
ки, а также неточная центрировка образцов могут быть
причиной значительного разброса показателей и сниже-
ния достоверности результатов.
На результаты испытания образцов оказывает вли-
яние толщина опорных стальных плит пресса. При ма-
лой толщине плита, опирающаяся на шарнир пресса,
изгибается, что приводит к снижению прочности бетон-
ного образца. По данным [267, 106], желательно, чтобы
толщина опорной плиты пресса составляла 0,8 стороны
образца. По мнению О. П. Квирикадзе, Н. В. Свечина
и Г. В. Сизова, при полном исключении влияния изгиба
плиты кубы разных размеров будут показывать одина-
ковые результаты1 [177, 213].
При испытаниях кубик устанавливают на опорной
плите пресса таким образом, чтобы направление усилия
сжатия было направлено параллельно слоям укладки
бетона в форму. Образец должен быть тщательно цент-
рирован: при этом его вертикальная геометрическая
ось проходит через центр шарнира плиты пресса2. Что-
бы облегчить выполнение данного условия, на нижней
опорной плите целесообразно начертить контуры для
каждого размера образца; при испытании цилиндров
используют специальные шаблоны. Перед установкой
на пресс опорные поверхности образца и опорные плиты
тщательно протирают сухой тканью. На них не должно
быть остатков разрушенных образцов, а также масел
и смазки.
Нагрузку при испытании следует увеличивать по-
степенно, без пульсации, со скоростью 2—10 кгс!см2 • сек\
при испытании гидротехнического бетона — со скоро-
1 Влиянию масштабного фактора на /?Сж уделялось недостаточ-
но внимания. Испытания кубов с ребром 30 и 40 см показали, что
с увеличением размера образца коэффициент призменной прочности
возрастает, и кубы разрушаются по вертикальным плоскостям [ПО]
2 При определении призменной прочности и модуля упругости
образец центрируют по физической оси [30].
стью 2—3 кгс!см2-сек. Изменение скорости нагружения
сказывается на величине разрушающей нагрузки. При
скоростях нагружения, существенно меньших нормиро-
ванных, разрушающая нагрузка может снизиться на
5-15%.
Предел прочности при сжатии образца подсчитыва-
ют по формулам с точностью до 1 кгс/см2. Среднюю
прочность бетона определяют как среднеарифметиче-
ское значение результатов испытаний трех образцов-
близнецов (одна серия). Если при этом наименьшее
значение результата отклоняется более чем на 15% со-
седнего большего показателя, этот результат при вы-
числении средней прочности не учитывается. Прочность
гидротехнического бетона во всех случаях определяют
как среднеарифметическое значение двух наибольших
результатов испытаний трех образцов.
Методика испытания прочности бетона нашла отра-
жение в специальном документе РИЛЕМ, содержащем
рекомендации по этому вопросу [266]. По предложе-
нию комитета РИЛЕМ, предусматривается изготовле-
ние следующих образцов: кубов с длиной ребра d; ци-
линдров с диаметром d и высотой 2d; призм со сторо-
ной d и высотой ^3,5 d. Величина d должна превышать
четырехкратный максимальный размер заполнителя;
d=dn (1±0,06), где dn (номинальный размер) равен
10, 15, 20, 25 или 30 см. В качестве основного принят
dn= 15 см>. Образцы предусматривается хранить не
только в воздушно-влажных условиях, но и в воде. Ко-
митет РИЛЕМ в своих рекомендациях приводит данные
об образцах, применяемых для испытаний в различных
странах (табл. 3).
По рекомендации DIN 1048 «Испытания бетона»
(ФРГ) предусматривается определять /?Сж путем испы-
тания кубов с длиной ребра 10, 15, 20 и 30 см или ци-
линдров с диаметром 10, 15, 20 и 30 см при H=2Z)
[131].
2. Испытание бетона на растяжение и изгиб
Прочность бетона на растяжение при изгибе /?р.и,
осевое растяжение /?р и растяжение при раскалывании 1
1 В ГОСТ 4800—59 не устанавливается различия между Яр и
Яр.р; считается, что обоими методами можно определять прочность
бетона на осевое растяжение.
Таблица 3. Размеры образцов для испытания
бетона в см
Страна Испытание на сжатие Испытание на растяжение
Бельгия Куб с ребром 20 (в исследова- ниях куб с ребром 14—16), ци- линдр D = 15 и /7=30 —
Чили Куб с ребром 20 —.
Испания Цилиндр D=15 и /7=30 (для гидротехнического бетона —• кубы) —
Финляндия Куб с ребром 20 и цилиндр D = 15 и Я=30 10X10X50, 10X10X80
Франция Кубы с ребром 15 и 20; ци- линдр D=16 и /7=32 7X7X28; 7X7X35
Англия Венгрия1 Кубы с ребром 10 и 15 Куб с ребром 20 10X10X50; 15X15X70 15X15X60
Индия Кубы с ребром 10 и 15; ци- линдр D=10 и Н=30; маленькие цилиндры с отношением стороны (диаметра) к максимальному раз- меру заполнителя >3: 1 10X10X50; 15X15X70
Норвегия Куб, цилиндр
Голландия Куб с ребром 20, а также призмы 10X10X30 и 10X10X65 10X10X30; 10X10X65
Португалия Кубы —
Швейцария Кубы с ребром 16, 20 и 30; призмы 12X12X36 и 20X20X60 для гидротехнического бетона; ци- линдр />=30 и /7=45 12X12X36; 20X20X60; 30X30 X 60
Чехослова- кия1 Кубы с ребром 15, 20, 30 и 40; призмы 10X10 X 40, 15X15 X 60 и 20X20X80; цилиндры D=»15 и Я=30, а также D«20 и /7=40 10X10X40; 15X15X60; 20 X 20 X80
США Цилиндры2 D=15 и Я=30
Югославия Кубы с ребром 14 и 20; цилиндр D=15 и /7=30 12X12X36; 20X 20X60
1 В социалистических странах проводится унификация методов испытаний
в соответствии с рекомендациями СЭВ РС279—66.
3 В США прочность бетона допускается определять по данным испытания
кубов с размером ребра 10 см, в этом случае полученный результат умножает-
ся на 0,8 [276].
Таблица 4. Схемы стандартных методов определения /?р.и и RР
Схема определения предела прочности бетона
на растяжение при изгибе на осевое растяжение
образец ] схема испытаний | расчетная формула образец | схема испытаний расчетная формула
10180—67
Балочка 200 X
Х200 Х 800 мм
200.200.200
1'^' аоо~^1
Яр-"-57 да
Балочка 15DX
X 150Х'600 мм
[ *• «м * I
^ри--45 да
Те же образцы
и расчетная схема
испытаний
Rp=0,58
Балочка 100Х
X100 X 400 лсл
₽р.и.—31,5
Продолжение табл. 4
Схема определения предела прочности бетона
I гост на растяжение п ри изгибе на осевое растяжение
образец схема испытаний расчетная формула образец схема испытаний | расчетная формула
4800—59 Балочка 200X Х200Х800 мм |?00^00|200| | * 800 * | ЯР'"-54 bfl2 Восьмерка: сече- ние 50 x 50 лслс, длина средней ча- сти 250 мм 500 _|
Балочка 1,50 X X150 X 600 лслс /я-г-во _40ЛР *₽и~ bh* Цилиндр: Л=150 лслс, d= = 150 мм Я₽-р~ лД
Балочка 100 X X100X400 мм 100 юо^Ъюо 1; 400^1 ^н-27 ъь* Кубик 100Х100Х Х100 мм 0.5187Р Яр-Р~ аг
Rp.p стандартами предусмотрено определять на образ-
цах различных форм и размеров (табл. 4).
Испытания на изгиб. Образцы-балочки испытывают
на изгиб на прессах усилием около 5 тс. Если нет гидрав-
лических прессов, можно использовать приспособление
для испытания балки на двух опорах. Для равномерной
передачи нагрузки следует под верхние цилиндрические
опоры (диаметр цилиндров 25—30 мм) размещать сталь-
ные прокладки толщиной 6—8 мм и шириной 0,15 b (Ь —
ширина балки). В тех случаях, когда, например, необхо-
димо получить результаты повышенной точности, для ис-
пытаний можно использовать устройство, описание кон-
струкции которого приведено в работе [207]. Балочка
при испытании должна разрушаться в средней трети про-
лета, в противном случае результат не учитывают. Плос-
кость излома должна отклоняться от вертикальной
плоскости не более чем на 5° в сторону опор. Величину
средней прочности серии при испытаниях на изгиб и рас-
тяжения вычисляют так же, как и при испытании на сжа-
тие.
На величину 7?р.и оказывают влияние влажность бе-
тона, скорость загружения, схема приложения нагрузки,
размеры образцов и другие факторы. При испытании на
изгиб влажность образцов еще в большей мере влияет
на предел прочности, чем при испытании на сжатие. По-
этому не следует допускать даже небольшого пересуши-
вания балочек после того, как они будут извлечены из
влажной среды хранения. Характер влияния водосодер-
жания образцов на их прочность еще недостаточно иссле-
дован; этот вопрос остается в значительной мере дискус-
сионным [209, 211].
Согласно требованиям ГОСТ 10180—67, балочки ис-
пытывают при скорости загружения 0,3—0,7 кгс)см2 в 1
сек др разрушения образца. По ГОСТ 4800—59, испыта-
ние идет со скоростью 25 кгс!сек, что соответствует
0,17—0,68 кгс!см2 в 1 сек. Скорость увеличения нагрузки
при испытаниях на изгиб и осевое растяжение необходи-
мо тщательно контролировать. Увеличение скорости при-
водит к завышенным результатам.
Исследования, проведенные Г. Д. Цискрели [209],по-
казали, что прочность бетона уменьшается по мере уве-
личения расстояния между двумя сосредоточенными си-
лами. С увеличением его растет и зона максимальных мо-
ментов, ограниченная приложенными силами, и, следова-
20
тёльно, возрастает вероятность попадания наиболее сла-
бого сечения в эту зону. Поэтому в СНиП I-B.3-62 и в
проекте нового издания СНиП для определения RP.H по
результатам испытания балочек одной сосредоточенной
силой предусмотрен поправочный коэффициент 0,8.
Прочность образцов в значительной мере зависит от
их размера, и даже при полном подобии более крупные
образцы оказываются менее прочными, чем образцы ма-
лых размеров. Несмотря на то что масштабный фактор
полностью еще не изучен, предложенная для его объяс-
нения статистическая теория подтверждается экспери-
ментальными данными. Согласно этой теории, влияние
размеров образца обусловлено присутствием в материа-
лах случайных неоднородностей, из которых самая сла-
бая определяет прочность. С увеличением размеров об-
разца возрастает вероятность попадания наиболее опас-
ного дефекта.
Г. Д. Цискрели установил затухающий характер изме-
нения масштабного коэффициента и предложил формулу
для его вычисления:
*р.и= 1 — V 0,21g Л —0,236, (2)
где &р.в — масштабный коэффициент, представляющий собой отно-
шение прочности, полученной при испытании балки любого размера,
к прочности, полученной при испытании балки сечением 15X15 см;
h — высота балки в см.
При испытании балок [210] различных размеров (се-
чением от 7X7 до 60X60 см) и с постоянной величиной
расчетного пролета (/р=6 h) были получены данные,
позволяющие рекомендовать следующие значения мас-
штабных коэффициентов:
h 10 15 20 25 30 50
^р.и 2,1 1 0,85 | 0,8 0,75 0,7
Испытание на изгиб с определением 7?р и /?р.и предус-
мотрено в стандартах многих стран (см. табл. 3).
Испытания на осевое растяжение. Для определения
/?р методом осевого растяжения применяют образцы-
восьмерки. При изготовлении в них закладывают серьги
из проволоки диаметром 8—10 мм. С помощью этих се-
рег образцы центрируют.
При испытаниях на осевое растяжение весьма важно
не допустить высыхания образцов. В работах ВНИИГ
установлено, что 7?р повышается в процессе высушивания
образцов на воздухе. Ряд других исследователей пришел
к противоположному выводу, и тем не менее все данные
свидетельствуют об изменении предела прочности при
растяжении в зависимости от влажности образцов. По-
этому бетонные образцы-восьмерки следует испытывать
сразу же после их извлечения из среды, в которой они
хранились.
Образцы испытывают на разрывной машине с усили-
ем не более 5 тс и степенью точности ±2%. Скорость
возрастания нагрузки должна составлять 4-^5 кгс!сек.
Основная трудность при выполнении испытаний бетона
на осевое растяжение заключается в центрировке образ-
цов. Из-за несовершенства существующих методов креп-
ления во многих случаях получаются недостоверные
результаты. Поэтому метод прямого испытания на осевое
растяжение для определения /?р не нашел широкого при-
менения.
С целью улучшения центрировки образцов в
ТНИИСГЭИ [208] было предложено испытывать вось-
мерки, укрепленные в разрывной машине с помощью
бесконечных тросов. Происходящая при этом самобалан-
сировка образца способствует уменьшению эксцентрич-
ности нагрузки и получению более точных результатов.
При испытаниях на осевое растяжение сохраняются
общие закономерности влияния масштабного фактора.
Зависимость /?р от площади сечения образцов видна из
данных (табл. 5), полученных в опытах Г. Д. Цискрели.
В Чехословакии были проведены испытания на осевое
растяжение бетонных цилиндров различных размеров
[272]. Результаты этих исследований также свидетель-
ствуют о влиянии размера образцов, но при H[D=const
оно не столь резко выражено (рис. 1).
Метод оценки предела прочности при осевом растя-
жении путем испытания образцов-восьмерок имеет ряд
существенных недостатков: напряжения в шейке образца
распределяются неравномерно; требуется сложное обору-
дование для испытаний; значения /?р и /?Сж приходится
определять на образцах различной формы и др.
Испытания раскалыванием образца. Широкое распро-
странение получил метод испытания бетона на растяже-
ние путем раскалывания образцов сжимающей нагруз-
Таблица 5. Влияние масштабного фактора
на р
Сечение образца в см Площадь попе* речного сечения В ГЛ3 Яр, кгс/см? Р рЮхЮ
7X7 49 26,65 1,17
10X10 100 21,75 1
15X15 225 18,75 0,86
20X20 400 17,50 0,80
кой, предложенный Ф. Карнейро [230]. Бетонный ци-
линдр в горизонтальном положении подвергается сжа-
тию равномерно распределенной нагрузкой. Метод осно-
ван на решении известной в теории упругости задачи
Герца о распределении напряжений в тонком круговом
диске, сжимаемом по диаметру двумя силами. Согласно
решению задачи Герца (рис. 2), подтвержденному экспе-
Рис, 1, Зависимость прочности бетона от размеров цилиндра
риментальными исследованиями с использованием поля-
ризационно-оптического метода, напряжения в любой
точке поперечного сечения цилиндра можно вычислить
из уравнений
2Р /cos Ox sin2 cos 02 sin2 02 1 \
°х~~ \ гх г2 d )*
2Р /cos8 Ox cos8 02 1 \
л/ \ Г1 r2 d /
2Р /cos2 Ox sin Ox cos2 02 sin 02 \
Хху— л1\ Гх г2 /
В точках вертикального диа-
метра, т. е. при 01 = О2=О, по-
лучаем
2Р
иг =----;
nld
2Р / d d \
°у aid \ Г! г2 /
1ху — О’
Рис. 2. Схема задачи Герца Таким образом, в любой то-
чке вертикального диамет-
ра касательные напряжения отсутствуют, а горизонталь-
ные растягивающие напряжения имеют постоянное зна-
чение, т. е. 6Х=const. Напряжения, возникающие в бе-
тонных цилиндрах при испытании раскалыванием,
несколько отличаются от вычисленных по формулам тео-
рии упругости, и формула для расчета /?р.р имеет вид
Й₽-₽~СЯИ’
(3)
где С — безразмерный коэффициент.
Это различие объясняется тем, что вместо линейно
распределенной нагрузки на цилиндр действует нагруз-
ка, распределенная по ширине прокладки. Известное
влияние оказывают коэффициент Пуассона и пластиче-
ские деформации, возникающие в бетоне при высоких
напряжениях.
В действительности прочность, определяемая методом
раскалывания /?р.р не совпадает с прочностью на осе-
вое растяжение /?р. В большинстве случаев /?р меньше,
чем /?р,р [42, 246, 247]. Однако отсутствие надёжного ме-
тода определения сопротивления бетона чистому растя-
жению явилось основной причиной широкого распрост-
ранения метода раскалывания. В СССР этот метод во-
шел в ГОСТ 4800—59; он стандартизирован в ряде стран
и рекомендован РИЛЕМ.
Ширина и материал прокладок, применяемых при
испытаниях, в значительной мере определяют характер
Рис. 3. Схема
центрирования
прокладок с по-
мощью канавок
/—бетонный цилиндр;
2 — металлический
стержень (проклад-
ка)
Рнс. 4. Схема испытания кубов рас*
калыванием
в-в положении «на ребро»; б —в полр-
жеиии «по грани» с помощью металличе-
ских стержней
распределения напряжений. Лучшие результаты достиг-
нуты при использовании прокладок из многослойной фа-
неры или сосны шириной не более 0,1 диаметра цилиндра
[151, 184]. Для более точного размещения прокладок
при испытании и уменьшения глубины смятия бетона
Б. Г. Скрамтаев, П. Ф. Шубенкин и А. А. Будилов [168]
предложили делать в цилиндрах канавки (рис. 3), в ко-
торые входит применяемая в качестве прокладок арма-
тура.
Ряд авторов [136] указывают на существование зави-
симости /?р.р от масштабного фактора при испытании
раскалыванием. В связи с этим представляется целесо-
образным в практике испытаний использовать стандарт-
ные цилиндры с Z)=15 см и Н=30 см. Определение
прочности на растяжение раскалыванием цилиндров да-
ет довольно стабильные результаты. Данные, получен-
ные при исследованиях, выполненных в СССР, Бразилии,
Польше, Англии и других странах [4, 224], в основном
согласуются между собой и позволяют считать описан-
ный метод вполне приемлемым.
Использовать метод раскалывания цилиндрических
образцов рекомендуется в тех случаях, когда такие же
образцы применяют и для определения /?Сж. При оценке
/?сж на образцах-кубиках применять в испытаниях на
растяжение цилиндры менее целесообразно. Поэтому
лучше всего испытывать стандартные образцы-кубы для
определения сопротивления растяжению методом раска-
лывания. Инженер Вейцман (Чехословакия) предложил
определять величину /?р.р сжатием кубов со стесанными
гранями [227]. Из схемы испытания (рис. 4, а) видно,
что механизм разрушения в данном случае аналогичен
описанному выше.
Б. Г. Скрамтаев, П. Ф. Шубенкин и А. А. Будилов
[168] рекомендовали при испытании стандартных кубов
нагрузку передавать через стальные стержни (рис. 4, б)
и растягивающие напряжения вычислять по формуле
2Р
^Р-Р - ла2 • <4
где а — сторона куба в см.
Они установили следующую зависимость прочности
на осевое растяжение от диаметра применяемых сталь-
ных стержней:________________________________________
D, мм 2 5 10 12 14 16 20
/?р.р. кгс/см2 19 18,5 22 23 24 25,5 27
Эти авторы предложили определять /?р.р при мини-
мальном диаметре стержня.
Последующие работы [4], посвященные анализу дан-
ного метода, позволили установить характер влияния
диаметра стержней на смятие бетона и, следовательно, на
величину 7?р.р, а также рекомендовать поправочные ко-
эффициенты для учета этого фактора. С целью совершен-
ствования метода испытания в НИИСтройматериалы
БССР [4] предложено приспособление, состоящее из
двух стальных пластин с гребнями. Благодаря шарнир-
ному устройству более равномерно распределяется на-
грузка на образец. По данным [36], рекомендуется при-
способление, с помощью которого можно расположить
раскалывающие стержни в одной плоскости. Это достига-
ется размещением стальных пластин с опорными стерж-
нями на двух трубчатых стойках.
Согласно требованиям ГОСТ 4800—59, прочность бе-
тона на осевое растяжение предусматривается опреде-
лять путем раскалывания цилиндров с H=D=\5 см и
кубов с ребром 10 см. Образцы изготовляют и хранят так
же, как и при определении Для образования опор-
ных площадок (шириной
14 мм) на ребрах кубов в фор-
мы перед бетонированием ус-
танавливают закладные эле-
менты. Плоскости опорных
площадок кубов должны быть
строго параллельны.
При установке образцов
для испытаний между плитами
пресса и опорными площадка-
ми кубов или взаимнопротиво-
положными образующими ци-
линдров помещают прокладки,
изготовленные из трехслойной
фанеры шириной 0,2 диаметра
(или диагонали) образца. Что-
бы облегчить установку про-
Рис. 5. Схема определения
/?р.р и 7?сж на одном и том
же образце
а — испытанием на раскалыва-
ние; б — испытанием на сжа-
тие
кладок, длину их следует при-
нимать несколько большей, чем высота цилиндра (куба).
Направление сжимающей силы должно совпадать с диа-
гональной (для цилиндров диаметральной) плоскостью
образца, а ось образца должна проходить через центр
шарнира опорной плиты пресса.
Предложена [116] конструкция специального корректора, при-
менение которого повышает точность испытания методом раскалыва-
ния. Для проведения испытаний образец устанавливают на нижней
плите. Затем, вращая маховик, сближают рамки до их соприкосно-
вения с образцом, после этого цилиндр устанавливают по длине с
помощью Масштабной линейки, укрепленной на одной из рамок, и
опускают верхнюю плиту. В начале проведения испытания рамки
несколько отводят в сторону, чтобы они не повредились.
Скорость загружения не должна превышать 2 кгс!см2-
•сек. Предел прочности бетона на осевое растяжение
вычисляют по формулам:
при испытании цилиндров
о _2Р.
*₽-₽- л/d'
при испытании кубов
Яр.р-0,5187
Метод раскалывания в соответствии с рекомендация-
ми РИЛЕМ [266] применяют при испытании образцов
в виде кубов, цилиндров и половинок балочек, оставших-
ся после испытания на изгиб.
Методом раскалывания можно проводить ряд испыта-
ний на одном и том же образце. Так, И. Н. Ахвердов и
С. М. Ицкович [109] показали, что один и тот же кубик
вначале может быть испытан раскалыванием, а затем на
Рис. 6. Схема определения характеристик бетона
а —начального модуля упругости; б — сопротивления растяжению при из-
гибе; в — сопротивления раскалыванию; а — сопротивления сжатию
сжатие (рис. 5). М. 3. Симонов предложил [109] опре-
делять характеристики бетона на образцах одной серии.
Для этого следует изготовить серию призм размером
10ХЮХ40 см при максимальной крупности заполнителя
до 20 мм или размером 15X15X55 см при крупности за-
полнителя до 40 мм. Испытания проводят так: сначала
путем испытания на сжатие до разрушения трех призм
определяют /?пр, а затем на оставшихся трех призмах
последовательно определяют значения Е, /?р.и, /?Р.Р и /?Сж
(рис. 6).
Представляет интерес способ испытания раскалыва-
нием [231], по которому образец.разрушается при помо-
щи конических пуансонов. Нагрузка Р прилагается через
пуансоны, острие которых устанавливают в центрах тор-
цевых опорных плоскостей цилиндра. Предел прочности
вычисляют по формуле
_________Р______
РР л
(5)
где ri — радиус цилиндрического образца; г2 — радиус пуансона; Н —
высота цилиндра.
В литературе [182] описан метод кручения образцов,
который практического применения не нашел. На основе
способа внутреннего давления трубчатых образцов [41,
182] У. М. Малхотра и Н. Г. Золнерс (Канада) разрабо-
тали методику испытания бетонного кольца на растяже-
ние. Размеры бетонных колец следующие: при макси-
мальной крупности заполнителя до 9,5 мм внутренний
диаметр 150 мм и сечение 38X38 мм; при крупности до
19 мм — соответственно 300 мм и 75X75 мм. В середине
кольца, установленного на плите, помещают надувную
камеру и сверху закрепляют плиту, которая не соприка-
сается с-бетоном. После этого закачивают воду и в каме-
ре создается равномерное давление, контролируемое ма-
нометром.
3. Определение прочности легких бетонов
Бетоны на пористых заполнителях. В соответствии
с требованиями ГОСТ 11050—64 предел прочности при
сжатии легкого бетона на пористых заполнителях опре-
деляют по результатам испытания бетонных образцов-
кубиков с размеров ребра 15 см без учета каких-либо пе-
реходных коэффициентов. Предел прочности при сжатии
крупнопористого бетона определяют по ГОСТ 8462—62
на образцах-кубах с размером ребра 20 см.
Основные требования к применяемым формам для из-
готовления образцов, к испытательным машинам, поряд-
ку проведения испытаний и обработке их результатов
такие же, как и при испытаниях тяжелых бетонов. Рас-
смотрим некоторые особенности, характерные для опре-
деления /?сж легких бетонов.
Легкобетонную смесь можно укладывать в формы
двумя способами: вибрированием без пригруза и с
пригрузом (размер пригруза 14,5X14,5 см, масса 10 кг).
Первый способ применяют для укладки смесей жестко-
стью менее 60 сек, второй — для более жестких смесей.
Подвижные смеси или крупнопористый легкий бетон до-
пускается укладывать в формы штыкованием.
Жесткость легкобетонной смеси определяют так же,
как и тяжелых бетонов, с помощью технического виско-
зиметра. Для смесей с жесткостью менее 60 сек время
вибрирования принимают соответствующим жесткости
легкобетонной смеси, увеличенной на 30 сек. Вибрация
образцов из жестких смесей, укладываемых с помощью
пригруза, длится до прекращения оседания пригруза
(пуансона) и появления цементного молока. При этом
продолжительность уплотнения не должна превышать
2 мин. Приведенные рекомендации об уплотнении стан-
дартных образцов из легкобетонной смеси даны с учетом
использования виброплощадки с амплитудой колебания
под нагрузкой 0,5 мм и частотой ЗООО_2оо кол!мин. Если
применяют виброплощадки с другими амплитудами и ча-
стотой колебаний, продолжительность вибрации легкобе-
тонной смеси должна быть такой, при которой обеспечи-
вается ее полное уплотнение (не менее 30 сек).
При твердении в нормальновлажностных условиях
образцы из монолитного бетона хранят в формах, укры-
тых влажной тканью, в течение двух суток, а затем поме-
щают в камеру нормального твердения (как исключение
их хранят во влажном песке или опилках). В случае
применения тепловой обработки, помимо кубов, твердею-
щих с легкобетонными конструкциями и изделиями, одну
дополнительную серию (три куба) испытывают после
хранения в камере нормального твердения. Образцы,
хранившиеся во влажных условиях, помещают в воздуш-
но-сухую среду за сутки до испытаний; образцы, подвер-
гавшиеся тепловой обработке, испытывают не ранее чем
через 4 ч после ее окончания. Перед испытанием образцы
выдерживают в помещении при температуре воздуха
20±2°С. Ребра образцов-кубов очищают от наплывов, а
грани шлифуют. «Подливка» и затирка поверхностей за-
прещаются. Если смесь расслоилась или на образцах
появились видимые трещины и околы ребер глубиной бо-
лее 20 мм, образцы не испытывают.
Объемную массу образцов из легкого бетона опреде-
ляют с точностью до 10 кг)м3. Если при этом наименьшее
значение объемной массы куба в серии будет отличаться
от наибольшего более чем на 10%, всю серию образцов
не испытывают. Среднюю прочность рассчитывают как
среднее арифметическое значение результатов испыта-
ния трех образцов серии, но если наименьший результат
отличается более чем на 20% следующего большего по-
казателя, то 7?сж вычисляют по двум наибольшим ре-
зультатам.
В стандарте не регламентировано определение преде-
лов прочности бетона при других напряженных состояни-
ях, кроме сжатия. При оценке этих характеристик реко-
мендуется пользоваться методикой, принятой в НИИЖБ
Госстроя СССР [109]. Так, величины /?р.и и /?р рекомен-
дуется определять на балочках размером 15X15X60 см
по методике, принятой для обычных бетонов. Это также
следует из СНиП I-B.3-62, где нет ограничений на бето-
ны, которые испытывают по описанной методике. В ряде
работ указывается на возможность применения метода
раскалывания для испытания легких бетонов [109]. При
испытании легких бетонов так же, как и тяжелых, значе-
ния кубиковой, цилиндрической и призменной прочности
различаются. В чехословацких нормах [133] приняты
следующие соотношения между указанными прочностя-
ми для бетонов на пористых заполнителях и доменном
шлаке (табл. 6).
Таблица 6. Зависимость /?Сж от вида
испытанного образца
Прочность Переходные коэффициенты при прочности бето* на на сжатие в кгс/см*
100 | 200 300 400 | 500 600
Кубиковая 1 1 1 1 1 1
Цилиндрическая 0,88 0^82 0,81 0,79 0,77 0,75
Призменная 0,88 0,82 0,81 0,79 0,77 0,75
Примечание. Для цилиндров HID-2, для призм //Л-3-ь4.
В нормах предусматриваются следующие допустимые
отклонения частных результатов для одного замеса:
на 10% для бетона со средней прочностью >300 кгс/см*
» 15% » » » » » 100—299 »
» 20 % » » » » » 100»
Ячеистые бетоны. Маркой ячеистых бетонов по проч-
ности на сжатие R называют предел прочности бетона
при сжатии (временное сопротивление сжатию), полу-
ченный при испытаниях кубов размером 200Х200Х
Х200 мм, которые прошли тепловую обработку и имеют,
естественно, среднюю влажность (по весу): 8% для ячеи-
стых бетонов, в состав которых в качестве кремнеземи-
стого компонента входит кварцевый песок, и 15% для
ячеистых бетонов, в состав которых в качестве кремнезе-
мистого компонента входит зола. СНиП I-B.3-62, МРТУ
7-20-6Й и CH 287—65 устанавливают для ячеистых бето-
нов следующие марки по прочности на сжатие: 15, 25,
35, 50, 75, 100, 150 и 200.
В производственных условиях и при подборе состава
прочность бетона оценивают по контрольной характери-
стике ячеистого бетона /?Сух, которую определяют путем
испытания контрольных образцов в виде кубов с разме-
ром ребра 10 см или цилиндров диаметром и высотой
10 см, выпиленных или высверленных из готовых изде-
лий или контрольных неармированных блоков. В соот-
ветствии с ГОСТ 12852—67, формование образцов в ме-
таллических формах допускается только при проведении
лабораторных исследований.
Контрольные блоки изготовляют одновременно с из-
делиями из того же бетона и по той же технологии. Вы-
соту контрольных блоков при горизонтальном формова-
нии принимают равной толщине изделий, ширину и высо-
ту блоков — не менее 40 см. Образцы выпиливают или
высверливают из центральной части контрольных блоков
или изделий по одному из низа и верха изделия (по нап-
равлению его формования). Если изделия из ячеистого
бетона формуются в вертикальном положении (в кассет-
ных формах), то образцы выпиливают или высверливают
из верхних слоев изделий. Схема выпиливания приведе-
на в стандарте.
Контрольную характеристику ячеистых бетонов на ос-
нове пенообразователя допускается определять путем ис-
пытания на сжатие контрольных кубов с размером ребра
10 см, изготовленных в металлических формах и прошед-
ших тепловую обработку вместе с изделием из ячеистого
бетона. В работе [63] рекомендуется широко применять
этот метод, так как отпадает необходимость в высверли-
вании и шлифовке образцов.
Контрольную характеристику ячеистых бетонов всех
видов определяют испытанием образцов, предварительно
высушенных до постоянной массы при температуре 105—
110°С. За постоянную массу образца принимают такую,
при которой разница между двумя последующими взве-
шиваниями после высушивания не будет превышать
0,5% массы образца. При этом время между двумя взве-
шиваниями должно быть не менее 4 ч.
Грани образцов, выпиленных или высверленных из изделия (конт-
рольного блока), соприкасающиеся с платами пресса, должны быть
параллельны и обязательно отшлифованы. Сжимающая сила приис-
32
пытании образцов должна быть направлена перпендикулярно за-
ливке, если изделия для стен, покрытий и перекрытий формуются в го-
ризонтальном положении, но может быть направлена перпендику-
лярно или параллельно заливке в зависимости от работы изделия
в конструкции, если изделия формуются в вертикальном положении.
Скорость загружения во время испытания 2—3 кгс!см2>сек.
Предел прочности при сжатии вычисляют с точностью
до 1 кгс!см2 как среднеарифметическое значение резуль-
татов испытаний шести образцов. При этом учитываются
частные результаты испытаний (но не менее четырех),
отличающиеся от среднего не более чем на ±20%. По по-
лученной в испытаниях контрольной характеристике /?Сух
вычисляют марку ячеистого бетона R.
^суХ» кгс/см2 25 35 50 75 100 150 200 300
R 15 । 25 35 50 75 100 150 200
Коэффициент k выпиленных или высверленных образцов
равен 1,2, а формованных— 1. Кроме определения кон-
трольной характеристики для ускоренной оценки качест-
ва ячеистого бетона три кубика (цилиндра) испытывают
через 24 ч, после окончания тепловой обработки без ис-
кусственной сушки.
Таблица 7. Влияние размеров и формы образцов
на прочность ячеистого бетона
Образец Предел прочности при сжатии образцов
из газобетона из пенобетона
на кварцевом песке на золе-уносе
в дес/см9 В % 1 в % в кгс/сл? в %
Куб с ребром: 7 см 55 145 69 138 62 138
10 » — — 66 132 58 129
12 » 45 118 — — — —
20 » 38 100 50 100 45 100
30 » ... 30 79 41 82 38 85
Цилиндр высотой 15 см и диаметром 30 см . — 53 106 48 107
О влиянии размеров образца на прочность ячеистых
бетонов указывалось в исследованиях многих авторов
[158]. Представляют интерес экспериментальные данные,
полученные для различных видов ячеистых бетонов
(табл. 7).
Однако, по данным О. Графа [158], если бетонные об-
разцы из ячеистого бетона не изготовлены в специаль-
ных формах, а вырезаны из конструкции, влияние фор-
мы образца сказывается значительно меньше. Такой же
вывод для пенобетона находим в работе [63].
Согласно требованиям СНиП I-B.3-62 и СН 287—65,
чтобы перейти от прочности образцов иных размеров к
прочности на сжатие кубов с размером ребра 10 см или
цилиндров диаметром и высотой 10 см, пользуются
формулой
#cyx = ^p#r» (6)
где Ясух—предел прочности при сжатии сухих кубов с размером
ребра 10 см (контрольная характеристика); Rx—предел прочности
при сжатии сухих кубов с размером ребра х (для цилиндров х —
диаметр и высота); Лр— коэффициент, учитывающий влияние раз-
мера образцов-кубов:
X, см 5 7 10 15 20
Кр 0,8 0,9 1 1,1 1,2
Эти же коэффициенты рекомендуются и в работе
[102]. Если для определения 7?Сух испытывают кубы с
размером ребра 20 см, марку ячеистого бетона можно
вычислить цо формуле /?=0,85 /?Сух„, где /?Сухо —
предел прочности при сжатии сухих кубов с размером
ребра 20 см.
Согласно ГОСТ 8462—62, прочность ячеистого бетона
можно найти путем испытания высушенных до постоян-.
ной массы цилиндров диаметром и высотой 7 или 5 см,
высверленных из готовых изделий или из контрольных
блоков. В этом случае прочность рассчитывают путем
умножения результатов испытаний цилиндров с £>=
=Н=7 или 5 см на коэффициенты, значения которых
приведены в табл. 8.
Марка бетона получается несколько отличная от той,
которую определяют при испытании по ГОСТ 12852—67
и СН 287—65.
Таблица 8. Коэффициенты для определения марки
ячеистого бетона по результатам испытания
цилиндров
Размер цилиндров Коэффициенты для образцов из ячеистого бетона
на кварцевом песке на золе
Диаметр-высота—1 см 0,70 0,65
Диаметр-высота=5 см 0.75 0,70
Предел прочности ячеистого бетона зависит не только
от размеров испытываемого образца, но и от его влаж-
ности, с увеличением которой прочность уменьшается.
Поэтому, когда влажность ячеистого бетона более высо-
кая, чем естественно средняя, необходимо величину вре-
менного сопротивления образцов с естественно средней
влажностью умножить на коэффициент kw (табл. 9).
Таблица 9. Значения коэффициентов влажности k®
Характеристика влажности ячеистого бетона Влажность со (по весу) в % Коэффициент k®
для ячеистых бетонов
на квар- цевом песке на золе на квар- цевом песке на золе
Естественно средняя Повышенная | 8 10 12 15 >20 15 17 19 22 >25 1 0,97 0,92 0,88 0,82 1 0,97 0,96 0,94 0,91
Согласно ГОСТ 12852—67, отпускную прочность изде-
лий со стабильной влажностью допускается определять
по результатам испытания трех образцов. Испытание
проводят не ранее чем через сутки после окончания тер-
мовлажностной обработки; величина отпускной прочно-
сти должна быть не менее контрольной характеристики,
умноженной на коэффициент k:
% 8 10 12 15—25
k 0,85 0,82 0,78 0,75
В ГОСТ 12852—67 предусмотрена методика опреде-
ления призменной прочности на образцах размером ЮХ
ХЮХЗО см и прочности на растяжение путем раскалы-
Рис. 7. Схема испытания образцов
ячеистого бетона раскалыванием
а — куба; б —• цилиндра
вания цилиндров или кубов (рис. 7). Порядок вычисле-
ния средней прочности /?пр и /?р.р аналогичен определе-
нию Rem.
4. Методика контроля прочности бетона
В соответствии с требованиями СНиП Ш-В.1-70 и
ГОСТ 10180—67 прочность бетона контролируют путем
испытания серий образцов, изготовленных из проб бетон-
ной смеси. Проба представляет собой порцию бетонной
смеси, отобранную за один прием; ее объем должен пре-
вышать требуемый для изготовления серий в полтора-два
раза. Серия состоит обычно из трех образцов; при конт-
роле монолитного бетона, когда пробы отбирают у места
приготовления и укладки бетонной смеси, допускается
изготовлять серию из двух образцов (за исключением
зимних условий).
Согласно СНиП Ш-В.1-70, количество проб не зави-
сит от объема укладываемого бетона. При производстве
товарного бетона отбирают не менее одной пробы в сут-
ки для каждого состава бетонной смеси, приготовленного
в смесителях, загружаемых через одну группу дозато-
ров. Из пробы изготовляют одну серию образцов, кото-
рую испытывают в возрасте 28 суток после твердения в
нормальных условиях.
При изготовлении бетона на бетонных узлах мощно-
стью менее 15 м3/ч, обеспечивающих бетоном только дан-
ный строящийся объект, прочность можно оценивать по
результатам испытания образцов, изготовленных на ме-
сте бетонирования. На узлах в этом случае изготовляют
образцы один раз в неделю.
На месте укладки отбирают не менее двух проб в сут-
ки, из каждой изготовляют одну серию образцов. Если
конструкция бетонируется в несущей опалубке, изготов-
ляют по две серии, одну из которых испытывают перед
снятием опалубки. Контрольные образцы хранят защи-
щенными от непосредственного попадания солнечных лу-
чей в условиях, аналогичных условиям твердения бетона
в конструкциях.
Согласно ГОСТ 7473—61, прочность бетона, опреде-
ляемая испытанием стандартных контрольных образцов,
изготовленных на заводе из отпущенной потребителю
бетонной смеси и твердевших в условиях, указанных по-
требителем, должна быть равна требуемой с допускае-
мым отклонением не более минус 10% для 20% испыты-
ваемых серий образцов.
При бетонировании в зимних условиях количество се-
рий образцов, изготовляемых из пробы бетона, увеличи-
вают до трех: одну серию испытывают при снижении тем-
пературы в бетоне до 1—2° (при введении противомороз-
ных добавок до расчетной температуры твердения), вто-
рая служит запасной.-Дополнительные серии образцов
изготовляют также при контроле /?Сж перед передачей
напряжения на бетон и в некоторых других случаях. Ко-
личество серии образцов в пробах можно не увеличи-
вать, если промежуточные испытания бетона проводятся
неразрушающими методами.
Ряд нормативных документов регламентирует требо-
вания к контролю прочности в специальных бетонах, из-
делиях, конструкциях и сооружениях. В Технологических
правилах [193] рекомендуется в экспериментальном по-
рядке отбирать одну серию кубов для определения /?Сж
от 500 м3 бетонной смеси при объеме сооружения до
500 тыс. л<3; от 1000 м3 бетонной смеси при объеме соо-
ружения до 1 млн. м3; от 1500 м3 бетонной смеси при
объеме сооружения до 2,5 млн. м3 и от 2000 м3 бе-
тонной смеси при объеме сооружения свыше 2,5 млн. м3.
При бетонировании конструкций в скользящей опа-
лубке пробу отбирают ежесменно. Каждая проба бетона
состоит из трех серий, а серия—из трех образцов. Ис-
пытания серий проводят через 1, 3 и 28 суток. При бето-
нировании в зимнее время одну серию пробы хранят в
нормальных условиях и испытывают через 28 суток, а
две — в тепляке на расстоянии 0,5 м от пола. Три куба
испытывают перед выходом бетона из тепляка, а три хра-
нят при отрицательной температуре и испытывают вес-
ной после месячного хранения при положительной темпе-
ратуре.
При контроле качества бетона в трубах и градирнях
(СН 374—67) пробу отбирают из смеси, укладываемой в
каждую секцию трубы (пояс градирни), или от каждых
100 м3 бетонной смеси — в фундаменты в количестве
трех серий (кубы с ребром 15 см). Одну серию хранят
в нормальных условиях и испытывают через 28 суток,
две серии твердеют в тех же температурных условиях,
что и бетон конструкции: их испытывают в возрасте 7 и
28 суток. Контроль прочности бетона при производстве
железобетонных гидропрессованных труб осуществляют
путем испытания вибрированных кубов с ребром 10 см,
изготовленных по стандартной методике. Для оценки
Ясж результаты испытания кубов умножают на коэффи-
циент 1,35 (СН 324—65). Отпускная прочность для таких
труб равна 90% проектной.
Вибрированные кубы с ребром 10 см применяют так-
же для оценки прочности центрифугированного бетона.
Результаты испытаний умножают на 1,37 при использо-
вании однослойного бетона, на 1,45 — двухслойного и на
1,58 — трехслойного [3]. Для определения прочности бе-
тона в трубах можно использовать метод создания внут-
реннего давления с помощью надувных камер [182], а
также способ выпиливания кубов [221].
При изготовлении изделий из песчаных бетонов проч-
ность оценивают на кубах с ребром 10 см (допускается
применять пути с ребром 7 см). Переходной коэффициент
к стандартным принят 0,85, с ребром 7 см — 0,75 [69].
При контроле прочности дорожных песчаных бетонов
следует руководствоваться требованиями «Технических
указаний по применению мелкозернистых (песчаных) це-
ментных бетонов в дорожном строительстве» (ВСН
171—70) Минтрансстроя СССР. Согласно этим указани-
ям, величину Rcn{ определяют на кубах размером ЮХ
Х10ХЮ см, а Яр.и — на балочках размером ЮХЮХ
38
Х40 см без учёта масштабных коэффициентов. Методика
испытаний должна соответствовать предусмотренной в
ГОСТ 10180—67. Допускается определять Rсж на поло-
винках балочек с использованием штампов размером
10ХЮХ1 см (методика аналогична принятой при испы-
тании цемента).
Для изготовления образцов при бетонировании мето-
дом раздельного бетонирования в НИИОМТП предложен
прибор [205], в котором формы устанавливают на под-
доне с двойным дном так, чтобы вырезы в днище форм
совпали с вырезами верхней плиты поддона. В формы
засыпают щебень, закрывают мешковиной, перфориро-
ванной крышкой, затем под давлением через пустотелый
поддон подают раствор. Формы, заполненные раствором,
отделяют от поддона.
При контроле качества торкрета формы для контроль-
ных образцов устанавливают горизонтально или верти-
кально (в зависимости от положения торкретируемой по-
верхности), после чего заполняют их путем торкретиро-
вания. Две противолежащие стенки формы куба имеют
круглые отверстия диаметром 10—12 мм, расположенные
в шахматном порядке с расстоянием между центрами
2—3 см (СНиП Ш-В.1-70 [142]). Если используются
обычные формы (без отверстий), нижняя часть образцов
получается запесоченной и прочность заниженной. Ис-
следования показали £Ш]. что отскок и завихрения сжа-
того воздуха у боковых стенок являются причиной сни-
жения 7?сж на 25—30%. Отверстия в стенках формы лик-
видируют завихрения. Имеется предложение1 изготовлять
образцы путем нанесения торкрета последователь-
ными слоями толщиной 10—15 мм в форму с перемеща-
ющимся по высоте днищем, что позволяет устранить за-
вихрения.
При возведении конструкций методом подводного бе-
тонирования пробы бетона отбирают не реже двух раз в
смену. Каждая проба включает шесть образцов: три для
контроля проектной прочности и три для определения
сроков распалубки и загружения. Последние хранят в
воде при температуре твердения подводного бетона.
Методика и порядок испытания жаростойких бетонов
определяются инструкцией СН 156—67. В нормативных
1 Авторское свидетельство № 177135, «Бюллетень изобретений»,
1965, № 24.
Документах для всех видов бетонов и конструкций коли-
чество серий образцов для контроля качества бетона ре-
комендовано независимо от размеров изготовляемых об-
разцов. Однако достоверность контрольных испытаний,
результаты которых распространяются на весь нормируе-
мый объем бетона, зависит не только от количества ис-
пытанных серий образцов, но и от их объема. Объем конт-
рольных образцов представляет собой выборку из гене-
ральной совокупности. Следовательно, с увеличением
объема выборки возрастает достоверность оценки качест-
ва всей бетонной продукции. Поэтому степень точности
контрольных испытаний будет снижаться при переходе
к образцам меньших размеров.
Прочность бетона в сборных железобетонных и бетон-
ных изделиях оценивают по данным испытаний стан-
дартных образцов в соответствии с указаниями СНиП
1-В.5-62 и ГОСТ 13015—67*, а также стандартов на от-
дельные виды изделий. При этом за партию обычно при-
нимают количество изделий, изготовленных предприя-
тием из одинаковых по сорту, виду и качеству матери-
алов по одной технологии в течение 10 суток. Вместе с
тем количество изделий в партии не должно быть более:
при объеме одного элемента до 0,1 .и3— 1000 шт., от 0,1
до 0,3 м3— 700 шт., от 0,3 до 1 м3— 300 шт., от 1 до
2 м3 — 150 шт., свыше 2 м3— 100 шт. Указанные требова-
ния СНиП I-B.5-62 следует рассматривать лишь как ре-
комендацию, так как новые стандарты на железобетон-
ные изделия регламентируют размер партии. В тех слу-
чаях, когда стандарты на конкретные изделия отсутству-
ют, необходимо руководствоваться требованиями ГОСТ
13015—67*.
Железобетонные и бетонные изделия поставляют по-
требителю после достижения бетоном отпускной прочно-
сти, которая устанавливается предприятием-изготовите-
лем по согласованию с проектной организацией и потре-
бителем с учетом вида изделий, возможного нарастания
прочности в зависимости от времени года и климатиче-
ских условий, условий транспортирования, монтажа, сро-
ков загружения и технологии изготовления. Отпускная
прочность /?дтп в процентах от проектной не должна быть
менее: 50 — для тяжелого и легкого бетонов марки 150 и
выше; 70 — для тяжелого бетона марки 100 и ниже; 80 —
для легкого бетона марки 100 и ниже; 100 — для авто-
клавных бетонов. Для некоторых конструкций, например
40
преднапряженных изделий, применяемых в пролетных
строениях мостов,. /?отп=0,8 /?2в- Предприятие-изготови-
тель должно гарантировать, что прочность бетона (ис-
пользованного для изготовления изделий), определенная
согласно ГОСТ 10180—67, достигнет проектной в возра-
сте 28 суток или ином возрасте, указанном в рабочих чер-
тежах. Прочность соответствует заданной, если среднеа-
рифметическое значение результатов испытаний образцов
всех серий (за определенный срок) не ниже задан-
ной прочности, а средняя прочность образцов в отдель-
ных сериях (более одной) не ниже 90% величины задан-
ной прочности.
При оценке прочности монолитного бетона в соору-
жении считается, что бетон удовлетворяет проектной
прочности, если ни в одной из испытанных серий конт-
рольных образцов средняя прочность бетона в серии не
будет ниже 85% марочной. Для дорожных покрытий
(СНиП 1П-Д.5-62*) допускается снижение Ясж на 10%
и /?р.и на 5% в количестве не более 10% общего числа
образцов.
На строительных площадках или предприятиях
сборного железобетона однородность бетона нельзя
оценить только по величине средней прочности.
Средние показатели могут и не выявить зна-
чительных отклонений от заданной марки бе-
тона. Для оценки однородности качества бетона в
ГОСТ 10180—62 предусматривались статистические
методы, дающие возможность определить коэффициент
однородности бетона /СОдн. Хотя в ГОСТ 10180—67 мето-
дика определения /СОдн отсутствует, но ее используют для
оценки однородности легкого бетона по ГОСТ 11050—64.
Коэффициент однородности представляет собой отношение наи-
меньшей вероятной прочности бетона Ямин к его нормативному со-
противлению Янорм, т. е.
J. ___ Ямин
Лодн — D
''норм
Величину нормативного сопротивления принимают в зависимости от
марки бетона и вида сопротивления по СНиП П-В. 1-62*; величина
Ямин является статистической и вычисляется по результатам испы-
тания контрольных образцов (для каждой марки отдельно) следую-
щим образом. Прочность кубов всех размеров приводят к прочности
кубов с ребром 20 см. Учитывают все частные результаты испытаний,
общее количество которых для расчета /СОдн должно быть не менее
150. Для симметричной кривой распределения величину Ямин рассчи-
тывают по формуле
ХмИН — Хер (1 - ЗС0),
где Хер— средняя прочность бетона в кгс!см2\ Cv — изменчивость;
с’=т-'
Аср
где а — среднее квадратическое отклонение (или стандарт), которое
определяется по формуле
п
2 ас
г. 1
Здесь ХСр =--------,
р п
где п — количество испытанных образцов одной и той же марки и
принимаемых в расчет (п^150); аг—частные результаты испы-
таний.
Рис. 8. Номограмма для опре-
деления значения g при отно-
шении S: CV9 равном
/ — 0.5; 2 — 0,75; 3—1; 4—1,5;
5 — 3; 6 — 2,5; 7 — 2 и '8 — по кривой
Гаусса
Возможны два случая асимметрии кривой распределения: ле-
вой (или отрицательной) и правой (или положительной). В тех слу-
чаях, когда асимметрия невелика (при Cv^0,12), при вычислении
Ходи ее можно не учитывать. Если окажется, что С«>0,12, то долж-
на быть вычислена асимметрия кривой распределения S по формуле
s= 1 S(fl<-XCo)8
2 no8
Если S<0, т. е. асимметрия отрицательная, значит, показатель
однородности недопустимо мал и однородность бетона признается не-
удовлетворительной (Ходя не вычисляют). Если S>0, по рис. 8 оп-
ределяют величину g для данных Cv и S/Cv и коэффициент однород-
ности вычисляют по формуле
к _ ^СР ~
Лодн — „
АНОр&|
При вычислении показателя однородности по формул^
/ За
^МИН = Яср (1 ЗСу) «= 2?Ср 11 — —
\ *\ср
максимальное отклонение составляет ±3а, что обеспечивает высокую
степень достоверности значений, полученных расчетом1. Согласно
требованиям СНиП I-B.3-62, среднее квадратическое отклонение зна-
чения прочности товарного бетона на заводе-изготовителе должно
быть не более 10% для одной серии. В соответствии с требования-
ми СНиП П-В.1-62* величина коэффициента однородности должна
быть не менее, значений, приведенных в табл. 10.
Таблица 10. Коэффициенты однородности бетона
Вид напряженного состояния Бетол_марки
<100 100—200 >200
Сжатие осевое и при изгибе . 0,5 0,55 0,6
Растяжение 0,45 0,55 0,5
Если бетоны приготовляют на заводах или бетонных узлах с ис-
пользованием автоматических или полуавтоматических дозаторов,
значение Ходи при сжатии можно увеличить на 0,05 при условии, что
такое повышение систематически подтверждается контролем Лодн-
В нормативных документах не определены сроки вы-
числения /Содн бетона. Исходя из практического опыта,
целесообразно рассчитывать коэффициенты однородно-
сти один раз в квартал. Такие сроки, в частности, приня-
ты на заводах сборного железобетона и домостроительных
комбинатах Главкиевгорстроя. Результаты исследования
однородности бетона, проведенные в ЦНИЛ Главкиев-
горстроя, показывают, что с увеличением возраста бето-
на его изменчивость уменьшается и соответственно /СОдн
увеличивается. К такому выводу приходят и другие
авторы [43, 194].
Коэффициент однородности бетона является функ-
цией не только изменчивости, но и средней прочности бе-
тона. Следовательно, КОдн фактически характеризует не
столько однородность, сколько надежность обеспечения
требуемой расчетом прочности бетона. Даже при высо-
ких значениях Корн разброс показателей прочности может
быть большим, так как повышение Корн достигается за
счет роста /?Ср, т. е. средней прочности бетона, вследствие
1 Новый способ назначения расчетных сопротивлений преду-
смотрен в работе [189] и СНиП П-А.10-71.
перерасхода цемента. Поэтому однородность бетона бо-
лее точно будут характеризовать такие показатели, как
коэффициент изменчивости или среднее квадратическое
отклонение.
А. Е. Десов [43] рекомендует оценивать качество же-
лезобетонных конструкций по величине Cv, пользуясь
следующей шкалой:
Оценка Отлично Хорошо Посредственно Плохо
Со-100 % <10 10—15 15—20 >20
Аналогичные критерии приняты в зарубежной прак-
тике гидротехнического строительства [111]. В США,
согласно нормативам ASTM С94, однородность бетонной
смеси определяют путем испытания бетона в пробе, со-
стоящей не менее чем из трех цилиндров. При этом раз-
брос между результатами испытания проб, взятых из
двух точек замеса, не должен превышать 7,5%. Некото-
рые исследователи [245] считают, что, поскольку коэф-
фициент изменчивости зависит и от средней прочности
бетона, однородность его следует оценивать по величине
о. В этом случае рекомендуют пользоваться шкалой, при-
веденной в табл. 11.
Таблица 11. Оценка однородности бетона
по величине а
Средняя прочность бетона В KZC/CM? Среднее квадратическое отклонение при однород- ности бетона
хорошей1 плохой
200 <45 >60
300 <49 >64
400 <53 >68
500 <57 >72
600 <60 >75
1 Приведенные значения О для хорошей однородности бетонов представ-
ляются несколько завышенными.
А. К. Третьяков [194] предлагает оценивать однород-
ность бетона с учетом коэффициента /Сб=14-3 Cv, что
аналогично использованию коэффициента изменчи-
вости. Вопрос об однородности бетона освещен А. Е. Де-
совым [45]. В работе [188] отмечается недостаточная
связь между условиями контроля качества бетона и его
качеством.
В новом стандарте ГОСТ 18105 «Бетоны. Контроль
и оценка однородности и прочности» в определенной ме-
ре устранено это несоответствие, и прочность бетона рас-
сматривается в связи с его однородностью, что дает и
экономические стимулы к повышению однородности бе-
тона на предприятии*. При статистическом контроле проч-
ности бетона в соответствии со стандартом определяют
требуемые значения средней прочности для отдельной се-
рии образцов /?£ и для всех серий образцов, характери-
зующих партию бетона (партионная прочность), Зна-
чения /?£ и /?£ при отпуске изделий и передаче напряже-
ния на бетон зависят от коэффициента изменчивости для
данной партии CJJ и числа серий образцов в партии п.
Некоторые значения /?£ и /?£ в долях от нормируемой
прочности R приведены в табл. 12.
Таблица 12. Допустимые значения отпускной прочности
бетона
гп Относительные значения прочности при п, равном
2 1 4 1 6 1 10 1 >30
4 81/78 81/78 80/77 80/77 80/77
6 86/81 85/80 85/80 84/79 83/78
8 91/84 90/83 89/82 89/82 87/80
10 97/88 95/86 94/85 94/85 91/82
12 103/91 101/89 100/88 99/87 96/95
14 110/96 107/93 106/92 105/91 102/87
16 118/100 115/97 113/96 112/95 108/91
Примечание. В числителе приведены зн; т ачения Rn/R, в । знаменате-
ле — /?£//?.
Таким образом, повышение однородности бетона (при
достаточном числе испытаний) позволит предприятиям
снизить требуемую прочность бетона, уменьшить расход
цемента, стоимость конструкций и обеспечить их надеж-
ную эксплуатацию.
* ГОСТ 18105 вводится в действие с 1 января 1975 г., однако
Госстрой СССР разрешил его применять до этого срока при усло-
вии подготовки производства в соответствии с данным стандартом.
В новых нормах ФРГ Д1Ы 1045 введена система
«классов прочности бетона». За номинальную прочность
бетона для данного класса принята минимальная проч-
ность, определенная с 95%-ной вероятностью. Как прави-
ло, средняя прочность трех кубов, отобранных из трех
разных замесов, на 50 кгс)см2 выше номинальной. Авто-
ры норм считают, что при гарантированной минималь-
ной, а не средней прочности значительная неоднород-
ность бетона не может явиться причиной снижения на-
дежности конструкций.
5. Недостатки контроля качества бетона
испытанием стандартных образцов
Методы контроля прочности путем испытания бетона
в стандартных образцах, изготавливаемых отдельно от
конструкции, имеют существенные недостатки, которые
можно подразделить на две группы.
К первой следует отнести такие, которые могут быть
устранены путем совершенствования методов испытаний,
уточнения и улучшения методики и соответствующего
обеспечения лабораторий необходимыми оборудованием
и приспособлениями [99]. Сюда также следует'отнести
ряд необоснованных разночтений в действующих стан-
дартах на методы испытания обычного и гидротехниче-
ского бетона. В табл. 13 приведены некоторые из них.
Конечно, в методиках испытания разных бетонов имеются
свои особенности и различия, но в существующих редак-
циях стандартов ряд различий не обоснован. Такие раз-
ночтения вызваны разной датой выхода стандартов, под-
готовкой их различными специалистами и т. п. и могут
быть устранены.
Ко второй группе недостатков метода испытания
контрольных стандартных образцов относятся те, кото-
рые связаны с самим методом и, как правило, не могут
быть устранены.
1. Условия укладки, уплотнения и твердения бетона в
образцах и в сооружениях всегда различны. Здесь сказы-
вается влияние технологических факторов, температурно-
влажностного режима и особенностей твердения бетона
в конструкции. Даже при максимально возможном подо-
бии бетона в образцах и сооружениях характер тверде-
ния будет зависеть от размеров конструкции и ее модуля
поверхности, которые в значительной мере определяют
Таблица 13. Примеры несоответствия стандартов
на методы испытания прочности бетона
Контролируемая характеристика По ГОСТ 10180-67 По ГОСТ 4800—59
Наибольшая крупность заполнителя, не более . . ’/4 наименьшего 7з наименьшего
Время от перемешива- ния до укладки, не более размера образца 15 мин размера образца 30 мин
Допуски по формам: отклонение от пря- мого угла .... До 17' До 2°
отклонение по вы- соте цилиндра (Я=30 см) . ±3 мм ±2 мм
Допуски на внутрен- нюю поверхность для опор- ных граней Шлифованная Строганая
Хранение образцов в формах . , . . Не менее 20 ч 2—3 суток
Скорость загружения при испытании на сжатие в кгс!см2-сек 2-10 2-3
Переводные коэффици- енты при испытании на сжатие в зависимости от прочности бетона: для куба с длиной ребра: 30 см. . . . От 1,04 до 1,06 1,10
15 » . . » 0,90 » 0,96 0,90
10 » » 0,81 » 0,87 0,85
для цилиндра с £>= —15 см и /7=30 см » 1,19 » 1,25 1,20
Скорость загружения в кгс!см2>сек при испытании на изгиб 0,3—0,7 0,17—0,68
Расчетные формулы для определения /?р.и (схемы ис- пытаний одинаковы) балоч- ки размером: 20X20X80 см. 57 Plbh2 54 Plbh2
15X15X60 * . . . 45 Plbh2 40,5 Plbh2
ЮХЮХ40 .... 31.5 Plbh2 27 Plbh2
Контролируемая характеристика По ГОСТ 10180-67 По ГОСТ 4800—59
Средняя прочность по данным испытания на сжа- тие и изгиб . Из трех показате- лей (наименьший результат отбра- сывается, если он отклоняется более чем на 15% сосед- него большего) Из двух наиболь- ших результатов
степень увлажнения и высыхания, прогрева, а также кар-
бонизации бетона. Различие между ростом прочности бе-
тона в образцах и сооружениях будет еще больше в слу-
чае применения предварительного напряжения, а также
в конструкциях, подвергнутых загружению в раннем воз-
расте.
Следовательно, прочность бетона в образцах и конст-
рукциях всегда различна. Контроль прочности стандарт-
ными методами является в значительной мере условным
и позволяет главным образом оценить качество компо-
нентов бетона, состав бетона и качество перемешивания
смеси.
2. Поскольку объем испытываемых образцов чрезвы-
чайно мал в сравнении с объемом бетона, уложенного в
конструкцию (он может составлять около 0,0001 объема
конструкции), степень надежности контроля качества не-
велика. Эти методы испытаний не позволяют полностью
оценить однородность продукции при изготовлении
сборного железобетона и в заводском домостроении.
3. Применяя указанный метод испытаний, не пред-
ставляется возможным оценить прочность бетона и об-
наружить дефекты в различных частях конструкции.
4. Если нарушены нормальные условия твердения ку-
бов (или бетона в сооружении), либо отсутствуют образ-
цы, невозможно определить прочность бетона в соору-
жении.
5. Часто возникает необходимость дополнительно оп-
ределять прочность бетона в более поздние сроки, чем
предполагалось ранее. Отсутствие контрольных образцов
не позволяет решить эту задачу.
6. Методами контроля качества бетона путем испыта-
ния стандартных образцов нельзя определить прочность
в эксплуатируемых бетонных и железобетонных конст-
рукциях,
7. Некоторые методы заводского изготовления сбор-
ных деталей и конструкций (прокат, центрифугирование,
кассетная технология, прессование, вибропрессование и
др.) затрудняют, а иногда и не позволяют изготовить со-
ответствующие образцы и обеспечить требуемый режим
твердения; прочность же стандартных кубов существенно
отличается от фактической прочности бетона в изделиях.
Аналогичное положение возникает при использовании
электропрогрева для ускорения твердения монолитного
и сборного железобетона.
8. Путем испытания стандартных образцов неудобно
проводить некоторые лабораторные исследования, нап-
ример изучать влияние замораживания, агрессивных
сред и т. д. В этих случаях желательно проводить повтор-
ные или даже многократные определения величины проч-
ности бетона на одних и тех же образцах.
9. Путем разрушения испытываемого материала не-
возможно организовать сплошной контроль качества бе-
тона.
10. Результаты, полученные при классических методах
испытаний, нельзя ввести непосредственно в систему ав-
томатизации управления технологическими процессами.
Указанные недостатки определения качества бетона
испытанием стандартных образцов явились причиной то-
го, что на протяжении последних десятилетий многими
организациями и специалистами как в СССР, так и за
рубежом было предложено большое количество различ-
ных методов и приборов для контроля прочности бетона
в конструкциях без разрушения. Наряду с методами оп-
ределения прочности путем испытания бетона в нестан-
дартных образцах, извлекаемых различными способами
из конструкции, были разработаны многочисленные ме-
ханические и физические методы для непосредственного
контроля прочности бетона в конструкциях и сооружени-
ях. Практическая значимость и степень разработки этих
методов различна. Некоторые из них нашли применение
в практике строительства. Ряд нормативных документов
(СНиП III-B.I-70, ГОСТ 17623—72, ГОСТ 17624—72,
ГОСТ 10180—67, ГОСТ 8829—66, ВСН 009—67 МЭиЭ
СССР, ВСН 139—68 Минтрансстрой СССР, И 95—69
Минстроя СССР и др.) содержит рекомендации по при-
менению методов контроля прочности бетона непосредст-
венно в конструкциях,
ГЛАВА II
ИСПЫТАНИЕ БЕТОНА В НЕСТАНДАРТНЫХ
ОБРАЗЦАХ
Применяемые методы оценки прочности бетона в не-
стандартных образцах, бетон которых уплотнен совмест-
но с конструкцией, можно разделить на две группы. Ме-
тоды первой группы характеризуются тем, что при
изготовлении образцов необходимо проводить подготови-
тельные работы при бетонировании (в различных местах
конструкции устанавливать специальные формы или за-
кладные части, с помощью которых формуют образцы);
методы второй группы характеризуются тем, что не тре-
буют проведения этих работ (место для отбора проб вы-
бирают с учетом особенностей обследуемого соору-
жения).
Методы первой группы подразделяют на два вида.
Методами первого вида испытывают образцы, твердею-
щие без непосредственной связи с бетоном конструкции.
Такие образцы сравнительно легко извлекаются из мест
укладки. К этим методам относятся закладка форм ку-
бов или балочек в конструкцию в обычной опалубке, за-
кладка дырчатых форм и метод НИАИ. Методами вто-
рого вида определяют прочность бетона в образцах, ко-
торые в период твердения были связаны в той или иной
степени с остальной массой бетона конструкции. Поэто-
му при отделении таких образцов бетон в местах соеди-
нения образца и конструкции разрушается. Отделяя об-
разцы с помощью приборов, оснащенных измерительной
аппаратурой, можно измерить усилия, необходимые для
разрушения бетона при различном характере напряже-
ний (отрыве, кручении и др.). Это позволяет получить ха-
рактеристику качества бетона в сооружении. К методам
второго вида относятся отбор цилиндрических образцов
способом' И. В. Вольфа — Б. Г. Скрамтаева, испытание
восьмигранных призм и определение прочности в ото-
рванных образцах.
Методы второй группы в зависимости от формы из-
влекаемых из конструкции образцов можно разделить на
два вида: методы, с помощью которых испытывают об-
разцы правильной формы (извлечение блоков с после-
дующей распиловкой на образцы правильной форму
и бурение с испытанием кернов), и методы, с помощью
которых испытывают образцы неправильной формы (ис-
пытание штампом и раскалыванием).
1. Испытание образцов, изготовленных в формах,
которые закладывают в конструкцию
при бетонировании
Метод закладки формы в конструкцию. Формы кубов
или балочек устанавливают при бетонировании конст-
рукции (сооружении) и заполняют бетонной смесью од-
новременно с остальной прилегающей частью конструк-
тивного элемента. Поверхности формы со всех сторон
смазывают минеральным маслом, чтобы они не прили-
пали к бетону. Формы устанавливают на какое-либо ос-
нование (например, в дорожных или аэродромных по-
крытиях) или на нижележащие ранее уложенные слои
бетона (например, в фундаментах). При изготовлении
в образцы вставляют петли из арматурной стали, чтобы
удобно было извлекать кубы (балочки) из конструкции.
Изготовленные таким способом образцы обычно извле-
кают из конструкции сразу после окончания бетонирова-
ния и оставляют в формах до проведения испытаний. Та-
ким же способом можно изготовлять кубики и балочки
различных размеров. Выбор размера образцов зависит
от максимальной крупности щебня в бетоне, толщины
конструкции, степени и характера армирования, удобст-
ва извлечения форм из конструкции и других факторов.
Поскольку обычно применяют формы стандартных или
близких к ним размеров, испытания образцов не отли-
чаются от стандартных.
Указанный метод контроля прочности бетона в соору-
жениях имеет следующие преимущества перед стандарт-
ным: условия твердения бетона образцов и конструкции
более близкие; образцы, характеризующие качество по-
верхностных слоев бетона, дают возможность оценить
прочность бетона, подвергнутого замораживанию при бе-
тонировании в зимнее время. Недостатки этого метода:
отсутствует связь между бетоном в форме и конструкции
в период вибрирования; невозможно контролировать
прочность во внутренних слоях конструкции; трудно,
а иногда и невозможно устанавливать формы в густоар-
мированных конструктивных элементах; необходимо за-
делывать большие отверстия бетоном после извлечения
форм.
Метод закладки дырчатых форм. Поскольку из-за раздельной
укладки бетонной смеси в формы и конструкции создаются несколь-
ко отличные условия формования структуры бетона, П. М. Микла-
шевский предложил применять специальные металлические формы
с дырчатыми (штампованными) стенками. Форма имеет вид призмы
размером 15X20X30 см. Торцевые стенки ее выполнены из сплошной
листовой стали и образуют опорные плоскости при испытании об-
разца. Продольные стенки и дншце сделаны дырчатыми. Толщина
стенок 3 мм, отверстия диаметром 10 мм расположены в шахматном
порядке.
Собранные формы устанавливают на основание или ранее уло-
женный слой бетона в зависимости от толщины конструкции. Одно-
временно с укладкой слоя бетонной смеси в конструкцию начинают
заполнять формы и уплотнять смесь вибраторами.
Дырчатые стенки и днище формы способствуют более равномер-
ному перемещению цементного раствора под действием вибрации.
Этим достигается ббльшая однородность бетона в образце и кон-
струкции. Однако из-за наличия отверстий в форме приходится сразу
же после окончания вибрации вынимать форму из конструкции, так
как после затвердевания бетона извлечь образец, представляющий
почти одно целое с остальной массой бетона, невозможно. Вынутую
форму очищают от бетона; верхнюю поверхность образца заглажи-
вают. Через сутки образцы распалубливают и хранят в нормально-
влажной среде до начала испытаний. Образцы можно изготовлять не
только в формах-призмах, но и в цилиндрических дырчатых формах.
Закладка форм в покрытие по методу НИАИ. Метод
[124] предназначен для определения качества бетона
в дорожных, аэродромных и других подобного рода по-
крытиях путем закладки бездонных форм при бетониро-
вании. Формы из листовой стали толщиной 5 мм предна-
значены для изготовления балочек размером 15X1 $Х
Х$5 см и кубов с ребром 20 см. Все наружные плоско-
сти выполнены наклонными, чтобы удобнее было извле-
кать форму из покрытия. Поскольку высота бал очки
(15 см) меньше высоты кубика и толщины покрытия, ме-
сто, на котором устанавливают форму балочки, посыпа-
ют песком и утрамбовывают таким образом, чтобы верх
формы был на уровне будущей поверхности плиты по-
крытия.
Перед установкой формы в покрытие все ее поверх-
ности должны быть смазаны машинным маслом. Через
14—16 ч после укладки бетонной смеси форму вынимают
из покрытия, а бетонные образцы оставляют на месте;
при этом между ними и остальной частью плиты покры-
тия образуются зазоры, равные толщине стенок извле-
ченной формы. Форму извлекают из плиты покрытия
с помощью гидравлического домкрата мощностью 3—
5 тс [124, 172]. Зазоры, образовавшиеся в бетонной пли-
52
те после изъятия формы, сразу заполняют песком. Обра-
зец, окруженный со всех сторон песком, остается в по-
крытии до начала испытаний; он твердеет в тех же
условиях, что и бетон остальной части покрытия.
Нами были проведены испытания бетона в дорожном
покрытии по методу НИАИ. Конструкцию формы для
образцов несколько изменили: в стенках формы сдела-
ли отверстия, но основной принцип хранения балочек
в покрытии с песчаными прослойками остался прежним.
Одновременно изготовили стандартные образцы. За не-
делю до проведения испытаний из плиты, в которой на-
ходились образцы, сделали вырубки, которые испытыва-
ли методом штампа.
В результате проведенных испытаний было обнару-
жено, что данные, полученные методами НИАИ и штам-
па, совпадают. Значения предела прочности как при из-
гибе, так и при сжатии образцов, извлеченных из покры-
тия, меньше примерно на 10%, чем у образцов,
подвергнутых стандартным испытаниям.
Метод НИАИ имеет преимущество перед ранее опи-
санными методами: образцы твердеют в покрытии без
опалубки. Удобная конструкция форм и приспособлений
для их изъятия из плиты покрытия облегчает изготовле-
ние образцов. Чтобы размеры образцов при различных
толщинах покрытия оставались постоянными, нужно уве-
личить лишь высоту подстилающего слоя трамбуемого
песка. Вместе с тем описанный способ изготовления об-
разцов сохраняет ряд недостатков, присущих такого ро-
да методам: невозможно контролировать прочность во
внутренних слоях конструкции и в густоармированном
железобетоне; необходимо заделывать большие отвер-
стия бетоном после изъятия кубов и балочек из покрытия.
Подобные способы предложены в изобретениях Б. Б. Уж-
полявичуса и Дистаспо1.
Метод отбора цилиндрических образцов из сооружений. Описан-
ные ранее методы контроля прочности бетона путем закладки форм
в конструкцию позволяют оценивать качество только наружных слоев.
Предложенный И. 'В. Вольфом и Б. Г. Скрамтаевым способ [166J
дает возможность определить прочность бетона'в более глубоких сло-
ях сооружения.
Применяемые при этом методе формы представляют собой ци-
линдры (из обычной трубы) диаметром 20 см и высотой 20—30 см.
1 Авторское свидетельство № 222720, «Бюллетень изобретений»,
1968, № 23 и Дистаспо (патенты ФРГ № 1274380 и Великобритании
№ 1029170).
Каждую цилиндрическую форму разрезают иа две половины (по-
луцилиндры), которые при сборке стягивают снизу и сверху прово-
лочными обручами. В стенках форм прорезаны круглые отверстия
диаметром 10—20 мм, благодаря чему обеспечивается связь между
бетоном в форме и сооружении. Смазанную форму помещают на
слой бетона, предшествующий тому, в котором будет определяться
прочность бетона. В цилиндрическую форму вставляют специальный
стержень с навинченными на него днищем и крышкой. В крышке
имеются отверстия, через которые форму заполняют бетоном. После
укладки бетонной смеси и ее уплотнения на форму устанавливают
следующую, которую таким же путем заполняют бетоном.
Образцы в формах оставляют в сооружении до начала испыта-
ний. Чтобы извлечь образцы из конструкции, из верхнего цилиндра
вывинчивают стержень, заменяя его другим стержнем с кольцом.
К этому кольцу крепят специальный насос-пресс, при помощи кото-
рого верхний образец выдергивают из формы. После извлечения об-
разца из формы с него свинчивают крышку и днище, вынимают
стержень, и бетонный цилиндр готов к испытаниям на сжатие. При
проведении испытаний учитывают, что в образце имеется в центре
сквозное отверстие, поэтому при вычислении /?сж принимают умень-
шенное сечение образца.
После извлечения первого образца из конструкции извлекают
стенки формы, т. е. два полуцилиндра, и приступают к выдергива-
нию очередного образца. При выдергивании цилиндрических образ-
цов происходит срез бетона и представляется возможным опреде-
лить Яср:
*cp-«Fcp'
где РСр — максимальное^усилие, при котором выдернут образец из
формы (конструкции) в кгс\ /ср— площадь отверстия в стенках
формы в см2\ п — количество отверстий в стенках одной формы.
Достоинство метода состоит в том, что прочность бетона можно
определить в различных слоях сооружения по высоте. Кроме того,
принципиально допустимо применять двойной контроль прочности при
испытании на сжатие и срез. В данном методе сочетается ряд пре-
имуществ, характерных для методов П. М. Миклашевского (дырча-
тые формы) и НИАИ (твердение в конструкции). Недостатки метода:
на строительстве необходимо иметь пресс для извлечения образцов
из конструкции; извлекать образцы значительно сложнее, так как
приходится преодолевать сопротивление бетона срезу; устанавливая
ряд сборных цилиндров, необходимо располагать их вертикально
и обеспечивать высокую степень точности сборки, иначе нельзя будет
извлечь образцы из нижележащих слоев.
Определение прочности по методу И. В. Вольфа [166]. В наруж-
ные слои конструкции закладывают металлические бездонные стака-
ны, смазанные с обеих сторон машинным маслом. После того как
бетон затвердеет, стаканы извлекают, оставляя отформованные бетон-
ные цилиндры, которые остаются связанными с бетоном конструк-
ции до момента испытаний. Цилиндры отрывают при помощи пред-
ложенного И. В. Вольфом пресса. Торцы бетонного цилиндра шли-
фуют, и затем образец испытывают на прессе. В момент отрыва
образца от конструкции можно определять и разрывное усилие.
Указанный способ оценки прочности бетона сохраняет все основные
принципиальные преимущества и недостатки, характерные для двух
предыдущих методов испытания.
Известен также метод И. Я- Медника, основанный на изготов-
лении стандартных образцов, твердеющих по режиму, близкому к
режиму твердения конструкций4. Этот способ контроля прочности
железобетонных изделий используется при их изготовлении методом
горячего формования. Кубы выдерживают в плотно закрытой фор-
ме при температурном режиме, который с помощью прибора авто-
матического повторения точно копирует фактический температурный
режим твердения изделия.
2. Определение прочности образцов,
извлеченных из затвердевшего бетона
а) Испытание образцов правильной формы
Выемка из сооружения бетонного блока с последую-
щей распиловкой на образцы — один из старых способов
контроля прочности бетона в сооружении. Он заключает-
ся в том, что из массива вырезают вначале большой блок
грубой, зачастую неправильной формы, а затем распили-
вают его на кубики или балочки для проведения лабора-
торных испытаний обычными методами. Для отделения
блока от массива следует применять электросверлилки,
электро- и пневмомолотки и перфораторы. Ручные рабо-
ты по отбору проб бетона весьма трудоемки и могут быть
допущены лишь в исключительных случаях.
Высверливать рекомендуется бетоны, в которых при-
менен крупный заполнитель с малой абразивностью (из-
вестняк, туф, кирпич и др.). Бетонные образцы с высоко-
абразивными заполнителями (гранит, песчаник и др.)
целесообразно извлекать из конструкции или сооруже-
ния ударно-вращательным или ударно-поворотным мето-
дом. Именно вид заполнителя, а не марка бетона опре-
деляют выбор метода и инструмента для разработки бе-
тона. Исследования, проведенные Украинским НИИ
синтетических сверхтвердых материалов и инструмента
и Киевским отделением Всесоюзного государственного
проектного института Теплоэлектропроект, позволяют ре-
комендовать для бурения отверстий (с целью отделения
пробы) в бетоне пневмоперфораторы типов РПМ-17А
и ПР-13Л. Коронки и бурики должны быть оснащены
вставками из металлокерамических твердых сплавов ма-
рок ВК-8, ВК-9, ВК-10 или ВК-15.
1 Авторское свидетельство № 210481. «Бюллетень изобретений»,
1968, К? б,
Для извлечения образцов бетона из конструкции мож-
но применять огневую резку. С этой целью используют
так называемое «кислородное копье», представляющее
собой отрезок трубы длиной 1—2 м, диаметром 10—
22 мм, через который подается кислород при избыточном
давлении (6—8 кгс!см2). Труба заполнена стальными
прутками. В процессе сжигания копья бетон плавится.
Для огневой резки могут быть также использованы кис-
лородно-керосиновые термоотбойники. По японскому па-
тенту М. Тэцутаро, для резки применяют порошок желе-
за с добавками кремнистого кальция и ферромарганца.
Проведенные ЦНИЛ Главкиевгорстроя опыты показали,
что при огневой резке прочностные показатели бетона су-
щественно не изменяются.
При использовании перфораторов следует соблюдать
большую осторожность, чтобы не нарушилась структу-
ра бетона и, следовательно, не снизилась его прочность
в образцах. Имеются данные, что прочность бетонов низ-
ких марок может снижаться на 30—35% и особенно на
периферийных участках. В связи с этим целесообразно
заготавливать блоки, размеры которых значительно боль-
ше будущих образцов. Блок поступает для распиловки
на обычные камнепильные машины, работающие по
принципу дисковой пилы. Образцы направляют в лабо-
раторию для испытаний. Метод вырубки блоков с после-
дующей распиловкой на образцы наиболее целесообраз-
но применять при испытании прочности бетона в дорож-
ных и аэродромных покрытиях, а также в массивных
бетонных сооружениях.
Для контроля качества бетона взлетно-посадочных по-
лос аэродромов в Швеции [46] из покрытия вырубали
плиты площадью 1X1,5 м, которые распиливали на три-
четыре балки для испытания на изгиб. Фактическая проч-
ность бетона в таких плитах в среднем на 10% меньше
прочности контрольных стандартных образцов.
Применение описанного метода дает возможность до-
вольно объективно оценить прочность бетона путем пря-
мых испытаний образцов стандартной формы. Прочность
образцов при хорошем качестве их изготовления почти
полностью соответствует фактической прочности бетона
в сооружении. Однако извлекать блоки из бетонного мас-
сива весьма сложно и трудоемко. Из-за отдельных нару-
шений, которые при этом иногда допускаются, в струк-
туре бетона могут образоваться различного рода дефею
56
Таблица 14. Характеристика Станков колонкового бурении
Марка станка Способ подачи инструмента на забой Предельная глу- бина бурения в м Диаметр скважи- ны в мм Угол наклона в град Скорость вращения в об/мин Диаметр штанги в мм
КА-2М-300 Рычажцый . . 300 75—131 0—90 140—180 42
КАМ-500 » 500 59-190 45—90 72—200 50
ЗИВ-150 Рычажно-диф- ференциаль- ный .... 150 59—132 0—360 82—515 42
ЗИВ-75 Рычажно-диф- ференциаль- ный 75 95 0—360 203—810 42
ГП-1 Винтовой диф- ференциаль- ный .... 30 30—66 90 240—680 34
ЗИФ-300 Гидравличе- ский и рычаж- ный .... 300 50—151 75—90 102—480 50, 42
БК-150 То же . . . 150 240 55—10 — —
ты, иногда незаметные на глаз, но сильно искажающие
результаты. Один из недостатков этого метода состоит
в том, что необходимо заполнять бетоном отверстия
в конструкции после выемки блока.
ГОСТ 10180—67 предусматривает выпиливание образ-
цов из сборных конструкций на стационарных камнерез-
ных станках. Плиты должны иметь алмазные резцы или
резцы из твердых сплавов. Необходимо выбирать уча-
сток для выпиливания с таким расчетом, чтобы в нем не
располагалась основная конструктивная арматура. Если
же направление арматуры в образцах перпендикулярно
сжимающему усилию, то их можно испытывать. При ис-
пытании на изгиб образец следует устанавливать так,
чтобы арматура располагалась параллельно действию
силы.
Метод бурения с испытанием кернов на сжатие, растя-
жение и раскалывание нашел наиболее широкое распро-
странение в гидротехническом и дорожном строительстве
[9, 18, 19, 20, 46, 58, 71, 105, 155, 166]. В гидротехническом
строительстве применяют колонковое бурение, которое
осуществляется путем вращения в забое коронки с по-
мощью колонны полых штанг. Бурение ведется станками,
характеристика которых приведена в табл. 14. В процессе
бурения в забой по штангам подают под давлением воду,
которая, возвращаясь через зазор между штангой и стен-
ками скважины, выносит измельченные частицы бетона
и металла.
Колонковое бурение осуществляется при помощи по-
бедитовых или дробовых коронок. Колонки с резцами из
победита хорошо выбуривают бетонные керны. В тех слу-
чаях, когда необходимо перерезать арматуру, лучше при-
менять чугунную дробь. При вращении коронки дробь
врезается в бетон, выпиливая керн L За последние годы
все большее применение находят алмазно-металлические
и алмазные коронки с использованием синтетических ал-
мазов [6]. Такие коронки рекомендуется применять при
бурении бетонов на заполнителе из гранитов, диабазов,
песчаников. Скорость бурения зависит от многих факто-
ров и прежде всего от твердости бетона; обычно она ко-
леблется от 0,22 до 0,50 м!ч. Во время бурения керн за-
полняет колонковую трубу. Его обламывают и извлека-
ют из скважины с помощью заклинивания. Для этого
внутрь бурильных труб засыпают заклинку (битое стек-
ло, кварц и т. п.), которая, попадая между керном и труб-
кой, закдинивает в последней керн. При повороте трубы
керн отрывается от забоя и извлекается с трубой из сква-
жины. В тех случаях, когда в бетоне имеется большое ко-
личество раковин и трещин, керн в виде цилиндра из-
влечь не удается; из скважины извлекают куски бетона
различного размера.
Предварительную оценку качества бетона производят
путем определения выхода керна Вк. Для кернов I и II
группы выход их из скважины определяют по отноше-
нию длины кернов к длине интервала бурения. Для кер-
нов III и IV группы их выход определяют взвешиванием
и рассчитывают по формуле
вк = -^100,
где G — общая масса извлеченных кусков кернов III или IV группы
при бурении в интервале / м\ g— масса сплошного (при Вк = 1ОО°/о)
1-метрового керна бетона из той же скважины.
1 Керны делят на четыре группы: к I группе относятся керны-
цилиндры, у которых ко II группе — керны-цилиндры, у ко-
торых n<ZD\ к Ш группе — обломки кернов вместе с зернами круп-
ного заполнителя; к IV группе — мелкие обломки бетона вместе с
буровым шламом.
Качество и выход получаемых кернов зависит от их
диаметра, прочности исследуемого бетона и вида круп-
ного заполнителя. При бурении бетонов низких марок
трудно получить керны I группы, так как они частично
дробятся. В бетонах на гравии, имеющем гладкую ока-
тайную поверхность, зерна заполнителя выкрошиваются
из керна в процессе бурения и особенно сильно в местах,
где расположена арматура. Все это ска-
зывается на результатах испытания кер-
нов. Так, разброс показателей возрастает
с уменьшением диаметра кернов и повы-
шением максимальной крупности запол-
нителя в бетоне. Малый выход керна объ-
ясняется не только качеством бетона, но
и особенностями процесса колонкового
бурения.
Испытания кернов в гидротехничес-
ком строительстве следует проводить в
соответствии с рекомендациями [155].
Керны, предназначенные для определе-
ния 7?сж, должны иметь Н = 1,254-2,5D и
£>=1104-150 мм; при этом максималь-
ная крупность заполнителя не должна
быть более V3D. Чтобы керны не пересу-
шивались, их следует хранить укрытыми
влажной тканью и испытывать в возмож-
Рис. 9. Схема
испытания кер-
на на сжатие
/ — плиты пресса;
2 — стальной ци-
линдр; 3 — керн;
4 — стальной ста-
кан; 5 — поясок;
6 — песок
но короткие сроки.
Поскольку керны представляют собой цилиндры с не-
правильными основаниями, то перед испытанием на сжа-
тие их дополнительно обрабатывают. Возможны следую-
щие основные варианты подготовки и испытания об-
разцов.
Первый вариант. Торцевые поверхности бетон-
ных цилиндров зачищают проволочной щеткой, промыва-
ют водой и выравнивают путем заливки цементно-песча-
ного раствора состава 1:2 — 1 : 2,5. Для получения ров-
ных и плоских поверхностей образцов на концы керна
надевают металлические ободки так, чтобы была обес-
печена толщина слоя раствора 4—5 мм над наиболее
выступающей частью керна. Покрытый заподлицо с обод-
ком торец цилиндра выравнивают шпателем или пластин-
кой, укрывают влажной тканью и оставляют твердеть
в течение 2 суток. После этого керны хранят в нормаль-
ных условиях до 5 суток. Перед испытанием торцы от-
шлифовывают.
К недостаткам этого варианта испытаний относятся:
трудоемкость подготовки образцов и длительное тверде-
ние раствора, различная прочность раствора и бетона
керна, невозможность определить 7?Сж для кернов с ес-
тественной влажностью.
Второй вариант. Керны не подвергают предва-
рительной обработке. Для испытания применяют два
стальных стакана (табл. 15) и два стальных цилиндра
(рис. 9). Размеры стаканов приведены в табл. 15.
Таблица 15. Размеры стаканов в зависимости
от диаметра керна
Диаметр керна в см Размеры стакана в см
внутренний диаметр высота толщина стенки
20 21 20 1
15 15,8 15 0,8
10 10,6 10 0,6
5 5,5 5 0,5
В стакан с дном насыпают кварцевый песок слоем не
менее 0,5 диаметра керна и устанавливают керн. На верх-
ний конец керна надевают стакан без дна. Чтобы песок
не высыпался, по контуру устраивают поясок из ветоши
или другого материала и засыпают песок. Затем в стакан
устанавливают стальной цилиндр. При оценке прочности
по этому варианту получаются несколько заниженные ре-
зультаты, характеризующиеся большим разбросом. Вме-
сте с тем он лишен недостатков, присущих первому вари-
анту. По данным ВНИИГ, этот метод наиболее достовер-
ный [155].
Третий вариант. Торцы кернов распиливают на
камнерезном станке и шлифуют. Однако при этом могут
появиться трещины, даже незаметные невооруженным
глазом, снижающие прочность Йётона. Применение для
распиловки алмазных пил позволяет в значительной ме-
ре устранить этот недостаток. Если необходимо испытать
небольшие по высоте керны (Р>0,8/У), выбуривают из
них цилиндры меньшего диаметра, при котором будет
обеспечено требуемое соотношение между D и Н. Даль-
нейшая подготовка и испытания перебуренных кернов
осуществляются по одному из вышеприведенных вари-
антов.
По данным испытания кернов /?Сж рассчитывают сле-
дующим образом. Для каждого керна вычисляют К\ =
= -——0,03, где п—Н1и, а затем определяют коэф-
фициент приведения (Кпр) полученной при испытаниях
прочности керна 7?керн, к прочности керна с HID=\. Ко-
эффициент Д1 для керна с HfD=\ равен 1,37; следова-
тельно, Кпр=1,37/К1. Приведенная прочность к керну
с HfD=\ будет 7?^рн = Кпр/?керн. Кубиковую прочность
бетона на сжатие определяют из условия /?сж = 1,11/?£®рн.
Для определения 7?р бетонные керны можно испытывать
методом раскалывания цилиндров или непосредственно
осевым растяжением с помощью полукольцевых захва-
тов, в которых образцы крепятся раствором гипса и песка
[155]. Для испытания на осевое растяжение можно ис-
пользовать керны с H^D. При испытании раскалывани-
ем керны должны иметь //=/) = 15 см. При использова-
нии кернов меньших диаметров прочность, получаемую
2Р
по формуле 7?р= ——, следует умножить на коэффици-
nDH
ент К, который определяют по графику (рис. 10). При
испытании кернов на раскалывание между плитами прес-
са и боковой поверхностью керна
устанавливают прокладки из
трехслойной фанеры длиной рав-
ной Н и шириной 0,2D.
Цилиндры-керны можно испы-
тывать на осевое растяжение.
Для этого к торцам керна при-
клеивают эпоксидным клеем спе-
циальные диски, а после затвер-
девания испытывают на обычной
разрывной машине. Такой метод
используют при испытаниях в
ЦНИЛ Главкиевгорстроя (рис.
11), а также в других лаборато-
риях [155, 247].
Рис. 10. График для
определения переходного
коэффициента К
Способ высверливания образцов-кернов применяют
для контроля качества дорожных покрытий в СССР и за
рубежом. В некоторых странах указанный метод контро-
ля включен в нормативные документы. Так, в датских
указаниях по строительству дорог считается необходи-
мым высверливать не менее одного керна на каждые
3000 м2 покрытия [46]. Керны диаметром 15 см и высо-
той 30 см высверливают буром с алмазными коронками.
Такого рода установки применяют и в Швеции. В США
и Англии обычно использу-
Рис. 11. Бетонный цилиндр, под-
готовленный к испытанию па
осевое растяжение
ют передвижные станки с
резцами из твердых сплавов
или дробовыми коронками.
Применение алмазных бу-
ров в Англии показало, что
можно получать хорошие
керны из бетонов на весьма
прочных заполнителях. Дро-
бовые коронки и алмазные
буры используют в ГДР
[269] при выбуривании из
дорожных покрытий кернов
диаметром 15 см (это дела-
ется с применением перед-
вижных установок).
С помощью кернов мож-
но оценить прочность бето-
на в железобетонных конст-
рукциях и изделиях [ПО].
ГОСТ 10180—67 содержит
ряд указаний по высверли-
ванию бетонных цилиндров
из конструкций. Для вы-
сверливания должны при-
меняться коронки, изготов-
ленные из инструментальной
легированной стали марок 5ХВ2С или 6ХВ2С по
ГОСТ 5950—63 с алмазными резцами. Высверливать
и выпиливать образцы из конструкций следует после то-
го, как бетон наберет прочность не менее 50% проектной.
Маркировать необходимо ту поверхность, на которой на-
чато сверление. Порядок учета арматуры в высверлен-
ных образцах такой же, как и в выпиленных.
Прочность бетона определяют с помощью кернов
и при строительстве цементно-бетонных покрытий, если
результаты испытания кубов не соответствуют требуемой
Марке или есть сомнения в качестве бетона [71]. Их диа-
метр не должен быть менее 132 мм. При подготовке кер-
нов к испытанию необходимо особенно тщательно вы*
равнить торцевые плоскости; они должны быть строго
параллельны. Если неровности на торцах керна более
15 мм, торцы обрабатывают алмазными или корборунд-
ными режущими дисками, а если менее 15 мм, подлива-
ют тесто с В/Д=1,02 (В/Д)т.нг. В этом случае применя-
ют специальные насадки и шаблон, описанные в Инст-
Рис. 12. Графики для определения коэффициентов
а - Ki; б-Ка
Результаты испытания кернов на сжатие /?керн приво-
дят к прочности кубов с ребром 20 см 7?Сж следующим
образом. Вначале по графику (рис. 12) приводят к /??ерн
с H=2D с помощью коэффициента Яуерн =/?кеРн/К1 .
Затем переходят к приведенной прочности керна /?JepH ,
у которого //=30 см и D = 15 см, с помощью коэффици-
ента К2 (см. рис. 12,6): /?£ерн ==/?}fepH//C2. После этого
определяют Вс»:
I 2 дкерн
/?сж =1 >2/??ерн, т.е. Ясж = ' ---•
сж 2 Д1 Да
При определении прочности дорожного бетона на
растяжение путем раскалывания также руководствуются
методикой [71]. Цилиндрическую боковую поверхность
керна выравнивают, подливая цементное тесто в кондук-
торе. Это делается по двум диаметрально противополож-
ным образующим кернов длиной Н, шириной 23—25 мм
и толщиной 3 мм. Испытание проводят по схеме, приве-
денной на рис. 13.
Предел прочности бетона на растяжение при раска-
лывании Лр.р в кгс!см2 вычисляют по формуле
2Р
/?р’₽= n(D-j-26)ff ’ (7)
где б — толщина подливки.
После этого определяют /?р.и с учетом рекомендаций
Яр.и = 1 >5/?р.р. (8)
Рис. 13. Схема испытания керна
раскалыванием
/ — керн; Я —продольный слой цемент*
ного теста; 3—фанерная прокладка;
4 —плита пресса
Для контроля прочности дорожных покрытий из мел-
козернистых (песчаных) бетонов, согласно ВСН 171—70
Минтрансстроя,
/?р.н=К/?р.р. (9)
здесь величина /С является переменной:
Яр-р» кгс /см2 15 20 25 30 35 40
К 2,30 2,05 1,92 1,82 1,74 1,72
Метод высверливания кернов может применяться
в промышленном, гражданском и других отраслях строи-
тельства. В НИИЖБ предложен станок для высверлива-
ния кернов (Н=Ь= 10 и 15 Ъи) из панелей и блоков из
легкого бетона. Для выпиливания цилиндров из легких
бетонов применяют вертикально-фрезерный станок с ал-
мазной коронкой [109]. В. М. Худавердян описывает
метод оценки прочности легкого бетона по результатам ис-
пытания маленьких цилиндров диаметром 25—30 мм, вы-
сверленных с помощью коронки, насаженной на электро-
дрель [109]. Он рекомендует переходной коэффициент
для легких бетонов (на туфе и пемзе) от прочности ци-
линдров D = H=2,5 см к прочности кубов с ребром 10 см
применять равным 1,18*.
* Эта величина требует уточнения.
Прочность высверленных кернов не всегда совпадает
с прочностью отдельно отформованных цилиндров [229].
У обычных тяжелых и легких бетонов прочность кернов,
как правило, на 10—30% ниже прочности цилиндриче-
ских образцов. Как цилиндры, так и бетонные плиты, из
которых затем высверливали керны, твердели в лабора-
торных условиях. По данным В. В. Володина, прочность
кернов выше прочности контрольных образцов-цилинд-
ров [24], что, по его мнению, объясняется разными тем-
пературой твердения и влажностью. Изменчивость /?р.р
больше при испытании кернов, чем цилиндров.
Выполненные в ЦНИИСК исследования [217] не кон-
статируют влияния марки бетона на ртношение прочно-
сти цилиндров /?цил к прочности кубов /?Куб- в то же вре-
мя ГОСТ 10180—67 устанавливает переводные коэффи-
циенты от /?цил к 1?куб в зависимости от прочности бетона,
что следует признать более правильным. В работах
ЦНИИСК показано, что соотношение /?циЛ : Якуб с уве-
личением возраста бетона повышается (от первого меся-
ца к восьмому — десятому на 0,05—0,06) и обычно не-
сколько больше у песчаных и легких бетонов»
Метод испытания кернов позволяет исследовать ка-
чество бетона в различных частях сооружения и на раз-
ных глубинах. При бурении скважин в большинстве слу-
чаев сооружения существенно не ослабляются. С помо-
щью кернов можно определять /?Сж прямым, а не
косвенным методом, хотя переход от /?КеРн к Ясж и несет
в себе определенную меру неточности. Керны дают воз-
можность определить кроме Ясж ряд других характери-
стик бетона, как, например, /?р, /?п.р, у, водопоглощение,
Мрз и др. '
Недостатки метода: стоимость сверления и особенно
буровых работ высокая; его нельзя применять для испы-
тания бетона в некоторых сборных конструкциях из-за
малой толщины и значительного процента армирования;
сложна обработка торцов кернов; иногда особенности
конструкции не позволяют высверлить керны; при буре-
нии бетонов с низкой прочностью, особенно на большие
глубины, очень трудно получить керны необходимой вы-
соты, так как они разрушаются. В отдельных случаях
метод испытания кернов целесообразно применять в со-
четании с неразрушающими методами определения проч-
ности бетона непосредственно в изделиях и конструкциях.
В тех случаях, когда получаются керны Ш-й и IV-ой
группы или необходимо оценить прочность бетона в не-
больших кусках неправильной формы, рекомендуется
применять методику, разработанную в ЦНИЛ Главкиев-
горстроя. Куски бетона, которые должны быть подверг-
нуты испытаниям, устанавливают в форму кубика и бе-
тонируют. Кусок бетона располагают в форме по отно-
шению к поверхности и новому бетону в зависимости от
формы размеров и вида намечаемых испытаний. Когда
бетон затвердеет, образец распиливают, при этом полу-
чается ровная плоская поверхность куска бетона. Эту
поверхность и подвергают испытаниям: методами пласти-
ческой деформации, упругого отскока, отрыва или др.
б) Испытание образцов неправильной формы
Прочность в бетонных образцах неправильной формы
определяют главным образом методами штампа [218]
или раскалывания [23].
Метод штампа в основном применяют для испытания
вырубок из плитных бетонных конструкций (дорожные
и аэродромные покрытия). С помощью перфораторов
или шлямбуров выламывают из бетонного покрытия об-
разец произвольного очертания. Затем его испытывают
на прессе с помощью двух металлических штампов-ци-
линдров в соответствии со схемой, приведенной на рис. 14.
Чтобы обеспечить необходимую точность испытаний, сле-
дует цилиндры (без испытываемого образца) установить
в центре опорной плиты пресса, сблизить опорные плиты
между собой и разметить их по контуру штампа на верх-
ней и нижней плитах пресса. Образцы испытывают ме-
тодом штампа так же, как и стандартные бетонные об-
разцы на сжатие. Предел прочности бетона вычисляют
как частное от деления разрушающей нагрузки на пло-
щадь штампа.
По данным П. Ф. Шубенкина, изменение площади об-
разца незначительно влияет на величину прочности бе-
тона, в связи с чем нет необходимости строго регламен-
тировать размеры вырубки. Однако бетонная плита
должна быть таких размеров, чтобы можно было уста-
новить штамп на расстоянии не менее 10 см от края об-
разца. Прочность бетона уменьшается по мере увеличе-
ния высоты образцов и площади штампа. Влияние высо-
ты образца более заметно сказывается при штампах
меньшей площади. Поэтому в испытаниях следует ис-
пользовать штамп с постоянным диаметром 10 см. Ре-
зультаты испытаний прочности бетона методом штампа
и стандартных кубов приведены в табл. 16. Они свиде-
тельствуют о том, что переходный коэффициент к /?Сж
может быть принят равным L
Таблица 16. Результаты испытания бетона
(по данным П. Ф. Шубенкина)
Метод Предел прочности бетона на сжатие в кгс/см?
Испытаниечкубов . 339 241 184 139
Метод штампа . 338 219 169 131
Метод раскалывания (см. главу I) может использо-
ваться для испытания образцов неправильной формы.
Рис. 14. Схема испытания
бетона штампом
t опорные плиты пресса;
? — стальные цилиндры;
3 — вырубка из бетонного
покрытия
Прочность вычисляют по фор-
муле
2Р Р
*РФ = ^ = °-637Т- ('°)
где F — площадь поверхности раскола
образца.
Рис. 15. Схема испытания вырубки
из бетонной плиты методом раскалы-
вания
При испытаниях вырубок из дорожных или аэродром-
ных покрытий П. Ф. Шубенкин определил /?р.и=
= 1,7/?р.р+7,5. Норвежские специалисты [238] предло-
жили формулу /?р:И=/?р.р+17,5. Величина /?р.и//?р.р
уменьшается с ростом /?р.р, и, например, для /?р>р=20; 35
и 50 кгс!см2 значение /?р.и//?р.р соответственно составляет
1,88; 1,50 и 1,35.
Методом раскалывания на одном образце можно про-
вести несколько испытаний (рис. 15). Однако при этом
расстояние I между краем образца и линией приложения
усилия при испытании должно быть несколько больше
половины его высоты h. Если не соблюсти это условие
(при h/2>l), то могут увеличиться растягивающие на-
пряжения. В тех случаях, когда все же приходится испы-
тывать образцы с Л/2>/, для расчета следует воспользо-
ваться формулой , где значения коэффициен-
та К принимают [4] в зависимости от 2l/h:
2l/h 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
К 1,38 1,22 1,12 1,15 1,02 1
Путем раскалывания, так же как и методом штампа,
испытывают вырубки из плитных бетонных конструкций,
у которых две поверхности параллельны. Этими метода-
ми можно испытывать образцы и с непараллельными
плоскостями. В данном случае следует раскалывать об-
разец по заранее намеченным плоскостям (при этом
образуются параллельные поверхности), а затем испы-
тать его описанным методом.
Метод испытания образцов неправильной формы име-
ет ряд достоинств. Подготовить такие образцы значи-
тельно проще и дешевле, чем изготовить образцы стан-
дартной формы из вырубок. Меньше и возможность
повредить образец. При испытаниях не возникают какие-
либо осложнения методического характера.
Описанные методы имеют существенные недостатки:
практически невозможно испытывать армированные кон-
струкции; область применения невелика (этот метод
применяется в основном при испытании бетонных плит);
приходится пересчитывать /?Сж по величине /?р.р, получен-
ной при испытании.
3. Особенности испытания бетона
в нестандартных образцах
Нестандартные образцы в большинстве случаев мож-
но испытывать по стандартной методике на сжатие и рас-
тяжение. Их используют для определения и других па-
раметров бетона. Значения /?Сж и /?р.р определяют непо-
средственно при испытании. При этом получаются более
достоверные результаты оценки качества бетона в соору-
жениях.
При описанных методах определения /?Сж в основном
не требуется специальное оборудование или приборы.
Образцы испытывают на обычном лабораторном обору-
довании. Дополнительные приспособления и механизмы
необходимы лишь для извлечения образцов из затвердев-
шего бетона.
Рассмотренные методы сохраняют один из существен-
ных недостатков стандартных испытаний: прочность все*
го уложенного бетона можно оценить лишь по небольшо-
му числу образцов, т. е. контроль качества бетона выбо-
рочный. Поскольку получить нестандартные образцы
намного труднее, чем стандартные, объем выборки обыч-
но меньше, чем при испытаниях по действующим
ГОСТам. Методы данного класса почти неприменимы
для контроля прочности бетона в сборных, а также в гу-
стоармированных конструкциях. Большинство методов
(кроме бурения) предназначено только для определения
прочности в наружных слоях конструкций; контроль проч-
ности на больших глубинах возможен, но значительно
сложнее.
Методы первой группы этого класса проще, чем вто-
рой группы, и позволяют получать образцы заданной
правильной формы. Однако при этих методах требуется
не только выполнять предварительные работы при бето-
нировании, но и заранее выбирать места взятия проб.
Причем участки отбора проб следует выбирать с учетом
того, чтобы обеспечить несущую способность проверяе-
мой конструкции. Определять прочность бетона в сущест-
вующих сооружениях методами этой группы нельзя. При-
менение некоторых из них связано с изготовлением об-
разцов, хранящихся в иных условиях, чем твердеющий
бетон в конструкции. Это приводит к тому, что результа-
ты оценки отличаются от фактической прочности конст-
рукции.
Методами второй группы можно определять проч-
ность бетона в различных частях конструкции без прове-
дения каких-либо подготовительных работ и контролиро-
вать прочность бетона в ранее построенных сооружени-
ях. При этом состав и условия т-вердения бетона
в образцах такие же, как и в конструкции. Применяя не-
которые методы этой группы (бурение с получением кер-
нов), можно определять прочность бетона и изучать его
структуру на любой глубине.
К недостаткам методов второй группы надлежит от-
нести следующие. Извлечение образцов из сооружения
представляет довольно трудоемкую операцию, и для вы-
полнения ее требуется специальное оборудование. Осо-
бенно трудно получить образцы правильной формы.
Применяя бурение, не всегда можно получить керны не-
обходимых размеров. Часто извлекать керны практиче-
ски невозможно, если конструкция изготовлена из бето-
нов на заполнителях с гладкой окатанной поверхностью.
Иногда прочность образцов снижается в результате появ-
ления трещин в бетоне или нарушения сцепления круп-
ного заполнителя с цементным раствором при извлече-
нии образцов или при их обработке. Места, откуда брали
образцы, необходимо заделывать.
Методы испытания бетона в нестандартных образцах
целесообразно применять для оценки качества бетона
в неармированных или малоармированных конструкциях
дорожных и аэродромных покрытий, а также в гидротех-
нических сооружениях. Иногда их можно использовать
для контроля прочности массивных конструкций про-
мышленного и гражданского строительства. Описанные
методы следует применять также в тех случаях, когда
кроме /?Сж необходимо определять и другие физико-ме-
ханические характеристики бетона.
С увеличением промышленного производства инстру-
мента, оснащенного металлокерамическими твердыми
сплавами, а также пил с использованием синтетических
алмазов в последние годы шире применяется метод вы-
пиливания образцов из конструкций и сооружений. Его
также целесообразно использовать в сочетании с раз-
личными механическими и физическими неразрушающи-
ми методами испытаний.
Анализируя особенности рассмотренных методов,
а также опыт их использования в строительстве, следует
рекомендовать для применения:
1) метод закладки форм в покрытие, а также метод
испытания штампом при контроле качества бетона в до-
рожных и аэродромных покрытиях;
2) метод извлечения блока с последующей распилов-
кой на образцы при оценке прочности конструкций зда-
ний гражданского и промышленного строительства;
3) метод бурения с последующим испытанием кернов
при определении прочности гидротехнических и некото-
рых массивных промышленных конструкций, а также до-
рожных и аэродромных покрытий.
РАЗДЕЛ II
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА
НЕПОСРЕДСТВЕННО В ИЗДЕЛИЯХ
И СООРУЖЕНИЯХ
ГЛАВА I
МЕХАНИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ БЕТОНА
Механические способы испытаний являются наиболее
многочисленными из существующих методов оценки
прочности бетона в изделиях и сооружениях. Значитель-
ная часть методов пластических деформаций и упругого
отскока заимствована из практики определения твердо-
сти металлов. Так, принципы определения твердости ме-
таллов по Бринеллю, Роквеллу и Польди и др. положе-
ны в основу методов испытания прочности бетона путем
вдавливания штампа, определения твердости методом
упругого отскока и т. д.
1. Вдавливание штампа в поверхность раствора
(бетона)
Методы пластической деформации, основанные на
вдавливании штампа, подразделяются на два вида:
1) штамп вдавливается под действием статической
или динамической нагрузки;
2) местное разрушение бетона достигается путем
стрельбы или взрыва.
Большинство существующих механических приборов
испытаний относится к первому виду. Эти приборы осно-
ваны на вдавливании бойка ударника в исследуемую по-
верхность бетона с последующим измерением геометри-
ческих параметров образовавшейся вмятины. Прочность
бетона определяют по различного рода эмпирическим
Таблицам, графикам или формулам исходя из обратно
пропорциональной зависимости между 7?Сж и размерами
отпечатка на поверхности бетона.
Штамп вдавливается чаще всего под действием уда-
ра, который наносят либо с помощью специальной пру-
жины, либо путем свободного падения маятника, выст-
рела или вручную. В качестве бойка обычно применяют
шариковые наконечники определенного диаметра, обра-
зующие на поверхности бетона отпечатки сферической
формы.
При постоянной силе удара размеры полученных от-
печатков характеризуют твердость поверхностного слоя
раствора (бетона). Из работ по твердости металлов из-
вестно, что показатель твердости Н меняется с увеличе-
нием силы вдавливания: вначале он резко возрастает,
затем рост замедляется и достигается максимум. С даль-
нейшим ростом нагрузки значение Н уменьшается. Ис-
следования твердости металлов и некоторых кристалли-
ческих тел показали, что целесообразно измерения прово-
дить в области максимальных значений Н. Это обеспечи-
вается при соблюдении условия: 0,2D<d<0,6D, где d —
диаметр отпечатка; D — диаметр шарика.
Если полученные значения d выходят за рекомендуе-
мые пределы, то при d>0,6D следует уменьшить силу
вдавливания, а при de 0,2D применить шарик меньшего
диаметра. Ограничения диаметров лунки предусмотрены
в некоторых стандартных методах определения прочно-
сти бетона вдавливанием ударника. Так, стандарт ГДР
(DIN 4240) рекомендует проводить испытания таким об-
разом, чтобы было обеспечено выполнение условия
0,3D<d<0,7D (11)
Образующаяся при вдавливании сферического бойка
вмятина может быть охарактеризована величиной диа-
метра лунки d или ее глубиной h. Измерить h с такой же
точностью, как и d, труднее. Кроме того, при изменении
размеров лунки величина h колеблется в меньших пре-
делах, чем d. Действительно, исходя из схемы вдавлива-
ния (рис. 16), можно записать
d2
— = Л(П-Л).
4
отсюда
Поскольку всегда h<^Dy то
Л =
d2
4D*
Из полученного выражения для определения h следу-
ет, что при изменении d в пределах от 0,2 до 0,6£> вели-
чина h изменяется в пределах от 0,01 до 0,09D. Таким об-
разом, пользуясь приборами для измерения диаметра
лунки, можно получить более точные и надежные резуль-
таты. Приборы, основанные на
измерении Л, хотя и менее точ-
ны, но позволяют определить
глубину лунки быстрее, чем
приборы, основанные на изме-
рении d, и проще могут быть
автоматизированы. Большин-
ство приборов, применяемых
при контроле прочности бето-
на, основано на измерении
диаметра лунки.
При использовании некото
рых методов с применением
стрельбы на поверхности бе-
Рис. 16. Схема вдавливания
шарикового штампа
/ — стальной шарик; 2 — иссле-
дуемая поверхность бетона
тона образуется воронка неправильной формы. В этих
случаях наиболее удобной для измерения характеристи-
кой воронки будет ее объем, который легко определить,
например, с помощью пластилина.
Для образования вмятины путем вдавливания удар-
ника применяют штампы различной формы. Наиболее
часто в приборах используют шариковые штампы, иног-
да штампы конической формы и реже другой формы.
А. М. Губбер [40], установил, что точность приборов
зависит от геометрии штампа. Зависимости для определе-
ния /?сж составлены им исходя из условия пропорцио-
нальности величины проникания штампов в бетон значе-
нию /?сж. Величины погрешностей вычисления 7?Сж, пред*
. . 1 dR *
ставляющие собой------—, могут быть определены по
R da
табл. 17.
В формулах приняты следующие обозначения: D —
диаметр диска (шара); б —толщина диска; а — длина
вмятины при испытании диском или ее диаметр при ис-
пытании шаром (конусом); Q — вес штампа; Н'— высо-
Таблица 17. Величины погрешностей при оценке 7?Сж
различными штампами
Вид штампа Формула для определения ^сж Величина погрешности
Диск GDH'Q ^сж ~ Лба3 о -| Г ^сж V 4800
Конус 12ОН'Q /'СЖ го knaB z/"r~ Q 1 / ^сж у 190
Четырехгранная пирамида ЗОН'Q ^сж ka3 3 /V Q -1 / ^СЖ 3 у 150
Шар п 32DH' Q *сж“ kna* 41/ *сж у 400
та падения штампа; k — опытный безразмерный коэф-
фициент.
Характер изменения погрешности при определении
/?сж в зависимости от марки бетона (в случае, когда ве-
личина а измеряется с точностью ±0,5 мм) показан на
рис. 17. Как следует из приведенных данных, при испы-
тании штампом, имеющем форму диска, обеспечивается
более высокая точность измерения. Это следует и из ра-
боты [113]. Действительно, при определении прочности
Рис. 17. Зависимость по-
грешности при испытании бе-
тона от его марки и вида
штампа
/ — пирамида; 2 — шар; 3 — ко-
нус; 4 — диск
Прибором ДПГ-4 (штамп-диск) линейный размер оттис-
ка находится в пределах 42,9—26,3 мм, т. е. изменяется
на 19,6 мм при Лсж от 70 до 300 кгс!см2. В результате
применения приборов со штампом в форме шара при та-
ких же колебаниях в прочности бетона диаметр лунки из-
меняется примерно на 2—4 мм. Для повышения точно-
сти измерений при использо-
вании штампов в форме шара,
конуса и др. следует применять
в приборах мощные пружины
и обеспечить возможность на-
несения ударов различной си-
лы в зависимости от прочности
исследуемого бетона.
Рассмотрим основные при-
боры для контроля прочности
бетона, в которых использован
принцип вдавливания штампа
в исследуемую поверхность
(метод пластической дефор-
мации). При вдавливании
штампа под определенной на-
грузкой (при ударе) на повер-
хности бетона в зависимости
Рис. 18. Шариковый молоток
И. А. Физделя
от его прочности образуются
вмятины различных размеров.
Измерение геометрических па-
раметров лунок (вмятин) бы-
ло положено в основу создания
большого числа приборов. В СССР первые работы по
применению механических методов испытаний были про-
ведены Б. Г. Скрамтаевым и И. В. Вольфом [164—167],
за рубежом — Крэбсом, Мильсом, Джиуси, Вандоне, Ге-
де и Вильямсом [166].
Шариковый молоток И. А. Физделя [201, 202] разработан в
двух вариантах: ручного и механического действия. Ручной шари-
ковый молоток (рис. 18), изготовленный из инструментальной стали,
с одной стороны имеет сферическое гнездо, в котором размещается
стальной шарик диаметром 17,463 мм. После установки шарика в мо-
лотке размер его выступающей части равен 15 мм. В гнезде шарик
имеет скользящую посадку. Масса молотка 250 г.
Прочность бетона определяют локтевым ударом молотка fio по-
верхности бетона. Удар по бетону молотком механического дейст-
вия осуществляется с помощью пружины. Диаметр лунок замеряют
по графику (рис. 19) и определяют прочность бетона при сжатии.
Этот прибор сложнее ручного молотка и не получил распространения.
По данным автора прибора, значения прочности бетона на сжа-
тие, полученные этим способом, отклоняются от результатов испыта-
ния образцов-кубиков не более чем на 15%. Однако проверочные
испытания показали [120], что значения прочности, полученные при
испытании шариковым молоткам, характеризуются ббльшим раз-
бросом. Так, отпечатку с d=5 мм соответствовали значения проч-
ности бетона в пределах от 160 до 500 кгс{см2, а отпечатку с */=
= 6 мм — от 15 до 370 кгс!см2. В опытах М. Ю. Лещинского разброс
Рис. 19. Тарировочная зависимость для шарикового молотка
(по данным И. А. Физделя)
прочности получился несколько меньшим, но превышающим данные
И. А. Физделя:
d, мм 5—5,5 5,5-6 6—6,5 6,5—7
₽сж» кгс/см2 220-435 140—405 125-380 80—285
Результаты проверки, выполненной Б. Г. Скрамтаевым и
П. Ф. Шубенкиным [170], также подтвердили значительные отклоне-
ния от тарировочной кривой. Полученные данные не позволяют ре-
комендовать молоток для испытания прочности бетона. Один из су-
щественных недостатков этого метода состоит в том, что сила удара
шариковым молотком непостоянна, и, следовательно, нельзя полу-
чить надежные результаты.
Ручной шариковый молоток Айнбека (ФРГ) по своей конструк-
ции аналогичен молотку И. А. Физделя. Однако в стандарте DIN 4240
76
указано, что точность его ниже приборов с калиброванным ударом.
Подпружинный молоток1 Н. Ф. Воробьева отличается тем, что
под шариком установлена специальная пружина, а на ободке молот-
ка имеются два выступа — ограничителя хода шарика. При ударе
молотком по бетону, на котором находится прокладка из писчей и
копировальной бумаги, сила удара передается через пружину. Если
сила удара превышает силу упругости пружины, то избыточная ее
часть гасится. Если сила удара будет мала, то шарик не будет утоп-
лен в гнездо на необходимую глубину, и поэтому выступы ободка не
будут прижаты к бетону и зафиксированы с помощью отпечатков на
бумаге. В расчет принимаются удары, которые будут одновременно
зафиксированы на бумаге отпечатками шарика и выступов ограничи-
телей. Таким образом, обеспечивают постоянство удара. Точность из-
мерения этим прибором пока не установлена и данных о его приме-
нении не имеется.
Прибор М3 конструкции М. Л. Милявского и Б. М. Заборко
служит для определения прочности бетона путем вдавливания в ис-
следуемую поверхность металлического бойка сферической формы
[144]. Поворачивая рукоятку по часовой стрелке, поднимают шток
с насаженным на него бойком в крайнее верхнее положение; при
этом рабочая пружина прибора сжимается. Прибор прижимают к ис-
следуемой поверхности бетона и нажимают на рукоятку стопорного
приспособления. Под действием рабочей пружины боек ударяет по
бетону, образуя на его поверхности лунку. По средней глубине лунки
с помощью графика вычисляют прочность бетона на сжатие. Графики
следует составлять для каждого используемого прибора, так как еди-
ного графика для определения величины 7?Сж приборами М3 не су-
ществует.
Принцип оценки прочности прибором М3 такой же, как и для
других приборов этого типа. Постоянная сила удара обеспечивается
в данном приборе пружиной, однако определение RCm по глубине
лунки дает меньшую точность по сравнению с методами, при кото-
рых измеряется диаметр лунки. Точность прибора составляет
25-50% [12].
Прибор М. А. Новгородского [132] основан на вдавливании
в раствор наконечника под действием пружины с постоянной силой.'
Прочность определяют по тарировочному графику в зависимости от
глубины заглубления наконечника в раствор, которую измеряют с по-
мощью индикатора с точностью до 0,01 мм. Для проведения испыта-
ний прибор устанавливают перпендикулярно поверхности бетона и
нажимают на стакан — пружина сжимается, и наконечник стержней
вдавливается в бетон. Замер глубины лунки этим прибором более
точен, чем прибором М3. Основной недостаток, связанный с измере-
нием Л, сохраняется. Таким образом, можно испытать и дать при-
близительную оценку прочности только поверхностного слоя раство-
ра, свойства которого могут сильно отличаться от основной массы
бетона.
Прибор ЛИСИ основан на вдавливании стального шарика диа-
метром 25 мм [54] под действием пружинного ударника в исследу-
емую поверхность. Перед проведением испытаний взводной шток
прибора заводят в ствол и закрепляют. Вращая винт при помощи
1 Авторское свидетельство № 243241, «Бюллетень Изобретений»)
1969, № 16.
ручки, создают требуемое натяженйе пружины. Прибор устанавли-
вают на поверхности бетона и, поворачивая спусковой диск, освобож-
дают пружину. В этот момент шариком наносится удар по бетону.
Прибор дает ошибку в определении прочности 20—30% [85]. Ос-
новное отличие прибора ЛИСИ от аналогичных конструкций состоит
в том, что он имеет весьма сильную пружину и большую массу. Его
рекомендуется использовать для оценки прочности конструкций из
бетонов с 7?сж = 100-^300 кгс/см2.
Прибор Оргсовхозстроя представляет собой шариковый пружин-
ный пистолет [81]. Ударный импульс его 0,64 кгс/сж2; шарик диа-
метром 17,5 мм утоплен в боек на 13 мм. Масса прибора 2 кг. Осо-
бенность данного прибора состоит в том, что он имеет регулятор
ударного импульса, действующий при усталости пружин и при испы-
тании пистолетом конструкции сбоку и снизу вверх. Величину 7?сж
определяют по тарировочному графику в зависимости от диаметра
лунки.
Прибор П. И. Звонарева — это пружинный молоток двухступен-
чатого действия. При оценке прочности нажимают рычагом молотка
на шарик и отводят ударник внутрь корпуса, при этом ударная пру-
жина сжимается. На ударнике расположены два выступа, обеспечи-
вающие необходимое сжатие пружины при слабом или сильном
ударе.
Для проведения испытаний прибор устанавливают на бетонную
поверхность и нажимают рукой на педаль молотка. Ударник под дей-
ствием пружины образует на поверхности бетона лунку сферической
формы. Приближенная зависимость между диаметром оттиска и
прочностью бетона при сжатии видна из рис. 20 (график построен
по данным автора этого метода). Проверка прибора [120] показала,
что такая оценка прочности дает значительный разброс результатов.
Особенно большие отклонения наблюдаются при слабом ударе бойка.
По данным С. Н. Борового [12], погрешность прибора П. И. Звона-
рева составляет 35%.
Метод Г. К. Хайдукова [204], А. И. Годера
и Р. М. Раневского (приборы НИИЖБ) основан на ста-
тическом вдавливании в исследуемую поверхность штам-
па и измерении получаемого при этом оттиска. Отличает-
ся этот метод от описанных ранее тем, что используются
штампы значительно больших размеров и, что особенно
важно, определяется твердость не растворной составляю-
щей бетона, а значительного участка бетона. При испы-
таниях указанным методом характер приложения на-
грузки статический, а не динамический, как в большин-
стве других методов. В связи с этими особенностями
метода применяют значительные условия при вдавлива-
нии штампа в бетон.
Авторы [204] предложили три вида выпуклых (сфе-
рических) штампа, отличающихся только размерами
(рис. 21). Номер штампа и соответствующее усилие для
его вдавливания в основном зависят от ожидаемой проч-
ности бетона и могут быть выбраны по табл. 18.
Таблица 18. Характеристика выпуклых штампов
Предел прочности бетона при сжатии в кгс/см* ' Хе штампа R, см f, мм Усилие вдавливания штампа в кгс
Менее 100 . 3 24 4 До 1000
От 100 до 500 . 2 14 6 От 1500 до 2000
Более 500 . 1 10 7,5 2200
В связи с тем, что при обычно получающихся оттисках
сфера пластических деформаций, а следовательно и зо-
на исследования бетона, имеют глубину около 2—5 см,
Рис. 20. Тарировочная
кривая для прибора
П. И. Звонарева
Рис. 21, Схема сфериче-
ского штампа
желательно выбирать штамп
такого размера, чтобы диа-
Рис. 22. Зависимости
прочности бетона от диа-
метра отпечатка
/—для штампа № 1; 2—для
штампа Ne 2; 3 —для штам-
па Хе 3
метр оттиска был не менее размера крупного заполните-
ля. Давление на штамп создается с помощью гидравли-
ческого пресса. Нагрузка возрастает со скоростью
100 кгс/сек и изменяется с точностью до 1 %.
Поверхность бетона, в которую вдавливается штамп,
должна быть гладкой, без раковин и других дефектов.
Оттиски, совпавшие с пустотами, площадь которых пре-
вышает 15% площади оттиска, или имеющие овальную
форму Р1/Р2>1,2» должны быть заменены другими. За
диаметр оттиска принимается среднеарифметическое
значение результатов двух взаимно перпендикулярных
измерений, выполненных с точностью 0,5 мм. Для удоб-
ства отсчетов диаметры измеряют по отпечаткам на бе-
лой бумаге, которую
вместе с копиро-
вальной бумагой по-
мещают между
штампом и бетоном.
Величину Rсж оп-
ределяют по тари-
ровочным кривым
(рис. 22) в зависи-
мости от диаметра
отпечатка. Если ре-
зультаты измерений
меньше среднего ди-
аметра оттиска бо-
лее чем на 20%, их
при расчете не учи-
тывают и делают но-
вые отпечатки. Рас-
стояние между от-
тисками, а также
между оттиском и
краем изделия дол-
жно быть не менее
5 см.
Для контроля
прочности бетона в
изделиях с помощью
описанного метода
Рис. 23. Прибор ОР П-4-300
разработан ряд при-
боров, несколько от-
личающихся между
собой по конструкции 1. Рекомендуются следующие мо-
дификации прибора: ОПР-9-ЗОО, РРП-4-300 (рис. 23),
ОМР-2-250 и РПМ-5. В приборе ОРМ-2-250 штамп мо-
жет перемещаться в вертикальном направлении с помо-
щью электро- и гидроприводов. Этот прибор оснащен
гидравлическим двухходовым 3-тонным прессом, элект-
1 Б. П. Краснополов, Д. С. Киселевич и др. Автор-
ское свидетельство № 146592. «Бюллетень изобретений», 1962, № 8.
родвигателем мощностью 1,7 кет и насосом Л1Ф-5.
Штампом можно наносить отпечатки на поверхности же-
лезобетонных изделий толщиной от 40 до 250 мм.
Переносный гидравлический штамп типа ОРП-4-ЗОО
разработан в НИИЖБ и ЭКБ ЦНИИСК. Струбцина при-
бора позволяет испытывать изделия толщиной от 30 до
300 мм. Максимальное усилие на штампе прибора 2,5 тс.
Общая масса его в упаковке 30 кг. На этом же принци-
пе основано действие прибора типа РПМ-5.
Метод Г. К. Хайдукова, А. И. Годера и Р. М. Рачев-
ского позволяет оценить не только свойства раствора, но
и бетона — в этом его главное преимущество перед дру-
гими методами и приборами. Он применим только для
определения прочности изделий ограниченной толщины
и в основном из сборного железобетона. Для бетонных
дорожных покрытий и некоторых других сооружений этот
метод использовать нельзя. Применение гидравлических
штампов, для испытания прочности бетона предусмотрено
ГОСТ 10180—67. По данным авторов метода [152],
ошибка испытаний в заводских условиях составляет
±10%.
Дисковый прибор ДПГ-4, разработанный А. М. Губ-
бером во ВНИИГ [40, 68, 185], состоит из четырех ос-
новных частей: стального диска диаметром 160 мм и тол-
щиной 100 мм, стержня, подножки и угломерной шкалы
(рис. 24). Испытание бетона состоит в том, что ребром
тяжелого стального диска наносят удар по поверхности
бетона, и прочность последнего определяют в зависимо-
сти от размеров полученного на поверхности оттиска.
Ударная кромка диска толщиной 1 мм цементирована
Рис. 24. Дисковый
прибор ДПГ-4
1 — диск; 2 — специаль-
ные болты; 3— ось диска;
4 — ось угломерной шка-
лы; 5 — отвес; 6 — угло-
мерная шкала; 7 —стер-
жень; 8 — ось стержня;
9 — вертикальная ось;
10— муфта; //—хвостовик;
12 — винт; 13—подножка;
14 — несработанная часть
кромки; 15 — отверстия;
16 — вилка; /7 — втулка
(поскольку ударная кромка диска выполняет роль штам-
па, она со временем срабатывается). Проворачивая диск,
устанавливают его таким образом, чтобы удары по бето-
ну наносились несработанной частью кромки. Масса
диска 1,4 кг\ ее можно регулировать с помощью специ-
альных болтов. Стержень, имеющий прямоугольное се-
чение размером ЮХ 15 лш, соединяет диск с подножкой;
Рис. 25. Схемы испытания прибором ДПГ-4
а — горизонтальные поверхности; б — наклонные поверхности; в—вертикальные
поверхности; г — поверхности с обратным уклоном
при этом обеспечивается свободное падение диска в мо-
мент испытаний. Длина стержня 25 см, масса 250 г.
В процессе испытаний прибор опирается на бетонную по-
верхность в трех точках.
Прибор ДПГ-4 предназначен для определения проч-
ности не только на горизонтальных, но и на наклонных
и вертикальных поверхностях. Имеющаяся на приборе
угломерная шкала с радиальными делениями в Г позво-
ляет для любых испытываемых поверхностей вычислить
высоту падения диска Н' (рис. 25).
Влажность бетона в значительной мере сказывается
на величине его прочности, поэтому исследуемую поверх-
ность увлажняют, а если требуется, то и шлифуют. Что-
бы получить стабильные результаты, автор прибора пред-
ложил бетонные поверхности испытывать в состоянии
максимального увлажнения. Для этого бетон поливают
водой, плотно покрывают мокрыми мешками и продол-
жают поливку в течение часа с интервалами 8—10 мин,
82
Следует учитывать, что сокращение сроков увлажнения
приводит к получению завышенных значений прочности
бетона, поскольку расчетные формулы составлены для
оценки прочности бетонных поверхностей с максималь-
ной влажностью.
Для испытания прибор устанавливают на поверхно-
сти конструкции и, подняв диск в начальное положение,
дают ему упасть под действием силы тяжести. В момент
нанесения удара подножка должна быть неподвижной.
Если она сместится, то это определение в расчете не учи-
тывается. При выполнении испытаний необходимо опре-
делить <р по угломерной шкале с точностью 1—2°. На ис-
следуемом участке бетонной поверхности площадью не
более 0,5 м2 следует нанести 12 оттисков, размеры кото-
рых определяются с точностью 0,5—1 мм. Размеры от-
тисков, превышающие 50—55 мм, в расчете не учитыва-
ются. Если при испытаниях вследствие малой прочности
бетона значительная часть оттисков будет иметь длину,
превышающую 50—55 мм, следует испытания повторить
при меньших величинах высоты падения диска.
Среднюю величину оттиска аСр рассчитывают сле-
дующим образом. Два наибольших результата отбрасы-
вают, а среднеарифметическое значение последующих
наибольших размеров принимают как аСр. Прочность бе-
тона на сжатие рассчитывают по формуле
Rck=^~‘1 (12)
аср
где А — коэффициент дискового прибора в кг!см\ I — длина стерж-
ня прибора в см\ Н' — высота падения диска в см.
Таблица 19. Зависимость коэффициента А
от вида бетона
Бетон При нанесении оттисков на поверхности
верхние неопалуб- ливаемые боковые распалуб- ленные
На гравии . 5600 4850
» щебне . 6400 5500
Величину коэффициента А определяют по табл. 19,
которая составлена для приборов с основными парамет-
рами, удовлетворяющими равенству
рд+тРс
-----------= 15,7 кгIсм,
а
где Рд — масса диска в кг\ Рс — масса стержня прибора в кг; d —
толщина ударной кромки диска в см.
Чтобы повысить достоверность определения прочно-
сти бетона, рекомендуется уточнить значение А путем
совместных лабораторных испытаний образцов прибо-
ром ДПГ-4 и на прессе для конкретных условий строи-
тельства. В зависимости от угла наклона <р меняется и
отношение Н'Ц; величина 7?Сж может быть вычислена для
каждого конкретного случая по формулам, приведенным
на рис. 25.
Применение диска в качестве штампа позволяет бо-
лее точно определять 7?Сж в сравнении с другими форма-
ми штампов. Удачным, с точки зрения повышения досто-
верности результатов, является испытание бетонов с
постоянной влажностью. Хотя этот способ более трудо-
емкий в выполнении, чем другие, основанные на высуши-
вании бетона, он надежнее обеспечивает постоянный
влажностный режим.
При испытании конструкций, работающих в воздуш-
но-сухой среде, несколько сложнее построить тарировоч-
ные зависимости. В этом случае контрольные образцы
следует испытывать в водонасыщенном состоянии прибо-
ром ДПГ-4, а затем выдерживать на воздухе и в воздуш-
но-сухом состоянии подвергать стандартным испытаниям
на прессе.
Опыт применения прибора ДПГ-4 в гидротехническом
строительстве показал его пригодность для испытания
бетонов с прочностью не выше 300—350 кгс!см2. В связи
с этим в Братскгэсстрое была разработана измененная
модель дискового прибора — ДПГ-5 [199]. Он имеет
большую массу диска 1,9 кг вместо 1,4 кг и длину рычага
30 см вместо 25 см. Форма кромок диска трапецеидаль-
ная. Прибор ДПГ-5 используют для оценки прочности
бетонов с 7?сж от 200 до 550 к^/*си2.
При определении величины А по результатам испы-
тания стандартных образцов или кернов значения проч-
ности, полученные прибором ДПГ-4, отклоняются от
средних на 10—15% [1, 185]. По данным ЦНИЛ Глав-
киевгорстроя, величина ошибки составляет 20% и более.
Универсальный маятниковый прибор (УМП) разра-
ботан В. А. Пироговым. Этот прибор состоит из стйнийЫ,
на которой укреплена раздвижная (переменной длины)
штанга, несущая на конце сменные штамп и груз. К ста-
нине также крепится угломерная шкала с фиксаторами.
За счет изменения плеча маятника, массы и угла откло-
нения устанавливают по величине энергии удара четыре
ступени: 15, 30, 60 и 120 кгс-см. Диаметры сменных ша-
риковых штампов равны 7, 10, 15 и 25 мм, масса прибора
в комплекте 3,8 кг. Ступень энергии и размер штампа
выбирают исходя из условия: 0,25 0,65 D.
Принцип работы прибора УМП и методики проведе-
ния испытаний такой же, как и при использовании при-
бора ДПГ-4. К достоинству прибора УМП следует отне-
сти возможность изменения длины маятника (штанги)
и наличие сменных штампов. Автором прибора разрабо-
тана Инструкция по определению прочности бетона с по-
мощью прибора УМП.
Цилиндрический штамп А. Л. Калишук и В. П. Овчар
предложили применять для определения прочности ар-
моцемента по агрегатной твердости (контактной прочно-
сти [78]). Испытание проводится с помощью твердосте-
мера для металлов типа ТШП-0,75 путем измерения дав-
ления, необходимого для внедрения в мелкозернистый
(песчаный) бетон плоского цилиндрического штампа, ра-
бочая часть которого выполнена из твердого сплава или
закаленной углеродистой стали. Авторы метода устано-
вили для штампа 4/ш=0,16 см следующую зависимость:
/?СЖ = 2,72.10“2 Рш,
где Рш — агрегатная твердость, измеряемая при вдавливании штам-
па, в кгс1см2.
При испытании расстояние между точками вдавлива-
ния должно быть не менее 10dm. Можно испытывать ар-
моцементные конструкции толщиной 10—30 мм. Следует
учитывать, что при соотношении и толщины изделия
1 :5 и более существенно увеличивается погрешность оп-
ределения 7?сж, которая при нормальных условиях, по
данным авторов метода, равна ±10%. Испытания реко-
мендуется проводить со скоростью нагружения 3—
5 мм!мин.
Приборы для определения прочности бетона в ГДР
основаны на вдавливании под действием удара шарика
Таблица 20. Немецкие приборы для исйытанкй
качества бетона
Характеристика прибора Пружинный молоток Маятниковый молоток
полный удар половин- ный удар полный удар половин- ный удар
Работа удара в кгс-м . 0,5 0,125 137 68,5
Длина пружины в см . 5 2,5 — —
Угол падения в град . — — 180 90
Высота падения в см . — — 70 35
Диаметр шарика (штампа) в мм . . 10 ил: и 7,5 25 HJ [и 15
Допускаемый диаметр оттиска в мм . 3—7 3-7 7—14 7—14
Предел прочности на сжатие контролируемого бе- тона в кгс1см2 .... 100—600 50—200 100—600 50—200
в поверхность бетона и определении Rcw в зависимости
от измеренного диаметра отпечатка1 (табл. 20).
Для измерения диаметра отпечатков применяют лу-
пы с 6—10-кратным увеличением и ценой деления 0,1.
Необходимый предел измерений составляет для пружин-
ного молотка примерно 8 мм, для маятникового — 15 мм.
В связи с тем, что величина вмятин от маятникового мо-
лотка обычно в 2 раза больше, чем от пружинного, мож-
но измерять оттиск с меньшей точностью (~0,3 мм).
В качестве пружинного молотка широко применяют
портативный прибор типа ХПС.
Использование приборов ХПС предусмотрено и ГОСТ
10180—67 при испытании бетона методами пластической
деформации. Согласно стандарту, обозначение прибора,
например, ХПС-0,5/0,125-10 расшифровывают так: при-
бор ХПС с энергией полного удара 0,5 кгс-м (4,9 дж),
половинного удара 0,125 кгс-м (0,122 дж), с шариком
диаметром 10 мм.
Для проведения испытаний ударный стержейь, окан-
чивающийся шариком, устанавливают перпендикулярно
поверхности бетона и нажимают рукой на тыльную часть
прибора. При этом ударный стержень углубляется в кор-
1 Испытание прочности бетона производится в соответствии со
стандартом DIN 4240 [234].
пус, увлекая за собой держатель, который защелками
поднимает боек, сжимая натяжную пружину. Вдвигаясь
в коническую гильзу, защелки расцепляются. Освободив-
шийся боек под действием натяжной пружины ударяет
по ударному стержню, и укрепленный на конце стержня
шарик вдавливается в поверхность бетона. С помощью
переключающегося сегмента регулируется сжатие пру-
жины, а следовательно, изменяется работа удара. Для
контроля точности прибора используют эталонный брусок
определенной твердости по Бринеллю. По специальному
графику определяют отклонение размеров отпечатков от
требуемых, которое не должно превышать ±10%.
В соответствии с требованиями стандарта испытани-
ям подвергаются бетонные поверхности после распалуб-
ки в воздушно-сухом состоянии. На поверхностях, остав-
шихся открытыми при бетонировании, определять проч-
ность с помощью прибора не рекомендуется. При
необходимости такого исследования участок испытаний
должен быть отшлифован. На участке поверхности на-
носят 20 отпечатков с таким расчетом, чтобы расстояния
между ними были не меньше 2 см, а между отпечатками
и краем образца — не менее 3—4 см. Небольшие отпе-
чатки, диаметр которых на % меньше средних значений,
в расчет не принимаются (это удары в местах располо-
жения зерен заполнителя). Диаметр отпечатка измеря-
ют с помощью лупы в двух взаимно перпендикулярных
направлениях. Разница между такими измерениями не
должна превышать 20%. При больших отклонениях, а
также в том случае, если получены отпечатки с обло-
манными, неровными краями, результаты этих опреде-
лений не учитывают. Для оценки прочности бетона при
сжатии вычисляют средний диаметр как среднеарифме-
тическое значение из признанных годными 20 отпечатков.
Обычно испытания проводят с шариком диаметром D,
равным 10 мм, при энергии удара 50 кгс<см. Диаметры
полученных отпечатков d должны находиться в пределах
0,3—0,7 D. Но уже при d>0,65 D следует проводить до-
полнительные испытания половинным ударом, соответст-
вующим энергии 12,5 кгс-см. Если d<0,35D, применяют
шарик меньшего диаметра — D=7,5 мм. При оценке /?сж
таких прочных бетонов DIN 4240 рекомендуется прово-
дить также испытание прибором, работа которого осно-
вана на упругом отскоке. Прочность бетона при сжатии
В зависимости от среднего диаметра отпечатка опреде-
Таблица 21. Зависимость диаметра отпечатка
(для пружинного молотка)
от прочности бетона (DIN 4240/1962)
Диаметр отпечатка в мм Полный удар Половинный удар
ЯВо. кгс/см* Яоо, кгс!см* Яи, кгс/см* Я80,
4 840 700 210 180
4,1 760 630 . 190 160
4,2 690 560 170 140
4,3 620 500 150 130
4,4 560 450 130 120
4,5 510 410 120 100
4,6 470 370 100 90
4,7 430 340 90 80
4,8 390 310 80 70
4,9 360 280 70 60
5 330 250 65 55
5,1 300 230 60 50
5,2 280 210 55 40
5,3 260 190 50 35
5,4 240 170 45 —
5,5 220 160 40 —
5,6 200 140 —. —
5,8 180 120 — —
6 160 100 — —
6,2 140 80 — —
6,4 120 60 — —
6,6 105 49 — —
6,8 95 — —• —
7 80 — —
ляют по данным табл. 21, в которой средняя величина
ожидаемой прочности бетона при сжатии обозначена че-
рез /?5о. Эта величина приведена с 50%-ной вероятностью.
Следовательно, отклонения от нее в одинаковой мере мо-
гут иметь большие и меньшие значения.
В ряде случаев для оценки несущей способности со-
оружения представляется необходимым знать минималь-
ную прочность бетона. Для этих целей стандарт преду-
сматривает оценку прочности по /?9Ь, т. е. по значению
предела прочности с 90%-ной вероятностью. При исполь-
зовании /?эо только в 10% всех случаев приходится счи-
таться с тем, что фактическая прочность бетона может
иметь значения, меньшие, чем приведенные в табл. 21. Эта
88
таблица составлена для тех случаев, когда в момент на-
несения удара прибор расположен горизонтально. При
другом расположении прибора вводят поправки, учиты-
вающие влияние силы тяжести.
Значения прочности вычислены для бетона естествен-
ного твердения в месячном возрасте. Если применяются
другие режимы твердения или специальные добавки (ус;
корители твердения), а также если необходимо повысить
точность определения прочности бетона, рекомендуется
строить тарировочные таблицы по данным испытания
контрольных образцов. Для вычисления прочности, со-
гласно стандарту, можно также использовать упрощенное
уравнение /?CHt=C(d/D)-4, в котором коэффициент С оп-
ределяется как среднеарифметическое значение резуль-
татов отдельных экспериментов:
п
% С{
Сс = С--—.
п,
Маятниковый молоток состоит из вилки-держателя
(направляющей), в котором размещен маятник с грузом
около 2 кг. На грузе с помощью гайки закреплен шарик.
Прибор снабжен удостоверением о том, что путем взве-
шивания и определения положения центра тяжести маят-
ника его энергия при полном ударе (180°) соответствует
заданной, т. е. равна 137 кгс-см. Поскольку при правиль-
ной эксплуатации не следует ожидать изменения этой ве-
личины, периодически проверяют, насколько легко и сво-
бодно движется маятник в приборе.
Чтобы получить оттиски маятниковым молотком, вил-
ку прибора плотно прижимают к испытываемой поверх-
ности бетона, и маятник освобождается из наивысшего
(угол падения 180°) или горизонтального (угол падения
90°) положения. При этом энергия удара составляет со-
ответственно 137 и 68,5 кгс-см. После нанесения удара
молоток поддерживают рукой. Половинный удар возмо-
жен также и по горизонтальной поверхности. В этом слу-
чае маятник приводится в движение из вертикального
положения.
Как и при использовании пружинного молотка, диа-
метры отпечатков от маятника должны быть в пределах
от 0,3 D до 0,7 D. Если оттиск получается большего диа-
метра, следует применять половинный удар. Если же от-
тиск будет меньше указанной величины, необходимо при-
мёнятЬ шарики малого диаметра (7)=15 мм). Породой
выбора D и подготовки бетонной поверхности к испыта-
ниям, замера d и вычисления их среднего значения такой
же, как и при использовании пружинного молотка.
Прочность бетона на сжатие определяют по средним
значениям диаметров отпечатков с помощью таблиц та-
кого же вида, как и для определения прочности пружин-
ным молотком. Применяемый для оценки прочности бе-
тона маятниковый молоток менее удобен, чем пружин-
ный.
Значения /?Сж в табл. 21 даны для бетона естествен-
ного твердения в месячном возрасте. Установлено, что у
«старых» бетонов значительное повышение поверхностной
твердости не соответствует приросту /?Сж во времени, и
фактические значения прочности оказываются ниже вы-
численных по таблице. У бетонов в возрасте менее месяца
наблюдается противоположное явление. Поскольку ука-
занные отклонения вычисленных значений прочности мо-
гут достигать 20—40%, предложено [260, 262, 269] учи-
тывать влияние возраста бетона с помощью коэффициен-
та at (табл. 22):
4к = “Л (13)
где Я*сж — прочность бетона на сжатие в возрасте t Суток; К2&ж—
прочность бетона на сжатие в возрасте 28 суток, определяемая по
табл. 21; а< — значение определяют по табл. 22.
Таблица 22. Зависимость at от возраста бетона
Возраст бетона в сутках а/ Возраст бетона | в сутках ", 1 Возраст бетона в сутках at
10 1,2 100 0,99 500 0,7
20 1,04 150 0,92 750 0,67
30 50 1 1 200 300 0,86 0,78 1000 Более 1000 0,63 0,6
90 0,95 360 0,75 — —
Таким образом, если при испытании бетона в возрас-
те 200 суток пружинным молотком средний (из 20) диа-
метр отпечатка будет, например, равен 5 мм (при полной
силе удара), то прочность бетона на сжатие рассчитыва-
ют следующим образом: по табл. 21 находят /?5о=
=332 кгс!см2 и /?Э0=255 кгс/см2. Учитывая возраст бе-
тона, принимают по табл. 22 af = 0,86 и определяют фак-
тические значения прочности бетона в конструкции:
/?|°° =0,86-332=286 кгс!см2 и Я*» = 0>86.255=
= 219 кгс!см2.
Стандарт DIN 4240
предостерегает испытате-
ля от формального отно-
шения к полученным с
помощью описанного ме-
тода значениям прочнос-
ти. Когда возникают ка-
кие-либо сомнения в на-
дежности испытаний и ка-
честве бетона, то в особо
ответственных случаях
следует использовать и.
другие методы испыта-
ний. Как дополнительный
метод, рекомендуется
применять закладку в со-
оружение форм для изго-
товления образцов или
извлекать из сооружения
блоки с последующей ра-
спиловкой на образцы. В
этом стандарте не учиты-
ваются влажность поверх-
ности, которая может вне-
сти существенные измене-
ния в размеры получаемых
Рис. 26. Зависимость прочности
бетона от количества ударов при
погружении конуса
/ — на глубину 5 мм (Ясж“4,5 п2+15 п);
2 — то же, 10 мм (/?сж~0,5 п2+5 п);
3 — то же, 15 мм (/?сж=0,055п2+1,65п)
отпечатков; влияние отрица-
тельных температур наружного воздуха и другие фак-
торы.
Конический штамп. В Чехословакии используют ме-
тод определения прочности бетона с помощью внедрения
конического штампа на определенную глубину [257].
Штамп выполнен в виде металлического конуса; поверх-
ность соприкасания 3,14 мм2. Для ударов используется
пружинный молоток ХПС. Металлический конус, навин-
ченный на стержень молотка, устанавливают перпенди-
кулярно поверхности бетона. Многократные удары мо-
лотком выполняют до тех пор, пока острие конуса не
углубится на 15 мм. При этом определяют число ударов,
необходимое для погружения на 5, 10 и 15 мм. На рис. 26
приведена зависимость между /?сж и количеством ударов
молотком при различной глубине погружения. Большая
точность характерна для глубины 10 и 15 мм. Поскольку
данный метод позволяет исследовать бетон на большей
глубине и обнаружить скрытые поверхностные дефекты,
использовать его целесообразно. По данным авторов ме-
тода, при испытании коническим штампом возможны
ошибки до 35%, но в случае точной обработки результа-
тов с использованием тарировочных зависимостей дан-
ного бетона ошибки, как правило, не превышают 15%.
В Чехословакии применяют также шариковые молот-
ки. К. Вайтцман предложил зависимость между /?Сж и
твердостью бетона Тъ в кгс!см2: RCm=aTl.+$T ъ f для
которой по экспериментальным данным определены зна-
чения коэффициентов аир. Таким образом, /?Сж=
=0,16 Ts+6 Tt.
Пружинный молоток «Кремиковец* применяют в Бол-
гарии при испытании прочности бетона в конструкциях
методом пластической деформации. Энергия удара в мо-
лотке 50 кгс-м. Болгарский стандарт БДС 3816—65 <Ме-'
ханические неразрушающие методы определения прочно-
сти бетона» нормирует испытания тремя приборами:
«Кремиковец», ХПС и молотком Шмидта типа N (В. Пет-
ков [147]).
2. Вдавливание штампа в поверхность раствора
(бетона) и эталона
В методах, основанных на вдавливании штампа в ис-
следуемую поверхность, значение /?Сж бетона рассчиты-
вают в зависимости от твердости его поверхностного
слоя, т. е. используется зависимость /?сж=/(7/), где Н —
твердость поверхностного слоя раствора (бетона). Твер-
дость, в свою очередь, оценивают в зависимости от силы
вдавливания Р и диаметра отпечатка dt его глубины h
или объема V\H=f2(Pd)\ H=f2(Ph) или ^=/2 (PV).
При испытаниях бетона измеряют размер оттиска, си-
ла же удара должна быть постоянной. При определении
/?сж, исходя из условия, что Р=const, используют одну
из следующих однозначных зависимостей.
Rex. = ^3 ^сж = ^3 W ИЛИЛж = /з (Ю
Это позволяет значительно упростить методику прове-
дения испытаний. Однако в данном случае обязательно
должно быть соблюдено условие Р=const, поэтому ме-
тоды с применением ручного молотка не могут обеспечить
требуемой точности испытаний. При методах с использо-
ванием пружинных молотков значение Р со временем мо-
жет изменяться по мере ослабления пружины. Поскольку
упругие свойства пружин в различных экземплярах при-
боров не одинаковы, нельзя применять единые тариро-
вочные зависимости. Величина Р также изменяется в за-
висимости от силы трения в движущихся частях прибо-
ров.
В связи с этим представляют интерес приборы, в ко-
торых можно учитывать влияние колебаний силы удара.
Для этого нужно измерять размеры оттиска при ударе
как на исследуемой поверхности, так и на каком-нибудь
эталоне с известной твердостью, и твердость испытуемого
материала определять в зависимости от соотношения ве-
личины оттисков по заранее установленным эмпириче-
ским зависимостям. В таких приборах в качестве эталон-
ных стержней применяют металлы с определенной, посто-
янной для каждого метода твердостью. С целью повыше-
ния точности испытаний, исходя из принятой практики
определения твердости металлов, можно рекомендовать
несколько эталонных стержней с различными значения-
ми твердости. При этом для испытания бетонов низкой
прочности следует применять эталонные стержни из бо-
лее мягких металлов.
На этом принципе основан широко известный пере-
носный прибор Польди для приближенного определения
твердости металла. При ударе шарик образует два от-
тиска; в исследуемом поверхностном слое металла и на
находящемся над шариком эталонном металлическом
бруске с известной твердостью.
Прибор Польди — Вайтцмана (Чехословакия). Осо-
бенность его состоит в том, что в нижней части прибора
размещены в контакте два шарика: верхний и нижний
диаметром соответственно 10 и 20 мм. При ударе по при-
бору верхний шарик образует вмятину на металлическом
эталонном бруске, а нижний шарик D=20 мм — на по-
верхности бетона. Применение шарика меньшего диамет-
ра позволяет получать на металлическом бруске отпечат-
ки с удобными для измерения размерами. После каждого
удара эталонный брусок перемещают и измеряют диа-
метры лунок на бруске и поверхности бетона. Прочность
бетона определяют в зависимости от соотношений диа-
метров указанных оттисков. Погрешность прибора, по
данным [12], 35—50%.
Прибор Дорнии [50] для оценки прочности бетона устанавлива-
ют на исследуемой поверхности. Под ударами молотка, которые пе-
редаются бойку через металлическую эталонную пластинку с опре-
деленной твердостью, боек проникает в бетон на глубину 10 мм (на
приборе имеется специальный ограничитель опускания бойка). После
погружения бойка в бетон на заданную глубину измеряют диаметр
отпечатка на эталонной пластинке d9. Прочность бетона может быть
определена по тарировочной зависимости от d9.
Прибор И. А. Васильева [17] состоит из стальной обоймы, в ко-
торой находится ударный стержень с пружиной. Заканчивается обой-
ма конусом с размещенным в нем стальным шариком диаметром
15 мм. В остальной обойме имеется прорезь, через которую проходит
эталонная алюминиевая пластинка, располагающаяся между ударным
стержнем и стальным шариком. При закладке эталонной пластинки
стержень оттягивают к верху, затем под действием пружины он
прижимает пластинку к шарику. Прибор устанавливают перпендику-
лярно бетонной поверхности и наносят сильный удар молотком мас-
сой 1—1,5 кг по головке ударного стержня. Измеряют диаметры от-
тисков, полученных при вдавливании шарика в эталонную пластинку
и поверхность бетона. Испытания выполняют три раза, и проч-
ность бетона определяют в зависимости от соотношения d^: d9.
В качестве эталона обычно используют алюминиевые пластинки
с твердостью 36±4 единицы по Бринеллю. Для испытания бетонов
высоких марок целесообразно применять стальные пластинки. По
данным И. А. Васильева, погрешность при определении /?Сж состав-
ляет ±20%, а по данным [170] — до ±25%. В опытах А. В. Михай-
лова [120] был получен значительно больший разброс показателей.
Дисковый прибор СД-3 разработан в ЛИСИ. Ребро диска при
ударе наносит отпечаток на поверхности бетона и металлического
эталона. Масса прибора 3 кг.
Эталонный молоток НИИМосстроя (конструкции
К. П. Кашкарова). Рабочая часть головки молотка снаб-
жена стальным шариком диаметром 15 мм (рис. 27).
В стакане молотка между его корпусом и шариком име-
ется отверстие, в которое вставляют эталонный стержень
из круглой прутковой стали марки Ст. 3 класса A-I диа-
метром 10 мм с твердостью 200 кгс]см2 по Майеру. По-
верхность стержня длиной 150 мм не подвергают допол-
нительной обработке, но на ней не должно быть следов
коррозии. Один конец стержня заостряют, чтобы его
удобнее было вводить в отверстие молотка.
Прочность бетона определяют в соответствии с требо-
ваниями ГОСТ 10180—67 и рекомендациями, изложен-
ными в работах [82, 97, 183, 195, 197]. Молотком ударяют
по поверхности бетона, при этом стальной шарик обра-
зует лунки на эталонном круглом стальном стержне и
поверхности бетона. Если вмятины на бетоне нужно по-
94
лучить в точно определенных Местах, то эталонный моло-
ток устанавливают в заданные точки исследуемой по-
верхности и наносят слесарным молотком удар по голов-
ке прибора. При нанесении удара головка эталонного
Рис. 27. Эталонный молоток (а — общий вид; б — схема);
/ — корпус; 2 — металлическая ручка; 3 —головка; 4 —пружина;
5 — стакан с отверстиями для шарика и эталонного стержня;
6 — эталонный стержень; 7 — стальной шарик; 8 — резиновая руч-
ка
молотка должна быть расположена перпендикулярно бе-
тонной поверхности.
После каждого удара эталонный стержень передви-
гают, чтобы расстояние между центрами соседних отпе-
чатков было не менее 10 мм. На поверхности бетона рас-
стояние между отпечатками должно превышать 30 мм.
Диаметры лунок на бетонной поверхности и эталонном
стержне измеряют с применением углового масштаба с
точностью до 0,1 мм. При некруглой форме отпечатка
замеряют его больший диаметр. Затем вычисляют сред-
нее значение de и d3 всех отпечатков, и по величине
de/d8 с помощью тарировочных кривых (рис. 28) опреде-
ляют прочность бетона на сжатие. Прочность бетона
можно вычислить как функцию /?сж=/(Ъ- При этом
значение Т рассчитывают по формуле
d3
Т = кгс/см*
где Ям —твердость эталонного стержня по Майеру в ягс/сл2, рав-
4Р_
nd2’
ная
определяют на приборе Бринелля с помощью шарика диа-
метром 10 мм при усилии Р=3000 кгс.
Тарировочные зависимости для расчета Rсж составле-
ны применительно к бетону в возрасте 28 суток с влаж-
ностью 2—6%. При испытании бетона с другой влажно-
стью и в ином возрасте пользуются коэффициентами,
которые находят экспериментальным путем, или прини-
мают при со< 1,2% равным 1,2 и при со>12% равным
1,4. Возраст бетона учитывается умножением на коэф-
фициент kt (табл. 23).
Таблица 23. Зависимость kt от возраста
бетона
Возраст бетона в сутках Значения к* при твер- дении в условиях Возраст бетона в сутках Значения при твер- дении в условиях
естествен- ных пропари- вания естествен- ных пропари- вания
3 1,3 1,05 180 0,86 0,8
7 1,2 1,03 360 0,75 0,75
14 1,1 1,02 500 0,7 0,7
28 1 1 1000 0,63 0,63
60 0,95 0,95 >1000 0,6 0,6
90 0,9 0,99
Эталонные стержни маркируют по величине предела
прочности на разрыв ор, который должен быть равен
44± 1 кгс!см2. При использовании эталонных стержней
из стали с Ор, отличающимся от требуемого, необходимо
вычисленные значения d^ld3 умножить на коэффициент
kc [197].
При вычислении /?Сж К. П. Кашкаров [195] рекомен-
дует пользоваться единой тарировочной кривой НИИМос-
строя и коэффициентом привязки /?пр применительно к
конкретным составам бетона: Лсж=^прЛтар, где /?тар —
прочность бетона на сжатие, определенная по тарировоч-
ной кривой по среднему значению d^d3i полученному
при испытании конструкции. Величину &np уточняют для
каждого состава (испытывают не менее трех серий кубов
эталонным молотком и на прессе). По данным испытания
кубов молотком с помощью тарировочной кривой вычис-
ляют соответствующее значение а по испытаниям
на прессе — прочность 7?» Затем рассчитывают по фор-
к R
муле Кпр = 6 •
''тар
Но, поскольку значе-
ния &пр изменяются в
зависимости от /?Сж
(см. рис. 28), тариро-
вочную зависимость це-
лесообразно строить
применительно для ка-
ждого состава бетона
с учетом технологии
производства.
Количество необхо-
димых отпечатков для
определения средних
значений d§ и d9 зави-
сит от вида, конструк-
ции и должно назна-
чаться с учетом требо-
ваний ГОСТ 10180—67.
При определении проч-
ности бетона в изделии
получается разброс
Рис. 28. Тарировочные зависимости
для определения /?Сж» применяе-
мые на предприятиях сборного же-
лезобетона Главкиевгорстроя
/ — в НИИМосстрое; 2—5 — на заводах
Главкиевгорстроя (2—ЖБИ-4; 3— КГС-6;
4-ЖБК-2; 5 — ДСК-3)
значений /?сж, поэтому
количество требуемых отпечатков должно быть не менее
п, которое, по предложению К. П. Кашкарова, следует
вычислять по формуле
t2C2
п = —z-»
Р2
(14)
где t — число «сигм» (или коэффициентов изменчивости Cv), гаран-
тирующее определенную вероятность результата, а р — показатель
точности, представляющий собой отношение средней ошибки к сред-
ней прочности.
Чтобы упростить вычисления, с достаточной для прак-
тики точностью можно пользоваться зависимостью
<? = К (/?макс ^?мин)» (15)
тогда
^макс-Киш, 100%
АСр
Принимая показатель точности равным 10%, получим:
при вероятности в 954 случаев из 1000.
п = 4Оо(₽макс~У?мииГ^;
\ °ср /
при вероятности в 997 случаях из 1000
п = 900^ма^~₽минр°.
в зависимости от числа отпе
Значения К определяют
чатков п:
п К п К п К
5 0,43 11 0,314 17 0,273
6 0,395 12 0,305 18 0,269
7 0,37 13 0,296 19 0,266
8 0,35 14 0,289 20 0,262
9 0,337 15 0,284 25 0,25
10 0,325 16 0,278 зо х 0,243
Если вычисленное количество отпечатков больше фак-
тически полученного, проводят дополнительные испыта-
ния. Предел прочности оценивают по достаточно боль-
шому числу отпечатков.
При испытаниях необходимо учитывать влияние
влажности поверхностного слоя бетона, изменение ре-
жима твердения бетона, колебания механических свойств
эталонных стержней и ряд других факторов. Все это по-
вышает точность определений. И тем не менее, по дан-
ным ЦНИЛ Главкиевгорстроя, погрешность при испыта-
ниях эталонным молотком составляет 15% для бетонов с
/?сж До 200 кгс!см2 и 20% при /?сж=2004-350 кгс/сж2.
Этот метод более трудоемкий, чем метод пружинных мо-
лотков, и вероятность ошибок возрастает, так как коли-
чество замеров в 2 раза больше.
3. Определение прочности путем стрельбы
и взрыва
При испытании методами, основанными на вдавлива-
нии ударника в исследуемую поверхность статической
или динамической нагрузкой, глубина оттиска обычно
невелика. С увеличением прочности бетона глубина вмя-
тин уменьшается. Поэтому отпечатки измеряют в весьма
тонком поверхностном слое, свойства которого могут в
значительной мере отличаться от свойств нижележащих
слоев. Это связано, в частности, с повышением водоотде-
ления на горизонтальных поверхностях, с видом приме-
ненной опалубки и ее смазки и рядом других факторов.
Существенное влияние на величину разброса показате-
лей оказывает и шероховатость бетонной поверхности.
С увеличением марки бетона точность методов умень-
шается.
Указанных недостатков частично лишены методы, ос-
нованные на вдавливании ударника или образовании
вмятины мощным ударом — стрельбой или взрывом (ме-
тоды второго вида). Например, при оценке прочности по
методу Б. Г. Скрамтаева (стрельба из «нагана») у бе-
тона с /?сж=50-т-200 кгс!см2 глубина воронки изменяет-
ся от 2,1 до 0,7 см. Это изменение объема воронки боль-
ше, чем при других ударных методах. Глубина воронки,
полученная методом взрыва, еще больше: при /?Сж=
=250 кгс)см2 она составляет 4,25 см. Меньше сказыва-
ется на точности метода и шероховатость поверхности.
Хотя при стрельбе предусматривается шлифовка поверх-
ности, но это делается главным образом для того, чтобы
выявить участки с крупным заполнителем. Вместе с тем
при определении прочности путем стрельбы или взрыва
требуется проводить целый комплекс сложных мероприя-
тий, обеспечивающих безопасность работ при использо-
вании огнестрельного оружия или взрывчатых веществ.
Метод Б. Г. Скрамтаева (стрельба из «наганаэ) был предложен
в 1933 г. Он основан на стрельбе по бетонной поверхности с после-
дующим определением прочности по тарировочной кривой в зависи-
мости от объема образовавшейся воронки [164—167, 172]. Стрельба
производится перпендикулярно поверхности бетона через специаль-
ное защитное приспособление, которое улавливает осколки и пули.
Ствол вводят в трубку приспособления, которое во время выстрела
прижимают к бетону левой рукой. Делают 12 выстрелов, и измеря-
ют объем шести наибольших воронок. Берут определенную навеску
пластилина и заполняют нм эти воронки. Остаток пластилина взве-
шивают. Зная объемную массу пластилина, определяют объем израс*
ходованной части, делят на 6 и получают средний объем воронки. За-
тем по тарировочной кривой определяют прочность бетона. Отклоне-
ния от кубиковой прочности значений Rck, полученных описанным
методом, достигают ±25%.
Этот метод можно применять для оценки прочности бетона с
Яс ж <200 кгс!см2. В тресте Свердловскпромстрой метод стрельбы
из «нагана» успешно применялся при испытании бетонов прочностью
не выше 400 кгс!см2 [125]. Прочность бетонов более высоких марок
лучше определять методом взрыва. Вместо огнестрельного оружия
«нагана» можно применять другое, более совершенное, используя при
этом соответствующую тарировочную зависимость.
Метод взрыва, предложенный в ВИА [170], заключается в том,
что на поверхности бетона помещают малый заряд ВВ, производят
взрыв и по объему 1 образовавшейся воронки определяют прочность
бетона в сооружении. Метод взрыва можно применять для оценки
качества бетона в дорожных и аэродромных покрытиях.
Строительно-монтажные пистолеты СМП-1 и СМП-3
предназначены для забивки различных крепежных эле-
ментов в бетонные, железобетонные и другие строитель-
ные конструкции. Пистолет состоит из ствола (в ком-
плекте имеются два ствола диаметром 8 и 12 мм) с муф-
той; корпуса с размещенным в нем ударно-спусковым
механизмом и защелкой запирания; кожуха, защитных
наконечников и рукоятки. В пистолете применяются пат-
роны с различными навесками пороха. Для стволов диа-
метром 8 и 12 мм максимальная масса пороха должна
быть соответственно 0,62 и 1,1 г.
Пистолет может быть использован для оценки проч-
ности бетона. Для этого взамен крепежного элемента
следует применить стальной стержень (дюбель) с заост-
ренной закаленной головкой. Пистолет прижимают за-
щитным наконечником к поверхности бетона, и, нажимая
на спусковой крючок, производят выстрел (рис. 29). В за-
висимости от прочности бетона глубина забивки сталь-
ного стержня может быть различной. Линейный размер
его заглубления определяют по длине свободной части
стержня. Прочность бетона в конструкциях оценивают по
тарировочной кривой. Исследования [157] позволили
установить приближенную экспериментальную зависи-
мость между прочностью бетона и глубиной проникания
стального дюбеля.
Значительные колебания давления пороховых газов
являются причиной большого разброса получаемых ре-
зультатов. Поэтому рекомендуется изготовлять специ-
альные патроны, обеспечивающие предельное колебание
1 Судить о величине /?р.и по глубине воронки не рекомендуется, так как по-
лучаются менее точные результаты.
давления пороховых газов не более ±20 кгс)см2. Глуби*
на заглубления дюбелей зависит и от их твердости. С по-
мощью микротвердомера ПМТ-3 была определена мик-
ротвердость Н 20 стальных дюбелей. На каждом дюбеле
выполнили 10 измерений. Были получены следующие ха-
рактеристики: ЯМакс=489 кгс/мм2-, /7МИН=286 кгс!мм2;
ЯСр=407 кгс!мм2\ о=59 кгс!мм2\ С«=16,4%. Колеба-
ния твердости дюбелей сказываются на уменьшении точ-
Рис. 29. Испытание бетона строительно-монтажным пи-
столетом
ности зависимости, связывающей /?Сж с глубиной погру-
жения дюбеля.
При испытании прочности бетона с помощью СМП-1
глубина проникания дюбеля составляет примерно 20—
35 мм. Если дюбель попадает в крупный заполнитель,
глубина забивки значительно меньше. Рекомендуется при
вычислении среднего значения (по 12 выстрелам) отбро-
сить результаты замеров, в которых величина выступа-
ющей части дюбеля над поверхностью бетона больше:
16 мм.................*
25 »....................
30 »....................
33 »....................
35 »....................
40 »....................
для бетона марки 100
» » » 150
» » » 200
» » » 250
» » » 300
» » » 400
Расстояние между точками забивки дюбелей и от
края конструкции должно быть не менее 15—20 см.
Для определения прочности в тонкостенных конструк-
циях небольших размеров применять строительно-мон-
тажный пистолет нельзя, так как при этом возможны
сколы бетона.
В США для подсобного рода испытаний бетона используют при-
бор «Виндзор Проуб» [237], аналогичный строительно-монтажному
пистолету. Достоинства метода — короткие сроки испытания и более
низкая стоимость по сравнению со стандартными методами. Однако
приводимые данные об ошибке метода до 5% [237] следует считать
в несколько раз уменьшенными.
4. Испытание на отрыв и скалывание
Механические методы определения прочности бетона
путем испытания на отрыв и скалывание подразделяются
на два вида: основанные на зависимости между /?Сж и
величиной сцепления металла с бетоном (методы
Г. Л. Перфильева, П. И. Глужге и др.) и на определе-
нии /?сж по испытаниям бетона на разрыв и скалывание
(методы П. И. Глужге, И. В. Вольфа, ЦНИЛ Главкиев-
горстроя, Е. М. Селиванова и др.).
Метод Г. Л. Перфильева [166] состоит в том, что в бетониру-
емую конструкцию заделывают арматурные стержни, свободные кон-
цы которых выступают над поверхностью бетона (на 15—20 см).
Выдергивая стержни из затвердевшего бетона и определяя при этом
с помощью динамометра усилия, вычисляют Яс ж в зависимости от
величины сцепления арматуры с бетоном.
В качестве стержней применяют круглую арматурную сталь. При
бетонировании стержни заглубляют в бетон на 15 см. На расстоянии
5 см от поверхности бетона арматуру изолируют паклей или резино-
выми трубками, чтобы не сказывалось влияние поверхностного слоя
бетона. Таким образом, сцепление стержня с бетоном имеется на уча-
стке 10 см. Стержни выдергивают из бетона с помощью станка ры-
чажно-эксцентрикового типа или домкрата, снабженного динамо-
метром.
Для оценки прочности бетона экспериментальным путем уста-
навливают зависимость между Яс ж и величной сцепления арматуры
с бетоном для определенных условий.
Метод П. И. Глужге для определения прочности бетона по сцеп-
лению со стальным стержнем [166, 172]. В бетонируемую конструк-
цию закладывают стальные стержни, к которым прикрепляют сталь-
ной трос. Количество стержней берется в зависимости от числа
участков бетона, где предполагается определять прочность. Чтобы не
произошло сцепления стального троса с бетоном, между стержнями
трос пропускают через специальные трубки. Таким образом, это
приспособление представляет собой колонну труб, заделанных в тол-
щу бетона. С помощью троса выдергивают поочередно стальные
стержни и динамометром определяют величину их сцепления с бе-
тоном.
Метод Е. Поля [263] состоит в том, что вместе с бе-
тонным изделием бетонируется стальной стержень из
круглой стали на глубину, равную около 2/з толщины из-
делия. Длина стержня 18—20 см, диаметр 26 мм. На его
выступающем конце имеется насадка в виде трех-, четы-
рех- или шестиугольника для крепления на стержне ры-
чага длиной от 0,5 до 1 м (рис. 30). При испытании к ры-
чагу постепенно прикладывают вращательное усилие (че-
рез динамометр или путем подвешивания грузов) до
начала вращения стержня. Прочность бетона рассчиты-
вают как функцию максималь-
ного вращательного (крутя-
щего) момента.
На измерении усилия, необ-
ходимого для поворота заде-
ланного в бетон прямоугольно-
го стержня, основано также
действие прибора !, опробован-
ного на Минском ДСК № 2.
Однако по данным треста Орг-
техстрой МПС БССР этот при-
бор не дает стабильных пока-
зателей.
Метод выдергивания стер-
жней [274] основан на том, что
Рис. 30. Испытания по ме-
тоду Е. Поля
/—бетон: 2—стальной стержень;
8 —-насадка для крепления ры-
чага; 4 —рычаг; 5—динамометр
при помощи строительно-мон-
тажного пистолета со строго дозированным зарядом в бе-
тон выстреливают стальные стержни. Затем их выдерги-
вают из бетона с помощью приспособления, фиксирующе-
го усилие. Прочность бетона определяют по тарировоч-
ной зависимости, связывающей /?Сж с величиной усилия.
Метод выдергивания ранее заделанных стержней
предложен также для оценки прочности торкрет-бетона в
раннем возрасте. Измеряемое предельное напряжение
сдвига пропорционально /?р торкретбетона [239].
Метод П. И. Глужге для определения прочности бетона по ска-
лыванию основан на определении /?Ож в зависимости от прочности
бетона на скалывание. Испытание указанным методом может быть
осуществлено по двум схемам [166, 172]:
1) перед бетонированием в сооружение закладывают стальную
шайбу. Через заданные сроки выдергивают стержень, при этом шай-
ба скалывает кусок бетона в виде цилиндра. Усилие скалывания
при выдергивании стержня измеряют с помощью динамометра;
2) устанавливаемое в сооружение приспособление для испытания
по второй схеме при выдергивании выкалывает из бетона конус.
Способ требует сложного оборудования для выдергивания
стержней из бетона. Методика проведения испытаний недостаточно
разработана.
1 Авторское свидетельство № 169277. «Бюллетень изобретений». 1965. № 6.
Метод испытания на отрыв и скалывание* ** основан
на определении /?Сж по величине усилия, необходимого
для отрыва и скалывания куска бетона из конструкции
[26, 67, 195]. При бетонировании устанавливают вырыв-
ной стержень (рис. 31), который после затвердевания бе-
тона в заданный срок вырывают с по-
мощью гидравлического пресс-насоса
ГПНВ-5**; при этом происходит отрыв и
скалывание куска бетона. Величину /?Сж
020
Рис. 32. Схема прибора ГП НВ-5
Рис 31. Схема а~ в исходном положении; б —при испытании; 1 — пор-
п’мпмпнпгп шень; 2 — насос; 3 и 4 — маслопровод; 5 — рабочий ци-
0ыры0пи1 и линдр; 6 — рабочий поршень; 7 —возвратная пружина;
стержня 8 — манометр
определяют в зависимости от усилия отрыва и скалыва-
ния (РВр), которое измеряют манометром.
Принцип действия прибора ГПНВ-5 состоит в следу-
ющем (рис. 32). Вращая ручку прибора, опускают пор-
шень насоса. При этом масло подается по маслопроводу
в рабочий цилиндр. Под давлением масла рабочий пор-
шень поднимается, сжимая возвратную пружину. Пере-
мещаясь вверх, поршень, соединенный с помощью спе-
циального штока и подвесной муфты с вырывным стерж-
нем, вырывает последний из бетона. Манометр фиксирует
* Рассматриваются варианты метода, разработанные И. В. Вольфом, а
также им совместно с другими специалистами.
** Для испытания описываемым методом на стройках Сумхимстроя взамен
прибора ГПНВ-5 используют прибор ПА-7, предназначенный для испытания
сварных узлов арматуры [125).
давление на рабочий поршень. Возвратная пружина по-
сле выдергивания стержня обеспечивает возврат поршня.
Вырывной стержень имеет на одном конце утолщение,
благодаря которому происходит скалывание бетона, а на
другом — резьбу, с помощью которой он соединяется с
прибором ГПНВ-5, а также крепится на опалубке перед
бетонированием. Возможна установка вырывных стерж-
ней на открытых горизонтальных .плоскостях (рис. 33) с
Рис. 33. Установка вы*
рывного стержня на от*
крытой поверхности бе-
тона
1 — бетон: 2 — вырывной
стержень; 3 — стальная пла-
стинка: 4 — гайка
Рис. 34. Зависимость прочно-
сти бетона от вырывного уси-
лия
/ — для вырывного стержня; 2—для
разжимного конуса
помощью специальных пластин. Для крепления стерж-
ней на опалубке используют специальные держатель или
крышку-«маячок». Стержень заделывают перпендику-
лярно исследуемой поверхности бетона. Для построения
тарировочной зависимости стержни заделывают в кубы
с ребром 30 см. Прочность на сжатие определяют на ку-
бах-близнецах с ребром 15 или 20 см.
Один из недостатков этого метода состоит в том, что
необходимо выбирать место будущих испытаний до бето-
нирования конструкции. В связи с этим Б. Г. Скрамтаев
[166] предложил в затвердевших бетонных поверхностях
просверливать или пробивать шлямбуром отверстие, в
которое закладывают стержень и зачеканивают цемент-
ным тестом с В/11=0,154-0,18 на высокомарочном це-
менте. Перед установкой стержня отверстие смачивают
водой и протирают тампоном, чтобы лучше было сцепле-
ние цементного камня со старым бетоном. Проведенные
опыты по выдергиванию таких стержней показали, что
разрыв всегда происходит по бетону конструкции.
Позднее И. В. Вольф предложил для испытания бе-
тона применять овальный разжимной конус, устанавли-
ваемый в углублениях, заранее выполненных или проби-
тых шлямбуром в затвердевшем бетоне. Разжимной
конус состоит из стержня и трех сегментных щек с риф-
леными наружными поверхностями. Один конец стержня
имеет коническую форму, а другой заканчивается резь-
бой, посредством которой он соединяется с прижимной
гайкой со спиральной пружиной. Разжимной конус вы-
дергивают так же, как и вырывной стержень. Под дей-
ствием вырывного усилия сегментные щеки выкалывают
бетон вокруг отверстия, в которое заложен разжимной
конус. Развиваемое при этом усилие фиксируется мано-
метром. В зависимости от вырывного усилия Рвр по та-
рировочному графику (рис. 34) определяют прочность
бетона при сжатии.
При заделке вырывных стержней или пробивке от-
верстий в затвердевшем бетоне расстояние от места, где
устанавливают стержень или конус, до края грани конст-
рукции принимают не менее 80 мм, а расстояние между
арматурными стержнями в месте проведения испыта-
ния — не менее 25—30 мм. Диаметр отверстий 25 мм\
глубина для разжимного конуса 55 мм, для вырывного
стержня 48 мм. Расстояние между арматурными стерж-
нями должно быть не менее 160 мм, так как близко рас-
положенная к вырывному стержню или разжимному ко-
нусу арматура влияет на Рвр. На величину вырывного
усилия оказывают влияние и большие куски крупного
заполнителя. Поэтому при испытании бетона, приготов-
ленного на щебне с амакс>50 мм, полученное значение
/?сж следует умножить на 1,10.
При заделке стержней в бетон глубина может оказать-
ся больше или меньше требуемой, тогда величину Рвр
вычисляют по формуле
Р
Рвр~ Н'
(16)
где Рвр — вырывное усилие при нормальной глубине Я; Рвр — вы-
рывное усилие, полученное в опыте для отверстия глубиной п'.
Если при испытании бетона, подвергавшегося термо-
влажностной обработке, применяют тарировочную зави-
симость Донецкого Промстройниипроекта (см. рис. 34),
полученную по графику величину РСж следует умножить
на 1,20.
За величину РВр принимают среднеарифметическое
значение результатов измерений, отличающихся между
собой не более чем на ±15%. На каждом участке реко-
мендуется проводить не менее трех испытаний.
В отличии от прежних моделей пресс-насосов в нож-
ках прибора ГПНВ-б размещены стальные шарики диа-
метром 15,88 мм. В процессе проведения испытания на
отрыв в местах опирания прибора на поверхности бетона
получают отпечатки. И. В. Вольф рекомендует проводить
при помощи прибора комплексные испытания двумя ме-
тодами: методом отрыва и скалывания и методом пла-
стических деформаций. Так как величина последней
должна фиксироваться при определенном усилии, при
испытании доводят давление до 1 тс, затем снимают на-
грузку и. замеряют оттиски. Это несколько усложняет
испытание. Поэтому авторами была предложена конст-
рукция прибора \ в ножке которого над шариком обра-
зована прорезь, где размещен эталонный стержень.
В момент испытания шариковая опора оставляет два
отпечатка: один на поверхности бетона и другой на по-
верхности эталона. Тарировочная зависимость связыва-
ет отношение диаметров этих отпечатков с /?Сж.
Методом испытания на отрыв и скалывание можно
определить не только прочностные свойства растворной
составляющей, но и влияние крупного заполнителя на
его сцепление с раствором. В большинстве других меха-
нических методов испытаний этот фактор не учитывает-
ся. Метод, основанный на испытании на отрыв и скалы-
вание, позволяет исследовать бетон на большей глуби-
не от поверхности в сравнении с методами, основанны-
ми на вдавливании ударника, что дает возможность пол-
нее оценить прочность бетона в конструкции. Величина
РВр более тесно связана с /?Сж, чем твердость бетона и
многие другие характеристики, измеряемые при нераз-
рушающих испытаниях.
Однако методу присущ ряд недостатков. Чтобы уста-
новить вырывные стержни до бетонирования, приходится
выполнить ряд сложных предварительных меррприятий.
Пробивка же отверстий в затвердевшем бетоне услож-
няет методику проведения испытаний и для некоторых
тонкостенных изделий делает метод непригодным. В РУ
1 Авторское свидетельство № 191873. «Бюллетень изобретений»,
1967, № 4.
171—67 толщина испытываемых конструкций принята до
60 мм. При построении тарировочных зависимостей
Rc ж=f (Рвр) для определения Rem и РВр приходится поль-
зоваться разными образцами, так как после выдергива-
ния стержней кубы уже не пригодны для испытания на
сжатие.
Метод испытания на отрыв ЦНИЛ (Главкиевгор-
строя) в известной мере свободен от недостатков, при-
сущих методу испытания на
отрыв и скалывание [100].
На предварительно зачи-
щенную поверхность при-
клеивают эпоксидным клеем
стальной диск, имеющий с
одной стороны стержень с
винтовой нарезкой. После
того-как клей затвердеет,
диск отрывают (рис. 35) при
помощи прибора ГПНВ-5.
Так как при этом вместе с
диском отрывается часть
бетона по тарировочной за-
висимости между Rem и уси-
лием отрыва Ротр, опреде-
ляют прочность бетона.
Для приклеивания сталь-
ных дисков можно исполь-
зовать клеи, которые обеспе-
Рис. 35. Испытание прочности бе- ЧИВЗЮТ прочность СОеДИНе-
тона в образце методом отрыва НИЯ металла С бетОНОМ,
большую, чем прочность по-
следнего. Рекомендуется применять эпоксидные клеи
следующих составов (в вес. ч.):
а) на основе эпоксидной смолы ЭД-5: смо-
ла— 100, полиэтиленполиамин (отвердитель) — 10 и це-
мент (наполнитель) — 40;
б) на основе эпоксиднрй с м о л ы ЭД-6: эпок-
сидная смола—100, полиэтиленполиамин—10, дибу-
тилфталат (пластификатор)—20 и цемент 40.
Клей приведенных составов сохраняет свои свойства
в течение 40—50 мин с момента приготовления.
Для того чтобы обеспечить прочное склеивание, по-
верхность бетона следует тщательно очистить. Вокруг
диска рекомендуется предварительно Наклеить бумаж-
йое кольцо шириной 1,5—2 см, чтобы клей не соприка-
сался с бетоном. Клей наносят на стальной диск и подго-
товленную поверхность бетона слоем 1 мм, выдерживают
примерно 10 мин, а затем диск приклеивают к бетону,
используя пригруз массой 1,5—2 кг. Диски отрывают не
ранее чем через 24 ч после их приклеивания. При испы-
тании вертикальных и наклонных поверхностей с целью
прижима дисков последние по контуру обмазывают гип-
Рис. 36. Часть поверх-
ности оторванного
слоя бетона
совым раствором, который быстро затвердевает и фикси-
рует диск на период твердения эпоксидного клея. При
испытании затвердевший гипсовый раствор легко отры-
вается от бетона и не влияет на показания прибора.
Разрушение при испытании проходит не по клею, а по
бетону с отделением от бетонной поверхности круглой
пластинки бетона диаметром, равным диаметру диска.
Поверхность отрыва, как видно на рис. 36, проходит как
по раствору, так и по щебню, что позволяет достаточно
полно учесть свойства бетона и всех его составляющих.
Так, например, если бетон приготовлен на щебне с за^
грязненной поверхностью, при отрыве бетонной пластин-
ки заполнитель не разрушается, что сказывается на вели-
чине вырывного усилия. Таким же образом величина
усилий отрыва меняется при использовании в бетоне
гравия. Изменение прочности заполнителя также отра-
жается на получаемой величине Ротр.
Прочность на сжатие определяют по тарировочной
зависимости (рис. 37), связывающей его с Ротр. Проч-
ность бетона на отрыв рассчитывают как частное от де-
ления величины вырывного усилия на площадь диска:
Ротр = кгс/см*. (17)
Если оторвана только часть бетона, а не по всей пло-
щади диска, то измеряют фактическую площадь отрыва,
а величину 7?0Tp вычисляют делением вырывного усилия
на эту площадь. Если же площадь отрыва составляет
меньше 80% полной площади диска, результаты испы-
тания не учитываются, и опыт следует повторить. Однако
практически такие случаи встречаются редко.
Для многократного использования стальные диски не-
обходимо очищать от приклеенного бетона. С этой целью
диски помещают вначале на 10 мин в кипящую воду, а
Рис. 37. Тариро-
вочная зависи-
мость для пропа-
ренного бетона при
испытании методом
отрыва (диаметр
диска 60 мм)
затем резко охлаждают в водопроводной воде. После
этого легкими ударами молотка отделяют бетон.
Для построения тарировочной зависимости перед ис-
пытанием на сжатие на две противоположные грани
каждого кубика наклеивают два диска. В отличие от
метода испытания на отрыв и скалывание с помощью
вырывных стержней описанный метод позволяет прово-
дить тарировочные испытания на одних и тех же образ-
цах. В исследованиях ЦНИЛ Главкиевгорстроя исполь-
зовались диски диаметром 20, 30, 40, 60, 80, 100 и 150 мм.
При испытании на отрыв прибором ГПНВ-5 тяжелых бе-
тонов рекомендуется применять диски диаметром 60 мм,
при испытании легких бетонов — диски диаметром 80 мм.
Прочность бетона на отрыв зависит не только от проч-
ности бетона на сжатие, но и от диаметра применяемых
дисков. Проведенные исследования показали, что для
бетона одинаковой прочности на сжатие значение 7?Отр
уменьшается с увеличением диаметра диска. Для дисков
диаметром 40, 60 и 80 мм приняты коэффициенты k, рав-
ные соответственно 0,72; 1; 1,05.
Этот метод не следует применять при испытании
влажного (ш>5%) бетона; глубина его исследования
меньше, чем при испытании на отрыв и скалывание.
В связи с использованием для оценки прочности бе-
тона метода отрыва была определена зависимость ре-
зультатов, полученных при использовании указанного
метода, от прочности на растяжение при изгибе, раска-
лывании и осевом растяжении. Прочность бетона на рас-
тяжение при изгибе оценивали по стандартной методике:
прочность на раскалывание — на кубах с ребром 20 см
(раскалывающие стержни укладывали посередине гра-
ни куба), прочность на осевое растяжение — на цилинд-
рах диаметром 10 см и высотой 20 см (на торцевые по-
верхности эпоксиднЫхМ клеем приклеивали стальные дис-
ки диаметром 10 см, применяемые при испытании на
отрыв). После отвердения эпоксидного клея образцы ис-
пытывали (см. рис. 11). Прочность на отрыв определяли
путем приклеивания дисков непосредственно на поверх-
ность образца. Кроме того, на части бетонных кубиков
делали кольцевые надпилы глубиной 0,5 и 3 см, диамет-
ром 10 см. Стальные диски наклеивали таким образом,
чтобы полностью закрывалась поверхность надпила.
Таблица 24. Результаты испытания бетона
Предел прочности в кгс/сл? Марка бетона
400 300
При сжатии . 420 270
» изгибе . 60 38
» раскалывании . 29 22
» осевом растяжении . 15 13
При отрыве без надпила ... 11 8,7
То же, при глубине надпила 0,5 см . 10,5 8,6
То же, 3 см 11 8,5
Как видно из данных табл. 24, прочность бетона при
испытании на отрыв составляет 3% прочности на сжа-
тие, 21% прочности на изгиб, 39% прочности на раскалы-
вание и 70% прочности на осевое растяжение. В исследо-
ванных пределах глубина распиловки не влияет на вели-
чину прочности.
Испытание на отрыв по методу Гидропроекта [111].
По этому методу на поверхность бетона эпоксидным
клеем наклеивают стальные плитки размером 7X7X3 см,
которые затем отрывают домкратом (рис. 38). Размер
пластины рекомендуется назначать таким, чтобы мини-
мальный размер ее в плане был больше максимальной
крупности заполнителя не мёнее чем в 3 раза. При испы-
тании в зимнее время авторы метода рекомендуют про-
гревать клей проволочными нагревателями.
Рис. 38. Схема испытания по методу
Гидропроекта
/ — домкрат; 2 — траверса; 3—упругие про-
кладки; 4 —стержень; 5 — стальная пла-
стинка; 6 — эпоксидный клей
Рис. 39. Схема ис-
пытания раскалы-
ванием
/ — бетон; 2 — коль-
цевой паз; 3 — дина-
мометрические кле-
щи; 4 — рукоятка;
5 — образец
Метод испытания раскалыванием разработан Е. М. Селивано-
вым, С. Э. Еленским, А. П. Коломенским. В теле конструкции проре-
зают буровой головкой кольцевой паз глубиной 18 мм и шириной
10 мм. На края получившегося бетонного цилиндра диаметром
30 мм устанавливают губки динамометрических клещей. При враще-
нии рукоятки клещи смыкаются, раскалывая цилиндр, не отделенный от
тела конструкции (рис. 39). Измерив динамометром (манометром)
усилие раскалывания, с помощью тарировочной зависимости вычис-
ляют Rew- По данным авторов метода, предложенный прибор ПП-2
позволяет определять прочность бетонов в пределах 30—600 кгс!см2.
5. Методы, основанные на измельчении бетона
Вопросы определения прочности материала путем из-
мельчения нашли теоретическое обоснование в работах
М. М. Протодьяконова и его школы. Методы, разрабо-
танные главным образом в Институте горного дела АН
СССР им. А. А. Скочинского, широко применяют при оп-
ределении физико-механических характеристик различ-
ных горных пород. М. Протодьяконов и 1М. 3. Вахва-
хишвили предложили оценивать прочность бетона мето-
дом толчения падающим грузом [149, 150], основанным
на применении энергетического закона разрушения хруп-
ких тел, в соответствии с которым работа Л, затраченная
на разрушение хрупкого тела, пропорциональна увеличе-
нию его поверхности AS, т. е. н = -^. Если работа А
при испытаниях остается постоянной, то величина по-
верхности материала, образуемой при дроблении, может
характеризовать его прочность.
Метод определения прочности бетона путем толчения
заключается в следующем. От исследуемой конструкции
отбирают кусочки” раствор а размером не менее 10 мм.
Попавший в отобранную пробу крупный заполнитель
удаляют. Полученную таким образом пробу делят на
пять порций массой 30—80 г, которые подвергают даль-
нейшим испытаниям на трубном копре. Трубный копер
состоит из стального стакана, съемной трубы со стопо-
ром, гири, прикрепленной с помощью тросика к рукоят-
ке, и ручки для переноски. Общая масса копра 6—Т кг.
Каждую порцию пробы поочередно помещают в стакан
копра и измельчают гирей массой 2,4 кг, которая падает
с высоты 60 см. Число ударов гири принимается рав-
ным 5. Раздробленные в копре навески растворной со-
ставляющей бетона смешивают и просеивают через сито
с ячейками размером 0,5X0,5 мм. Полученную после
просеивания пробу высыпают в трубку объемомера и
уплотняют легким постукиванием. При помощи поршня
определяют высоту столбика I в мм. При каждом испы-
тании делают 10 определений и вычисляют среднее ариф-
метическое значение /Ср. Чем больше прочность раствор-
ной составляющей бетона, тем тиеныпе образуется пыли
и, следовательно, меньше величина /Ср. Прочность бетона
вычисляют по формуле, предложенной авторами метода:
л 95,3
^сж — . ♦
•ср
(18)
В ЦНИЛ Главкиевгорстроя была проведена проверка
метода толчения; количество пыли оценивали не только
по объему, но и по массе с предварительным просевом
через сита с размерами ячеек 1,6 и 0,85 мм. В этих опы-
тах не удалось получить приемлемых по точности резуль-
татов определения /?Сж.
Метод сверления, применяемый для определения
прочности горных пород, может быть также использован
для оценки качества бетона в сооружениях. Однако из-за
отсутствия достаточно полных результатов лаборатор-
ных и производственных исследований по вопросам ис-
пользования сверления для этих целей нельзя сделать
определенных выводов о преимуществах и недостатках
подобного метода. Имеются предложения создать при-
боры, определяющие прочность материала в зависимости
от глубины резания [7].
Все эти методы применительно к определению
еще недостаточно разработаны. Их перспективность со-
стоит в том, что они позволяют оценить качество бетрна
не только в наружных слоях конструкций, но и на раз-
личной глубине от поверхности, а также непосредственно
в сооружениях.
6. Измерение упругого отскока
За последние годы для контроля прочности бетона
нашли применение методы, основанные на принципе уп-
ругого ртскока !. Мерой твердости является высота от-
скока бойка h2, падающего с постоянной высоты hi. Ве-
личину энергии падения подбирают таким образом, чтобы
в месте удара напряжение было больше предела уп-
ругости. С возрастанием ударной твердости материала,
определяемой его упругими свойствами, увеличивается h2.
Кинетическая энергия бойка прибора Ек при испытании
расходуется на работу пластической деформации образ-
ца Ль работу упругого сжатия материала Д2, работу сил
трения при ударе и в приборе при падении Л3, работу
диспергирования Л4, работу преодоления сопротивления
воздуха Л5, работу, затрачиваемую на вибрацию образца
и опор Л6 [35]. Поскольку Л3, Л4, Л5 и Л6 очень малы,
величина отскока в основном определяется соотношени-
ем между Л1 и Л2.
Потеря энергии при ударе ДЕК может быть определена из следу-
ющей зависимости:
о
ДЕК = "7"
к 2
*2~’
mv\ moi,
где и —кинетическая энергия соответственно в момент
удара и отскока.
1 Эти методы широко известны в практике определения твердо-
сти металлов [35].
Скорость бойка в момент удара Ui и в момент отскока и2 может
быть вычислена по формулам
«1 = 1^2ght и и2 = У2ghz,
Зависимость для определения ДЕК с учетом этих формул име-
ет вид
2 к 1 2
или
muj
Н^к= —(1-^),
. /
где е= I/ — — коэффициент восстановления.
Величина е всегда меньше единицы и с увеличением пластиче-
ской деформации уменьшается. Если при падении бойка пластической
деформации не происходит, то hb
Определяя высоту отскока для горных пород различной твердо-
сти, М. М. Протодьяконов установил, что с увеличением модуля уп-
ругости прирост величины п2 уменьшается. Это явление может быть
объяснено тем, что у материалов с большим модулем упругости ки-
нетическая энергия становится недостаточной для возникновения
пластической деформации, т. е. h2mhi.
Большинство приборов для контроля прочности бето-
на^ как маятниковых, так и пружинных, позволяет опре-
делять величину отскока при одинаковой кинетической
энергии бетонов с различными значениями /?Сж- Учиты-
вая изложенное, очевидно, следует использовать прибо-
ры, у которых величина кинетической энергии Ек может
изменяться L Проводя испытания бетонов низких марок
при меньших значениях Ек и более высоких марок при
большем Ек, можно повысить точность определения проч-
ности бетона.
Методом упругого отскока оценивают прочность бе-
тона с помощью" молотка Шмидта, прибора КИСИ, при-
бора Центральной экспериментальной базы ЦНИИСК и
маятникового прибора В. В. Царицына, Ю. Е. Корнило-
вича и Я. Э. Осадчука.
Молотки Шмидта (склерометры), основанные на ме-
тоде упругого отскока [104, 147, 169, 173, 225, 232, 242,
249, 253, 264, 265, 251], выпускают следующих типов:
N, NA, NN, NR, L, LB, М, Р, РТ.
1 Изменять величину кинетической энергии можно путем измене-
ния веса или высоты падения маятника, а в пружинных приборах
путем различного натяжения пружины.
Рис. 40. Молоток Шмидта типа
N (а) и типа Р (б)
Пружинный молоток типа N с энергией удара
0,225 кгс-м предназначен для испытания бетона в обыч-
ных сооружениях и конструкциях (рис. 40, а). Молотки ти-
пов NA и NN отличаются от молотков типа N: первые —
наличием резиновых прокладок для защиты от проника-
ния пыли, вторые —рядом конструктивных особенностей,
позволяющих применять эти молотки под водой на глу-
бине до 20 м. Пружинный
молоток типа NR с энергией
удара Ч),225 кгс-м снабжен
записывающим устройством;
пружинный молоток типа L
с энергией удара 0,075 кгс-м
предназначен для испыта-
ния легких бетонов и неко-
торых других строительных
материалов. Молотки типа
LB — разновидность модели
L — рекомендуются для кон-
троля керамических мате-
риалов. Пружинный молоток
типа М с энергией удара
3 кгс-м применяют для ис-
пытания массивных конст-
рукций и дорожных покры-
тий. Молоток типа Р маят-
никового типа с энергией
удара 0,09 кгс-м используют
для определения прочности
материалов, в том числе и
бетона с прочностью от 50
до 200 кгс!см2 (см. рис. 40,6). Молоток типа РТ разно-
видность модели Р предназначен для испытания мате-
риалов с прочностью от 5 до 80 кгс!см2.
Пружинный молоток состоит из алюминиевого корпу-
са, в котором по штоку может перемещаться молоток.
В процессе испытания при вдавливании ударника в кор-
пус ударная пружина растягивается на заданную величи-
ну, затем молоток с помощью специального устройства
освобождается и ударяет по ударнику. После удара мо-
лоток отскакивает на расстояние, которое фиксируется
стрелкой на шкале прибора. Величина отскока на шкале
выражена в процентах к пути, пройденному молотком при
ударе, и характеризует прочность бетона. Поскольку ве-
личина отсчета по шкале зависит от угла наклона иссле-
дуемой поверхности, прочность бетона на сжатие опреде-
ляют по специальной диаграмме или таблице, составлен-
ной с учетом этого фактора.
Прибор в соответствии с инструкцией не рекоменду-
ется применять для определения RCw в тех случаях, если:
1) возраст бетона меньше 7 или больше 90 суток (при
естественном твердении);
2) бетон находится в замороженном состоянии или по-
врежден морозом;
3) поверхность бетона не соприкасалась с опалубкой
в период бетонирования конструкции (открытые поверх-
ности) или имеет дефекты в виде раковин, швов опалуб-
ки и т. п.
Для оценки прочности бетона на сжатие проводят ис-
пытание в 10 точках и вычисляют среднюю величину от-
скока. Проверить, насколько правильно работает моло-
ток Шмидта, можно при помощи специальной наковаль-
ни, на которой величина отскока молотка должна быть в
пределах 78—82. В соответствии с требованиями ГОСТ
10180—67 предусматривается применять приборы упру-
гого отскока (склерометры) со следующей ударной энер-
гией: 0,075 кгс-м (0,736 дж) для бетона с 7?Сж^
^100 кгс!см2 и тонкостенных конструкций; 0,225 кгс-м
(2,207 дж) для обычных конструкций и 3 кгс-м
(29,430 дж) для массивных сооружений, мостов и дорог.
Среднюю величину отскока определяют по данным пя-
ти измерений, выполненных на одном участке. При этом
частные значения не должны отличаться от среднего бо-
лее чем на ±15%. Значения с большими отклонениями
отбрасывают и проводят новые измерения величины от-
скока. Полученную таким образом среднюю величину
умножают на соответствующие коэффициенты, учитыва-
ющие вид склерометра, его положение при испытании и
т. п. Конечная величина называется характерной величи-
ной отскока для испытанного участка, с помощью тари-
ровочной зависимости по ней определяют /?Сж-
Проведенные в США, Англии и Швеции испытания
прочности бетона молотком Шмидта показали, что по-
грешность определения бетона, изготовленного в метал-
лической опалубке, составляет примерно 15%. Большие
отклонения (до 35%) наблюдались при использовании де-
ревянной опалубки, бетона на некачественных заполни-
телях, а также с малыми значениями /?Сж [250].
Опытная проверка, выполненная Б. Г. Скрамтаевым
и С. Н. Боровым, подтвердила возможность применения
молотка Шмидта для приближенной оценки качества бе-
тона. В этих опытах RGm вычисляли по кривым, имею-
щимся в инструкции к прибору, поэтому, естественно,
точность результатов была меньше, чем при расчете по
специальным тарировочным кривым для определенных
составов бетона. Наблюдавшаяся закономерность в ха-
рактере отклонений (для бетонов с /?сж<300 кгс/см2 —
отклонения в большую сторону и с /?сж>300 кгс)см2—
в меньшую) свидетельствует о том, что, внеся корректи-
вы в тарировочную кривую, можно повысить точность
испытаний. Этими же исследованиями установлено, что
участки бетонной поверхности для нанесения удара дол-
жны быть расположены не ближе 5 см от края, иначе
величина отскока уменьшится. Нет необходимости зачи-
щать наждаком поверхность в местах испытаний, что
значительно упрощает методику их проведения.
В НИИ мостов ЛИЮКТа [152] по данным 11 700 из-
мерений установлено, что при значительной выборке ре-
зультаты испытаний подчиняются нормальному закону
распределения. На них не оказывала влияния отрица-
тельная температура воздуха. Для тарировочной зави-
симости, которая характеризуется 0=9,8% и г=0,921,
получена следующая формула:
/?сж= 18,3/1 — 260.
Удовлетворительные результаты были достигнуты при
испытании молотком Шмидта гидротехнического бетона
[111]. При этом удалось зафиксировать понижение проч-
ности бетона в результате пропитки его маслом. Для
сравнительных испытаний кубиков на прессе и молотком
Шмидта были взяты бетоны прочностью 225, 300, 450,
600 и 700 кгс/см2 в возрасте 3, 7 и 28 суток [241]. Уста-
новлено, что различие между прочностью бетона, испы-
танного на прессе и молотком, ^возрастает с увеличением
возраста и прочности бетона.
Применение молотков Шмидта предусмотрено немец-
ким стандартом DIN 4240. Вместе с тем имеется ряд ис-
следований [147], в которых не выявлено надежной за-
висимости между величиной упругого отскока и /?Сж. Ре-
зультаты такого рода испытаний обсуждались в печати
[228].
Учитывая широкое распространение этого метода за
рубежом, а также включение его в ГОСТ 10180—67, оп-
ределенный интерес представляют материалы рабочей
группы РИЛЕМ (1964 г.) по обобщению опыта приме-
нения молотка Шмидта [104]. В результате опроса по-
лучено 42 ответа. Ответы даны: 29 — по данным приме-
нения молотка в течение
более 5 лет и 10 — от 2 до
5 лет. 29 организаций про-
вели калибровку прибора
на каждом типе исследуе-
мого бетона. Величина
погрешности измерений
приведена в табл. 25.
Только по данным
двух ответов не удалось
обнаружить подозритель-
ный бетон в конструкции.
Все высказались за то, что
Таблица 25. Погрешность
измерений в зависимости от' вида
железобетона
Погрешность измерений в % Количество ответов, полученных при испы- тании железобетона
монолитного >| сборного
3 5
±25 19 10
Более 25 6 1
молоток Шмидта приго-
ден для контроля прочности бетона, при этом в 30 анке-
тах указано о пригодности только для приблизительной
оценки качества; 20 считают прибор полезным или очень
полезным, а 2 — лучшим, чем другие приборы. Мнения
ряда докладчиков РИЛЕМ не совпадают [104, 251].
В ряде стран (ГДР, Болгарии, Румынии и др.) раз-
работаны нормативные
документы для оценки
прочности бетона методом
отскока с применением
молотка Шмидта. В неко-
торых из них, например
в румынской инструкции,
Рис. 41. Испытания прибором КМ
в тарировочных зависимо-
стях рекомендуется учи-
тывать вид и количество цемента, возраст и влажность
бетона.
Прибор КИСИ, разработанный в Киевском инженер-
но-строительном институте [132], представляет собой
пружинный молоток, несколько отличающийся по конст-
рукции от молотка Шмидта. В приборе КИСИ молоток
перемещается с помощью специального кольца с взвод-
ной кнопкой. Кольцо опускают в крайнее нижнее поло-
жение и, нажимая взводную кнопку, захватывают моло-
ток, оттягивая его кольцом в верхнее положение, где он
удерживается стопорной скобкой. После этого прибор
устанавливают на испытываемую поверхность бетонной
конструкции и, нажимая на спусковую кнопку, освобож-
дают молоток, который под действием пружины наносит
удар по бойку. Высота отскока молотка фиксируется на
шкале указательной стрелкой. Среднюю прочность бетона
определяют по результатам 6—7 испытаний. Попадания
в щебень или раковины при подсчете среднего значения
йсж не учитывают.
Пружинный прибор Центральной экспериментальной базы
ЦНИИСК (рис. 41) разработан С. Н. Боровым [11]. Взвод и спуск
бойка (молотка) выполняются автоматически в тот момент, когда
ударник прижимается к бетонной поверхности. Величину отскока
бойка фиксируют по указателю на шкале прибора. Указатель засто-
поривают курком, который укреплен на рукоятке прибора. Общая
масса прибора 1,5 кг. Прибор должен быть протарирован на каж-
дом предприятии или строительстве. С этой целью испытывают стан-
дартные кубы с ребром 20 или 15 см с помощью пружинного при-
бора, а затем на прессе. Шкалу прибора градуируют по данным та-
рировочных испытаний в двух положениях прибора: при вертикаль-
ном ударе сверху вниз и горизонтальном ударе.
Испытания прибором ЦЭБ, выполненные в НИИВТИ [33], пока-
зали возможность использования его для контроля прочности на за-
водах сборного железобетона. Дальнейшим развитием конструкции
прибора явилась разработка молотка Шмидта — Борового — Рачи-
телева [173]. Этот молоток, представленный типом КМ [195],
позволяет измерять при испытании величину упругого отскока и
пластическую деформацию путем замера диаметра отпечатка. Для
этого прибор типа КМ снабжают ударником с шариковым наконеч-
ником.
Маятниковый прибор В. В. Царицына, Ю. Е. Корни-
ловича и Я. Э. Осадчука, основанный на принципе упру-
гого отскока [90, 206], разработан в двух вариантах, от-
личающихся конструктивными особенностями. Он
(рис. 42) состоит из маятника, заканчивающегося сталь-
ным шариком. Маятник свободно качается на оси, за-
крепленной между двух щек; на одном из концов оси
укреплена стрелка для фиксирования показаний прибора
по шкале. Величина свободного хода стрелки регулиру-
ется специальной гайкой. Перемещаясь в горизонтальное
положение, маятник закрепляется скобой. Когда нажи-
мают на спусковой крючок, скоба освобождает маятник.
В корпусе прибора имеется отверстие, через которое про-
ходит боек. Для точного фиксирования основания прибо-
ра в горизонтальном положении на его корпусе укрепле-
ны уровень и регулировочные винты. Масса прибора 1,2—
1,3 кг.
в пределах чи—чэ . угол от-
Рис. 42. Прибор В. В. Царицына,
Ю. Е. Корниловича и Я. Э. Осад-
чука
Перед проведением испытаний прибор необходимо от-
регулировать. Для этого берется эталон, представляю-
щий собой пластинку из стали марки Ст.3, размером
100Х100ХЮ мм, укрепленную на грани кубика из рас-
твора состава 1 :3. Размер ребра кубика 20 см. При уда-
ре маятника по поверхности пластинки угол отклонения
стрелки должен находиться
клонения регулируют с
помощью гайки, укреп-
ленной на оси стрелки.
При испытании маят-
никовый прибор устанав-
ливают на вертикальной
поверхности бетонных де-
талей и конструкций.
Проводят не менее 10 ис-
пытаний в различных точ-
ках поверхности. Предел
прочности при сжатии
вычисляют как средне-
арифметическое значение
тех результатов испыта-
ний, которые отклоняют-
ся от среднего не более
чем на ±15%. По данным
авторов прибора, обычно
погрешность определения
прочности бетона состав-
ляет ±15%, но не выше
±20%. Маятниковый прибор применяют для контроля
прочности бетона в мостовых конструкциях [152].
Достоинство прибора состоит в том, что он работает
по принципу физического маятника. При этом обеспечи-
вается большее постоянство энергии удара, чем в пру-
жинных приборах. Однако его нельзя применять для
оценки прочности на наклонных и горизонтальных по-
верхностях бетонных сооружений.
7. Методы, основанные на определении
статического модуля упругости по измеренным
деформациям
Неразрушающие методы испытания бетона являются
дискретными. Пользуясь приборами механического дей-
ствия, можно измерять физико-механические характери-
стики отдельных участков бетона в конструкции с после-
дующим определением локальной прочности. Методы, ос-
нованные на определении статического модуля упругости
по измеренным деформациям, связаны с оценкой каче-
ства бетона всего изделия и являются интегральными.
Ими определяют величину статического модуля упруго-
сти бетона, по которой вычисляют прочность.
Метод Ю. А. Нилендера заключается в следующем
[127, 128]. Железобетонную конструкцию загружают рас-
четной нагрузкой. С помощью индикаторов,^тензометров,
прогибомеров и других измерительных приборов опреде-
ляют величину суммарных деформаций в виде прогибов,
углов поворота и перемещений. Так, при испытании из-
гибаемых элементов необходимо вычислить тангенсы уг-
лов поворота на опорах и прогиб в какой-нибудь точке
в пролете. После этого составляют и решают уравнения:
£/tga = P^; EItgp = P'B-, Е1у. = М\\
где Рд и Рв—опорные реакции от фиктивной нагрузки — площа-
ди моментов; Mi — момент от той же нагрузки в точке i, в которой
измеряли прогиб; yt — прогиб в точке; / — момент инерции.
Поскольку эпюра моментов от расчетной нагрузки при
испытании известна, можно вычислить суммарные фик-
тивные реакции, после чего уравнения решают относи-
тельно EI. Для оценки модуля упругости необходимо рас-
считать приведенный момент инерции. Определив величи-
ну Е, рассчитывают прочность бетона на сжатие по одной
из известных формул:
1000 000
1’7 + ^
Ксж
550 000 „ плллл1/—
~ : Е — 20000 у рсж.
1о/
'+
^сж
Е =
Точность метода зависит от точности вычисления ве-
личины суммарных деформаций, модуля упругости и
прочности на сжатие по данному Е. Суммарные деформа-
ции бетона можно оценить с требуемой точностью. Обыч-
но величина погрешностей в проводимых измерениях не
превышает. 2—5%. Некоторые колебания может внести
изменение модуля упругости в зависимости от напряже-
ний. Однако при испытании конструкций, уже подвергав-
шихся многократному загружению при эксплуатации, ве-
личина Е практически постоянна. При испытании новых
конструкций нагрузку прикладывают несколько раз.
Для вычисления величины Е необходимо определить
приведенный момент инерции. В некоторых конструкци-
ях это сделать трудно. В ряде ранее построенных соору-
жений приходится приближенно оценивать сечение арма-
туры в конструкции. Более точно определить / можно в
конструктивных элементах с простой геометрией сечения
и при наличии данных об установленной арматуре.
Наибольшую погрешность вносит определение величи-
ны 7?сж бетона по его модулю упругости. В данном слу-
чае отклонения опытных значений от расчетных могут со-
ставлять ±50%, что объясняется различным влиянием
состава бетона, свойств его компонентов и условий твер-
дения на величины 7?Сж и £. В зависимости от этих фак-
торов может быть получена одна и та же прочность бето-
на в возрасте от нескольких суток до нескольких лет, но
с различными значениями Е.
К числу недостатков метода следует отнести и слож-
ность выполнения испытаний. Однако метод Ю. А. Ни-
лендера, хотя и приближенно, позволяет оценивать усред-
ненную прочность бетона по всей конструкции, а не в от-
дельных ее точках. Повысить точность метода можно,
установив экспериментальную зависимость 7?сж=/(£)
для конкретных составов бетона, режимов твердения и
возраста.
8. Особенности механических методов испытания
прочности бетона
Применение механических методов предусмотрено
ГОСТ 10180—67, имеются республиканские нормативные
документы [195]; НИИЖБ Госстроя СССР совместно
с рядом организаций (НИИСК Госстроя СССР, ЦНИЛ
Главкиевгорстроя и др.) разработал Руководство по ис-
пользованию этих методов [158а].
Неразрушающие методы испытания бетона с примене-
нием приборов механического действия относятся к числу
наиболее распространенных. Механические приборы про-
ще, чем физические, в изготовлении и эксплуатации, по-
этому они широко используются на предприятиях сбор-
ного железобетона и стройках. Однако в настоящее вре-
мя отсутствует их промышленный выпуск, а конструкция
и исполнение не всегда удачны. Даже в приборе ХПС,
выпускаемом промышленностью, часто ломаются защел-
ки, деформируется бортик бойка [28]. Необходима кон-
структивная и технологическая доработка большинства
приборов механического действия.
Как следует из классификации (см. табл. 1), механи-
ческие методы подразделяются на пять групп. В основу
всех методов контроля качества первой группы положена
зависимость между твердостью его поверхности Н и 7?Сж,
т. е. прочность бетона определяют как функцию 7?Сж =
= Зависимость представляет собой корреляцион-
ную связь, характеризующуюся значительным разбросом
опытных значений относительно кривой средних экспери-
ментально полученных величин. Методы основаны на том,
что при ударе, осуществляемом различными способами,
на поверхности бетона образуется вмятина, размеры ко-
торой косвенно характеризуют прочность бетона. Прибо-
ры, вызывающие деформации, подразделяют на пять ти-
пов:
1) ручного удара (шариковый молоток И. А. Физделя,
прибор И. А. Васильева, эталонный молоток и др.);
2) удара бойка под действием пружины (приборы
ХПС, М3 и др.);
3) стрельбы или взрывы (строительно-монтажный пи-
столет и др.);
4) удара бойка под действием силы тяжести — свобод-
ного падения (дисковый прибор ДПГ-4, маятниковый мо-
лоток и др.);
5) статического вдавливания штампа в бетон (прибор
Г. К. Хайдукова и др.).
В приборах первого типа энергия удара может изме-
няться в довольно широких пределах, поэтому размеры
вмятины определяются не только изменением свойств бе-
тона, но и величиной усилия. Этим, в частности, объяс-
няется большая погрешность в показаниях приборов.
Приборы, образующие оттиски на поверхности бетона и
эталона, частично учитывают влияние силы удара, по-
этому точность их выше. Однако недостаток этих прибо-
ров состоит в том, что необходимо дважды замерять диа-
метры в двойном количестве и дополнительно вычислять
величину При этом, естественно, возрастает трудо-
емкость испытаний и увеличивается вероятность допол-
нительных ошибок при замерах и вычислениях, особенно
в условиях массового контроля.
Приборы второго и третьего типа обладают более вы-
сокой точностью благодаря постоянной силе удара. Од-
нако трудно выдерживать силу удара постоянной, по-
194
скольку пружины в разных приборах имеют различную
упругость, меняющуюся во времени. Необходимо перио-
дически подвергать калибровке каждый прибор. Большое
влияние оказывает и качество смазки трущихся-частей.
При испытаниях.огнестрельными способами незначитель-
ные колебания в весе ВВ и пули также изменяют силу
удара.
В приборах четвертого типа энергия удара зависит
только от веса и высоты падения штампа, т. е. это прак-
тически постоянная величина. Чтобы получить отпечат-
ки с размерами, удобными для измерения, вес ударника
должен быть большой или должна быть большая.высота
падения. Более точными являются приборы пятой группы
(статическое вдавливание штампа), но они. значительно
сложнее. Повышению точности способствует то обстоя-
тельство, что этими приборами определяется твердость
бетона, а не раствора.
В значительной мере точность измерения обусловлена
и тем, насколько отработана конструкция прибора. Наи-
более удобны в эксплуатации дисковый прибор ДПГЧ,
эталонный и пружинный молоток типа ХПС. Однако при-
бор ДПГ-4 нельзя применять для испытания бетона в
нижних горизонтальных поверхностях.
Размеры отпечатков на поверхности бетона измеряют
разными способами: линейкой, штангенциркулем, а так-
же с помощью измерительных луп и углового масштаба.
Объем вмятины довольно просто определяют по описан-
ной выше методике с помощью пластилина. Количество
необходимых отпечатков п для вычисления среднего диа-
метра вмятины в различных методах колеблется от 3
до 2(К Обычно оно назначается произвольно. Вопрос о ко-
личестве испытаний рационально решен в методике, раз-
работанной К. П. Кашкаровым для оценки прочности
эталонным молотком.
В соответствии с требованиями ГОСТ 10180—67 каж-
дую испытываемую конструкцию с учетом ее ответствен-
ности и размеров разбивают па участки таким образом,
чтобы около 2/3 их приходилось на наиболее нагружен-
ные зоны. Оставшиеся участки распределяют по конст-
рукции равномерно, включая обязательно те места, где
бетон по каким-либо причинам сомнительного качества.
Всего должно быть не менее 12 участков; площадь каж-
дого из них принимают равной 100 см2 и более, на кото-
рой можно провести 5—10 измерений, Среднее значение
на участке принимают как среднеарифметическое пяти
de (или de/d^) при условии, что частные значения откло-
няются от среднего не более чем на ±25%. При больших
отклонениях испытание продолжают до тех пор, пока не
получат пять требуемых замеров.
В ряде случаев выполнение требований стандартов
требует трудоемких испытаний. Так, при замене натур-
ных испытаний неразрушающим комплексом, согласно
ГОСТ 8829—66, необходимо проверить не менее 50%’ из-
делий при их объеме от 0,5 до 1 м3. Принимая произво-
дительность завода ЖБИ равной 75—80 тыс. м3 и сред-
ний объем изделия 0,6 м3, получим, что ежедневно должно
проверяться 230—240 изделий. Задаваясь минималь-
ным числом участков на изделии (12) и количеством от-
тисков на участке (7), приходим к выводу, что на каждом
изделии должно быть не менее 84 оттисков. Таким об-
разом, ежедневно нужно получить при испытаниях и за-
мерить около 20 тыс. оттисков. При применении эталон-
ного молотка число замеров возрастает в два раза (до
40 тыс.) и дополнительно потребуется вычислять 20 тыс.
раз detd9. Кроме того, испытатель должен очертить и про-
нумеровать отпечатки на бетоне и эталонном стержне.
Если еще добавить, что при этом не отменяются конт-
рольные кубы, становится ясным, что такие объемы изме-
рений не способствуют широкому применению неразру-
шающих методов испытаний1.
Точность оценки прочности бетона определяется и тем,
в какой степени при испытаниях учтено влияние состоя-
ния бетонной поверхности, условий ее образования и дру-
гих факторов. В ряде методов не учитывается влияние
температур наружного воздуха. Между тем при отрица-
тельных температурах вода, содержащаяся в порах и ка-
пиллярах бетона, замерзает, и твердость бетонной по-
верхности увеличивается. Изменение свойств бетона при
отрицательных температурах можно предупредить, прс^
гревая бетонную поверхность [185], или учесть, вводя
поправочные коэффициенты. Первый способ позволяет
получить более достоверные р^ультаты, но является весь-
ма трудоемким. Умножение вычисленных значений 7?Сж
на поправочные коэффициенты значительно упрощает
оценку прочности, но этот способ менее точен, так как
1 Указанные нормы замеров примерно в тех же объемах отно-
сятся и к другим методам.
увеличение твердости бетонной поверхности при замора-
живании зависит не только от температуры, но и от
степени водонасыщения и структуры бетона. Имеются экс-
периментальные данные о возможности применения эта-
лонного молотка для испытания панелей в горячем со-
стоянии [29].
Поверхность бетона, подлежащая испытанию, должна
быть ровной. В первую очередь испытывают участки кон-
струкции, соприкасавшиеся с опалубкой при бетониро-
вании. Если нужно испытать верхнюю горизонтальную
поверхность, следует удалить слой затвердевшего цемент-
ного молока. Для бетона в возрасте более года рекомен-
дуется удалить поверхностный слой толщиной 3—5 мм.
Однако важно учитывать, что обработка поверхности бе-
тона путем ее шлифования несколько искажает данные
испытаний. С этой точки зрения наиболее точные резуль-
таты получаются при испытании на поверхности, примы-
кавшей в процессе бетонирования к опалубке, так как она
не требует механической обработки.
Большинство методов основано на определении проч-
ности бетона по твердости его растворной составляющей.
Однако зерна щебня оказывают влияние на размеры от-
печатков, расположенных в непосредственной близости.
В частности, величина отпечатка зависит от твердости
крупного заполнителя. С этой точки зрения метод оценки
прочности бетона по его твердости, предложенный
Г. К. Хайдуковым, А. И. Годером и Р. М. Рачевским, яв-
ляется более достоверным, однако он требует применения
сложного оборудования и создания высокого давления.
Известно, что водонасыщение бетона влияет на твер-
дость его поверхностных слоев. Увеличение размеров от-
печатков на влажной поверхности в сравнении с сухой
объясняется влиянием адсорбционного эффекта облегче-
ния деформаций (эффект Ребиндера) [154]. Согласно
стандарту рекомендуется испытывать образцы в воздуш-
но-сухом состоянии. Поэтому, например, не следует ис-
пытывать бетон сразу же после распалубки. В ряде слу-
чаев не удается обеспечить воздушно-сухое состояние
поверхности бетона. В связи с этим следует признать ра-
циональным длительное увлажнение поверхности бетона,
как это, например, предусматривается в методе А. М. Губ-
бера. Оценка прочности с помощью коэффициентов, учи-
тывающих влажность бетона, менее удобна, так как за-
ранее требуется извлекать пробу бетона для определе-
пничего влажности. Этот метод следует использовать в
гом случае, если невозможно увлажнить бетон.
Некоторые виды смазки понижают поверхностную
прочность и твердость бетона. На твердость бетонной по-
верхности оказывает влияние вид примененной при бето-
нировании опалубки. Наибольшая твердость получается
при водопоглощающей опалубке.
Высокая точность результатов испытания обеспечива-
ется при условии, если поверхность испытываемого бето-
на такая же, как и поверхность бетонных кубов, исполь-
зованных для построения тарировочной кривой.
Методы второй группы, основанные на определении
качества бетона, исходя из зависимости 7?Сц от 7?Сж, нель-
зя признать достаточно надежными, так как величина
этого отношения колеблется в широких пределах. Зависи-
мость величины сцепления арматуры с бетоном от проч-
ности бетона на сжатие связана с составом бетона, осо-
бенностями его укладки и другими факторами. Так, на-
пример, установлено, что с увеличением расхода цемента
при достоянном водоцементном отношении прочность
сцепления понижается. Существенное влияние на 7?сц/#сж
оказывают условия твердения — естественное твердение
или термообработка. Поэтому равнопрочные бетоны, име-
ющие разный состав или возраст, не будут иметь одина-
ковых значений /?Сц. В значительной мере 7?Сц зависит от
объемных деформаций бетона. С увеличением последних
она уменьшается. Разная степень изменения /?Сж и 7?сц
при замораживании, пропаривании и электропрогреве бе-
тона подтверждена С. А. Мироновым и В. М. Медведе-
вым, Поэтому методы, основанные на оценке прочности
бетона по величине его сцепления с металлом, нельзя
рекомендовать для определения /?Сж. Однако принцип
контроля качества бетона по величине его сцепления с
арматурой может быть использован при производстве
предварительно напряженных железобетонных конструк-
ций.
Известно, что в настоящее время возможность переда-
чи давления на бетон путедо разрезки проволоки при изго-
товлении струнобетонных конструкций определяется ис-
пытанием контрольных кубов. Но способность бетона вос-
принимать усилия от напряжений проволоки зависит не
только от его прочности при сжатии, которая обычно
обеспечивает эту возможность, но и от величины сцепле-
ния с арматурой, при которой исключается проскальзы-
128
ванне струн. Контроль готовности струнобетона только
по результатам испытания стандартных кубов нередко
приводит к ненужному увеличению срока термообработ-
ки изделий, а иногда в том случае, когда не достигнута
требуемая Rcv, — к проскальзыванию струн и потере на-
пряжения. Для того чтобы учесть РСц при заданной проч-
ности бетона (280—300 кгс)см2), применяют дополнитель-
ный контроль по величине проскальзывания струны. Од-
нако его не всегда легко осуществить, а проводить
измерения на проволоке с требуемой точностью 0,1 мм
довольно трудно. Поэтому целесообразнее определить
готовность струнобетона по величине усилия необходимо-
го для выдергивания из бетона арматурных (проволочных)
стержней, специально закладываемых в конструкцию при
ее бетонировании. Диаметр и вид проволоки в этом слу-
чае должны быть такими же, как и примененные для ар-
мирования конструкции. Выдергивать стержни можно
различными приборами, позволяющими определить вели-
чину усилия Р, по которой легко рассчитать ЯСц’
*сц“ ndl '
где d — диаметр арматуры; I — длина заделки.
Метод испытания бетона на отрыв и скалывание с по-
мощью прибора ГПНВ-5 наиболее трудоемкий. Однако
результаты исследований, проведенных в ЦНИЛ Главки-
евгорстроя, позволяют сделать вывод, что он обеспечи-
вает наибольшую точность в сравнении с другими нераз-
рушающими механическими методами. Его следует
использовать при выборочных испытаниях ответственных
конструкций, массивных сооружений, а также в тех случа-
ях, когда отсутствуют сведения о составе бетона. Метод
основан на довольно тесной связи/?сж—РВр. В сравнении
с другими механическими методами он позволяет иссле-
довать бетон на большую глубину, учитывать качество
заполнителей и их сцепление с раствором. Однако мето-
ду присущ ряд ранее отмеченных недостатков и ограни-
чений.
Метод испытания на отрыв более прост и в значитель-
ной мере свободен от недостатков метода испытания на
отрыв и скалывания. Вместе с тем при этом методе глу-
бина исследования бетона меньше, а максимальная
прочность Ясж ограничена адгезией и когезией клея, при-
меняемого для приклеивания дисков.
Метод толчения не получил еще достаточной провер-
ки в лабораторных и производственных условиях, но тем
не менее его можно рекомендовать (в опытном порядке)
для оценки качества бетона в сооружениях. Так, напри-
мер, в тех случаях, когда не удается получить керны тре-
буемой формы, методом толчения можно определить
прочность бетона в маленьких обломках кернов. При
этом методе контроля качества бетона не учитывается
влияние крупного заполнителя и его сцепления с раство-
ром на /?сж бетона.
Метод упругого отскока предусмотрен в ГОСТ 10180—
67, однако из-за отсутствия промышленного производст-
ва необходимых приборов он не получил широкого ра-
спространения. За рубежом его используют наряду с ме-
тодом пластических деформаций. Метод упругого отскока
рекомендуется применять для оценки прочности
конструкций толщиной не менее 50 мм. Приборы долж-
ны быть снабжены фиксаторами отскока маятника. Они
удобны тем, что позволяют отказаться от замеров отпе-
чатков, а показания легко фиксируются на шкале при-
бора. Необходимость измерения размеров отпечатков по-
мимо осложнения техники проведения испытаний вносит
в опыт дополнительные погрешности. Состав бетона,
свойства его составляющих и технология изделий влияют
на высоту отскока бойка (молотка) в приборах. Приме-
нение твердых пород щебня и арматуры повышает вы-
соту отскока, если слой раствора в месте удара не более
3 мм для щебня и 10 мм для металла.
Порядок подготовки поверхности изделия, выбор и оп-
ределение числа участков испытаний такой же, как и при
использовании метода пластической деформации. Одна-
ко средняя величина из пяти отскоков, измеренных на
одном участке, должна отличаться от частных значений
не более чем на ±15%. Как и при использовании метода
пластических деформаций определяют влажность и воз-
раст бетона. На показания приборов некоторое влияние
оказывает масса испытываемого изделия [43,44]. Это
видно из данных, полученных А. Е. Десовым (табл. 26).
Чтобы обеспечить соответствие между результатами
испытания конструкций и контрольных кубов методом
упругого отскока, последние следует при испытании за-
жимать в прессе. Каждый экземпляр пружинного молот-
ка должен периодически проходить тарировочную про-
верку.
Одна из причин несо-
ответствия между проч-
ностью бетона, определен-
ной описанными метода-
ми, и кубиковой прочно-
стью состоит в том, что
приборы измеряют твер-
дость (прочность) бетона
в отдельных точках по-
верхности. Между тем
при прямых испытаниях
на сжатие в работе уча-
ствует весь объем бетона.
Поэтому следует учиты-
Таблица 26. Величины
отскоков, измеренные
прибором ЦЭБ
размер куба в мм Величина отскока в мм для бетона в возрасте
9 суток 28 суток
400 X400 X400 24 29,6
300 X 300 X300 22,8 30,2
200 X 200 X 200 23,4 23,9
150X150X150 21,3 21,7
100X100X100 17 15,1
вать, что во многих случаях при определении /?Сж раз-
брос показателей объясняется не только несовершен-
ством методики определений, но и действительным изме-
нением прочности в разных точках. Так, например, на
ряде предприятий Главкиевгорстроя была определена
твердость поверхности бетона пяти стеновых блоков (на
каждом сделано по 44 замера); пяти коробчатых блоков
(на каждом сделано по 56 замеров); пяти панелей пере-
крытия (на каждой сделано по 148 замеров); пяти лест-
ничных маршей и пяти плит балконов (на каждой сдела-
но по 114 замера). Оказалось, что коэффициент измен-
чивости по твердости колеблется в широких пределах —
от 8 до 38%’, что свидетельствовало о значительном
разбросе показателей твердости в отдельных местах. Ре-
зультаты исследований, проведенных во ВНИИ Г, сви-
детельствуют о некоторой закономерности изменения
прочности, определяемой дисковым прибором ДПГ-4, по
высоте образца:
в основании образца .
на высоте 7з образна .
> » 2/з > . .
> верхних гранях образца .
100%
74—88 %
60—76 %
60—76 %
Изменение прочности по высоте образца связано не
с методом испытания, а с неоднородностью бетона.
При испытаниях бетонных цилиндров на сжатие было
замечено, что растрескивание начинается в верхней ча-
сти образца. Это явление исследовали Уиллиамсон [279].
Было изготовлено 45 бетонных цилиндров с Я=30 см,
и Й=15 см. Каждая серия состояла из пяти цилиндров
два из которых испытывали целиком, а три разрезали на
три части по высоте и каждую часть испытывали от-
дельно на сжатие. Определяли также плотность бетона
каждой части цилиндра. Опыты показали, что в верхней
Рис. 43. Зависимость 7?Сж от вы-
соты панели Я, изготовленной
в кассете, по данным
/ — ЦНИИЭП жилища; 2— ВНИИ-
Железобетона; 3 — ЦНИИСК для
ячеистого бетона; 4 — КИСИ;
5— ЦНИЛ Главкиевгорстроя (х—рас-
стояние от низа панели до рассмат-
риваемого сечения; Rx— кубиковая
прочность в этом сечении; R — то
же, в нижней части панели)
средней, а в средней меньше,
чем в нижней. Прочность на
сжатие в середине оказа-
лась больше, чем вверху, во
всех случаях, кроме одного.
В средней части она мень-
ше, чем в нижней, у 85%
испытанных образцов. Раз-
ница между средней проч-
ностью серединок и верху-
шек цилиндров составляет
11%, а между нижней и
средними частями — 6%.
Разность между средними
значениями прочностей в
нижних и верхних частях
цилиндров составляет почти
18%. По такой же законо-
мерности распределяется
прочность в кернах, выре-
занных из бетонных покры-
тий [22, 25].
Особенно важно учиты-
вать различие в прочности
по высоте в крупноразмер-
ных изделиях, формуемых
в вертикальном положении,
т. е. в панелях, изготовлен-
ных кассетным способом.
Исследования, проведенные в ЦНИИЭП жилища,
ЦНИИСК и НИИЖелезобетона [161], выполняли с при-
менением ультразвукового импульсного метода, эталон-
ного молотка НИИМосстроя и путем непосредственных
испытаний на сжатие кубиков ц цилиндров, выпиленных
из панели. Испытывали стеновые панели из обычного тя-
желого и ячеистого бетонов, изготовленные в кассетах.
Оказалось, что прочность бетона в верхней части панели
составляет 70—85% прочности на сжатие бетона в ниж-
ней части панели. В отдельных случаях снижение проч-
ности бетона по высоте панели довольно ведико; /?с«
Склерометрический лист №
по оценке прочности бетона универсальным маятниковым молотком
(дата испытания) Объект К протоколу №
Наимено- вание конструк- ции Участок испытания Энергия Удара в кгссм Диаметр штампа в мм Пробы и их отпечатки в мм Число учитывае- мых проб Средний диаметр отпечатка в мм Прочность бетона В KZcfCM* Приме- чание
1 2 3 4 б 6
средняя пределы при % вероят- ности
Испытал_____________________________________
Рассчитал.____________________________Проверил
i__________________________
Схема сооружения, эскиз
конструкции и участок
испытания
(оборотная сторона склерометрического листа)
Режимы испытаний с учетом ожидаемой прочности
комплект молотка масса угол от- клонения энергия удара в кгс-см диаметр штампа в мм
7 1 I 10 | 1 15 1 25
диапазон прочности
I • т 1 30 15 50—200 25—100 | 10—50 4—20
II т 1 90 30 100—300 50—200 25—100 10—50
III М L 30 60 200—500 100—300 50—200 25—100
IV М L 90 120 400—700 200—500 100—300 50—200
Предельные значения отпечатков 1,8—4,6 2,5—5,6 3,8—9,8 5,3—16,3
Примечание. Жирным шрифтом набраны диапазоны прочности при рекомендуемых энерги-
ях удара и диаметра штампа.
Поправочные коэффициенты с'учетом возраста бетона Поправочные коэффициенты с учетом влажности । бетона
возраст k влажность в< % k
7—10 сут. 10—20 » 21—28 > 28 сут.—2 мес. 2—3 мес. 3—6 > 6 мес.—1 год. 1—2 года 3 года и более 1,7—1,3 1,2—1,05 1,05—1 1—1 1—0,99 0,99—0,9 0,9-0,78 0,78-0,7 0,7—0,63 0,6 1—5 6-7 8—12 Мокрая поверхность 0,96—1 1 1-1,2 1.4
Примечание
верхней части доходит до 50—55% от /?Сж нижней части.
В панелях из ячеистого бетона прочность в сечениях по
высоте панелей изменяется больше, чем в изделиях из
обычного бетона. Так, минимальная прочность ячеистого
бетона в верхней части панели составляет 48% макси-
мальной прочности в нижнем сечении. Данные об изме-
нении прочности по высоте панелей, полученные на пред-
приятиях Москвы [161] и Киева, приведены на рис. 43.
В ряде случаев необходимо документально фиксиро-
вать результаты испытаний. При использовании метода
пластической деформации это достигается с помощью
оттисков на бумаге (через копировальную). Для фикса-
ции результатов целесообразно использовать форму
склерометрического листа (см. стр. 134), предложенную
В. А. Пироговым. Между двумя листами прокладывают
копировальную бумагу и маятниковым молотком нано-
сят удары в соответствующие клеточки колонок 1—6
(см.форму). Получившиеся на нижнем листе отпечатки
замеряют, делают необходимые расчеты и заполняют со-
ответствующие графы. На оборотной стороне склеромет-
рического листа приводят необходимые для расчетов
коэффициенты, а также наносят схему сооружения (эс-
киз конструкции и участков испытания).
ГЛАВА II
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ БЕТОНА
Первые работы в области физических методов испы-
таний были проведены в СССР И. М. Рабиновичем,
С. Я. Соколовым и Ю.А. Нилендером. Позднее в США
опубликованы работы Т. Пауэрса о применении вибра*
ционных методов для определения динамического моду-
ля упругости.
Успехи, достигнутые в области радиотехники, радио-
электроники, акустики, радиометрии и других отраслях
современной прикладной физики, способствовали разви-
тию физических методов испытания прочности бетона.
В СССР создана специальная аппаратура, не уступаю-
щая зарубежным образцам, и разработаны методы оцен-
ки качества бетона в конструкциях и сооружениях
вибрационными, акустическими и другими методами.
Значительные исследования в этом направлении были
проведены в Гипроцементе и Л ЭИ (Г.М. Рущук),
ВНИИЖелезобетоне (И. С. Вайншток, А. М. Горшков,
Ю. Н. Мизрохй, Г. Ф. Надарейшвили и др.), МИСИ
им. В. В. Куйбышева (Ю. А. Нилендер, Г. Я. Почтовик,
А. К. Третьяков, А. М. Филонидов), ЛВИКА им. А. Ф. Мо-
жайского (Н. А. Крылов, А. С. Дурасов, В. А. Калашни-
ков, А.М. Полищук), НИИСК Госстроя СССР (С.И. Но-
гин), НИИСФ Госстроя СССР (Р. А. Макаров, В. А. Во-
лохов), Союздорнии (И. В. Защук), ТбилисЗНИЭП
(Э.А. Сехниашвили), ЛенЗНИИЭП и Главзапстрое
(В. В. Судаков, К. А. Глуховский, В. Н. Морщихин),
б. Институте строительства и архитектуры АН Латвий-
ской ССР (А. К. Малмейстер, В. А. Латишенко, Ю. С. Ур-
жумцев, А. А. Балодис, И. А. Спинцис и др.), Каунас-
ском политехническом институте (А. П. Кудзис, Б. Б. Уж-
полявичус), НИИЖБ (В. А. Клевцов), МАДИ и многих
других организациях. Большой интерес проявляется к
физическим методам испытания и за рубежом.
В данной главе рассматриваются резонансные, им-
пульсные, радиометрические методы и метод волны удара.
Для контроля нарастания прочности бетона в условиях
тепловой обработки может использоваться и элек-
трический метод измерения относительного электросоп-
ротивления [5]. Кривые электропроводности, представ-
ленные в координатах «время — относительная электро-
проводность», характеризуют интенсивность процессов
взаимодействия цемента с водой. С целью повышения
точности исследований рекомендуется измерять электро-
сопротивление твердеющего бетона на двух частотах —
20 и 1000 гц [21]. Использованию ультразвукового фа-
зового метода для контроля за изменением величины
/?сж при его тепловой обработке был посвящен ряд ра-
бот [145]. Дальнейшие исследования этих и других фи-
зических методов (свч, измерение тепловыделения и др.)
позволят отработать комплекс методов, надежно контро-
лирующих изменения качества бетона.
1. Резонансный (вибрационный) метод
Резонансным методом определяют частоту собствен-
ных колебаний образцов и по этой характеристике рас-
считывают динамический модуль упругости первого
(модуль Юнга) Ед или второго рода (модуль сдвига)
Од, динамический коэффциент Пуассона рд и логариф-
мический декремент затухания 6. Качество бетона мож-
но оценивать непосредственно по указанным характери-
стикам или путем определения прочности из зависимос-
тей, связывающих Rcni с £д, Сд, цд и 6.
Рис. 44. Схема установки образцов для определения частоты соб-
ственных колебаний
а и б — продольных; в и г — изгибных; д и е — крутильных
Для измерения частоты собственных колебаний в бе-
тонном образце возбуждают колебания, частоту которых
изменяют при помощи генератора звуковой частоты. При
совпадении собственных и возбуждаемых генератором
частот колебаний возникает резонанс, которому соответ-
ствует максимальная величина амплитуды колебаний
Лмакс. Этот момент фиксируется на приборах макси-
мальным отклонением стрелки или луча осциллографа.
Динамический модуль можно определить по частоте
собственных изгибных, продольных и крутильных коле-
баний образца (рис. 44). Величину £д определяют по ча-
стоте собственных изгибных или продольных колебаний,
а 6д по частоте собственных крутильных колебаний.
Величину изгибных колебаний можно рассчитать по
известному в теории колебаний дифференциальному
уравнению:
d2y । d*y __Q
"Г Fy ’ dx4
где у — прогиб бруска при колебаниях в направлении оси у\ х—
координата по длине бруска; t — время; / — момент инерции сече-
ния бруска; g— ускорение силы тяжести; F — площадь поперечного
сечения; у — объемная масса.
Рис. 45. График для опре-
деления коэффициента С
Для расчета прочности
бруска со свободно опирающи-
мися концами дифференциаль-
ное уравнение приводят к
муле [141]
7ои 2л/а V Fy ’
или
фор-
09)
m*lg '°”'
где /он — частота собственных изгиб-
ных колебаний в гц;1— длина брус-
ка в см; т — величина, учитывающая
тип колебаний.
Для колебаний первого тона т=4,73; расстояние
между опорами бруска и его концами должно быть
0,224/. Это соответствует расположению узловых сечений
первого тона, и опоры не препятствуют распространению
колебаний, поскольку узловые сечения при колебаниях
соответствующего тона не смещаются.
С учетом сдвига сечений и вращательного движения,
возникающих при изгибных колебаниях, динамический
модуль упругости вычисляют по формуле
F =0,0789С/24р4-, (20)
м
где р — плотность бетона в кг!см3 (или кгс!сек24см*); i — радиус
инерции в плоскости момента сечения бруска, равный при прямо-
угольном сечении hlV~\2 и круглом сечении d/4 в см; С — коэффи-
циент, определяемый по рис. 45.
Величину Ея можно определить по частоте собствен-
ных продольных колебаний fon на основе следующей за-
висимости:
£я = 4/2/^,Р- (21)
Измерив частоту собственных крутильных колебаний
/ою вычисляют динамический модуль сдвига:
Сд = 4^2/окР. (22)
где К при h>b определяют по формуле
„ ;__________bih+h/b__________
Л= 46/Л —2,52(6'/й)2 + 0,21 (6/Л)« ’
здесь b — ширина бруска в см.
Для квадратного сечения К= 1,183, а для круглого Д=1.
Динамический коэффициент Пуассона, равный отно-
шению относительных деформаций поперечного сжатия
и. продольного удлинения по результатам динамических
испытаний, вычисляют (приближенно) по формуле
Для образцов прямоугольного сечения
0,5
Цд= 3” (/оп//ок)2 1 >
Л
для образцов круглого сечения
Цд = 0,5 (/оп//ок)2 — 1 •
Поскольку напряжения в образце при испытании его
резонансным методом невелики, графически Ед пред-
ставляет собой касательную к кривой на графике зави-
симости «напряжение — деформация» в начале координат
и характеризует только упругие свойства бетона. За ве-
личину Ед принимают отношение нормального напряже-
ния к относительной деформации, определяемых при
мгновенйом загружении образца при динамических ис-
пытаниях, исключающих образование деформаций упру-
гого последействия. При этих же условиях отношение
касательного напряжения к относительному сдвигу пред-
ставляет собой величину 6Д.
Исследования зависимости 1?сж=/(£д) для бетонов
показали значительный разброс полученных значений
Ясж. Так, при изменении вида крупного заполнителя и
его расхода на 1 м3 бетона Ел меняется в значительно
больших пределах, чем ^не-
зависимость между Ед и Ест не постоянна. Так, ди-
намический модуль упругости бетона Ед больше зависит
от модуля упругости заполнителя, а статический модуль
упругости бетона Ест — от цементного камня. Предложен
ряд формул, СВЯЗЫВаЮЩИХ Ед и Ест [140]:
£ст = £д(1-0,15-^);
Яст = Ед[1-0,001(а-^].
где а —измеренные напряжения, а ₽Др — призменная прочность бе-
тона в кгс1слР.
Различие в величинах Ед и Ест в значительной мере
объясняется деформациями ползучести, уменьшающими
модуль упругости. Поэтому всегда ЕД>ЕСТ. Исходя из
положений термодинамики, при котором Ест и Ед — соот-
ветственно изотермическая и адиабатическая константы,
установлена следующая связь:
1___1 Та2
Ест Ед 9СР р
Существует ряд эмпирических формул, связывающих
модуль упругости с прочностью бетона [48,140]:
£'Д = КУ/’Л;
для определения /?Сж
п=3 и /<=52000; п=3 и
1 -н
для определения /?цр
п=3 и К=от 55-Ю3 до 69-103 для бетонов с К.Ч2
года и К= от 50-103 до 55-103 для бетонов с />’/2 года;
для определения /?р.и;
п=2 и 7<=61-103, а для «старых» бетонов /С=47-103;
для бетона с разными значениями р
50-10* + 70 • 108
п=2 и К= —
Поскольку бетон представляет собой упруго-вязко-
пластичный материал, оценка его качества по величине
Ед, характеризующей лишь упругие свойства, не может
140
быть полноценной. В связи с этим было предложено
[252] определять качество бетона по двум характеристи-
кам: упругой £д и логарифмическому декременту зату-
хания б, характеризующему неупругие свойства и струк-
турные дефекты материала. Степень затухания колеба-
ний обусловлена величиной сопротивления, препятству-
ющего колебанию частиц, т. е. внутренним трением ма-
териала. Логарифмический декремент затухания опреде-
ляют по ширине резонансного пика (рис. 46) и рассчи-
тывают по формуле
1,8138^7-,
]/з /о /о
где fo — собственная частота образца при продольных или изгибных
колебаниях (частота резонанса) в гц\ fi и ft — частоты колебаний,
соответствующие амплитуде, равной 0,5ЛМакс до и после резонанса;
А макс — амплитуда колебаний при частоте fQ.
Величину fo определяют д
в момент резонанса при
ЛМакс, затем уменьшают ча-
стоту колебаний с тем, что-
бы амплитуда колебаний
уменьшилась до 0,5 4Макс,
которой соответствует вели-
чина fi. После этого частоту
колебаний снова увеличива-
ют, и при ее значениях, боль-
ших fo, амплитуда начинает
уменьшаться: как только она
достигнет 0,5 Лмакс, регист-
рируют соответствующую ей
частоту fa.
При исследовании лога-
рифмического декремента
затухания весьма трудно оп-
ределить частоту fi и fa, так
как возникают двойные ам-
плитудные резонансные пи-
ки (рис. 47). Изучение этой л Л
особенности испытаний, про- Рис- 46, Резонансная кривая
веденное В. В. Стольнико-
вым и В. Б. Судаковым [181], показало, что каждая из
вершин двойного амплитудного пика соответствует ко-
лебанию образца в определенном направлении. Поэтому
вместо образцов с квадратным сечением [181] при-
менялись балочки с соотношением сторон попереч-
ного сечения 1:5 (при /=21--22 см). При этом воз-
никают два амплитудных резонансных пика с интерва-
лом частот собственных колебаний порядка 500—700 гц,
что исключает их взаимное влияние. Характер структур-
ных изменений в бетонном образце оценивают по дан-
ным измерения обоих резонансных пиков. При исполь-
зовании образцов с квадратным сечением, если появля-
ются двойные амплитудные резонансные пики типа III,
А
Рис. 47. Некоторые виды двойного амплитудного резонансного
пика
можно вычислить значения 6 для частот, соответствую-
щих не 0,5 Лмакс, а 0,6—0,7 ЛМакс (в зависимости от
степени искажения пика). Рекомендуется [30] прово-
дить измерения 6 на образцах с соотношением размеров
поперечного сечения 0,7. Если образец и в этом случае
дает двойной амплитудный резонансный пик, определять
6 нельзя. При изменении частоты в пределах резонан-
сной кривой в случае появления одного резонансного ам-
плитудного пика однократное изменение фигур Лисса-
жу на экране осциллографа проходит в следующем по-
рядке: эллипс — прямая — эллипс.
В. А. Латишенко [74] провел обширные эксперимен-
тально-теоретические исследования зависимости между
прочностью бетона, динамическим модулем упругости
и логарифмическим декрементом затухания. Исходя из
максвеляовой зависимости между деформациями и на-
пряжениями, он получил ряд формул, позволяющих оце-
нивать изменение прочности бетона при твердении, а так-
же под действием агрессивных факторов и заморажива-
ния на основании измеренных значений Ед и 6. Изменение
прочности бетона после определенного числа циклов ис-
пытаний или за определенный период времени рекомен-
дуется рассчитывать по формуле
*р.и=<и
(23)
где индекс «о» обозначает характеристики перед началом испыта-
ний, а индекс i — те же характеристики после i циклов испытаний.
Рис. 48. Схема резонансного
прибора
/ — генератор звуковых частот;
2 и 3 — соответственно возбуди-
тель и приемник механических
колебаний; 4 — образец; 5—уси-
литель; 6 — индикатор
Величину К определяют после окончания испытаний
(после циклов) по формуле
(24)
В тех случаях, когда после п циклов попеременного
замораживания и оттаивания снижение прочности сос-
тавляет 25% и более, т. е. 7?р.и/7?р.и ^0,75, следует
построить график изменения величины /?*ри IR* в за-
висимости от количества циклов и по этому графику при
отношении /?р.и/7?рф11 =0,75 определить число циклов,
соответствующее фактической марке бетона по морозо-
стойкости.
Для испытания резонансными методами необходимо
применять образцы призматической или цилиндрической
формы, причем длина должна быть больше стороны ос-
нования призмы (диаметра цилиндра) в 4 раза, а при
определении fOn в 5 раз. При испытании мелкозернистых
бетонов можно использовать балочки размером 4Х4Х
Х16 см, а для определения б —образцы с соотношени-
ем граней 1:0,7:4. Крупность заполнителя должна быть
не более */* наименьшего размера образца.
Испытания резонансными методами (рис. 48) прово-
дят с помощью специальных установок, которые состо-
ят из системы возбуждения (генератор звуковых частот
и возбудитель механических колебаний) и системы при-
ема (приемник механических колебаний, усилитель и ин-
дикатор). В качестве генератора частот используют ге-
нераторы типов ГЗ-2, ГЗ-4, ГЗ-34, ГЗ-56 или другой с ди-
апазоном частот от 50 до 20 тыс.а^. Стабильность часто-
ты генератора не должна превышать ±1%, а точность
отсчета — ±2%. Мощность на выходе 5 вт.
Возбудитель и приемник механических колебаний вы-
полнены таким образом, чтобы масса их вибрирующих
частей не превышала 1 % массы испытываемого образца.
Возбудители обычно применяют пьезоэлектрического
и электродинамического типа, а приемник — электромаг-
нитного или пьезоэлектрического типа. В качестве уси-
лителя применяют осциллограф, электроннолучевая тру-
бка (ЭЛТ) которого является индикатором.
Методика проведения испытания следующая. Изме-
ренный и взвешенный образец определенной влажности
устанавливают на две опоры или зажимают в середине
в зависимости от вида исследуемых колебаний. Опоры
устанавливают на расстоянии 0,224/ от концов образца.
В соответствии со схемой иглу возбудителя колебаний
приводят в соприкосновение с поверхностью образца. При
бесконтактном способе зазор между поверхностью
и кольцом диффузора должен быть 1,5—2 мм. Частоту
колебаний звукового генератора изменяют таким обра-
зом, чтобы она совпала с частотой собственных колеба-
ний образца. Частоту собственных колебаний [о опреде-
ляют в момент максимального отклонения стрелки при-
бора. На индикаторах с ЭЛТ по фигурам Лиссажу опре-
деляют отношение частот.
Для испытания качества бетона резонансным методом
применяют приборы1.’ ИРЧ-3 и ИЧМК-2 (ЛЭТИ им.
В. И . Ульянова-Ленина), ИАЗ (Ленинградская академия
им. А.Ф. Можайского), ИЧЗ-5 и ИЧЗ-6—(б.Институт
строительства и архитектуры АН Латвийской ССР) и
ПИК-8 (Союздорнии). Подобного типа приборы изго-
товляют и за рубежом: VUD (Институт транспортного
строительства ЧССР); LDA2A**H SCT-3 (Англия), при-
1 В настоящей работе не описываются конструкция и особенно-
сти работы этих приборов, так как они достаточно полно освещены
в ряде опубликованных работ [15, 60, 65, 74, 138, 186, 196, 198]. От-
метим лишь, что погрешность приборов должна быть не более 1—
2% при определении /0.
бор фирмы «Буше и К°» (Франция) и др. [53,60,74,
138].
Приборы ИЧЗ-5 (ИЧЗ-6) позволяют вычислять ло-
гарифмический декремент затухания непосредственно
по шкале прибора [198]. Используя в аппаратуре, при-
меняемой для испытаний резонансным методом, элек-
тронно-счетные установки (прибор типа ПИК-8), можно
значительно повысить точность и надежность приборов.
Уменьшить величину погрешности при испытаниях мож-
но также, применив бесконтактный способ возбуждения
колебанйй в образце.
Выпускаемая для испытания бетона резонансным ме-
тодом аппаратура позволяет определять прочность на
относительно небольших образцах-балочках сечением до
20X20 см и длиной до 125 см. Перечисленная аппарату-
ра изготовлялась различными организациями (главным
образом разработчиками) мелкими партиями.
Резонансный метод чувствителен к колебаниям влаж-
ности материала. Поэтому испытания, особенно сравни-
тельные, следует проводить при постоянной влажности.
Что же касается влияния влажности на Ед, то по этому
вопросу нет единого мнения [74, 178].
Частота собственных колебаний бетонных образцов
зависит от температуры [178]. С повышением темпера-
туры значение fo уменьшается. Так, в опытах В. В. Столь-
никова при /=20° С величина f0 составляла 3750 и
3990 гц, а при /=100° С — соответственно 3340 и 3700 гц.
Указанное обстоятельство должно быть учтено при про-
ведении испытаний.
Определение прочности бетона резонансными метода-
ми отличается от других способов испытаний более вы-
сокой чувствительностью к различного рода структур-
ным изменениям. Возможность оценки качества по уп-
ругим и неупругим характеристикам делает указанный
метод ценным в практике лабораторных исследований
морозостойкости и химической стойкости бетонов. Резо-
нансными методами можно оценивать скорость тверде-
ния бетонов и растворов. Проводя повторные испытания
одних и тех же образцов и вычисляя значения Ед и б,
удобно изучать кинетику изменения прочностных и упру-
гих свойств бетона [74, 180, 226, 233, 276, 277]; К пре-
имуществам резонансных методов следует отнести и то,
что с их помощью определяют £д и 6Д для всего бетон-
ного образца {изделия).
Резонансный метод применяют главным образом для
испытания лабораторных образцов и некоторых изделий
с точными размерами, в основном прямоугольного сече-
ния. Так же, как при использовании импульсного и удар-
ного способов, прочность бетона следует оценивать на ос-
нове предварительно установленных тарировочных зави-
симостей. При резонансном методе определения /?Сж
бетона неизвестных составов даже с использованием
двух характеристик Ед и б возможны значительные от-
клонения от кубиковой прочности. Это связано с различ-
ным влиянием на 7?Сж, £д и б состава бетона и свойств
его компонентов: в первую очередь вида и количества
крупного заполнителя [198], способа термической обра-
ботки [И7] и других факторов.
Особенности резонансного способа позволяют реко-
мендовать его в основном для лабораторных испытаний
образцов и исследовательской работы с предпочтитель-
ной оценкой не абсолютных значений /?Сж, а изменения
прочности под влиянием различных факторов, т. е. опре-
деления /?сж/^сж • Высокая точность резонансного (виб-
рационного) метода, возможность оценки качества кон-
струкции в целом (поэтому его называют интегральным
методом) в отличие от других методов, определяющих
качество в отдельных точках или сечениях конструкции,
делает перспективным исследования по изысканию пу-
тей применения резонансного способа в производстве.
Однако вопрос о применении вибрационных методов для
испытания железобетонных конструкций еще не решен.
На заводе ЖБИ Главзапстроя МС СССР опробуется
один из вариантов вибрационного стенда [66, 187].
Эффективность оценки прочности вибрационными ме-
тодами изучают в ряде организаций Москвы, Ленингра-
да, Тбилиси и Киева [126, 162].
2. Импульсный ультразвуковой метод
Для исследования качества строительных материа-
лов и, в частности, бетона применяют методы, основан-
ные на использовании ультразвуковых колебаний. Гра-
ница между ультразвуковыми и звуковыми колебаниями
определяется верхним пределом слышимости чело-
веческого уха. Принято колебания с частотой от 20 пе-
146
риодов в секунду (20 гц) до 20000 (20 кгц) относить
к звуковым, а с частотой более 20 кгц — к ультразву-
ковым.
Частота колебаний f, их период Г, длина волны %
и скорость их распространения волн v связаны следу-
ющими зависимостями:
Рис. 49. Схема распространения различных видов упругих волн
в твердой изотропной среде
а — продольные; б — изгибные; в — поперечные; г — растяжения; д —поверх-
ностные
При распространении колебаний в твердом теле воз-
никают малые по величине упругие деформации. Волно-
вое движение представляет собой процесс, при котором
энергия колебаний передается в направлении его рас-
пространения. В зависимости от свойств среды и усло-
вий передачи колебаний различают следующие виды
упругих волн [216]: продольные, поперечные или сдви-
говые, изгибные, растяжения и поверхностные, или вол-
ны Рэлея (рис. 49). Зависимость между скоростями
упругих волн и характеристиками среды, в которой они
распространяются, выражается следующими форму-
лами:
для продольных волн
°пр = ’ (25)
для поперечных волн
для изгибных ВОЛН
^поп—
^изг —
для поверхностных волн
упов —
0,87+ 1,12р,д
1 + Ид
(26)
(27)
(28)
где т — радиус стержня (для пластины толщина), а значения <р при-
нимаются следующими:
в массиве для продольных волн
(1 +рд)(1 - 2Ид);
в плите для продольных волн
в стержне для продольных и изгибных волн
фз=1;
в плите для изгибных волн
ф4= 3(1-1*$) •
Практически наиболее широко используется метод
измерения скорости распространения продольных уль-
тразвуковых волн. Сущность ультразвукового импульс-
ного метода состоит в том, что измеряют скорость рас-
пространения через бетон переднего фронта продольной
ультразвуковой волны (в дальнейшем называемой ско-
ростью ультразвука v). Исходя из зависимости ЯСж=
=f(v), по измеренной величине v вычисляют прочность
бетона. Для измерения v необходимо знать время про-
хождения ультразвука на участке определенной длины,
называемом базой прозвучивания /. Поскольку скорость
ультразвука в бетоне велика (до 5 км1сек,)> при обыч-
ных значениях I (до 1,5 м) приходится определять весь-
ма малые интервалы времени, измеряемые в микросе-
кундах. Для возбуждения ультразвуковых волн и из-
мерения времени их прохождения через бетон применяют
аппаратуру (рис. 50), принцип работы которой со-
стоит в следующем.
Электронный генератор высокочастотных импульсов
периодически посылает электрические импульсы на из-
лучатель. В последнем имеется пьезобатарея, обычно со-
стоящая из кристаллов сегнетовой соли, преобразую-
щая электрические импульсы в ультразвуковые механи-
Рис. 50. Схема испытания бетона импульсным ультразвуковым
методом
/ — генератор высокочастотных импульсов; 2 и 3 — соответственно излу-
чатель и приемник ультразвуковых колебаний; 4 —образец; 5 —усили-
тель; б —индикатор; 7 — электронное устройство, с помощью которого
моделируется процесс распространения ультразвука; 8 — генератор ме-
ток времени; 9 — метки времени; /Он// — соответственно изображения
посланного и принятого импульсов
ческие волны. Из излучателя ультразвуковые волны
проходят через исследуемый бетонный элемент и попа-
дают на щуп-приемник. В приемнике ультразвуковые
колебания преобразуются в электрические импульсы,
направляемые в усилитель.
Усиленный импульс попадает на индикатор — элек-
троннолучевую трубку. Имеющееся в приборе электрон-
ное устройство, называемое «ждущей задержанной раз-
верткой», включается одновременно с пуско;м импульс-
ного генератора. Развертка смещает электронный луч
по экрану электроннолучевой трубки слева направо,
и при этом в левой части экрана индикатора возникает
вертикальная отметка, соответствующая моменту по-
сылки импульсов, а в правой части — изображение про-
шедших через бетон ультразвуковых импульсов. Элек-
тронный генератор создает на экране индикатора элек-
тронную шкалу меток времени в виде вертикальных
отметок с определенными интервалами; по числу которых
определяют время прохождения ультразвукового им-
пульса через бетон. Поскольку посылки импульсов и ме-
ток времени следуют друг за другом со скордстью бо-
Рис. 51. Схема диаго-
нального прозвучива-
ния
лее 50 раз в секунду, то из-за после-
свечения экрана индикатора и инер-
ции человеческого зрения получае-
мые на экране изображения шка-
лы меток времени и развертки луча
импульсов представляются непод-
вижными, что дает возможность
производить отсчеты.
Для измерения скорости ультра-
звука применяют три способа про-
звучивания бетона [156].
1. Способ сквозного прозвучива-
ния. Для проведения испытаний щупы размещают соосно
с противоположных сторон изделия (см. рис. 50). Ско-
рость ультразвука определяют по формуле
Рис. 52. Испытания способом продольного профилирования
а — схема прозвучивания: 1 — щуп-излучатель; 2 — щуп-приемник; б — расчет-
ный пгафик
2. В тех случаях, когда нельзя щупы разместить со-
осно, применяют способ диагонального прозвучивания
(рис. 51) и значение v рассчитывают по формуле (29).
3. Способ продольного профилирования (перемен-
ной акустической базы) используют в тех случаях, ког-
150
да имеется односторонний доступ к конструкции. При
этом на поверхности конструкции не должно быть ви-
димых повреждений, а его толщина не должна превы-
шать 10 см (в отдельных случаях 15 см). Сущность
данного способа состоит в том, что щуп-излучатель уста-
навливают неподвижно (рис. 52), а щуп-приемник пере-
мещают по одной линии, измеряя при этом время про-
хождения ультразвука t\, t2, ..., tn на определенных ба-
зах /1, /2, •••
После нанесения измеренных величин на график в
координатах 1п определяют скорость ультразвука при
поверхностном прозвучивании по формуле
= tg ₽ = “7" 10s м/сек.
ч
Значение vn можно определять без построения
графика:
°п = г-!т24г10Э- (3°)
п — 1 д^
где △/<=/<+]—Li — изменение расстояния между центрами установ-
ки щупов на соседних позициях в мм (величину Д£ рекомендуется уста-
навливать в пределах 100—200 мм, a AZi как расстояние между щу-
пом-излучателем и первой позицией щупа-приемника не более
300 мм); = —ti — изменение времени распространения ультра-
звука при перемещении щупа-приемника на соседнюю позицию в
мксек; п — количество позиций установки щупа-приемника.
Если vn определяют способом продольного прозву-
чивания при постоянной базе (обычно li= 1504-200 мм),
то
В зависимости от расстояния между излучателем
и приемником скорость ультразвука можно измерять на
различной глубине испытываемого изделия. Отмечаемое
в отдельных случаях искривление годографа свидетель-
ствует об однородности бетона по толщине [22, 39].
При контроле слоистых конструкций (дорожные плиты
на основании, двухслойная плита из легкого и обычного
бетона и т.п.) метод продольного профилирования поз-
воляет оценить свойства бетона, если материал, распо-
ложенный под бетоном, имеет меньший Ед и, следова-
тельно, v, чем контролируемый бетон.
Связь между v и vn устанавливают эксперименталь-
но на балочках размером 10X10X40 см путем опреде-
ления по результатам опытов величины k, являющейся
переходным коэффициентом в зависимости v=kvn.
Для проведения ультразвуковых испытаний бетона
создана аппаратура, конструкция которой разработана
в ВНИИЖелезобетоне, Союздорнии, НИИСК, ВНИИНК,
ЛКВВИА им. Можайского, б. Институте строительства
и архитектуры АН Латвийской ССР и других органи-
зациях. Согласно ГОСТ
10180—67 и Г1561, к прибо-
Рис. 53. Ультразвуковые приборы
а — УКБ-1М; б — «Бетон-транзистор»
бетоне предъявляют следующие требования. Аппаратура
должна обеспечивать измерение v при частоте колеба-
ний 20—200 кгц на базах от 10 см и выше, но не менее
150 см. Полоса пропускания частот у преобразователей
15—600 кгц. Погрешность измерения не более 1%, диа-
пазон измерения от 10 до 5000 мксек. Аппаратура долж-
на устойчиво работать при температуре воздуха от —10
до +40°С, влажности ^70% и колебаниях питающего
напряжения в пределах ±10%.
Наиболее полно этим требованиям отвечают прибо-
ры УКБ-1, (УКБ-1М*), «Бетон-транзистор» (рис. 53).
* Прибор УКБ-1М отличается от прибора УКБ-1 тем, что в нем
применена более чувствительная электроннолучевая трубка с большей
яркостью свечения.
Новый стандарт ГОСТ 17624—72 нормирует техничес-
кие характеристики указанных приборов.
В практике ультразвуковых испытаний применяют
приборы, выпущенные небольшими партиями: ПИК-3,
ПИК-5, ПИК-7, ПИК-Ю, ПИК-ЮМ, УП-4, ИМП-2,
УЗП-4, УЗП-62, УКБ-П, ИЗС-З, «Удар-1», «Импульс-1»,
ЗИБК-1, КПД-1, АМ-У, ИСИ-66 и др. Анализ результа-
тов исследования бетона импульсным методом, выпол-
ненный И. В. Защуком, позволил сделать вывод, что
конструкции советских приборов соответствуют миро-
вым стандартам.
Лучшие образцы зарубежной аппаратуры представ-
лены бетоноскопами моделей B1-8R-M66 и ВН-31 (Поль-
ша); прибором VUD (Чехословакия); приборами
«РЕКО», «Ультратест» и FOG-101 (ГДР) и прибором
Неннинга (ФРГ). В США применяют приборы «Сонис-
коп» РСА и стимаскоп; в Канаде — «Сонископ» ОНЕРС;
во Франции — прибор SBR-2 и в Англии — приборы
ИСТ (ИСТ-2) фирм «Муллард», «Кавкэлл» и «Доу».
Удобную систему взаимозаменяемых вставных блоков
имеют ультразвуковые транзисторные приборы «Эхо-
граф» (Швейцария). Это позволяет при необходимости
проводить специальные измерения, присоединяя допол-
нительные блоки к прибору, а при совершенствовании
конструкции заменять отдельные блоки.
Применение импульсного метода основано на взаи-
мосвязи между изменением прочности и модуля упру-
гости бетона в процессе его твердения. Скорость ультра-
звука связана с динамическим модулем упругости бе-
тона первого рода функциональной зависимостью.
В зависимости от соотношения длины ультразвуко-
вой волны в бетоне к и поперечных размеров тела по
измеренной в опыте величине v можно рассчитать Ед
по формуле £д = .
Для неограниченной среды, т. е. когда размеры моно-
лита значительно больше длины ультразвуковой волны
(к размеров тела), ф=фь Для среды, ограниченной од-
ним измерением, т. е. плит, прозвучиваемых с торцов
(А,>толщины плиты), ф=ф2. Для среды, ограниченной
двумя измерениями, т.е. стержней (призм), прозвучи-
ваемых с торцов (к>поперечных размеров призмы),
Ф=Фз-
Таблица 27, Значения цд Значение |ЛД ДЛЯ вы-
Значения для бетонов числения ф определяют по ранее приведенным фор- мулам, испытывая обра- зец резонансным мето- дом, или приближенно
Возраст бетона в сутках пропарен- ных нормаль- ного твер- дения
До 7 От 7 до 20 » 20 >28 Более 70 но определи' 0,25 0,23 0,20 0,20 ть Ед не 0,30 0,26 0,23 0,20 ТОЛЬКО принимают для бетонов (табл. 27). Погрешность определения Ед, как пра- вило, не более 10%. Таким образом, мож- резонансным, но и импульс-
ным ультразвуковым методом. Соотношения чиежду Ест,
^ультр и £рез непостоянны Так, Есч/Е^3 изменяется, по
данным различных авторов, от 0,73 до 0,98 [77, 243];
обычно ЕдЛЬТр > Eje3>ECT. Различие между Ед и Ест
возрастает с увеличением напряжений в бетоне.
Динамический модуль сдвига рассчитывают по фор-
муле б?Д=1>П0пР •
Величину /?сж определяют по значению Ед по заранее
установленным экспериментальным зависимостям. В по-
следние годы при испытаниях преимущественно поль-
зуются экспериментальной зависимостью RciK=f(v).
Для построения зависимости R—vt согласно ГОСТ
17624—72, последовательно определяют значения v и R
путем испытания бетонных кубов. Число кубов должно
составлять не менее 45 при размере ребра 20 или 15 см
или не менее 60 при размере ребра 10 см*. При измере-
нии температуры в разных точках образца разброс по-
казателей не должен превышать 5%. Однако в ГОСТ
10180—67, не отмененном с выходом ГОСТ 17624—72,
предъявляются иные требования.
Кубы следует изготовлять на протяжении пяти и бо-
лее суток в разные смены. Различные значения /?Сж для
построения тарировочной зависимости получают следу-
ющим образом:
1) изменяя В/Ц, активность цемента и некоторые
технологические параметры (для бетонов, испытывае-
мых в одном и том же возрасте). Полученная зависи-
мость R—v может применяться при оценке качества из-
* По данным некоторых работ [52], применение кубов с ребром
10 см значительно уменьшает точность тарировочной кривой.
делий в том же возрасте, что и кубы, использованные
для построения зависимости;
2) испытывая кубы в различные сроки, если необхо-
димо контролировать нарастание прочности бетона (для
каждого срока должно быть изготовлено не менее че-
тырех серий кубов) ;
3) испытывая кубы в горячем состоянии, подверг-
нутые термовлажностной обработке (если бетоны под-
вергаются термовлажностной обработке, для каждого
срока пропаривания должно быть изготовлено не менее
двух серий кубов). Полученная зависимость /?—v может
быть использована для контроля нарастания прочности
при пропаривании бетона.
Зависимость 7?—v считается пригодной, если ее сред-
няя квадратическая погрешность не превышает 12%.
В тех случаях, когда построить зависимость 2?—v не-
возможно, ориентировочное значение /?Сж определяют
так. Последовательно вычисляют v и 7?Сж для контроль-
ных кубов данного бетона, если они сохранились. В про-
тивном случае испытывают образцы, вырезанные из
конструкции.
Прочность бетона в конструкции 7?сжстр рассчиты-
вают по формуле
<31>
где — средняя прочность бетона; иКуб — средняя скорость
ультразвука в кубах (кернах); Vkohctp — скорость ультразвука на
исследуемом участке конструкции; у — объемная масса бетона.
Поскольку обычно уКонстр~ Укуб, можно определить
DKOHCTP = /^куб / рконстр \4
сж СЖ \ Якуб / ’
Согласно требованиям ГОСТ 10180—67, при этом
число испытанных образцов должно быть не менее 5.
В соответствии с ГОСТ 17624—72 и [156], величину
/?сж (если значения оКуб и цКонстр различаются не более
чем на ±10%) рассчитывают по формуле при
этом число испытанных стандартных образцов должно
быть не менее девяти (вырезанных — не менее трех). Ве-
личину q определяют по способу наименьших квадратов:
q= либо путем подстановки в формулу средних
значений /?Сж и v.
Существенное влияние на точность получаемых ре-
зультатов оказывает техника испытаний, поэтому время
распространения ультразвука следует определять стро-
го в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибо-
ра. Очень важно обеспечить надежный акустический
контакт между щупами и бетонной поверхностью. По-
этому неровности на последней должны быть не более
Рис. 54. График для определе-
ния поправочных коэффициен-
тов
±0,3 мм, и лишь для дорож-
ных и аэродромных покры-
тий при условии применения
специальной смазки до
±1 мм. Обычно в качестве
контактной смазки (согласу-
ющей среды) применяют со-
лидол, технический вазелин,
жидкое мыло и т. п. Если на
поверхности изделия следы
жирной смазки нежелатель-
ны, можно использовать гли-
няное тесто. При базе про;
звучивания более 500 мм до-
пускается использовать пла-
стилин. Для каждой серии
испытаний должна быть
обеспечена одна и та же
смазка. Измерять базу прозвучивания следует с точно-
стью до ±0,5% для изделий и ±0,3% для кубов. Кубы
прозвучивают в направлении, перпендикулярном направ-
лению укладки бетонной смеси в форму1. Величину v оп-
ределяют в кубах на трех уровнях по высоте.
Поскольку результаты определения зависимости
Rcw=t(y), полученные по данным испытания кубов,
используются при контроле прочности в балках, плитах
и массивах, необходимо проверить выполнение следую-
щих условий: для балок h/2 и для плит 1,1 Л,
при которых обеспечивается измерение v в массиве.
Здесь Л — длина продольной волны в см, h — наимень-
ший размер стороны сеченцй. в направлении, перпенди-
кулярном прозвучиванию, в см. Если же в балках
h/K < 0,17 н- 0,19 и в плитах Л/Х<^0,2, то полученные
значения скорости следует умножить на )Лр1 (для ба-
1 Скорость ультразвука в указанном направлении несколько боль-
ше, чем по направлению вдоль слоев (на 2—5%) [129].
лок) и на V Ф1/ф2 (для плит). Значения ф1 и фг в за-
висимости от |х2 можно вычислить по формулам
(см. стр. 149) или определить по графику (рис. 54) [156].
В настоящее время установлено, что тарировочные
зависимости между /?сж и о, как и между 2?Сж и Ед, мож-
но использовать только при определении #Сж бетонов,
для которых строились указанные зависимости. Расчет
прочности по тарировочным графикам, формулам и таб-
лицам, полученным для бетонов других или неизвестных
составов, может привести к значительным ошибкам при
оценке 2?Сж. По данным исследований Е. Поля [140],
расхождение вычисляемых значений 2?Сж при одинако-
вой величине о составляет от 100 до 500% (рис. 55). Это
объясняется тем, что в данном случае, как и при исполь-
зовании других методов, состав бетона, свойства его
компонентов, условия приготовления, уплотнения и ре-
жим твердения неодинаково влияют на /?Сж, и, £д и дру-
гие характеристики бетона.
На зависимость «прочность бетона — скорость ульт-
развука» влияют многочисленные факторы; приведем
некоторые из них, которые необходимо учитывать при
испытаниях.
Рис. 56. Зависимость v от содер-
жания М различного вида щебня
в бетоне
Вид крупного заполнителя, его количество и зерновой
состав оказывают существенное влияние на изменение
зависимости «прочность бетона — скорость ультразву-
ка». Известно, что прочность и упругие свойства крупно-
го заполнителя, начиная с определенного предела, не
оказывают существенного влияния на прочность бетона.
В технологии бетона приходится сталкиваться с таким
явлением, когда применение щебня прочностью 1000—
1500 кгс/см2, обладающего шероховатой поверхностью,
позволяет получить бетон с более высокими значениями
Ясж и особенно /?р.и, чем
при использовании щебня
с RСж=20004-2500 кгс/см2,
но с более гладкой по-
верхностью, или с гравием
из пород этой же прочно-
сти. Колебания расхода
заполнителя на 1 м3 бето-
на, а также его зерновой
состав меньше влияют на
/?сж, чем изменение В/Ц,
/?ц и других факторов.
При незначительном ко-
лебании расхода щебня
прочность бетона сущест-
венно не меняется. Вме-
сте с тем количество, тип и зерновой состав крупного
заполнителя оказывают большое влияние на и. Обычно
Ед крупного заполнителя намного больше, чем цемент-
ного камня. Поэтому увеличение, даже незначительное,
содержания щебня в бетоне или применение заполните-
ля с более высоким значением Ед приводит к росту ско-
рости ультразвука. Вследствие этого при определении
прочности бетона в зависимости от v будут получены за-
вышенные значения /?Сж- Таким образом, v в большей
мере, чем 2?Сж> определяется количеством и типом при-
меняемого заполнителя.
Действительно, результат» испытания образцов, вы-
полненных из цементного теста, раствора и бетона, по-
казали, что при одинаковых значениях /?Сж скорость
ультразвука возрастает: сначала у образцов из цемент-
ного теста, затем из цементного раствора и, наконец, из
бетона [118, 119]. Следовательно, по мере насыщения
бетона щебнем значение v увеличивается. Характер из-
менения зависимости 7?Сж— v при использовании некото-
рых видов заполнителей показан на рис. 56. Подобные
результаты были получены и другими исследователями
[47, 198]. Они подтверждают, что изменение крупности
заполнителя существенно не влияет на связь /?Сж— v
[15], однако во многих случаях, особенно при прозвучи-
вании тонкостенных изделий, изменение зернового соста-
ва и предельной крупности приводит к нарушению ука-
занной зависимости. Следует отметить, что крупный за-
полнитель влияет на связь /?Сж — и больше, чем осталь-
ные факторы.
Вид песка и его количество. По данным ВНИИЖеле-
зобетона и других организаций, применение в бетоне пе-
сков различных месторождений незначительно влияет на
связь /?сж — и. Несколько больше она изменяется вслед-
ствие колебаний расхода песка. Так, изменение соотно-
шения П/Ц на 10% (расход щебня постоянный) приво-
дит к отклонениям при определении /?Сж импульсным ме-
тодом на 5—10%.
Вид цемента, его марка и количество. Влияние
свойств цемента и его расхода на 1 м3 бетона изучали
в работах [15, 47]. Были исследованы бетоны на обыч-
ном портландском и глиноземистом цементах. Бетонные
образцы испытывали в различном возрасте при разных
значениях В/Ц. Подобные данные были получены
в ЦНИЛ Главкиевгорстроя при испытании бетонов на
портландском и шлакопортландском цементах различ-
ных марок. Специальные исследования показали, что
минералогический состав цемента незначительно влияет
на связь /?Сж — v. При постоянном значении Rсж несколь-
ко больший Ед имеет бетон на шлакопортландцементе,
меньший — на БТЦ [273]. Полученные результаты по-
зволили сделать вывод о том, что зависимость /?Сж — v
постоянная и не зависит от вида цементов. К аналогич-
ному выводу пришли во ВНИИЖелезобетоне, изучая
влияние минералогического состава цемента, тонкости
помола и наличия добавок. Что касается влияния рас-
хода цемента, то он сказывается по-разному. В том слу-
чае, когда расход цемента изменяется незначительно
(10—15%), а содержание крупного заполнителя остает-
ся постоянным, представляется возможным использо-
вать установленную зависимость /?Сж — v, поскольку по-
добное изменение состава приводит к ошибке лишь до
6%. С увеличением или уменьшением расхода цемента
в 2 раза вычисленное значение 7?Сж соответственно изме-
няется примерно на 30%. В другом случае, когда изме-
няется не только расход цемента, но и содержание круп-
ного заполнителя в бетоне, пользоваться постоянными
зависимостями /?Сж— v нельзя. При таком же измене-
нии расхода цемента (в 2 раза) величина /?Сж может
увеличиться (уменьшиться) до 80% при одном и том же
значении скорости ультразвука [15].
Водоцементное отношение. Общеизвестно, что предел
прочности бетона при сжатии зависит от В1Ц. Аналогич-
ная зависимость имеется между В/Ц и скоростью ульт-
развука. С уменьшением В/Ц увеличиваются плотность
и прочность бетона, его упругие характеристики и соот-
ветственно ’возрастает скорость ультразвука. Обратная
зависимость наблюдается при увеличении В/Ц. Таким
образом, изменение В/Ц не вносит существенных откло-
нений в установленную зависимость /?Сж — v-
Способ приготовления бетонной смеси. В работах
[107, 198] исследовалось влияние способа перемешива-
ния на точность определения /?Сж по эталонным кривым
/?сж— v. Испытывали ультразвуком и на прессе образ-
цы двух серий одного и того же состава, но отличающие-
ся видом перемешивания: обычное и виброперемешива-
ние. Установлено, что изменение способа приготовления
бетонной смеси может привести к отклонению более чем
на 35% при определении /?Сж по измеренному значению V.
Продолжительность и режим твердения бетона.
В НИИЖБ [117] определяли /?Сж и Ед бетонов естест-
венного твердения и подвергнутых автоклавной обра-
ботке. Установлено, что при изменениях режима тверде-
ния величина /?Сж возрастает в несколько раз при Ед=
=const. Поскольку Ед характеризует v, следует исполь-
зовать для различных режимов твердения соответствую-
щие тарировочные кривые. Такой же вывод вытекает из
работ других исследователей [15]. При построении та-
рировочных кривых и испытании бетона, подвергнутого
тепловой обработке, необходимо учитывать, что в бето-
не с более высокой температурой значения v получаются
несколько заниженные, чем при испытании того же бето-
на с нормальной температурой (20°С).
Степень уплотнения бетона. Эталонные графики
₽сж — и можно использовать для оценки прочности бе-
тонов с примерно одинаковой степенью уплотнения; при
постоянном составе бетона она характеризуется его объ-
160
емкой массой. Результаты исследований, выполненных
М. Капланом, показали, что пустотность бетона, вызван-
ная недоуплотнением смеси на 5%, приводит к измене-
нию 7?сж до 24% при изменении и на 2%. В работах Орг-
энергостроя также было установлено влияние объемной
массы у на характер тарировочной зависимости. Поэто-
му при использовании импульсного ультразвукового спо-
соба для оценки качества бетона желательно проверить-
у бетона исследуемой конструкции. При оценке прочно-
сти бетона по данным испытания контрольных кубов или
кернов значения величины у конструкции и образцов
входят в расчетные формулы.
Добавки в бетон. Применение в бетоне добавок-уско-
рителей (СаС12) и пластифицирующих (ССБ) не нару-
шает связь 7?сж — v. В тех случаях, когда вводят возду-
хововлекающие добавки, величина /?Сж снижается, но v
остается практически неизменной. Нитрит натрия и по-
таш не оказывают существенного влияния на зависи-
мость ₽сж — и.
Влажность бетона. Предел прочности при сжатии
с повышением влажности бетона уменьшается; по мере
заполнения пор водой значение v возрастает. Увеличе-
нию влажности бетона на 4% соответствовал рост v на
6% [91]. Характер изменения скорости зависит от струк-
туры бетона. С увеличением его пористости будут боль-
ше различаться скорость ультразвука в сухом и мокром
бетонах. В условиях отрицательных температур по мере
замерзания воды в порах это явление становится более
сложным и меньше поддается учету. Поэтому очень важ-
но, чтобы влажностные условия тарировочных образцов
и испытываемой конструкции были одинаковыми.
Напряженное состояние бетона. Как правило, при
возрастании напряжений в бетоне до 0,35—0,4 /?Пр ско-
рость ультразвука в направлении, перпендикулярном
сжимающей нагрузке, несколько возрастает за счет об-
жатия бЬтона. Обжатие бетона регистрируется также
увеличением v на 2—3% вдоль действия силы. При на-
пряжениях 0,35—0,4 /?Пр величина v начинает падать.
Если в начальной стадии обжатия скорость возрастала,
то при ~0,7 7?пр она равна начальной. С дальнейшим
ростом нагрузки и образованием микротрещин скорость
ультразвука резко падает и к моменту разрушения об-
разца составляет 30—50%. Такого рода данные согла-
суются с результатами многих исследователей [8, 47,
203]. По мере увеличения длины микротрещин в бетоне
скорость распространения ультразвука уменьшается.
Установлено, что повышение резонансной частоты при-
меняемых датчиков повышает чувствительность метода
к фиксации трещинообразования в бетоне.
Работы, выполненные в МИСИ [130], показывают,
что изменение скорости упругих волн зависит не только
от напряжения а, но и от структуры и прочности бетона.
Величина о определяет энергетические потери в бе-
тоне и является акустическим эквивалентом механиче-
ской энергии, которая затрачивается на деформацию ма-
териалов. Исходя из приведенных данных не следует
определять по скорости ультразвука прочность в бето-
нах, в которых возникли микротрещины.
Влияние арматуры на"скорость ультразвука в желе-
зобетоне достаточно подробно освещено в работах [31,
156, 194]. Прозвучивать необходимо таким образом, что-
бы линия прохождения ультразвуковых волн не пересе-
кала стержней диаметром >25 мм. Точки приложения
щупов не должны совпадать с арматурными стержнями,
не должно быть прозвучивания вдоль арматуры, особен-
но при ее диаметре более 6—10 мм.
Если содержание арматуры в конструкции более
50—100 кг!м\ степень влияния армирования на скорость
ультразвука можно определить по формуле
где а — величина поправки, вычисляемая по результатам ранее про-
веденных опытов при построении тарировочной кривой, равна
Уа
здесь v& — скорость ультразвука в бетоне с арматурой; и б — то же,
в бетоне.
Для определения влияния арматуры на величину v
И. С. Вайншток [16] предложил теоретическую зависи-
мость, связывающую эту величину с Уб, Уа и объемной
концентрацией арматуры Са:
уа Об
0= ---------------- .
Уа “ Са (Оа — ^б)
В. Н. Морщихин и В. Г. Копытов [126] предложили
зависимости для выбора базы измерения при односто-
роннем прозвучивании железобетонных изделий в зави-
симости от толщины защитного слоя бетона.
Влияние температуры. Температура бетона, подверг
гаемого термовлажностной обработке, в момент испыта-
ния оказывает влияние на связь /?Сж — V- Это обусловле-
но тем, что при охлаждении бетона изменение величины
Rem существенно, a v незначительно; при постоянной ско-
рости прохождения ультразвука прочность нагретого бе-
тона будет меньше. Количественная оценка этого влия-
ния зависит от структуры и влажности бетона. Поэтому
при необходимости определять прочность бетона в кон-
струкциях (изделиях) с повышенной температурой сле-
дует пользоваться зависимостью /?Сж — v, построенной
по результатам испытания тарировочных кубов, твердев-
ших в том же температурно-влажностном режиме, что
и контролируемый бетон. Подобные зависимости исполь-
зуют при контроле прочности пропариваемого бетона
с помощью акустических зондов и ультразвукового при-
бора АСП [38, 156]. Степень влияния изменения темпе-
ратуры АГ на изменение скорости звука И. С. Вайншток
[16] предложил определять по формуле
= — 1,12-10~3 Д/°. (32)
и20°
При нагреве затвердевшего бетона скорость ультра-
звука уменьшается, что связано с возникновением тре-
щин и микротрещин в бетоне. Подобное снижение v на-
блюдается при температурах выше 200° С, а при перио-
дическом нагреве даже при 50° С [92].
В румынских нормативных документах [104, 147]
прочность бетона вычисляют по формуле /?сж=3,57 C<ev,
где Ct — коэффициент, равный произведению коэффици-
ентов Сг, которые приводятся в нормах и учитывают вид
и количество цемента, состав и крупность заполнителя,
возраст бетона и его влажность, вид добавок. В. Руп-
перт и И. Нессе (ГДР) также предложили использовать
поправочные коэффициенты, учитывающие свойства
и расход компонентов бетона при испытаниях его проч-
ности ультразвуковым методом, что позволяет избежать
построения тарировочных зависимостей для каждого
вида бетона. Применяют универсальную зависимость
и поправочные коэффициенты, определяемые по резуль-
татам экспериментов с учетом влияния отдельных пара-
метров. Однако следует учесть, что тарировочные зави-
симости обеспечивают большую точность определения
/?сж, чем расчетные формулы.
За последние годы выполнен ряд работ по определе-
нию прочности бетона с применением не только продоль-
ных, но и поперечных волн [30, 49, ПО, 129 и др.]. Ско-
рость поперечных волн определяют на бетонных призмах
с отношением dlh=\l^. Следует применять щупы-преоб-
разователи из сегнетовой соли. Один щуп устанавлива-
ют в центре торцевой грани, а второй переставляют по
оси боковой грани через 10—20 мм. Приход поперечной
волны фиксируется на экране электроннолучевой трубки
как увеличение амплитуды пришедшей волны; это про-
исходит по мере удаления от источника колебаний;
у продольной волны в этом месте амплитуда уже умень-
шается. Получены экспериментальные данные, свиде-
тельствующие о том, что ряд характеристик бетона опре-
деляется с большей точностью по скорости поперечных
волн, чем продольных. Однако сложность определения
иПоп и недостаточная изученность вопроса ограничивают
в настоящее время использование поперечных волн
в практике контроля качества бетона.
Резюмируя ранее приведенные данные о влиянии со-
става бетона, свойств его компонентов, режима укладки
и твердения на зависимость /?Сж— 0, необходимо отме-
тить, что обязательным условием применения импульс-
ного метода для определения /?Сж является использова-
ние тарировочных зависимостей. Такие зависимости
составляются для оценки прочности бетона каждого со-
става. Рекомендуется строить кривые для каждого воз-
раста бетона по результатам испытания образцов, раз-
личающихся величиной В/Ц. Поскольку вид и количе-
ство крупного заполнителя в бетоне, а также режим его
твердения оказывают существенное влияние на зависи-
мость /?Сж—у, требуется обеспечить постоянство ука-
занных факторов. Это обстоятельство также следует
учитывать, если будут нарушаться дозировка материа-
лов или режимы тепловой обработки бетона. В данном
случае определение прочности бетона по эталонной за-
висимости 7?сж — и может привести к большим погреш-
ностям. При испытаниях конструкций, изготовленных из
бетона неизвестных составов, значения v и 7?Сж опреде-
ляют на имеющихся контрольных кубах или вырезанных
образцах.
Точность импульсного метода будет тем выше, чем
ближе по своим свойствам исследуемый бетон и бетон,
использованный для установления эталонных зависимо-
стей. Однако обеспечить такие условия не всегда воз-
можно, и, кроме того, они ограничивают сферу приме-
нения импульсного ультразвукового метода. Определение
прочности по скорости ультразвука, характеризую-
щего только упругие свойства бетона, являющегося уп-
руго-вязко-пластическим материалом, носит значитель-
ную неточность4.
Ю. С. Уржумцев исследовал возможность оценивать
прочность по двум или трем ультразвуковым характери-
стикам [74, 107]. В качестве упругой характеристики
бетона приняты v или £д, а вязко-пластичные свойства
оцениваются коэффициентом затухания звука а. Для оп-
ределения а измеряли амплитуду импульсов, прошедших
через бетон, и время их затухания. Коэффициент зату-
хания звука вычисляли по формуле
1 А
а = — 1п -1- , (33)
I Ап
где I — путь, пройденный ультразвуком; А}— амплитуда первого от-
ражения; Ап — амплитуда n-го отражения.
Для упрощения измерений С. И. Ногин предложил
принять отношение у- постоянным, считая Д1 амплиту-
дой первого принятого импульса и Ап амплитудой на
участке, где отражения практически исчезают (Дп->0),
и измерять расстояния между ними, т. е. определять вре-
мя реверберации /р. Принимая ф- =50, получим
Ап
В схеме прибора ИМ-4 предусмотрено устройство,
которое упрощает определение коэффициента затухания.
1 В отдельных случаях по упругой характеристике бетона не
представляется возможным проследить изменение прочности даже
на одних и тех же образцах. Это было, в частности, установлено
при замораживании бетона в соленой воде, когда параллельно со
значительным снижением прочности отмечалось увеличение скорости
прохождения ультразвука вследствие отложения солей в порах бето-
на [119]. Указанное обстоятельство следует учитывать при испы-
таниях бетонных образцов с насыщением их растворами различных
солей.
Пользуясь .прибором ИМ-4, отсчитывают си в непер!
100 мксек, а величину а определяют по формуле
ах— 104
а =-------.
v
По данным б. Института строительства и архитекту-
ры АН Латвийской ССР, оценка качества бетона по уп-
ругой и неупругой характеристикам позволяет более точ-
но определить изменение прочности бетона в зависимо-
сти от сроков твердения, воздействия агрессивной среды
других факторов:
— =р
«и
ап ип
£д
В приведенных формулах индексы I и II соответствуют
двум различным состояниям бетона (аналогично резо-
нансному методу).
А. Галон [147] предложил зависимость /?Сж=
= 1,339 о4 а-0,83136 для оценки прочности бетона. По его
данным, оценка /?Сж по двум характеристикам повышает
точность. Ю. С. Уржумцев рекомендует оценивать не-
упругую характеристику бетона двумя коэффициентами:
затухания звука а и релеевского рассеяния В. Измерив
а при различных частотах, можно определить величину
В [74], по которой вычисляют коэффициент структурной
неоднородности б. По данным Ю. С. Уржумцева, при
контроле 7?сж по характеристикам в координатах 7?Сж~
Е/асЪ обеспечивается большая точность, чем по методам,
основанным на учете только упругих свойств бетона.
В работе [74] для определения сравнительной прочности
бетона предлагается использовать усредненный коэффи-
циент затухания ультразвука. Однако оценка качества
бетона по указанным характеристикам сложна, не наш-
ла практического применения и в настоящее время мо-
жет быть рекомендована главным образом для научно-
исследовательских работ.
В исследованиях прочности бетона, проведенных
в НИИСК и ВНИИНК, получили применение методы
объемной реверберации для оценки макроструктуры бе-
тона. Для этих же целей был предложен метод ультра-
звуковой спектроскопии [135]. Метод объемной ревербе-
рации основан на связи формы и длительности огибаю-
166
щей амплитуды отражений импульсов (ревербераций
импульсов). Для бетона хорошего качества характерны
максимальная амплитуда первого вступления сигнала
и четкий передний фронт. Если бетон имеет дефекты,
максимальные амплитуды сдвинуты от первого вступле-
ния сигнала и его уровень низкий. За счет упругих не-
совершенств бетона происходят потери энергии упругих
волн, неодинаковые при колебаниях разной частоты [95J.
Метод ультразвуковой спектроскопии основан на том,
что частотные изменения принятого сигнала связаны
с изменениями структуры бетона.
С. И. Ногин показал, что изменение периода, а следо-
вательно, и частоты основной бегущей волны принятого
импульса отражает изменение /?Сж* Каждый вид струк-
туры бетона и ее возраст характеризуются предельной
частотой колебаний, которые пропускаются через бетон,
т. е. твердеющий бетон подобен фильтру частот. Если
в бетон вводить импульсные колебания с широким спект-
ром частот, то по характеру ослабления отдельных со-
ставляющих и величине v можно оценить качество бе-
тона. Однако методы объемной реверберации и ультра-
звуковой спектроскопии еще недостаточно изучены и по-
ка находят применение в исследовательских работах
в сочетании с другими методами. М. 3. Медведев [74]
предложил оценивать качество бетона* и величину его
сцепления с арматурой методом прозвучивания рабочей
арматуры или специального металлического стержня
с известными акустическими характеристиками.
При увеличении базы прозвучивания в связи с изме-
нением прочности под действием масштабного фактора
(при всех остальных неизменных факторах) скорость
ультразвука уменьшается. Это^значит, что при испыта-
нии крупноразмерных изделий определение /?Сж по та-
рировочной зависимости, построенной для базы прозву-
чивания 10—20 см, вносит определенную долю погреш-
ности. Е. Поль [261] предложил учитывать это явление
путем добавления к измеренному значению скорости
ультразвука поправки Ди, которая для /1//2, равном 0,3;
0,2 и 0,1, соответственно равна 120, 240 и 400 м!сек.
Здесь li и /2 — базы прозвучивания соответственно в та-
рировочных образцах и конструкции.
По данным А. К. Третьякова [147], тарировочную за-
висимость, построенную по результатам испытания ку-
бов с ребром 20 см, можно применять для контроля кон-
струкций с /^50 см. При больших базах прозвучйва-
ния измеренное значение v умножают на коэффициент
1,02—1,10, величина которого зависит от свойств бетона
и частотного спектра волн. Поскольку с увеличением
базы прозвучивания происходит определенное осредне-
ние показателей бетона на исследуемом участке, стати-
стические показатели Cv и Коди зависят от величины /.
Приближенные переводные коэффициенты для пересче-
та Cv и Коди к базе 0,2 м в возрасте 28 суток по данным
испытания гидротехнических бетонов для /=1, 2, 3 и 4 м
соответственно равны 1,45; 1,97; 2,45; 2,90.
Изменения скорости ультразвука при различного ро-
да длительных процессах (развитие коррозии, влияние
низких и высоких температур и т. п.) в известной мере
характеризуют стойкость бетона. С. В. Шестоперов ука-
зывает на целесообразность дополнительной оценки раз-
рушения бетона по баллам определением величины v.
М. М. Капкин и В. Н. Ярмаковский предложили оце-
нивать деструктивные процессы, проходящие в бетоне,
подвергаемом попеременному замораживанию и оттаи-
ванию, по величине Дл0 = —2 =-100%, где ин и ит —
скорости ультразвука в образцах при напряжениях сжа-
тия, соответственно равных о=0 (т. е. vn=v) и q=7?ti
где /?? — нижняя граница трещинообразования бетона.
По данным этих авторов, при оценке по Дир более чутко
улавливается изменение в структуре бетона.
Использование импульсных ультразвуковых методов
испытаний прочности бетона предусмотрено ГОСТ
10180—67, ГОСТ 17624—72 и рядом республиканских
и ведомственных нормативных и методических докумен-
тов [31, 66, 108, 156]. Импульсный ультразвуковой ме-
тод более широко применяется, чем другие физические
методы. Он особенно удобен в условиях заводского про-
изводства различного рода изделий и деталей. Так,
в процессе тепловлажностной обработки можно вести
непрерывный контроль нарастания прочности бетона по
скорости ультразвука. Импульсный метод позволяет про-
водить не только выборочный контроль качества бетона
по результатам испытания образцов, но и массовую про-
верку выпускаемой продукции. Испытания импульсным
методом могут быть повторены сколько угодно раз на
одних и тех же изделиях (образцах) без разрушения или
168
повреждения их и не требуют специальной подготовки.
Время распространения ультразвука можно измерить с
высокой точностью (±0,5%). Ультразвуковой импульс-
ный метод позволяет определять ряд физических харак-
теристик бетона (£д, бд» цд, а, начало и развитие тре-
щинообра'зования и др.) и его свойства не только в по-
верхностном слое, но по всей толще изделия. Этим мето-
дом можно испытывать изделия любой формы. Указан-
ные особенности являются основными преимуществами
ультразвукового импульсного метода.
Однако импульсный ультразвуковой метод не может
пока применяться для испытания конструкций длиной
более 8—12 м. Процесс испытания конструкций больших
размеров довольно длительный. Определенные труднос-
ти, особенно в автоматизированных установках, вызваны
тем, что необходимо обеспечивать надежный акустичес-
кий контакт. Основной недостаток метода — значитель-
ная погрешность при переходе от акустических характе-
ристик к /?сж- В известной мере ее можно уменьшить
либо испытанием исследуемых и эталонных бетонов с
достаточно близкими свойствами, что регламентируется
требованиями методики, либо определением Rсж по дан-
ным измерения различных характеристик бетона.
3. Метод волны удара
Оценка качества бетона при испытании методом вол-
ны удара [60, 61] основывается на измерении скорости
распространения в нем продоль-
ных волн ув.уд, вызванных меха-
ническим ударом. Определение
/?сж методом волны удара анало-
гично импульсному и основывает-
ся на использовании зависимости
Rent-^в.уд*
Метод состоит в том, что по
исследуемому элементу конструк-
ций (рис. 57) наносят удар (или
серию ударов) ручным или элек-
трическим молотком. Сила удара
должна быть такой, чтобы в кон-
струкции возник звуковой им-
пульс, но не произошло даже ме-
стного нарушения структуры бе-
Рис. 57. Схема испыта-
ния бетона ударным ме-
тодом
1 — бетон; 2 — ударное уст-
ройство (молоток); 3— звуко-
приемник; 4 — генератор
счетных импульсов; 5 — пу-
сковое устройство и усили-
тель; 6 — микросекундомер;
7 — волна удара
тона. Звуковой импульс распространяется в бетоне
с определенной скоростью. На поверхности исследуе-
мой конструкции устанавливают последовательно на за-
данном расстоянии (базе измерений) два ’звукоприемни-
ка. Принятый первым приемником звуковой импульс
превращается в нем в электрический сигнал, который
после усиления включает микросекундомер. Дойдя до
второго звукоприемника, звуковая волна таким же обра-
зом выключает микросекундомер, который зафиксирует
время прохождения звуковым импульсом расстояния
между двумя звукоприемниками1.
Скорость волны рассчитывают по формуле
ив.уд = — 10s,
где ^в.уд — скорость волны удара в м!сек\ I — расстояние между
звукоприемниками в мм\ t — время распространения волны удара
в сек.
Прочность определяют на основании зависимости
Лсж—^в.уд по тарировочной кривой либо по таблицам.
При испытании методом волны удара звукоприемники
располагают таким образом, чтобы ба’за измерения бы-
ла не менее четырех толщин покрытия, а расстояние от
первого звукоприемника до места удара была не менее
трех его толщин.
В Союздорнии, ЛКВВИА им. А. Ф. Можайского (Ле-
нинградская военно-воздушная академия) и ВНИИНК
разработан для испытания бетона методом волны удара
ряд приборов (АМ, ПИК-6, МК-1, «Удар-1», «Удар-2»,
«Удар-3»). За рубежом этот метод наиболее широко ис-
пользуется во Франции и Дании. Создание новых прибо-
ров позволило разработать аппаратуру, автоматически
регистрирующую на перфокарте результаты времени, что
обеспечивает «документальность» результатов испыта-
ний.
Составление тарировочных ’зависимостей между /?р.и
или 7?сж и ив.уд может быть выполнено путем проведения
испытаний образцов ультразвуковым импульсным мето-
дом. При использовании приборов, обеспечивающих из-
мерение времени с точностью ±0,1 мксек или скорости
волны удара ±0,5%, тарировочные испытания по уста-
1 Имеются приборы, в которых прозвучивание осуществляется на
базе между ударником и одним приемным щупом.
новлению связи /?р.п—£>в.уд проводят на бетонных образ-
цах размером 15X15X55 см [61].
Разновидность метода волны удара — сейсмический
метод (взрыв), при котором образуются упругие волны.
С помощью многошлейфовых осциллографов7 ведется за-
пись времени и принятых сигналов. Сейсмический метод
в большинстве случаев не имеет преимуществ перед
ударным [138].
Метод волны удара наиболее целесообразно исполь-
зовать для определения значений 7?Сж и 7?р.п и однород-
ности бетона в дорожных и аэродромных покрытиях,
а также в массивных сооружениях. Результаты, полу-
чаемые методом волны удара, вследствие большей энер-
гии импульсов не столь сильно зависят от акустического
контакта между щупами и бетоном, как при импульсном
методе. К достоинствам метода волны удара следует от-
нести меньшую его трудоемкость при обследовании боль-
ших бетонных массивов или площадей. И тем не менее
этот метод волны удара еще не получил столь широкого
применения, как импульсный ультразвуковой. Это свя-
зано, в первую очередь, с отсутствием промышленного
выпуска приборов для испытания методом волны удара
и еще недостаточной изученностью этого метода.
4. Радиометрический метод
Радиометрический (радиоизотопный) метод контроля
прочности бетона основан на определении объемной мас-
сы (плотности) бетона у-лучами и рентгеновскими лу-
чами с последующим расчетом его прочности. Он доволь-
но полно освещен в литературе [15, 66, 70, 95, 103, 104,
140, 156]. Работы, проведенные в ЛКВВИА под руковод-
ством Н. А. Крылова, в НИИСтройфизике под руковод-
ством Р. А. Макарова и В. А. Волохова и во ВНИИЖе-
лезобетоне под руководством И. С. Вайнштока, послу-
жили основой для применения радиоактивных изотопов
для контроля качества бетона.
Для определения объемной массы бетона могут при-
меняться у-лучи и рентгеновские лучи. Наиболее широко
используются у-лучи, источником которых являются ра-
диоактивные изотопы. В результате радиоактивного рас-
пада, т. е. самопроизвольного превращения ядер атомов
одних элементов в ядра атомов других элементов, в яд-
рах образуется избыточная энергия. Теряя эту энергию
за счет у-излучения (поток фотонов), ядра переходят из
возбужденного энергетического состояния в невозбуж-
денное. Независимо от энергии у-лучей скорость их по-
стоянна и равна 300 тыс. км в секунду, т.е. равна ско-
рости света. Длина волны у-лучей зависит от разности
энергии электрона в нормальном и возбужденном состо-
янии и обычно колеблется в пределах от КН до 10“4 А
(ангстрем А=10-10 м). Поскольку длина волны у-лучей
короче рентгеновских (ZJ02—10~1 А), они обладают
и большей проникающей способностью. Прохождение
у-лучей через вещество сопровождается их рассеянием
и поглощением атомами вещества. Радиоизотопный ме-
тод основан на связи объемной массы бетона и интенсив-
ности проходящих через него у-лучей.
Применяемые источники у-излучения характеризуют-
ся следующими основными физическими величинами.
Интенсивность излучения — это количество энергии,
переносимой излучением через единицу площади за еди-
ницу времени, измеряется в вт/м2.
Плотность потока — количество квантов, проходящих
через единицу площади за единицу времени, измеряется
в гамма-квант) сек-м2 (у/сек- м2).
Активность источника излучения — число происходя-
щих в нем распадов за единицу времени, измеряется
врасп)сек, или кюри. [1 кюри=3,7 - 1О10 распаек (едини-
ца СИ)].
Период полураспада — время, в течение которого в
источнике распадается половина имевшихся в нем радио-
активных ядер.
В качестве источников у-лучей в радиоизотопных при-
борах', используемых в строительстве, наиболее часто
применяют радиоактивные изотопы: кобальт-60 (СО60)
и цезий-137 (Cs137). Определение объемной массы бето-
на радиоизотопным методом может осуществляться пря-
мым (сквозным) просвечиванием или путем рассеянного
излучения (рис. 58). Первый способ применяют при ис-
пытании конструкций толщиной До 80 см при свободном
доступе к противоположным сторожам; второй — при
оценке качества конструкций с односторонним доступом;
при этом толщина конструкции должна быть не менее
величины слоя насыщения (для бетона 11,2 см). В пер-
вом способе объемную массу определяют по ослаблению
интенсивности у-лучей, проходящих через бетон; во вто-
172
ром — по интенсивности рассеянного бетоном у-излуче-
ния. Для способа сквозного просвечивания рекомендует-
ся применять Cs137 активностью 1—15 мг-экв радия и
Со60 активностью 1—10 мг-экв радия-, при испытании
способом рассеянного излучения —Cs137 активностью
0,1—8 мг-экв радия и Со60 активностью0,5—5мг-экв ра;
дия.
Рис. 58. Схема измерения объемной массы бетона радиоизотоп-
ным методом
а — прямое просвечивание; б — рассеянное излучение; 1 — источник излуче-
ния; 2 — контролируемая конструкция; 3 — детектор; 4 — регистрирующий
прибор
Ослабление у-лучей, проникающих через исследуе-
мый материал, происходит по экспоненциальному закону
и выражается зависимостью
Л = p-V'hy
/о
где / — интенсивность пучка у-лучей после прохождения слоя ма-
териала толщиной h см\ 10 — начальная интенсивность у-лучей; р' —
массовый коэффициент ослабления в см*!г-, у — объемная масса ис-
следуемого материала в zfCM3.
С учетом значений р' и h объемную массу вычисляют
по формуле
ln/0— In/ s
V =-------777-------г/см3.
|1 п
Испытание бетона способом прямого просвечивания
производят измерением у-лучей в узком или широком
пучке.
Узкий пучок у-лучей обеспечивается путем коллима-
ции с помощью свинцовых экранов, в результате чего
детектор регистрирует только первичные кванты, не пре-
терпевшие рассеяния. При испытании этим способом ис-
пользуют связь между коэффициентом ослабления К=
и yh. Зависимость In Д’—yh выражается прямой
линией. Способ обеспечивает высокую точность, обработ-
ка результатов довольно проста и может использоваться
для испытания образцов малого объема. Однако при
этих испытаниях требуются источники большой интен-
сивности и высокочувствительные детекторы. При ис-
Рис. 59. Зависимость коэф-
фициента ослабления от
yh при Со60 Е=1£5 Мэв
1 и 2—>в узком и широком пу-
чках
образцов при испытании
пытании крупных изделий не-
обходимо иметь большое число
измерений у с последующим их
осреднением.
Измерения в широком пуч;
ке в значительной мере свобод-
ны от вышеприведенных недо-
статков. Для этого способа за-
висимость In К—yh графически
уже выражается не прямой ли-
нией (рис. 59) [103].
Определение объемной мас-
сы бетона радиоизотопным ме-
тодом осуществляется с помо-
щью тарировочных зависимо-
стей. Размеры тарировочных
способом рассеяния рекоменду-
ется назначать следующими. Длина образца должна пре-
вышать базу измерения h на 20 см или более. Высота
образца не менее 35 см при у^1000 кг!м\ 30 см при у
от 1000 до 2000 кг/м3 и 25 см при у>>2000 кг/>и3. Ширину
следует принимать не менее 35 см при у^ 1500 кг/м? и не
менее 25 см при у > 1500 кг!м3.
При испытаниях методом прямого просвечивания раз-
меры образцов могут быть 10X10X30 или 20X20X30 см.
Минимальное количество образцов — три серии по пять
кубов в каждой (при испытании способом рассеяния —
три серии по три образца). На тарировочных образцах
определяют весовым методом объемную массу бетона, а
затем измеряют величины /о и I. Если скорость отсчета
импульсов превышает 5-Ю3 имп!мин при использовании
газоразрядных счетчиков или 5-Ю4 имп1мин при исполь-
зовании сцинтилляционных счетчиков, вводят поправку
на разрешающее время счетчика г, которое определяют
по технической характеристике прибора /=/изм/1—/измТ,
где /Изм — количество импульсов, измеренное прибором.
По результатам испытаний строят тарировочный график
In К—у, который в дальнейшем используют при оценке
прочности бетона в конструкциях.
Согласно методике ЛКВВИА, величину у определяют
по способу прямого просвечивания в такой последова-
тельности:
1) измеряют /о и /;
2) вычисляют линейный коэффициент ослабления
р = 1п/о — и массовый коэффициент ц' с учетом осо-
h
бенностей применяемой аппаратуры и исследуемых бето-
нов. При определении ц рекомендуется испытывать бе-
тоны с у от 1500 до 2500 кг/м3',
3) по р, и р/ вычисляют у: у=р/|ш'.
При испытании изделий следует обеспечивать посто-
янство геометрии измерения, принятое при тарировочных
испытаниях. Диапазон измерения объемной массы бетона
должен быть от 400 до 2500 кг/м\ относительная погреш-
ность определения объемной массы — не более 2% при
установленной продолжительности излучения; приборы
должны нормально работать при температурах воздуха
от —10° до +40° С, влажности до 90% и колебаниях се-
тевого напряжения от +10 до —5%. При этом аппарату-
ра должна быть удобна в работе и соответствовать тре-
бованиям Санитарных правил (см. стр. 247). Для опре-
деления объемной массы изделий и сооружений радио-
метрическим методом используют приборы ИОВ-4,
ИОВ-2У, ИОВ-П, РИП-бетон, ИПР-У, РУ и др. Методи-
ка испытаний должна соответствовать ГОСТ 17623—72.
Радиоизотопным методом контролируют объемную
массу бетона. Для оценки прочности бетона использует-
ся связь /?сж — у. При испытаниях обычных тяжелых бе-
тонов эта связь практически не прослеживается. В то же
время для контроля прочности легких, особенно ячеистых,
бетонов зависимость 7?Сж — у во многих случаях может
быть использована в сочетании с другими методами.
В. Я. Гегерь предложил для более полного трехмер-
ного контроля объемной массы использовать альбедо
у-излучения. Он считает, что данный метод эффективен
для бетонов с у=^ 1260 кг!м3 и толщиной изделия не бо-
лее 36 см.
Радиоизотопный метод наряду с другими неразруша-
ющими методами радиационного контроля применяют
для выявления дефектов структуры бетона, контроля уп-
лотнения бетонной смеси, места расположения арматуры
и анкеров в бетоне ГОСТ 17625—72 и некоторых других
целей. К числу таких методов относятся методы радиоак-
тивных индикаторов и рентгеновский бетатрона-ускори-
телей заряженных частиц (с применением тормозного
излучения). Вопросы дефектоскопии бетона описаны в
ряде работ [2, 15, 28 а, 66, 94, 95, 104].
5. Особенности физических методов контроля
качества бетона
Исследования физических методов качества бетона
получили значительное развитие как в СССР, так и за
рубежом. В настоящее время создается более совершен-
ная электронная аппаратура, позволяющая производить
необходимые измерения с большей точностью. Для вы-
числения прочности бетона начинают использовать
электронно-счетные приборы. Определенные успехи до-
стигнуты в разработке теоретических и эксперименталь-
ных зависимостей, связи прочности бетона с его упруги-
ми и неупругими характеристиками и других проблем.
Количество публикуемых трудов продолжает неуклонно
расти. Вместе с тем в них встречается ряд противоречи-
вых данных и'утверждений. Существует мнение, что ис-
пользование вибрационных методов для контроля качест-
ва бетона неперспективно. Некоторые же исследователи
утверждают, что физические методы являются универ-
сальными. Имеется точка зрения, что можно определять
качество бетона с той же точностью и надежностью, с
которыми определяют скорость звука (см. стр. 98 [198]).
В связи с этим важно выяснить, каковы возможности
физических методов испытаний и чем они отличаются от
других и обосновать существующие высказывания.
В принципиальной своей основе физические методы
определения 7?Сж бетона аналогичны механическим.
Пользуясь ими, можно получить косвенные характери-
стики бетона. Учитывая взаимосвязь этих характеристик
с прочностью, определяют 7?Сж бетона. Но в физических
методах в отличие от механических в качестве косвенных
характеристик используют скорость и затухание звука,
частоту собственных колебаний и т. п. Применение ука-
занных характеристик позволяет усовершенствовать ме-
тодику испытаний бетона — решить ряд задач, недоступ-
176
ных при использовании механических методов (напри-
мер, определить свойства бетона в глубине сооружения).
Поскольку физические методы основаны на связи
/?сж— косвенная характеристика (например, для им-
пульсного метода /?Сж—у), возникает вопрос о постоян-
стве этой связи и точности определения по ней 7?Сж.
Влияние В/Ц, возраста бетона, способа приготовления,
режима твердения, состава бетона, вида и гранулометри-
ческого состава крупного заполнителя и песка, вида и
активности цемента и т. п. на различные физико-механи-
ческие характеристики бетона неодинаково. При измене-
нии указанных факторов значения 7?Сж и v будут менять-
ся в разной степени. Поэтому очень важно знать, каким
путем получена прочность: за счет изменения В/Ц, сте-
пени уплотнения, времени твердения, 7?ц, режима твер-
дения, вида заполнителей, состава бетона и т. д. При
одинаковом значении 7?Сж бетона некоторые его харак-
теристики, например v, fQ и т. п., будут разными. Это ска-
жется на зависимости 7?Сж — и. При изменении 7?ц, вида
цемента, вида и крупности песка, В/Ц и некоторых дру-
гих факторов зависимость 7?Сж — и меняется настолько
незначительно, что величиной этих колебаний можно
пренебречь и определять 7?Сж по заранее установленным
тарировочным зависимостям с достаточной точностью. В
тех же случаях, когда меняются характеристики, суще-
ственно влияющие на связь 7?Сж — и, например вид круп-
ного заполнителя, режим твердения, способ перемешива-
ния бетонной смеси и др., вычислить 7?Сж с нужной точ-
ностью невозможно. Отсюда вытекает условие рацио-
нального применения физических (как и любых других)
методов: они могут быть эффективно использованы в тех
случаях, когда изменения в технологии бетона сущест-
венно не отражаются на связи /?Сж“-и, 7?Сж—fo или на
других зависимостях.
С помощью импульсных методов практически нельзя
определить изменение прочности бетона за счет примене-
ния заполнителей разной степни чистоты. В производст-
венных условиях, к сожалению, приходится сталкиваться
со случаями значительного снижения 7?Сж из-за загряз-
ненности щебня (гравия)., Проведенные исследования
[137] показали, что при использовании загрязненного
щебня прочность бетона, испытанного на прессе, отлича-
ется от вычисленной по 7?Сж на 20%. К аналогичным вы-
водам пришли и авторы книги.
В производственных условиях возможны колебания
различных параметров технологии. Величины этих коле-
баний зависят от многих причин и не всегда могут быть
заранее определены. Поэтому при оценке качества бе-
тона физическими методами следует учитывать указан-
ное обстоятельство. Между тем выявить подобные коле-
бания /?сж из-за всякого рода нарушений в технологии
не всегда возможно. В этих случаях целесообразно по-
лучать несколько характеристик бетона.
Применение физических методов испытаний имеет
следующие преимущества, которые должны учитываться
при выборе метода оценки прочности бетона в конструк-
циях и сооружениях:
1) можно вести массовый, а при необходимости и
сплошной контроль качества бетона в конструкциях и
деталях. Этим самым в значительной мере устраняется
один из существенных недостатков стандартных методов
испытаний. Применяя физические методы в условиях за-
водского производства сборного железобетона, можно
повысить качество выпускаемой продукции;
2) качество бетона можно контролировать не только
с поверхности, но и во внутренних слоях конструкции.
Оценка свойств бетона по всей его толщине имеет весь-
ма важное значение;
3) однородность бетона в различных участках конст-
рукций и сооружений легко определяется с помощью этих
методов;
4) можно многократно повторять измерения, при этом
никаких повреждений ни на поверхности, ни во внутрен-
них слоях бетон не претерпевает. Указанное обстоятель-
ство позволяет не только обеспечить в необходимых слу-
чаях повторную проверку, но и исследовать изменение
свойств бетона во времени под влиянием различных фак-
торов;
5) испытания физическими методами проводятся до-
вольно быстро. Использование электронно-счетной аппа-
ратуры и новых моделей приборов позволяет вести изме-
рения с высокой точностью и автоматически фиксировать
результаты;
6) физическими методами можно не только опреде-
лять качество бетона, но и обеспечивать надежное каче-
ство, не допускать появления брака (см. метод определе-
ния прочности в процессе тепловой обработки бетона
и др.);
7) методы испытания прочности получают соответст-
вующее теоретическое обоснование. Предложены комп-
лексные физические методы определения /?Сж по различ-
ным характеристикам бетона. Развитие радиоэлектрони-
ки, электронно-вычислительной техники и других отра-
слей обеспечивает совершенствование физических мето-
дов и применяемых приборов;
8) приборы и аппаратура, необходимые для проведе-
ния неразрушающих испытаний физическими методами,
выпускаются отечественной промышленностью. Сущест-
вуют нормативные документы на некоторые физические
методы.
К недостаткам физических методов испытаний отно-
сятся:
1) невысокая точность и надежность определения /?Сж
при существенном изменении вида примененного крупно-
го заполнителя, способа приготовления и обработки бето-
на и других технологических параметров;
2) необходимость использовать дорогую и сложную
электронную аппаратуру, для эксплуатации которой нуж-
ны квалифицированные специалисты;
3) необходимость выполнять сложные правила по
технике безопасности при испытании бетона некоторыми
физическими методами (радиометрическим, радиографи-
ческим, рентгеновским);
4) невозможность в настоящее время надежно оце-
нить с помощью физических методов прочность бетонов
с /?сж>400 кгс!см2.
РАЗДЕЛ III
ПРИМЕНЕНИЕ НЕРАЗРУШАЮЩИХ МЕТОДОВ
КОНТРОЛЯ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА
ГЛАВА I
ВЫБОР МЕТОДОВ ИСПЫТАНИЯ И ОЦЕНКИ
ПРОЧНОСТИ БЕТОНА
1. Особенности неразрушающих методов
испытания бетона
Неразрушающие методы контроля прочности бетона
в изделиях и конструкциях значительно отличаются друг
от друга по принципу определения, видам применяемых
приборов, измеряемым величинам, точности измерений и
т. д. Однако при всем своем многообразии эти методы
основаны на едином принципе — сначала измеряют ка-
кую-либо физико-механическую характеристику бетона
Xi, а затем от нее переходят к определению /?Сж, т. е. ус-
танавливают зависимость /?Сж=/(х<). Так, в различных
методах контроля прочности бетона измеряют твердость
Н, прочность на растяжение /?р, модуль упругости Е, ско-
рость прохождения ультразвукового импульса v, коэффи-
циент затухания звука а, частоту собственных колебаний
/о, логарифмический декремент.затухания 6 и др. Затем
определяют прочность бетона при сжатии по заранее, в
большинстве случаев экспериментально установленным
зависимостям: /?сж=/:2(^р), /?сж=^(£),
/?сж=Л(у), ••• Rcm=fn(xn). Подобные зависимости да-
ют возможность определять значение /?Сж по результатам
измерений с помощью графиков, таблиц или формул ли-
бо по показаниям прибора, измеряющего одну из харак-
теристик бетона; в этом случае прибор сразу градуируют
по /?сж- Таким образом, неразрушающие методы опреде-
ления 1?сж являются косвенными, поскольку при их ис-
пользовании измеряют определенную физико-механиче-
скую характеристику бетона Xt, но не непосредственно
величину 1?сж-
Ряд специалистов указывают на то, что методы определения
прочности следует делить не на разрушающие и неразрушающие, а
на прямые и косвенные. При этом, например, утверждается, что ме-
тод испытания на отрыв и скалывание является прямым [27]. Та-
кое положение неверно по следующей причине. Понятие «прямой»
или «косвенный» зависит не от того, имеет место разрушение или
нет, а от того, какую характеристику бетона измеряют при испыта-
нии и какую определяют последующим расчетом. Если это будет
одна и та же характеристика, метод прямой; если будут разные ха-
рактеристики, метод косвенный.
Например, при испытании на отрыв значение /?отр определяют
прямым методом, а для оценки /?ож этот же метод будет косвенным.
Известна зависимость /?Сж—и; пользуясь ею, скорость ультразвука
мы определяем прямым методом, a — косвенным. Испытывая
на прессе кубик, находим /?сж (прямой метод) и можем определить
по указанной зависимости v (косвенный метод).
Далее, метод выдергивания арматурных стержней (Г. Л. Пер-
фильева) является прямым при оценке 7?Сц и косвенным при опреде-
лении /?Сж. В тех случаях, когда отпуск напряженной арматуры
контролируют по результатам испытания кубов, это испытание будет
прямым ДЛЯ Rem И КОСВвННЫМ ДЛЯ Ren.
Рассматривая понятия разрушающих и неразрушающих мето-
дов контроля прочности, надо исходить из следующих условий. Если
после испытаний образца изделие или конструкция могут быть ис-
пользованы по своему назначению, метод следует считать неразру-
шающим. Так, при испытании кубика ультразвуком, образец может
быть использован по своему назначению, и этот метод в данном слу-
чае будет неразрушающим. При испытании кубика на прессе обра-
зец разрушается и для дальнейших испытаний на прессе не приго-
ден, следовательно, в этом случае метод следует считать разруша-
ющим. В зависимости от вида образца. (изделия, конструкции) один
и тот же метод может быть разрушающим и перазрушающим. Так,
при испытании методом на отрыв и скалывание бетонный кубик ста-
новится непригодным для использования по своему назначению, по-
этому в данном случае метод считается разрушающим. Если же этим
методом испытывать железобетонную балку, его следует считать не-
разрушающим. Но если, например, несколько уменьшить размер
вырывного стержня, метод будет неразрушающим и для бетонного
образца.
Большинство физико-механических характеристик бе-
тона можно разделить на измеряемые:
1) с разрушением (например, при оценке /?р.и, /?Сж и
т. п.);
2) без разрушения (например, при определении v, Н,
fo и т. п.);
3) с разрушением и без разрушения (например, при
контроле /?Сц, /?отр и т. п.).
Однако эта классификация некоторых физико-меха-
нических характеристик по группам не постоянна: она
зависит от выбранного метода измерения и вида изделия
(образца, конструкции).
При испытании некоторыми методами на поверхности
бетона возникают Местные повреждения (например, при
испытании на отрыв и скалывание), однако если после
их устранения (заделки) конструкция используется по
своему назначению, метод является неразрушающим.. В
отдельных случаях, даже при использовании ультразву-
кового метода, необходимо после проведения испытания
ликвидировать дефекты на поверхности. Например, уда-
лить сказку с некоторых изделий в местах прйжима щу-
пов, так как она ухудшает качество отделочного слоя.
Однако это не меняет того положения, что ультразвуко-
вой метод в данном случае является неразрушающим.
Согласно [195], к неразрушающим относятся методы,
применение которых практически не снижает несущей
способности испытываемых изделий и может быть много-
кратно повторено. Следует оговорить, что не всегда, мож-
но многократно испытать бетон одним и тем же мето-
дом в одном и том же месте (например, ряд механиче-
ских методов), однако это не дает основание не считать
их неразрушающими.
Точность неразрушающих методов складывается из
точности измерения характеристики бетона Xi и точности
связи /?сж=/(*г), по которой вычисляют прочность бето-
на на сжатие. Необходимым условием применения любо-
го метода является достаточная точность измерения оп-
ределяемой характеристики Xi. Например, для ряда фи-
зических методов нужна аппаратура с высокой точно-
стью измерения таких величин, как время прохождения
звука!, время реверберации и т. п. Однако точность из-
мерений имеет пределы, за которыми повышение ее уже
не способствует более надежному определению /?Сж. Так,
глубину лунки (для методов, (Тснованных на вдавливании
ударника) можно измерить с помощью существующих
приборов с точностью 0,01 мм и более. Однако вряд ли
Такая точность необходима, так как из-за малого изме-
1 Допускаемая стандартом погрешность измерения скорости уль-
тразвука ±1% приводит к ошибке при определении 7?Сж на 7—8%.
нения величины А, соответствующей определенному при-
росту прочности бетона 7?сж> и влияния шероховатости
поверхности лунки становится невозможным учесть ма-
лые колебания величины /?Сж. В настоящее время,для
большинства методов необходимая точность измерения
величины Xi может быть обеспечена.
При выборе методов и приборов следует обращать
внимание на удобство и простоту работы с ними, исполь-
зовать приборы с неизменными параметрами, стремиться
к минимальному количеству измерений. Действительно,
точность и надежность измерения х^ особенно в условиях
массовых испытаний, зависит от удобства работы с при-
бором (для более удобных приборов меньше вероятность
ошибок). Всякого рода пружинные молотки имеют тот
недостаток, что жесткость пружины может изменяться,
а это вносит погрешность при измерении Xi. Она усугуб-
ляется тем, что в настоящее время большинство исполь-
зуемых в практике испытаний приборов механического
действия изготавливают на неспециализированных пред-
приятиях. При этом не учитываются свойства материала,
применяемого для их изготовления, отсутствует наладка
приборов и т. д. Указанные недостатки приводят к тому,
что почти каждый экземпляр прибора имеет специфиче-
ские особенности, и, следовательно, каждому прибору
соответствует своя зависимость /?Сж=f (Xi).
Наибольшее значение в итоговой неточности опреде-
ления 7?сж неразрушающими методами имеют ошибки,
связанные не с измерением Хг, а вызванные непостоянст-
вом зависимости RoK=f(Xi). Зависимости между Rcw
и другими физико-механическими характеристиками бе-
тона Н, /?р, Е, v, d, ..., хп непостоянны. Сохраняя вели-
чину v постоянной, можно, изменяя, например, минера-
логический состав цемента, уменьшить или увеличить
прочность на сжатие. Твердость поверхности бетона
практически не зависит от сцепления заполнителя с рас-
твором и свойств внутренних частей бетонной конструк-
ции. Зависимость между Ren и Rp непостоянна; она так-
же определяется свойствами заполнителя и рядом дру-
гих факторов. Так, /?Сж прямо пропорционально прочно-
сти цемента на сжатие, а Ер— прочности на разрыв. Ско-
рость ультразвука в бетоне значительно в большей сте-
пени, чем прочность на сжатие, зависит то ряда свойств
заполнителя. Непостоянна связь и между упругими свой-
ствами бетона и RcW. Бетоны с одинаковой прочностью,
но различного возраста или твердевшие в различных ус-
ловиях имеют различные модули упругости и т. п.
Непостоянство зависимостей RCK=f(Xi) очевидно,
поскольку различна взаимосвязь между разными харак-
теристиками бетона с одной стороны, и составом,
свойствами его компонентов, условиями и временем
твердения, с другой. Из изложенного ясно, что для каж-
дого уравнения типа Лсж=/(Хг) любому частному значе-
нию Xi соответствует не одно какое-то значение Ль а це-
лый ряд значений в пределах от Л1 — ЛЛ' до Л1+АЛ".
Здесь ЛЛ' и ЛЛ" — абсолютные значения точности, соот-
ветствующие данной величине Ль Таким образом, как бы
точно мы не измерили любую из характеристик бетона
(Я, Лр, Е, v, d,..., хп), рассчитать по ней с такой же точ-
ностью Лсж невозможно. В связи с этим все зависимости
типа Rcn=f(Xi) следует считать приближенными. На ос-
нове одной такой зависимости невозможно создать столь
же точный и достоверный метод определения прочности
бетона, как метод непосредственной оценки Лсж*. Вряд ли
можно согласиться с мнением, что при определении Лсж
неразрушающими методами может быть достигнута та-
кая же точность, как при непосредственном измерении
Лсж только за счет достаточно большого числа испы-
таний.
Относительные ошибки существующих методов не-
редко велики, поэтому нельзя обеспечить необходимую
точность измерения. С целью повышения точности мето-
дов применяют тарировочные зависимости; исследуемые
бетоны должны быть более или менее идентичны тем, ко-
торые используются для построения тарировочной зави-
симости. При оценке погрешности методов важно учиты-
вать, что многие приборы определяют прочность лишь
на каком-то участке поверхности, между тем при непос-
редственных испытаниях на сжатие в работе участвует
весь объем образца бетона. Поэтому разброс показате-
лей объясняется не только несовершенством методики
определения той или иной характеристики или конструк-
ции прибора, но и действительным ее изменением.
* Однако различие между прочностями образцов и конструкций
больше, чем между истинным Rcni в конструкции и RCn< в конструк-
ции, определенным неразрушающими методами,
2 . Построение тарировочных зависимостей
Зависимость типа 7?сж=/:(хг), с помощью которой по
измеренному при неразрушающих испытаниях бетона
значению Xi определяют величину 7?сж, называют тариро-
вочной. Такие зависимости могут быть теоретическими,
экспериментальными и экспериментально-теоретически-
ми. В связи с тем что на зависимость Rcm=f(Xi) влияет
большое количество самых разнообразных факторов,
количественное (а иногда и даже качественное) воздей-
ствие которых пока учесть невозможно, наибольшее при-
менение нашли экспериментальные способы построения
тарировочных зависимостей. Для этого бетонные образ-
цы последовательно испытывают неразрушающим и раз-
рушающим методами в соответствии с приведенными
ранее положениями и требованиями нормативных доку-
ментов и инструкций. Значения Xi и 7?Сж определяют на
одних и тех же кубах. Только в случае построения тари-
ровочной зависимости для метода испытания на отрыв
и скалывание для заделки вырывных стержней или раз-
жимных конусов дополнительно изготавливают бетон-
ные кубы-близнецы с ребром 30 см.
Тарировочные испытания должны проводиться осо-
бенно тщательно с фиксацией всех основных условий
эксперимента. При построении тарировочной зависимо-
сти для механических методов используют результаты ис-
пытания не менее 36 кубов с ребром 20 или 15 см, изго-
товленных из трех замесов одного и того же состава.
Изменение прочности бетона возможно путем варьирова-
ния состава (в этом случае тарировочная кривая строит-
ся для каждого определенного возраста) либо за счет ис-
пытания кубов в разном возрасте (в этом случае тариро-
вочная кривая используется для контроля роста прочно-
сти бетона). При проведении испытаний механическими
методами упругого отскока или пластической деформа-
ции образец должен быть зажат между плитами пресса.
При построении тарировочной зависимости для импульс-
ного ультразвукового метода испытанию подлежит не
менее 45 кубов с ребром 20 см или с ребром 15 см, или
36 кубов с ребром 10 см.
Тарировочные испытания следует проводить на об-
разцах, изготовленных из тех же материалов и соста»
вов по той же технологии, что и бетонные изделия или
конструкции, подлежащие контролю. Для повышения
Точности тарировочной зависимости для кйссётноТо
производства предложено [221] испытывать образцы,
изготовленные и твердевшие непосредственно в кассете.
По данным Б. Б. Ужполявичуса и А. П. Кудзиса, ве-
личина систематической ошибки достигает 25%. Нами
уже отмечалось [172], что СВЯЗЬ Rcm = f(Xi) зависит от
многочисленных факторов, к числу которых относятся
и такие, как условия уплотнения и твердения. В работе,
выполненной М. Ю. Лещинским. В. Н. Власенко и
С. А. Надгорной [183], показано, что даже при незна-
чительных различиях в технологии производства же-
лезобетонных изделий тарировочные зависимости не
совпадают (см. рис. 28). Поэтому стремление использо-
вать для тарировочных испытаний образцы, которые
находились в идентичных с конструкцией условиях,
способствует повышению точности определения /?Сж«
Тарировочную зависимость наиболее часто пред-
ставляют в виде тарировочной кривой, хотя возможны
и другие формы ее интерпретации: таблицы, формулы,
шкалы. ГОСТ 10180—67 допускает построение тариро-
вочной кривой следующим образом. На график в коор-
динатах Xi — /?сж наносят точки, соответствующие сред-
ней прочности бетона, вычисленной по результатам ис-
пытания на сжатие, и соответствующие ей средние по-
казатели неразрушающего испытания тех же образцов.
Нанесенные точки соединяют плавной кривой.
Тарировочная кривая считается пригодной для
контроля прочности бетона в изделиях и конструкциях,
если экспериментальные точки, полученные при испы-
тании образцов, образуют корреляционное поле, грани-
цы которого по прочности для 95% случаев лежат в
пределах ±15% тарировочной кривой. Для более точ-
ного построения тарировочной кривой, особенно при
большом количестве результатов, рекомендуется пред-
варительно строить эмпирическую линию регрессии.
Приведем пример ее построения применительно к испы-
танию образцов эталонным молотком1.
Построение тарировочной кривой для эталонного мо-
лотка (по данным ЦНИЛ Главкиевгорстроя). По жур-
налу испытаний составляют выборку величин ddd3y
средней величины соотношения диаметров отпечатка
1 Аналогичны вычисления и при использовании других приборов
и методов.
Таблица 28. Исходные данные
п.п. Экспериментальные средние значения Прочность, определенная по тарировоч- ной кривой, Ктар Отклонения прочности
кгс/см* абсолютные ДЛ=Лтар-Л относительные ДЯ/Ятар 400%
1 2,40 114 90 —24 26,6
2 2,29 85 100 +15 15
3 2,20 135 по +25 22,8
4 2,15 ПО 105 -5 4,7
5 2,05 118 130 + 12 9,2
6 2 115 135 +20 15
7 1,96 125 140 +15 10,7
8 1,96 140 140 ——
9 1,88 125 142 +17' 12
10 1,86 118 145 +27 18,6
11 1,80 145 150 +5 3,3
12 1,80 172 150 —22 14,7
13 1,75 170 160 —10 6,2
14 К 70 165 202 180 +15 8,3
15 Г, 72 172 —27 15,7
16 1,65 175 192 +17 8,9
17 1,65 204 192 —12 6,2
18 1,58 200 220 +20 9
19 1,59 205 225 +20 8,9
20 1,53 205 230 +25 11,1
21 1,54 252 225 —27 12
22 1,45 238 260 +2? 8,5
23 1,46 272 255 — 17 6,7
24 1,70 200 180 —20 11,1
25 1,40 290 275 —15 5,5
26 1,39 300 290 —10 3,4
27 .1,35 295 320 +25 7,8
28 1,36 252 315 -37 11,7
29 1,28 350 360 +ю 2,8
30 2,50 85 90 +5 5,5
31 1,31 360 340 —20 5,9
32 1,27 355 375 +20 5,3
33 1,23 387 380 1,85
на кубике и эталонном стержне и соответствующей
прочности бетона на сжатие /?сж для каждой серии ку-
бов (табл. 28).
Координаты точек эмпирической линии регрессии
вычисляем в такой последовательности.
1. По данным табл. 28 разбиваем полученные ряды
значений ddd9 и прочности /?Сж на определенное число
классов (обычно 10), отличающихся между собой по-
стоянной величиной, называемой классовым промежут-
ком К. Классовые промежутки для рядов d^d^ и /?Сж
обозначаем соответственно Ку и Число классов опре-
деляет число точек для проведения эмпирической линии
регрессии.
Для вычисления Ку и Кх находим по данным табли-
цы диапазон изменения рядов d^ld3 и /?Сж, т. е. разницу
между наибольшими и наименьшими значениями d^d^
и /?сж. В этих рядах: (d6/da) макс=2.40; (deAM мин = 1,23;
(^?сж)макс = 387 кгс!см2\ (7?сж)мин = 85 кгс!см2\
&(dled9) = (de/da) макс—(d6/d3)MHH = 1,17; Д(/?сж) ==
= (/?сж)макс—(/?сж)мин= 302. Задаемся числом классов,
равным 10. Тогда
Д(бГбМэ) 1,25 , Л(Ясж) 302
Ко = 1 3 = —----« 0,12; Кх = =-----« 30.
у 10 10 х 10 10
По полученным значениям Ку и Кх принимаем пер-
вый класс прочности равным 85—114; второй—115—
144 и т. д; первый класс соотношений—1,23—1,34,
второй—1,35—1,46 и т. д. Составляем расчетную таб-
лицу— корреляционную решетку (табл. 29). Средние
значения классовых интервалов прочности являются
абсциссами точек эмпирической линии регрессии. На-
ходим ординаты точек этой лйнии у,
2. Для упрощения вычислений выбираем значения
deldb в графе у, соответствующие примерно середине
всего диапазона, которое принимаем за условный нуль
Уо (выбираем «/0=1,89).
Все приведенные в графе значения у' рассчитаны
по формуле
у =
У — Уо
Ку
Например, для «/=2,49 получаем
, 2,49— 1,89 0,60
и = -----------=-------= 5.
0,12 0,12
Таблица 29. Расчетная таблица
У' Классы для Классы для Ясж, кгс/см*
85—114 115—114 145—174 175—204 | | 205—234 | 235—264 | 1 265—294 | 295—324 | | 325—354 | 355-385
При значениях х
100 130 160 190 220 250 280 310 340 370
1 > J С£ 61 1,23—1,34 1,35—1,46 1,47—1,58 1,29 1,41 1,53 1 1 1 1 2 2 1 1 3
—2 —1 0 1,59—1,70 1,71—1,82 1,83—1,94 1,65 1,77 1,89 2 1 3 3 1 1
+1 +2 +3 1,95—2,06 2,07—2,18 2,19—2,30 2,01 2,13 2,25 1 1 4 1
+5 2,31—2,42 2,43—2,55 2,37 2,49 S/n Г 1 4 7 4 5 2 2 2 2 2 3
, Ъту' УсР~ 2m 2ту' +14 +3,5 +7 + 1 —5 —1,2 —10 —2 —5 —2,5 —7 —3,5 —8 —8 —9 —4,5 —15
У=»с+^рКу у«=1,89 2,31 2,01 1,75 1,65 1,59 1,47 1,41 1,41 1,35 1,29
Производим разноску значений de и для каждой
серии кубов, ставя точку в той клетке решетки, которая
находится на пересечении классов, включающих оба
значения. Например, для № 1 (см. табл 28) со значе-
ниями б/б/^э=2,4 и Ясж=Н4 кгс!см2 ставим точку в
клетке на пересечении классов 2,31—2,42 и 85—114.
После разноски подсчитываем число точек в каждой
клетке и проставляем соответствующие числа, называ-
емые частотами. Суммируем частоты т по каждой
графе и полученные суммы Sm проставляем в первой
строке нижней части таблицы. Вычисляем ту' и сум-
мируем их по каждому вертикальному столбцу с учетом
знаков. Полученные суммы по столбцам Ъту' простав-
ляем во второй нижней строке.
Рассчитываем величины у’ = ту для каж-
ср Em
дой графы и проставляем их в третьей нижней строке
Вычисляем у — ординату эмпирической линии регрессии:
*/=#6+*/ср Полученные значения проставляем
в четвертой нижней строке. Например, для первого
столбца получем: i/= 1,89+3,5-0,12=2,31.
Абсциссой для полученной ординаты первой точки
эмпирической линии регрессии является величина х=
100 кгс!см2. Наносим последовательно по полученным
координатам х, у точки. Соединяя их прямыми линия-
ми, получаем эмпирическую линию регрессии. Через
середины отрезков линии проводим плавную тариро-
вочную кривую. По ней можно вычислить прочность
бетона в конструкциях с некоторой степенью при-
ближения, определяемой шириной зоны рассеяния
экспериментальных точек. Численной характеристикой по-
грешности является величина среднеквадратического от-
клонения экспериментальных точек от тарировочной кри-
вой от.
Проводим необходимые вычисления для заполнения
граф 4, 5 и 6 табл. 28. Устанавливаем по графе 6 об-
щий диапазон изменения абсолютных значений относи-
тельных отклонений. В нашем случае он составляет 0—
30%. Разбиваем этот диапазон на классы с классовы-
ми промежутками 0—5, 5—10, 10—15% и т. д. Эти зна-
чения проставляем в табл. 30 в графе 1. В графе 2 про-
ставляем середины соответствующих интервалов, обоз-
начаемых Xi, а в графе 3 — величины хь возведенные в
квадрат. Подсчитываем число относительных отклонений
190
(без учета знака), прйходйщихсй на каждый класс,и Про-
ставляем соответствующие числа п в графу 4. Затем в
графе 5 подсчитываем произведение х\п. Суммируем xj
по всем классам
Таблица 30. Расчетная таблица
Интервалы относительных отклонений в % Середины интервалов % *1 Частота относитель- ных отклоне- ний, п *1 п
0—4,9 2,5 6,25 5 31
5—9,9 7,5 56,30 14 791
10—14,9 12,5 156,50 7 1094
15—19,9 17,5 30,50 4 1226
20—24,9 22,5 506 1 506
25—30 27,5 755 1 755
— — — 32 4555
1/ / 4403
W — ~32-wI2%'
где N — число испытанных образцов. Рекомендуется,
чтобы величина ат, связанная с однородностью бетона
на данном предприятии, не превышала 10—15%. При
больших значениях <гт необходимо усилить контроль
за дозировкой составляющих бетонной смеси, после че-
го провести повторные испытания контрольных об-
разцов.
Полученные тарировочные графики, удовлетворяю-
щие вышеприведенным условиям, используют для оцен-
ки прочности бетона в изделиях. В тех случаях, ког-
да тарировочный график неточно характеризует проч-
ность бетона, подлежащего испытанию, допускается
учитывать коэффициент привязки Лир- Для этого от
контролируемых изделий (конструкций) отбирают не
менее пяти образцов, которые испытывают неразрушаю-
щим методом, а затем на прессе. По данным неразру-
шающих испытаний по тарировочной кривой определя-
ют 7?тар, а по результатам испытания кубов —7?факТ
Тогда
^Спр = —„ и Rew. = Кпр ЯТар •
Атар
3. Рекомендации по выбору методов испытания
прочности бетона
Нестандартные методы испытания бетона в образ-
цах, как уже указывалось, в большинстве случаев дают
возможность определять непосредственно 7?Сж. Посколь-
ку они более трудоемки, чем остальные, и в ряде слу-
чаев требуют проведения подготовительных мероприя-
тий, их применяют сравнительно редко. Использовать
эти методы целесообразно главным образом в спорных
случаях, когда требуется установить фактическую
прочность особо ответственных конструкций либо ког-
да нужно получить образцы, результаты испытания ко-
торых будут использованы для построения тарировоч-
ных зависимостей при последующих испытаниях други-
ми методами. Эти методы применяют для контроля
качества бетона в массивных конструкциях и покрыти-
ях дорог и аэродромов. Одной из наиболее рациональ-
ных областей применения этих методов является опре-
деление 7?сж в конструкциях с одновременным испыта-
нием бетона, для которого не имеется тарировочной
зависимости неразрушающим методом. Это дает воз-
можность «привязать» тарировочную зависимость к
контролируемому бетону. Методы оценки по результа-
там испытания образцов можно применять для бето-
нов любой прочности.
Применение неразрушающих методов испытания
бетона ограничивается определенной прочностью бето-
на. Результаты проведенных в ЦНИЛ Главкиевгорстроя
испытаний бетонов с 7?Сж — 2004-800 кгс!см2 различны-
ми методами и приборами представлены рис. 60. В от
личие от имеющихся рекомендаций [195], позволяю-
щих применять все механические методы для испыта-
ния бетонов с /?сж до 600 кгс/сл2, проведенные исследо-
вания с учетом результатов других авторов дают воз-
можность дифференцировать эти ограничения примени-
тельно к прочности бетона (табл. 31).
Методы пластической деформации в большинстве
случаев позволяют определять влияние на прочность
192
Таблица 31. Рекомендуемые значения Яс ж бетона,
подлежащего испытанию неразрушающими методами
Метод испытания Прибор Ясж» кгс/см3
Пластической деформа- ции, основанный на вдав- ливании штампа в поверх- ность
раствора Эталонный молоток 50—300
Прибор ХПС 50—400
» ДПГ-4 50—300
» ДПГ-5 200—500
бетона . » НИИЖБ 100—500
Упругого отскока . » км 100—400
Отрыва и скалывания . Прибор ГПНВ-5 с вы- рывными стержнями 100—700
Отрыва Прибор ГПНВ-5 с дисками 50—600
Ультразвуковой им-
пульсный Соответствующий ГОСТ 10180-67 100—400
бетона возможных колебаний дозировки воды, песка
и цемента. Тарировочные зависимости могут быть исполь-
зованы в тех случаях, когда содержание щебня или вид
его изменяются незначительно и они существенно не от-
ражаются на /?сж бетона.
Методы, основанные на использовании стрельбы или
взрыва, аналогичны методам вида М-1-1, но позволяют
определять прочность в относительно более глубоких
слоях бетона. Это дает возможность избежать влияния
наружного слоя бетона, Rcm которого отличается от
Ясж нижележащих слоев. Однако такие методы испы-
тания менее доступны.
Методы, основанные на отрыве закладных частей от
бетона, из-за отмеченных ранее особенностей не следу-
ет рекомендовать для контроля ЯСж. Их целесообразно
использовать в тех случаях, когда основной характери-
стикой, определяющей качество бетона, является вели-
чина его сцепления с арматурой.
Методы, основанные на оценке прочности бетона
на разрыв, в большей мере, чем ранее приведенные,
дают возможность учитывать свойства компонентов
бетона, в частности крупного заполнителя. Определяя
прочность бетона путем испытания его на отрыв и ска-
лывание с помощью стержней (конуса), можно выя-
вить влияние на прочность бетона не только свойств
Рис. 60. Зависимость показаний приборов от прочности
бетона при испытании методом
а — отрыва и скалывания; б — отрыва; в — пластической деформа-
ции; а—упругого отскока; / — прибором Царицына, Корниловича,
Осадчука; 2 — прибором КМ
растворной составляющей, но и прочности щебня, а
также величины его сцепления с раствором. Эти методы
неудобны тем, что приходится делать отверстия в бето-
не. В тонкостенных конструкциях по этой причине при-
менять их нецелесообразно; более удобен метод испы-
тания путем отрыва дисков.
Для методов упругого отскока рекомендуется та же
область применения, что для методов пластической де-
формации. Несмотря на то что особенности. этих мето-
дов еще недостаточно изучены, они представляются бо-
лее перспективными по сравнению с методами, опреде-
ляющими твердость растворной части путем вдавлива-
ния. Резонансный метод контроля качества бетона в на-
стоящее время применяют в основном при испытании
лабораторных образцов. Весьма чувствительные к раз-
личного рода структурным изменениям бетона, эти
методы особенно эффективны при различных лаборатор-
ных исследованиях.
Ультразвуковой метод целесообразно применять
главным образом в тех случаях, когда оценка прочно-
сти бетона связана с контролем степени его однородно-
сти и выявлением возможных дефектов структуры и
трещин, особенно с условиях массового производства
сборного железобетона. При изготовлении изделий
и конструкций из одних и тех же материалов и при од-
ном и том же режиме твердения импульсный ультра-
звуковой метод обеспечивает приемлемую точность оп-
ределений. Так же, как и резонансный метод, его целе-
сообразно использовать при изучении воздействия
попеременного замораживания и оттаивания, коррози-
онной среды и других подобных факторов на свойства
бетона. При помощи этого метода можно вести непре-
рывный контроль за нарастанием прочности бетона при
автоматизации технологической схемы производства,
а также исследовать свойства бетона в ранее построен-
ных сооружениях.
Метод волны удара в основном характеризуется те-
ми же особенностями, что и импульсный ультразвуко-
вой, которому в настоящее время он пока уступает в
точности определения /?Сж- Рекомендуемая область
применения — контроль качества бетона в покрытиях
и некоторых массивных сооружениях.
Для определения прочности бетона нельзя выбрать
и рекомендовать какой-либо один определенный метод
и прибор. Выбор метода представляет собой инженер-
ную 'задачу, связанную с учетом таких условий, как
вид изделия, вид бетона, его марка, необходимое коли-
чество испытаний и т. п. В ряде случаев, как это будет по-
казано ниже, возникает необходимость совместно при-
менять несколько методов. Следовательно, оптимальный
метод выявляется с учетом конкретных условий. При вы-
Таблица 32. Рекомендуемая область применения методов
испытаний или приборов
Методы или приборы Область применения
Закладка форм для образцов в конструкцию Бурение с последую- щим испытанием кернов Для выборочного контроля проч- ности в конструкциях, технология изготовления которых значительно отличается от технологии приготовле- ния кубов; установления переводных коэффициентов от /?Сж конструкции к ₽сж в кубах
Распиловка изделий на кубы Испытание штампом Для проведения предваритель- ных испытаний с целью получения тарировочных зависимостей, исполь- зуемых для контроля прочности бе- тона (неизвестных составов), други- ми методами, например ультразвуко- вым. Для выборочного контроля ка- чества бетона в покрытиях и массив- ных сооружениях
Эталонный молоток Прибор типа ХПС Прибор ДПГ-4 Для испытания прочности бето- на в изделиях и конструкциях тол- щиной до 40—60 см Прибор ДПГ-4 более удобен при испытаниях на горизонтальных пло- скостях, но для нижних горизонталь- ных плоскостей не пригоден
Прибор НИИЖБ Область применения та же. Тол- щина изделий в зависимости от типа прибора допускается от 3 до 40 см. Прибор менее удобен в работе, но обеспечивает большую точность ис- пытаний
Метод выдергивания стержней из бетона Для контроля прочности сцепле- ния бетона с арматурой
Метод отрыва и скалы- вания Для определения прочности бе- тона в конструкциях толщиной не ме- нее 15 см Метод позволяет учитывать влия- ние прочности, крупного заполнителя и величины его сцепления с раство- ром на /?сж бетона; пригоден для испытания бетона высоких марок
Продолжение табл. 32
Методы или приборы Область применения
Метод отрыва Пригоден и для испытания тон- костенных конструкций
Прибор КМ, молоток Шмидта Для испытания прочности бетона в изделиях и конструкциях толщиной до 60 см, но не менее 5 мм. Для оп- ределения изменения прочности бето- на по времени
Прибор Царицына, Кор- ниловича и Осадчука То же, но только для вертикаль- ных поверхностей
Метод Нилендера Для определения усредненной прочности бетона в сборных конструк- циях при исследовании их деформа- тивности
Резонансный (вибраци- онный) метод Для лабораторных исследований и испытаний образцов бетона, Для испытания сборных изделий и кон- струкций типа прямолинейного бруса (в опытном порядке)
Ультразвуковые прибо- ры УКБ-1, ДУК-20 «Бетон- транзистор» Для контроля прочности и одно- родности бетона в конструкциях при известных заполнителях и нарастания прочности при термообработке
Метод волны удара То же, для бетонных покрытий и массивных конструкций
Радиоизотопный метод ИОВ-4, ИОВ-4у и др. Для испытания прочности легких бетонов
боре метода можно воспользоваться рекомендациями,
приведенными в табл. 32 и 33.
В условиях систематического контроля прочности бе-
тона на заводах ЖБИ с помощью неразрушающих ме-
тодов выявляется степень отклонения от заданной проч-
ности вследствие ряда технологических причин. В за-
Таблица 33. Рекомендации по выбору
неразрушающих методов в зависимости
от технологических факторов
Причины изменения прочности бетона Метод оценки прочности
пластиче- ской дефор- мации упругого отскока отрыва и скалы- вания отрыва резонансный импульсный радиоизотопный
раствора бетона
Колебания В/Ц Р Р P Р Р Р р Н
Изменение качества:, песка Р Р Р Р Р д д Н
крупного запол- нителя н д Н Р Р н н Н
Изменение количест- ва крупного заполнителя н д н Р Р н н Н
Применение химичес- ких добавок р р Р Р Р р р Н
Перемешивание бе- тонной смеси р р р Р Р р р д
Уплотнение бетона н н н д д р р р
Колебания, возраста бетона р р р Р р р р н
Воздействие агрес- сивных факторов д д д р р р р н
Трещинообразование Примечание. Р — pt дуется. 198 н нсомещ н 1уется; н д- н допуск н ается; р Н — и р re pei д сомен-
висймости от причины, вызвавшей снижение прочности,
тот или иной метод может оказаться эффективным
или неэффективным. В табл. 33 приведены рекоменда-
ции по этому вопросу.
4. Учет состояния бетона при испытании
неразрушающими методами
С целью повышения точности определения /?Сж бето-
на неразрушающими методами необходимо учитывать
его состояние в момент испытания. Тарировочные зави-
симости обычно составляют по результатам испытания
контрольных кубов в нормальных стандартных усло:
виях. В то же время при испытаниях железобетонных
изделий и конструкций на заводах сборного железобе-
тона, а также на строительстве приходится оценивать
прочность бетона не только при положительных, но и
отрицательных температурах как в, естественном, так
и в увлажненном состоянии.
Ранее проведенные исследования [96] показали,
что водонасыщение бетонов приводит к уменьшению их
поверхностной твердости, определяемой приборами,
основанными на вдавливании штампа в поверхность
бетона. При испытаниях ультразвуковым методом ско-
рость ультразвука в бетоне при высушивании насы-
щенных в воде образцов уменьшается. В то же время
вопросы, связанные с учетом влияния влажности на
результаты испытания бетонов методами, основанны-
ми на изменении величины упругого отскока, недоста-
точно изучены. Не исследовано воздействие отрица-
тельных температур на воздушно-сухие и водонасыщен-
ные бетоны при испытаниях последних как механичес-
кими, так и физическими неразрушающими методами.
В связи с этим в ЦНИЛ Главкиевгорстроя [176] про-
водили исследования на бетонных кубах с ребром \$см.
Для каждого из девяти составов бетона изготавливали
две серии образцов по девять кубов в серии. Кубы пер-
вой серии подвергали пропариванию и затем хранили
в лаборатории на стеллажах при /=154-20° и со =
=604-70%. Образцы второй серии естественного твер-
дения в течение 7 суток хранили во влажных опилках,
а затем их помещали на стеллажи совместно с пропа-
ренными кубами.
Образцы испытывали в следующие сроки:
а) для оценки /?Сж бетонов естественного тверденйй
через 7, 28 и 90 суток после изготовления. Кубы, под-
вергаемые испытанию в возрасте 7 суток, за 2 суток до
испытаний вынимали из опилок и хранили на стелла-
жах;
б) для оценки 7?сж бетонов, подвергнутых пропари-
ванию, через 3, 28 и 90 суток после изготовления.
Прочность, бетона определяли следующими метода-
ми и приборами: пластической деформации (дисковый
прибор ДПГ-4, эталонный молоток НИИМосстроя и пру-
жинный пистолет Оргсовхозстроя); упругого отскока
(маятниковый прибор В. В. Царицына, Ю. Е. Корнило-
вича и Я. Э. Осадчука); импульсным ультразвуковым
(приборы УП-4 и УКБ-1). Бетоны с #Сж=Ю0-4-
-4-500 кгс!см2 испытывали при естественной влажности
и в водонасыщенном состоянии при положительных
(20° С) и отрицательных (от —15 до —20° С) темпера-
турах. Средние результаты проведенных определений
различных физико-механических характеристик бетона
приведены на рис. 61. Приняты следующие условные
обозначения состояния образцов в момент проведения
испытаний: I — бетон в естественном состоянии; II —
замороженный бетон естественной влажности; III —
бетон в водонасыщенном состоянии и IV — бетон, за-
мороженный в водонасыщенном состоянии.
Как следует из рис. 61, при испытании воздушно-су-
хого замороженного бетона в раннем возрасте (3—7 су-
ток), но уже имеющего прочность 0,7 /?28, результаты
испытаний меняются незначительно. В связи с тем что
влаги в бетоне мало, наблюдаемое уменьшение диамет-
ров оттисков и увеличение величины упругого отскока
и скорости ультразвука при замораживании в среднем
невелико (около 5%). Для бетонов указанного возра-
ста характерен большой разброс получаемых результа-
тов., Если же бетон заморозить в более раннем возрас-
те, когда в нем еще содержится большая часть воды
затворения, то кажущийся прирост прочности будет
значительно выше. При замораживании бетона в ес-
тественном состоянии в возрасте 28 и 90 суток резуль-
таты также изменяются незначительно. Существенного
различия между бетонами пропаренными и естествен-
ного твердения не отмечается. Таким образом, при ис-
пытаниях неразрушающими методами замороженных
бетонов (при I от —15 до —20° С) с малой влажностью
Вид прибора ^Изменение показателей на приборе* Возраст бетона в сутках
3-для upon 1-для норм 2В 90
Состояние бетона
7 // I 11 111 IV 1 II 111 IV
Эталонный молоток 1,3 1ft /2'
\\
Ультра- звуковой 1,3 /,2 1,1 1,0
Прибор упругого отскока 1,1 1,0 0,8
лЛ у
СТ у
Пружинный молоток и V 1,0 //
✓ 5 Z
g J/ f 17
Ласковый прибор и 1,1 1,0
у?
Л _//
Рис. 61. Влияние влажности и температуры при испытаниях бетона
неразрушающими методами
условные обозначения:-----------бетон нормального твердения;
----------------пропаренный бетон. За единицу принят показа-
тель прибора при испытании бетона в естественном состоянии
(до 2%) изменение прочности за счет действия отрица-
тельных температур можно не учитывать.
Картина резко меняется при испытании бетонов
в водонасыщенном состоянии. С увеличением содержа-
ния воды их в порах и капиллярах размеры оттисков,
полученных при испытании приборами, основанными
на методе пластической деформации, значительно уве-
личиваются. Уменьшается величина упругого отскока.
Если водой насыщен не только поверхностный слой бе-
тона, но и вся его масса, соответственно происходит и
уменьшение Rw Скорость ультразвука в бетоне при
его водонасыщении возрастает, что объясняется запол-
нением пор и капилляров водой.
При испытании замороженных водонасыщенных бе-
тонов отмечается уменьшение диаметров оттисков и
увеличение упругого отскока, что связано с повышени-
ем твердости бетонной поверхности и ростом упругих
свойств бетона при замерзании влаги. Скорость ультра-
звука при испытании бетона, замороженного в водона-
сыщенном состоянии, еще больше возрастает вследст-
вие большей скорости распространения ультразвуковых
волн через лед, чем в воде. Так, v в воде при /=0°С
равна 1390 м/сек, при / = 20° С скорость составляет
1457 м/сек, а по льду—3980 м/сек, т. е. в три раза больше.
Изменения физико-механических характеристик, по-
лученные при испытаниях водонасыщенных бетонов при
замораживании, характерны для бетонов в возрасте 28
и 90 суток, причем в последнем случае они более замет-
ны. Рассматривая влияние прочности бетона на пока-
затели, полученные при испытании всеми методами,
следует отметить, что установленные зависимости
свойственны бетону всех марок. Однако по мере увели-
чения прочности бетона степень изменения физико-ме-
ханических характеристик при водонасыщении и замо-
раживании уменьшается. Последнее обстоятельство
связано с большей плотностью бетонов высоких марок,
у которых значения В/Ц ниже. Вследствие этого умень-
шается величина водопоглощения бетона, что, в свою
очередь, приводит к меньшим изменениям характерис-
тик бетона, определяемых в указанных испытаниях.
Сопоставление результатов испытания бетонов нормаль-
ного твердения и пропаренных показывает, что они под-
чиняются одним и тем же закономерностям.
Следовательно, при испытании неразрушающими
методами йОДбнаёыщёнйык и замороженных в водона-
сыщенном состоянии бетонов необходимо учитывать
поправочные коэффициенты, величина которых зави-
сит от состава, структуры и свойств бетона и должна
определяться по результатам испытаний соответствую-
щих составов бетонов. Данные испытаний были исполь-
зованы для построения зависимостей типа Rcn—f(Xi)
(рис. 62). Сопоставление результатов испытания бето-
нов пропаренных и естественного твердения показыва-
ет, что при равной прочности в последних больше ско-
рость ультразвука и размеры отпечатка (для методов
вдавливания), чем у пропаренных. Для образцов в воз-
расте 90 суток это различие уменьшается. Величина
упругого отскока при той же прочности выше у пропа-
ренных бетонов в возрасте 28 и 90 суток.
В дальнейших исследованиях определялось влияние
изменения температуры на величину v в бетоне. Испы-
тывали бетоны марок 150 и 400 в воздушно-сухом и во-
донасыщенном состоянии. Скорость ультразвука оп-
ределяли на одних и тех же образцах с последователь-
ным их выдерживанием при температурах 20; 10; 5; 0;
—5; —10; —20; —25 и —30° С (рис. 63). Оказалось, что
у водонасыщенного бетона при всех температурах ско-
рость ультразвука больше, чем у воздушно-сухих. Но
изменение v в интервале положительных температур
незначительно. Некоторое уменьшение v наблюдается
у воздушно-сухих образцов. При дальнейшем пониже-
нии температуры, т. е. при отрицательных температурах,
v закономерно возрастает. Однако при температурах
от —20 до —50° С скорость ультразвука начинает сни-
жаться. В отдельных опытах она бывает несколько
меньше, иногда наблюдается стабилизация изменения
или увеличения v, но очень малое. Во всяком случае,
начиная с температур от —20 до —30° С, отмечается
изменение характера зависимости «скорость ультразву-
ка — температура».
Приведенные результаты согласуются с полученны-
ми при исследовании зависимости «относительные де-
формации цементного камня — температура» в интер-
вале температур от +20 До —70°. По данным В. М. Мо-
сквина и М. С. Капкина, в интервале температур, от
—25 до —35° С изменяется знак деформаций бетона.
Указанное явление, очевидно, и было зафиксировано
с помощью ультразвука в наших опытах, т.е. расшире-
Рис. 62. Зависимость между /?Сж и физико-механическими характери-
стиками бетона в возрасте 7 суток (а), 28 суток (б), 90 суток (в)
1 — бетона нормального твердения; 2 — пропаренного бетона
$
Масса образца 8 г
Рис. 63. Измерение v и веса бетона при понижении
температуры
а — водонасыщенного, марка 150; б — воздушно-сухого, мар-
ка 150; в — водонасыщенного марка 400; г —воздушно-сухо-
го, марка 400
условные обозначения: ------------>• скорость ультразвука;
—------------------масса образца
ние бетона сопровождалось умёньшёпиём о. Исходя йз
особенностей имеющегося оборудования в наших ис-
следованиях минимальная температура была —30° С,
но при дальнейшем понижении температуры следует
ожидать последующего роста V.
Можно считать, что при отрицательной деформации
(сжатии) бетона скорость ультразвука возрастает, а
при положительной деформации (расширении) соот-
ветственно уменьшается. В последующих работах [123]
также зафиксировано уменьшение v при заморажива-
нии, правда, при более низких температурах. О харак-
тере физических явлений в бетоне при низких отрица-
тельных температурах существует несколько точек
зрения, поэтому необходимо дальнейшее накопление
экспериментальных данных для создания достаточно
обоснованной теории.
При использовании неразрушающих методов на
результаты испытаний влияют также повышенные тем-
пературы бетона и его напряженное состояние.
5. Способы оценки прочности бетона
при испытании неразрушающими методами
Согласно требованиям стандартов, нернарушающие
методы испытаний применяют наряду с разрушающими
для оценки прочности бетона в конструкциях и соору-
жениях. Неразрушающие методы могут использоваться
для следующих целей:
1) определения отпускной прочности в сборном же-
лезобетоне, технология изготовления которого сущест-
венно отличается от технологии изготовления контроль-
ных кубов (например, кассетное производство, центри-
фугирование и т.п.). В этих случаях для оценки проч-
ности бетона используют кубы в возрасте 28 суток;
2) проверки прочности бетона в изделиях совместно
с испытанием кубов взамен испытания изделий на проч-
ность жесткость и трещиностойкость в соответствии с
указаниями ГОСТ 8829—66 и СН 417—70;
3) определения отпускной прочности в элементах
крупногабаритных конструкций, серийные испытания
которых не могут быть осуществлены. Отпуск изделий
производится при удовлетворительных результатах ис-
пытаний разрушающим и неразрушающим- методами.
При этих же условиях оценивают прочность бетона в
момент передачи напряжения арматуры на бетон в
преднапряженных конструкциях;
4) при обследовании конструкций и сооружений;
в сомнительных случаях в изделиях при отсутствии на
них паспортов;
5) при промежуточном производственном контроле
(например, при снятии подмостей), испытании прочности
бетона путем выпиливания или высверливания из него
образцов (согласно ГОСТ 10180—67) и определении
статистических характеристик прочности в изделиях и
конструкциях;
6) при проведении научно-исследовательских работ.
Конечная цель испытания бетона с помощью нераз-
рушающих методов — определение величины /?Сж и
оценка качества бетона, что представляет в производ-
ственных условиях наибольшую важность. В связи
с этим необходимо установить браковочный минимум
по прочности на сжатие при определении ее непосред-
ственно в изделии или конструкции, так как только
в этом случае можно принять правильное решение
о пригодности бетона в контролируемом элементе. Име-
ется ряд предложений, суть которых состоит в следую-
щем.
Согласно [31], среднюю прочность бетона в конст-
рукциях оценивают по данным измерения скорости
ультразвука в различных сечениях. Это рекомендуется
делать при условии от^15%. Если .ат>20%, тариро-
вочная кривая признается неудовлетворительной.
В работе [98] при оценке прочности бетона исходят
из того, что величина расчетного сопротивления бетона
ниже нормативного сопротивления, соответствующего
марке бетона. При оценке качества изделия по резуль-
татам испытания кубов вследствие неоднородности бе-
тона /?сж сопоставляют с маркой бетона. Если представ-
ляется возможность оценить фактическую проч-
ность бетона непосредственно в изделии, решение
о пригодности данного контролируемого изделия
может быть сделано путем сопоставления получен-
ных результатов в расчетным сопротивлением. Таким
образом, при использовании неразрушающих методов
испытаний бетона для решения вопроса о пригодности
того или иного изделия в качестве браковочного мини-
мума могло бы быть принято расчетное сопротивление.
Но при этом возникают иные трудности, которые не по-
зволяют принять оценку качества бетона непосредст-
венно по величине RCJK, полученной при указанных ис-
пытаниях. Вследствие непостоянства зависимости Rc™=
указанная тарировочная зависимость носит ста-
тистический характер. Для оценки ошибок тарировочной
зависимости рекомендуется определять величину сред-
неквадратического отклонения от.
Поскольку нашими нормами принято отклонение
±3о, минимальная прочность бетона /?Мин в контроли-
руемом изделии по данным неразрушающих испытаний
определится как Ямин=/??а£—Зат, если ат в кгс/см2,
или Ямин (1 —Зсгт), если ат — относительная
величина. Здесь R™*— средняя прочность в изделии,
вычисленная по тарировочной зависимости как средняя
из заданного числа испытаний. Количество таких испы-
таний и порядок вычисления R™* зависят от применен-
ного метода и вида контролируемого элемента и поэтому
регламентируются соответствующими стандартами, ин-
струкциями или указаниями к методам (приборам).
Определяя Rмин для контролируемого изделия,
испытатель тем самым учитывает непостоянство зависи-
мости Rcm=f(xi). Поскольку тарировочная зависи-
мость составляется по данным испытания кубов, вычис-
ленное значение /?мин характеризует кубикбвую мароч-
ную прочность бетона.
Принимая /?мин как проектную марку бетона соглас-
но СНиП П-В.1-62* (табл. 29), можно определить для
нее нормативное сопротивление бетона 1 при каждом
определенном виде напряженного состояния 7?уор“. Ес-
ли эта величина будет больше расчетного сопротивления
при этом же напряженном состоянии для проектной
марки бетона 7?Расч, т. е. 7?»°Рм>^расч) следует считать,
что прочность контролируемого изделия удовлетворяет
требованиям проекта.
Например, проверяется балка с проектной маркой бетона 300.
В результате испытания неразрушающими методами определена ве-
личина прочности бетона в балке ^"fp=260 кгс]см2. Величина ат
для данной тарировочной зависимости, допустим, составляет 10%,
что соответствует 26 кгс!см2. Определяем Ямин=260—3-26=
= 182 кгс!см2. Для Ямин=182 кгс{см2 нормативная величина сжа-
тия при изгибе будет (по табл. 29 СНиП П-В.1-62* с интерполя-
1 При этом учитывается коэффициент условий работы т.
цией) /?”орм = 165 кгс!см2. При проектной марке бетона 300 расчет-
ное сопротивление 7?Расч = 16О кгс/ои2 (по табл. 2 СНиП П-В.1-62*).
Следовательно, прочность бетона данного изделия следует считать
удовлетворительной.
Из приведенного примера видно, что результаты оценки качест-
ва бетона зависят не только от измеренной величины прочности бе-
тона в изделии или конструкции, но и от точности ее определения.
Так, если сгт будет равно 15%, то ₽мин =143 кгс!см2, а /?“орм =
= 132 кгс!см2, т. е. меньше, чем /?₽асч=160 кгс!см2, и изделие сле-
дует забраковать при том же значении 7?^ =260 кгс!см2.
Следовательно, очень важно повышать точность оп-
ределения прочности бетона при неразрушающих ис-
пытаниях. Существенным является также строгое рег-
ламентирование способа построения тарировочных
зависимостей для того, чтобы обеспечить достаточно
достоверное определение величины от.
При испытаниях прочности бетона в производствен-
ных условиях нет необходимости каждый раз вычис-
лять 7?уорм и 7?расч. Для каждого метода (в зависимости
от принятых приборов) можно заранее составитьt таб-
лицы браковочного значения прочности для любой
марки бетона.
При обсуждении указанного способа оценки качества бетона
Н. В. Смирнов высказал мнение об ошибочности метода исходя из
следующего примера. Для испытания бетонной призмы он применил
неразрушающий метод, у которого сгт=О (так как принято Д7? =
=/?тар—₽ф=0, что нереально). Предполагалось, что при испыта-
ниях получены значения прочности в верхней части призмы 7?ь
в средней Т?2= 2^1 и нижней R3 — 3R{. Тогда R™* =2RV
Определяя ^мин =^тар (1—Зат)=27?1 и сравнивая затем
с /?Расч, которое принято за 1,57?ь получим /?мин>/?расч, т. е. усло-
вие пригодности изделия. Между тем призму следует забраковать,
поскольку прочность верхней части ее 7?i<7?Pac4 = l,57?i. Этот при-
мер взят оппонентом для доказательства Неправомерности способа.
Не останавливаясь на ошибке Н. В. Смирнова (с 7?Расч следует
сравнивать не 7?Мин, а соответствующее нормативное сопротивле-
ние), отметим, что данный пример неправильно используют для кри-
тики способа оценки по следующим причинам.
Как это ранее отмечалось, определять величину R™* необходи-
мо в соответствии с установленной нормами методикой, которая
нормирует допускаемый разброс результатов испытаний. Так, на-
пример, по ГОСТ 10180—67 и [31] для расчета средней величины ис-
пользуют частные, отклоняющиеся не более чем на 15—25% средней.
Поэтому отклонение на 100 и 200%, как это имело место в рассмот-
ренном примере, свидетельствует не о неправильности способа оцен-
ки, а об ошибке при испытаниях (которую легко обнаружить) либо
о неравнопрочности призмы (изделия). В последнем случае оценка
(по Н. А. Крылову) может быть выполнена с учетом реальной вели-
чины действующих усилий в ослабленных сечениях.
Далее, если принять предложенный в примере разброс прочности
(/?з больше Ri в три раза!), то оценка качества на основании испы-
тания стандартных кубов может оказаться еще более катастрофиче-
ской (например, при прочности кубов и равной проектной),
чем при определении прочности бетона непосредственно в изделии.
Это особенно опасно потому, что при кубиковом контроле даже зна-
чительное (в три раза!) различие прочности в разных частях изде-
лия контролер не может выявить. Таким образом, пример с призмой
не дает никаких оснований признать ошибочность предложенного
способа оценки.
Фактическая однородность бетона не зависит от ме-
тода испытаний. Даже если функция Rcw==f(Xi) имела
бы от=0, разброс прочности бетона будет существо-
вать. Но тогда измеренная при испытаниях прочность
бетона в изделии позволит оценить его пригодность не-
посредственно по фактической Я*ин (определенной при
испытаниях), а не Ямин, вычисленной по правилам ма-
тематической статистики. Пока таких приборов (с от =
= 0) нет, и Ямин нужно вычислять с учетом точности
метода, а определяемая испытаниями однородность бе-
тона зависит не только от фактической однородности,
hq и от методов ее оценки.
Оценка качества бетона неразрушающим методом
позволяет выявить пригодность испытываемых элемен-
тов (по прочности бетона) в соответствии с методом рас-
чета строительных конструкций по предельным состоя-
ниям. Поэтому для расчета Ямин принято значение За.
Однако с учетом возможных изменений нормативных
документов в формулу для Ямин можно записать в та-
ком виде: Ямин=Я?|р (1—/а). В этом случае значение
t может колебаться в зависимости от ответственности
конструкции, количества проведенных испытаний и т. д.
Рассмотренный способ оценки качества бетона дает
возможность определить пригодность определенного
проверенного неразрушающими методами изделия. Что
же касается оценки пригодности всей партии по данным
выборочных испытаний, это может быть выполнено при
условии учета однородности изделий в ней. Однако
описанный способ не позволяет учесть изменчивость
прочности бетона в испытываемой конструкции [83].
Это его недостаток.
В соответствии с [195] прочность бетона контроли-
руют в такой последовательности. Согласно рекоменда-
циям, изложенным в табл. 34, изделие или конструкцию
испытывают неразрушающим методом.
Таблица $4. количество участков йсйытайия бетдйй
и место их расположения
Изделия и конструкции Количество участков испытания и место их расположения
Детали и изделия из неарми- рованного бетона или армирован- ные конструктивной (нерасчетной) арматурой: бортовые камни, архи- тектурные детали, лестничные сту- пени, стеновые и фундаментные блоки и т. п. Один на боковой грани
Линейные железобетонные конструкции, работающие на осе- вое или внецентренное сжатие: ко- лонны, сваи, мачты и др. На концах изделия по од- ной продольной грани или об- разующей
Линейные изгибаемые кон- струкции: перемычки, шпалы, бал- ки, ригели пролетом 6 м В пределах сжатой зоны конструкции в середине проле- та и у опор
Плоские конструкции, изготав- ливаемые в вертикальных формах В двух местах: в нижней и верхней зонах
Плоские конструкции: плиты, панели покрытий и перекрытий, пе- регородки, изготавливаемые в го- ризонтальном положении На боковых поверхностях, в средней части и у краев
Балки и ригели перекрытий и покрытий пролетом от 6 до 18 м В трех местах: в сжатой зо- не пролета и посередине высо- ты приопорных сечений
Фермы железобетонные В трех местах каждого пояса фермы и в опорных сжа- тых подкосах
Фермы с решеткой из сбор- ных железобетонных элементов В шести местах на элемен- тах верхнего и нижнего поясов и на опорных узлах; отдель- но — в узлах замоноличивания
Разные несущие сборные желе- зобетонные конструкции В наиболее напряженных местах конструкции
Примечание. На каждом участке испытания наносят не менее 10 от-
печатков или ударов приборами, основанными на методах упругого отскока
или пластических деформаций. Если прочности на отдельных участках отли-
чаются не более чем на 10%, количество испытаний на участке сокращают
вдвое.
Затем вычисляют Среднюю прочность Лер и среднё-
квадратическое отклонение ву на каждом участке. По-
грешность определения /?Ср определяют по формулам
р=
^-100; е = <₽—4
*ср Vn-
Гарантийный коэффициент который зависит от
обеспеченности р и числа испытаний и, вычисляют по
табл. 35.
Таблица 35. Значения
Количество измерений (п-1) Р Количество измерений (п-1) Р
0,9 0,95 0,9 0,95
1 6,31 12,71 18 1,73 2,10
2 2,92 4,30 19 1,73 2,09
3 2,35 3,18 20 1,72 2,09
4 2,13 2,78 21 1,72 2,08
5 2,02 2,57 22 1,72 2,07
6 1,94 2,45 23 1,71 2,07
7 1,90 2,37 24 1,71 2,06
8 1,86 2,30 25 1,71 2,06
9 1,83 2,26 26 1,71 2,06
10 1,81 2,23 27 1,70 2,05
11 1,80 2,20 28 1,70 2,05
12 1,78 2,18 29 1,70 2,05
13 1,77 2,18 30 1,70 . 2,04
14 1,76 2,14 40 1,68 2,02
15 1,75 2,13 60 1,67 2
16 1,75 2,12 120 1,66 1,98
17 1,74 2,11 — 1,65 1,96
Полная величина отклонения Д= + р2. Изде-
лие признают пригодным, если Д< ±15% и, как исклю-
чение, Д^±20%!. Коэффициент однородности бетона,
в контролируемой конструкции находят по формуле
Кодн=0,9(1— 2 Cv),где 0,9 — коэффициент уменьшения;
Cv— коэффициент изменчивости, приближенно CV=A.
Описанная методика не регламентирует переход от
средней прочности на участке к прочности изделия, по
которому должна быть оценена возможность его исполь-
зования. Количество участков не соответствует ГОСТ
10180—67. Нет обоснования принятых допустимых зна-
чений Д < ±15% и Д < ±20%.
д=^200кгс/м
jjiiiiiiiiiiiii..
Эпюра М
ft™ Штсм
Ььг;...............
Методика контроля, согласно [66], предусматривает
Два основных варианта работы конструкции под нагруз-
кой: однородное и неоднородное напряженное состояние.
Для однородного напряженного состояния, когда во всех
сечениях конструкции расчетные условия, деформации
и напряжения принимаются постоянными, величина ми-
нимального временного со-
противления бетона должна
соответствовать величине
принятого расчетного сопро-
тивления. В случае неодно-
родного напряженного со-
стояния оценка производится
следующим образом. Строят
совмещенные эпюры расчет-
ных сопротивлений из усло-
вия обеспечения совместной
работы арматуры с бетоном
[Rx=f (тСц) ], восприятия
нормальных [Rx=f(Мх)] и
главных растягивающих на-
пряжений [/?x=f(Qx)]. При-
веденный в [72] пример по-
строения эпюры для балки
дан на рис. 64. Линия Rx =
= f(Rcn) является графиком
проектной прочности. Во
всех случаях на совмещен-
ном графике Rx выражена в
кубиковой прочности.
Результаты испытания
бетона неразрушающими ме-
тодами наносят на график
совмещаемых эпюр. Конструкция удовлетворяет всем
требованиям по прочности, если кривая результатов ис-
пытания находится за пределами огибающей линии сов-
мещенной эпюры. В некоторых случаях в зависимости
от расположения кривой результатов испытаний может
оказаться, что конструкция удовлетворяет не трем, а
только двум или одному условию прочности, что соот-
ветственно определяет пути дальнейшего использования
конструкции. В [66] подчеркивается, что определенным
условиям прочности должны удовлетворять соответст-
вующие участки и сечения конструкций. Так, например,
0 1 2 3 * 5
Рис. 64. Совмещенная эпюра
для односкатной балки БО6-2
(бетон марки 300; h = 60; b =
= 10; 6п=30)
6 балке ВКН-12 условию £х=/(тСц) долЖЙй уддйлё'ГЁб-
рять нижняя, растянутая зона; условию Rx=f(Mx) —
верхняя, сжатая зона; условию Rx=f(Qx) —зона ней-
тральной оси балки.
Данный способ оценки прочности бетона в конструк-
циях позволяет выявить имеющиеся резервы прочности.
В условиях сплошного контроля продукции заводов
ЖБИ он может обеспечить значительный технико-эконо-
мический эффект. В данном способе не учитывается точ-
ность применяемых неразрушающих методов, хотя уже
имеются предложения по этому вопросу [190]. В насто-
ящее время оценка пригодности железобетонных конст-
рукций rio методике [66] проходит производственную
проверку.
«Временные указания по контролю и оценке прочно-
сти, жесткости и трещиностойкости железобетонных из-
делий и конструкций неразрушающими методами» (СН
417—70) предусматривают следующий порядок оценки
прочности бетона. Величину /?Сж определяют по тариро-
вочной кривой сат< 12%. От каждой партии отбирают
заданное количество изделий в зависимости от размера
и величины отклонений, нормированных в СН 417—70
технологических параметров. Например, для партий
с числом изделий более 100 проверке подлежат 9—14 из-
делий. Каждое из них делят на п равных участков (п>
>12), в середине которых определяют неразрушающим
методом прочность бетона Ri. Затем вычисляют сред-
нюю прочность бетона в изделии как среднеарифмети-
ческую величину.
Подсчитывают предельную погрешность определения
/?сж по тарировочной кривой е и предельную погреш-
ность определения RCiK в изделии р:
8 = /аат: Р=
°изд
/?ср
Величина /а зависит от числа испытанных образцов
N или числа участков измерения на изделии п: при
Л/(п), равном 12—15, 16—20, 21 и более, она будет со-
ответственно 2,3; 2,2 и 2,1. Величину оИзд определяют
по формуле
стизд —
п
.-ir S
Предельная погрешность определения 2?сж составит
6 = |/ е2+р2, а коэффициент снижения средней прочно-
сти бетона Кп=1—б. Считают, что прочность изделий
в партии отвечает заданной, если для каждого испытан-
ного изделия соблюдается условие Кп2?ср^0,7 /?3ад
(где 7?зад — отпускная или проектная прочность). Если
хотя бы в одном из изделий вышеприведенное условие
не соблюдено, то все изделия в партии контролируют
поштучно.
Описанный способ оценки прочности бетона предъ-
являет довольно жесткие и трудновыполнимые требова-
ния к максимальному значению от. В действительности
значение ат получается не меньше 12%, а иногда дости-
гает 15—20%. В том случае е«0,44, а не 0,2, как это
приведено в примере к приложению 4 (СН 417—70).
В этом же примере р принято 0,102 при /а=2,3, что
р
соответствует cv—~ «0,04. Но это нереально. Даже
‘а
у идеально изготовленных лабораторных образцов,
предназначенных для определения переводных коэффи-
циентов, ГОСТ 10180—67 допускает Cv до 5%. ГОСТ
«Бетоны. Контроль и оценка однородности и прочности»
характеризует бетон, соответствующий нормируемой
прочности при числе испытаний более 10, величиной
«0,13. Поэтому если контролируют бетон удовлетво-
рительного качества (а на практике бывает и не так),
то величина погрешности составит р = /а Сг=2,3-0,13«
«0,3. Отсюда д= /о,442+о,32« 0,53, а К„= 1—0,53=
=0,47. Таким образом, прочность бетона, определенная
неразрушающим методом в принятых изделиях, должна
не менее чем в 1,5 раза (!) превышать заданную:
°’7
Rcp > 0,47 /?зад'
Согласно [83], прочности бетона можно оценивать
также с использованием величины Кп, которая прибли-
женно рассматривается как коэффициент однородно-
сти бетона в изделии. Тогда минимальная статически
возможная прочность при обеспеченности 0,95 составит
2?мин=/?ср(1—6). Считается, что прочность изделия
удовлетворяет заданной, если минимальные статистичес-
кие возможные значения расчетных сопротивлений будут
не меньше расчетных, принятых при проектировании.
Так как в СНиП расчетные сопротивления соответствуют
обеспеченности 0,997; предлагается сопоставлять 7?МИн с
расчетными сопротивлениями при обеспеченности 0,95
(табл. 36).
Таблица 36. Расчетные сопротивления
бетона
Обозначение расчет- ных соппотивлений бетона Проектная прочность бетона в кгс^см?
100 150 200 , 1 300 400 500 600
^пр 56 80 100 150 200 250 295
Яр.и 70 100 125 190 255 315 365
^p.p 6,3 8,2 10,2 14 16,6 18,6 20
Тарировочная зависимость должна обеспечивать
е<;0,15. Минимальное число участков на изделии 10.
Например,-по данным [83], проектная марка бетона балки 300.
Балка разбита на 10 участков. По результатам неразрушающих ис-
пытаний установлены: /?ср = 290 кгс[см2, оизд=15,4 кгс!см\ е=
=0,2 при обеспеченности 0,95, К=10, р=0,12. Тогда 6=V 0,22+
+0,122=0,23; Кп = Кодн = 1—0,23=0,77. Для /?ср=:290 к^с]см^ по-
лучим /?”=252 кгс!см2 и /?JJ=20,5 kzcJcm2. По табл. 34 получаем для
проектной марки 300 значения ₽и=190 кгс{см2 и ₽р=14 кгс!см2
Конструкция удовлетворяет требованиям по прочности бетона,
так как ₽2К0ДН =252-0,77=193 кгс/ои2> 190 кгс/ои2; КрКодн =
= 20,5-0,77=15,7 кгс/сл2>140 кгс!см2.
Однако очень часто е-С 0,15 нереально, поэтому вос-
пользоваться предлагаемым методом не всегда воз-
можно.
Описанные способы оценки прочности бетона имеют
ряд существенных недостатков и, кроме того, отсутству-
ют нормативные документы для монолитного и сборного
железобетона L Поэтому в настоящее время в первую
очередь необходимо разработать и усовершенствовать
методику оценки прочности бетона в конструкциях и со-
оружениях с учетом многочисленных факторов, опреде-
ляющих их пригодность.
1 СН 417—70 предназначены пока для опытного применения.
ГЛАВА It
КОМПЛЕКСНЫЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ПРОЧНОСТИ
БЕТОНА
1. Выбор методов при проведении
комплексных испытаний
В производственных условиях часто приходится опре-
делять прочность бетона в конструкциях и сооружениях
без их разрушения, когда отсутствуют тарировочные за-
висимости, учитывающие все свойства обследуемого бе-
тона, а также необходимые данные о нем. В этих случа-
ях применение одного любого из существующих нераз-
рушающих методов может привести к значительным
ошибкам при определении 7?Сж, причем в данных кон-
кретных условиях испытатель лишен возможности оце-
нить величину этих ошибок.
Чтобы повысить точность и надежность получаемых
результатов, рекомендуется проводить комплексные ис-
пытания путем измерения нескольких характеристик бе-
тона xi, х2, ...хп с последующим расчетом по ним соответ-
ствующего значения 7?Сж. Сущность комплексных испы-
таний состоит в том, что бетон конструкции или соору-
жения испытывают с помощью нескольких неразрушаю-
щих методов и по полученным результатам определяют
наиболее вероятное значение прочности. Величина 7?Сж
может быть вычислена по результатам отдельных изме-
рений: Ясж = А(*1), RcM = f2(x2)t ..., Rcw = fn(xn) или
RcK=f(xi, x2i ..., xn). Возможные значения Rсж ДОЛЖНЫ
удовлетворять связи уже не с одной характеристикой хг-,
а с несколькими, что снижает разброс полученных таким
образом величин Rcw бетона. Испытания бетона прово-
дят в соответствии с рекомендациями методических ука-
заний и инструкции. При этом очень важно выбрать
наиболее оптимальные методы и рассчитать по получен-
ным результатам наиболее вероятное значение 7?Сж. Ме-
тоды выбирают с учетом того, чтобы можно было опре-
делять различные характеристики бетона.
Так, при использовании прибора УКБ-1М для определения v до-
полнительное измерение v с помощью, например, прибора, ДУК-20
не будет целесообразно. Прочность бетона можно оценить с приме-
нением различного рода приборов, основанных на методе пластиче-
ской деформации (пружинные молотки, маятниковые приборы, мо-
лоТкй ручного действия). Но поскольку все они определяют твер-
дость раствора путем вдавливания штампа, точность полученной ве-
личины /?сж не повысится. Для более достоверной оценки прочности
требуется определять различные характеристики бетона.
При комплексном исследовании бетона рекомендует-
ся использовать методы различных видов и групп. В ряде
случаев полезно применять одновременно физические и
механические методы испытаний, контроля прочности
в образцах. В зависимости от конкретных условий при
выборе методов для проведения комплексного исследо-
вания следует учитывать особенности каждого из них.
Для этой цели могут быть использованы рекомендации,
приведенные в табл. 32 и 33.
При проведении испытаний недостаточно выбрать
методы и приборы, которые измеряют различные физи-
ко-механические характеристики бетона, необходимо,
чтобы между этими характеристиками и /?Сж была устой-
чивая, достаточно надежная связь. Естественно, если
изменение 7?Сж бетона не сказывается существенно на
какой-либо его характеристике хт> зависимость /?Сж=
f(xm) не следует использовать для оценки прочности бе-
тона. В ряде случаев одна и та же физико-механическая
характеристика может повышать точность определения
/?сж одних видов бетонов и не оказывать существенного
влияния при испытании других. Известны предложения
[66] оценивать /?сж по акустическому сопротивлению
бетона ри2. Там же рекомендуется построение тариро-
вочной зависимости по эмпирической формуле 7?сж=
= AeB(w\ где А и В — эмпирические коэффициенты;
р — плотность в г!см3\ е — основание натуральных лога-
рифмов. Однако, как показали специально проведенные
исследования [146], комплексное применение импульс-
ного ультразвукового и радиоизотопного методов не
дает заметного увеличения точности определения /?Сж
тяжелого бетона. Об этом свидетельствуют данные, при-
веденные в табл. 37.
Они подтверждаются еще и jreM, что, как известно, от-
сутствует надежная зависимость между 7?сж и у. Тяже-
лый бетон с у=2350 кг!м3 может быть более прочным,
чем бетон с у=2400 кг!м\ В то же время эффективно
использовать объемную массу для комплексной оценки
прочности легких бетонов, о чем свидетельствуют резуль-
таты опыта Главленингр адстроя, ЦНИЛ Главкиевгор-
строя и ряда других организаций. Для тяжелых бетонов
218
Таблица 37. Корреляционные зависимости
(по данным Л. Брунарского и Р. А. Макарова)
Тип уравнения регрессии Уравнения регрессии а, %
Лсж = ача Ясж = 0,052347а8,3994 21,4
Лсж = a (в2?)2 + b (в®т) + с Лсж = 0,27363 — — 13,8575 (в*т) + 227,88 20,1
Лсж = avnym Лсж = 0.0014516а3,98903 т6,70518 19,1
Лсж = ао + 6у + « Лсж = 73,2175а + 604,5747т — 26,1
— 1569,6
Лсж = а (о?)2 + b (ву)2 + с ЛСж = 7,864(вт)2- — 92,508 (ат)2 + 284,36 20,1
Лсж = “V2 + *Т2 + «7 + +л> + *т + /: Лсж = 189,465а2+ 21,3
+ 11161,106т2 — 1924,438-ет+ + 2944,193а — 42804,232т +
+ 42395,1
контроль р целесообразен, когда есть сомнения в качест-
ве его уплотнения.
2. Определение прочности бетона
при комплексных испытаниях
При исследованиях качества бетона комплексным
методом представляет большой практический интерес
установить теоретические и экспериментальные зависи-
мости, связывающие несколько различных характерис-
тик бетона с его прочностью, т. е. зависимости типа
— ^2> •••» Хп) •
Повышение точности при использовании подобного
рода связей отмечалось в работах советских и зарубеж-
ных исследователей [240]. Некоторые из них предлага-
ют расчетные формулы, связывающие с характерис-
тиками, определенными при механических испытаниях.
Однако в. большинстве случаев отсутствуют надежные
’зависимости между прочностью бетона и рядом его кос-
венных характеристик, определяемых различными мето-
дами.
При применении комплексных методов возникает воп-
рос, как определить RCiK, если известно, что различные
методы дают разные оценки ее величины. Для решения
этого вопроса воспользуемся следующим приемом [171].
Пусть по первому методу [/?<«»=Л(*1)] будет получена
прочность бетона при сжатии /?ь а по второму [7?сж=
= f2(x2)]—прочность бетона R2. Примем, что R2>Ri.
В соответствии с особенностями приборов и расчетных
формул каждый метод имеет определенные пределы точ-
ности измерения. С учетом степени точности допустим,
что полученная первым методом величина может из-
меняться при постоянном значении от R3 до /?4, где
7?з=/?1—&R' и /?4=/?1+АЯ', а величина R2 — при посто-
янном значении х2 от R$ до RG, где R3=R2—&R" и /?6=
=/?2+ДТ?".
Расчет прочности бетона на сжатие основывается на
следующем положении. Каждый метод оценки прочнос-
ти бетоИа по величине какой-либо его характеристики
дает пределы, в которых имеется ряд возможных значе-
ний /?сж, соответствующих определенной величине x$.
При использовании нескольких, например двух, методов
прочность бетона с большей вероятностью будет нахо-
диться в пределах значений, которые соответствуют од-
новременно величинам Х\ и х2, полученным из двух урав-
нений (двумя методами). Таким образом, наиболее ве-
роятная величина RcyK должна находиться в пределах
как между R3 и Т?4 (по условиям первого метода), так
и между R3 и 7?6 (по условиям второго метода).
В зависимости от точности примененных методов и,
следовательно, полученных результатов возможны че-
тыре случая оценки наиболее вероятной прочности.
I случай. Пределы возможных колебаний значений
Rew, полученных обоими методами, частично совмещены
(рис. 65,а). При этом /?4>/?s; #5>#з; /?в>#4. Величина
прочности бетона на сжатие будет находиться в предег
лах между R4 и R3. Принимая ее положительные и отри-
цательные отклонения равными, получим
n Ri + Я5 . А „ Ri —- R&
^сж — — 2
II случай. Возможные колебания значений /?сж,
полученных первым методом, меньше, чем полученных
вторым методом, и укладываются в его пределах (см.
рис. 65,6). При этом Т?4>/?5; /?5</?з; Величина
Рис. 65. Определение прочности бетона двумя методами
а — пределы возможных колебаний значений Ясж» полученных обоими мето-
дами, частично совмещены; б — возможные колебания значений, /?сж, получен-
ные первым методом, меньше, чем полученные вторым методом, и укладыва-
ются в его пределах; в — возможные колебания значений ₽сж* полученные
вторым методом, меньше, чем полученные первым, и укладываются в его
пределах; г — пределы возможных колебаний значений Ясж по обоим методам
не совпадают; / — пределы колебаний ЯС>(К по первому методу; 2 — то же,
по второму методу; 3 — значения /?ск- соответствующие результатам обоих
методов
прочности бетона на сжатие с наибольшей вероятностью
будет находиться в пределах между /?3 и Т?4 и равна ре-
зультату первого метода: 7?сж=7?1; Д7?Сж—
III случай. Возможные колебания ‘значений 7?Сж,
полученных вторым методом, меньше, чем полученных
первым методом, и укладываются в пределах его коле-
баний (см. рис. 65,в). При этом 7?4>/?5; ^5>Лз; /?б</?4-
Величина прочности бетона на сжатие с наибольшей ве-
роятностью будет находиться в пределах между /?5 и /?3
и равна результату, полученному вторым методом:
^?сж==^?2> Д^?сж== zbA^,/.
IV случай. Пределы возможных колебаний значе-
ний /?сж, полученных обоими методами, не совпадают
(см. рис. 65,г), т.е. /?4<Яб- Ввиду значительных рас-
хождений полученных результатов испытание обязатель-
но следует повторить, а при вторичном получении по*
добных расхождений—применить дополнительный ме-
тод исследования.
На первый взгляд представляется, что при данном
способе расчета повышение точности метода и связан-
ное с этим уменьшение значений ±Д/? могут привести
к переходу I случая в IV случай. Однако это не так, по-
скольку в результате повышения точности применяемых
методов в основном будут сближатся значения и /?2.
Этот способ определения /?сж вытекает из алгебры мно-
жеств. Действительно, каждому определенному значе-
нию Xi и х2 соответствует множество значений /?1 и R2,
а наиболее вероятное значение /?Сж будет представлять
собой общую часть множеств /?1 и /?2, их пересечение,
т. е. произведение множеств Т?сж=/?1П/?2.
IV случай — когда множества не пересекаются.
С учетом их физического смысла это свидетельствует, как
правило, о недостаточной достоверности испытаний.
Чтобы практически определить прочность бетона на
сжатие по данным результатов нескольких методов, не-
обходимо знать пределы погрешности каждого приме-
ненного метода. К сожалению» в литературе при описа-
ниях методов и приборов йтогда необоснованно гово-
рится о высокой степени точности некоторых методов.
Поэтому пределы точности существующих методов дол-
жны быть уточнены путем тщательной их проверки в
производственных условиях.
В работе [158, а] ориентировочные значения погреш-
ностей определения прочности бетона е по осредненным
тарировочным графикам приняты следующие: для эта-
лонного молотка и ХПС е=0,3; для ДПГ-4 е=0,25; для
приборов упругого отскока и прибора НИИЖБ е=0,20;
для метода отрыва со скалыванием и метода отрыва
е=0,20. Импульсному ультразвуковому методу при на-
личии «привязочных» кубов соответствует погрешность
—'0,25. При испытании бетонов, для которых не имеется
тарировочной кривой, погрешность приборов, основан-
ных на вдавливании штампа, составляет ~0,4, а упру-
гого отскока ~0,25—0,30. При использовании привя-
занных тарировочных кривых погрешность большинства
методов снижается до 0,15—0,20.
Применяя вышеприведенные зависимости, можно
рассчитать прочность бетона.
Например, при испытании бетонной конструкции (состав и дру-
гие данные о бетоне неизвестны) склерометром Шмидта была полу-
чена величина ₽Сж = 280 кгс/см\ а дисковым прибором ДПГ-4 —
Ясж=380 кгс/см2. Тогда мы можем записать:
— 280 кгс/см2} R3 = 210 кгс/см2} R6 = 228 кгс/см2}
Т?2 = 380 кгс/см2} Ri = 350 кгс/см2} R3 = 532 кгс/см2*.
Поскольку Ri>Rs} Rs>Ra и R6>Ri, имеем (I случай)
RcM —
Р. 4- R& 350 -4- 228
*- = —J-------= 289 кгс/см2.
2 2
Этот способ хотя и повышает точность определения
/?сж в изделиях и конструкциях, а также отличается
простотой расчета, но имеет некоторые недостатки;
1) при одновременном использовании трех и более
методов испытаний бетона он практически неприемлем;
2) если пределы отклонений от величин, полученных
различными методами, даже частично не совпадают,
определить наиболее вероятное значение прочности бе-
тона невозможно. В практике могут встречаться случаи,
когда пределы хотя не совпадают, но располагаются
достаточно близко друг от друга, и выявляется необхо-
димость определять /?сж по данным проведенных изме-
рений.
Для более точного определения /?сж по результатам,
полученным различными приборами, могут быть приме-
нены положения теории вероятностей об обработке не-
равноточных измерений определенной величины. Наибо-
лее вероятное значение /?сж рассчитывают по формуле
k=n
s Rkpk
Ясж = , (34)
£ Pk
k=l
где Rk — значения прочности, полученные различными методами;
Л=1, 2, 3, ...» п; pk — значения относительных весов измерений.
Относительный вес при любом законе распределения
равен pk=l/(j2kt т. е. представляет собой величину, обрат-
ную квадрату среднеквадратического отклонения или
дисперсии. Таким образом, зная величину среднеквад-
ратического отклонения для каждого* использованного
метода испытаний, можно вычислить наиболее вероят-
ное значение прочности бетона по результатам прове-
денных испытаний. Если значения Rk, полученные раз-
личными методами испытаний, имеют одинаковую вели-
чину о, т. е. все Rk равноточны, вышеприведенная фор-
мула (34) приобретает вид
k=n
2 Rk
Rcm = » (35)
п
т. е. /?сж вычисляется как среднеарифметическое значе-
ние.
В тех случаях, когда о определить не представляется
возможным, зная точность примененных методов (при-
боров), можно допустить вычисление pk по формуле
<36)
где ARk — ошибка для измеренной величины Rk.
Таким образом, по полученным значениям Rk с уче-
том ошибок примененных методов можно рассчитать по
формуле (34) наиболее вероятную прочность бетона.
Формулой (35) можно пользоваться в тех случаях, когда
для всех полученных Rk значения &Rk одинаковы, т. е.
А/?1=А/?2==А/?з = ••• = А/?П*
Для рассмотренного выше призера: по первому методу #1 =
=260 кгс!см2 (ei = ±15°/o); по второму методу /?2=300 кгс{см2
(е2= ±20%).
Тогда Д^=39; pI = l/A/?f =0,658-10"3; ДЯ2=60; р2=1/Д/?| =
=0,278* 10-3. Отсюда
Ri Pi + Rz Ра
Rc)K —
Л + Р2
260*0,658 + 300*0,278 , в
----- —---------2— = 271 кгс /см?.
0,936
Следовательно, при определении прочности бетона
с различной точностью менее точные результаты незначи-
тельно сказываются на вычисленной величине Лсж. От-
метим, что по ранее приведенному методу расчета вели-
чина Rem равна 289 кгс/см2, т. е. результаты, полученные
при оценке обоими методами, почти совпадают.
Каковы же допустимые отклонения результатов, по-
лучаемых при отдельных методах испытаний от вычис-
ленной величины Лсж.? В отличие от испытаний стандарт-
ных кубов, где получаемые результаты равноточны, при
использовании различных методов контроля качества бе-
тона приходится иметь дело главным образом с нерав-
ноточными измерениями. При этом имеет значение не
только величина Rk, но и точность, с которой она опре-
делена.
Действительно, величина Лсж может оказаться ближе
к отдельному, ‘значительно отличающемуся от остальных
значению Ла, если оно определено методом с наиболее
высокой точностью. Поэтому в предлагаемом расчете
целесообразно нормировать отклонение Rk от Лсж с
учетом точности методов.
Принимая предел допустимого отклонения ±2О°/о,т.е.
-с1;-— 100 < 20%,
Лож
можно предложить следующее: крайнее значение Лл, име-
ющее наибольшую погрешность (наименьшую точность),
в расчете не учитывается, если оно отклоняется от Лсж
более чем на 20%.
Примеры:
Ri = 220 кгс/см2\ ех 10%; ДЛ1 =± 22 кгс/см2; р± = 2,06* 10—8;
Ла = 240 кгс)см2\ е2 =± 15%; ДЛ2 =±36 кгс/см2\ р2 = 0,775«10—8
/?з = 300 кгс/см2', е8=±20%; ДЛ8=±60 кгс/см2\ р9 = 0,278.10—8;
D Л1Р1 -f- R2P2 + R3P8 722 QQn , 2
Лсж = — д --------------= —— =230 кгс/см1-
Pi + Pa + Pa 3,11
Поскольку
Лсж — Ля
8 100 = 30,5 > 20%
и величина Лз определена с наименьшей точностью, значение Лз от-
брасывают и Лсж вычисляют по результатам первых двух методов:
^СЖ —
R1P1 4~ #аРа
Pi + Ра
639
2,83
= 225 кгс/см2* .
Если в приведенном примере для R\ принять ei = ±20%» а для
629
аз — ез = ±10%, то значение #Сж получается равным ' —т ~
2,оЭ
— 263 кгс/сл2, т. е.' в расчете будут учитываться все полученные ве-
личины R\, R2 и R3.
Для вычисленных значений /?Сж можно приближенно
определить среднеквадратическое отклонение по фор-
муле
(37)
или с учетом формулы (36)
—
(38)
Для приведенных выше численных примеров величи-
на ошибок соответственно составит:
&Rj = —' — = 33 кгс/см2',
Уэ,зб.ю-«
Л/?т1 = — — = 19 кгс/см2',
У 28,3.10—1
A/?TTT — —~ ® 20 кгс/см2*
У 23.9.10-4
Комплексное применение методов повышает точность
определения прочности бетона. Описанный способ рас-
чета хотя и более трудоемкий, чем ранее предложенный,
но позволяет решать возникающие задачи при совмест-
ном применении неограниченного количества способов
контроля прочности бетона. Для установления экспери-
ментальных зависимостей может быть, в частности, ис-
пользован и метод множественной корреляции.
* При использовании метода расчета, описанного ранее, получим
223 кгс/см2.
3. Применение комплексных методов определения
прочности бетона
Как показывают многочисленные экспериментальные
исследования и производственный опыт, применение ком-
плексных неразрушающих методов испытания позволя-
ет определять прочность бетона с большей точностью
и надежностью. В ЦНИЛ Главкиевгорстроя изучали,
какова же степень повышения точности определения Ren;
при комплексных испытаниях неразрушающими метода-
ми. Для этой цели бетонные образцы-кубики испытыва-
ли различными методами: импульсным ультразвуковым
(прибором УП-4), упругого отскока (прибором Царицы-
на, Корниловича, Осадчука) и пластической деформации
(эталлонным молотком). Соответственно были получены
значения прочности R2 и 7?3. После указанных испы-
таний определяли фактическую прочность бетона на
сжатие /?ф на прессе. Значения R\t R2 и /?3 по результа-
там измерений вышеназванными приборами вычислены
с помощью тарировочных ‘зависимостей, не привязанных
к исследуемому бетону. При этом точность испытаний
бывает недопустимо мала, и неизвестно, какой из приме-
ненных методов обеспечивает в данном конкретном ис-
пытании большую точность.
По значениям Ri, R2, R3 определяли способом обра-
ботки неравноточных наблюдений наиболее вероятное
значение R™, вычисленное тремя методами. Поскольку
в отличие от реальных испытаний конструкций в данном
случае была возможность определить R$, произведены
вычисления точности испытаний бетона для каждого из
примененных методов и комплексного метода. Как вид-
но из табл. 38, комплексный метод значительно повыша-
ет точность испытания прочности бетона без его разру-
шения.
Величины вычислены по результатам испытания
тремя методами. Для этих же методов испытаний под-
считайы наиболее вероятные значения прочности при ис-
пользовании в комплексном способе расчета только ре-
зультатов двух методов (из трех имеющихся). При ис-
пользовании величин /?1 и 7?3, R2 и /?3, /?1 и R% наиболее
вероятное значение прочности обозначим соответственно
^сж3»^3 Результаты этих вычислений и данные
определения точности испытаний приведены в табл. 39.
to Таблица 38. Данцые определения прочности бетона комплексным способом
(по результатам испытания тремя методами)
№ образца «1 *3 «3 пШ *сж р pill Ф =* 100 8 е а: Хз е* № 8 р 1 ,Хэ 8
1 181 80 77 102 101 1 78 22 25
2 173 70 134 102 101 1 70 30 31
3 152 72 95 108 99 8 41 33 12
4 171 120 200 145 151 4 18 17 38
5 157 135 210 150 154 2 1 15 33
6 262 । 100 121 180 131 27 46 45 33
7 220 98 НО 176 129 27 25 44 38
8 252 100 165 180 143 21 40 45 8
9 183 135 194 1Э0 165 13 4 29 2
10 173 140 178 210 163 22 18 33 15
Средние ошибки — — — — — 12,6 34,1 29,3 23,5
1 | 28,9%
Таблица 39. Результаты определения прочности бетона
комплексным способом
(по результатам испытания двумя методами)
№
образ-
ца
D1—*
*сж
«1-2
*сж
^2^,00
«Ф
п d?—3
» 100
«ф
«<Ь-^ж2
—5—— loo
ЛФ
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
111
97
100
147
155
141
135
140
168
159
79
78
78
133
148
106
102
111
148
150
121
162
130
175
163
212
165
236
185
174
22
23
28
8
6
41
42
38
22
28
18
61
17
21
3
18
6
31
3
17
Сред-
ние
ошиб-
ки
12,8 25,8 19,5
19,3%
Таким образом, в проведенной серии испытаний сред-
няя ошибка по результатам испытания одним методом
28,9%, двумя методами 19,5%, а тремя методами 12,6%•
Имеющиеся данные аналогичных испытаний также сви-
детельствуют о повышении точности определения проч-
ности бетона при комплексных испытаниях неразруша-
ющими методами. Комплексные испытания применяют
в ЦНИЛ Главкиевгорстроя при определении прочности
в тех конструкциях, для бетона которых отсутствуют та-
рировочные зависимости.
Предложенные комплексные методы определения 7?Сж
нашли применение в ряде организаций [10, 49, 67, 111,
160, 262] и, как правило, дают наиболее достоверные
результаты. В литературных источниках [94, 95, 173,276,
277] отмечалась эффективность применения комплекс-
ных методов. Выполненные за последнее время экспери-
ментальные работы и производственные испытания поз-
волили положительно оценить их возможности. По дан-
ным [74], точность определения Rcw значительно повы-
сится, если использовать связи с двумя характеристика-
ми Ед и 6д. Она также возрастает при одновременном
измерении продольных и поперечных колебаний [49].
Так, при испытаниях 340 образцов отклонения /?тар от
7?Ф составили более 18% при использовании: ‘зависимос-
ти Рпоп—/?сж в 27,7% случаев, зависимости Упр—7?сж
в 29,3% случаев и двух тарировочных зависимостей в
21% случаев.
Успешно применяются при исследовании качества бе-
тона импульсный ультразвуковой метод и метод отрыва
и скалывания [125]. По. данным Донпромниипроекта,
в 1966—1969 гг. с помощью указанных методов были
проведены комплексные испытания прочности бетона
в 150 ответственных конструкциях. Имеются данные
[263] об эффективном применении импульсного ультра-
звукового метода и метода отрыва закладных стержней
от бетона [263]. ЦНИЛ Главцентротяжстроя комплекс-
ные испытания прочности бетона в подкрановых балках
производит с одновременным использованием ультразву-
ковых приборов и эталонного молотка. Для контроля
качества газосиликата Совместно применяли ультразву-
ковой прибор и пенетрометр [160].
Данные испытания прочности бетона с помощью
ультразвукового прибора, прибора Польди—Вайтцмана
(показатель твердости Г) и склерометра Шмидта (пока-
затель отскока Я) были опубликованы в работе [146].
Испытывались образцы различного возраста и составов,
что привело к увеличению абсолютных значений о. Дан-
ные корреляционного анализа полученных результатов
приведены в табл. 40.
Уменьшение величины о при использовании несколь-
ких корреляционных зависимостей отмечается также в
работе [74].
При испытаниях мостовых конструкций успешно при-
меняют метод упругого отскода совместно с импульсным
ультразвуковым методом и испытанием кернов [125].
В настоящее время создан ряд приборов, при помощи
которых можно проводить испытания бетона нескольки-
ми методами [173]. Так, прибор ГПНВ-5 позволяет
испытывать бетон методом отрыва и скалывания и мето-
дом пластической деформации, а прибор КМ —опреде-
лять 7?сж методами упругого отскока и пластической де-
230
Таблица 40. Корреляционные зависимости
Тип уравнения регрессии Уравнения регрессии в различ- ном воз- расте Q в воэрас- те 28 су- ток
#сж = avn 7?сж = 0,1881о4'4824 34,5 21,8
Лсж = аТт 7?сж = 0,30357*181572 34 25,1
Ясж = /?сж = 0.01925Я2158982 36 —
Лсж = ои2 4~ би с 7?сж = 66,79и2 — 400,267о + + 628,0625 32,9 —
Лсж = аТ2 + ьт + с /?сж = 0,0735Т2 + 3,987Т — — 31,57 33,4 —
ЛСж = аН2 -|- ЬН + с Лсж = 0,1985Я2 — 0,699Я — — 21,822 37,1 —
Лсж = а (у2Н)2 + + 6(»2Я) + с Ясж = 0,00028 (о2Я)2 + + 0,1432 (оУ/) — 2,316 26,8 —
Лсж.= в (у2Т]2 + + б(о2Т) + с Лсж = 0,0000284 (о2Т)2 + + 0,26379 (о2Т) —7,06 25,3 —
Лсж = av’l + Tm Лсж = 0,1428V2,57408 Т0,92102 23,6 16,2
Лсж = avn + Hm Лсж = 0,02188 о2162718 Я1’44115 26 —
формации. Несколько характеристик можно измерять
ультразвуковыми приборами.
В отдельных случаях комплексные испытания можно
проводить путем измерения одной и той же характерис-
тики, но при разных условиях или при различном состоя-
нии бетона. Так, предложенная М. М. Капкиным и
В., Н. Ярмаковским оценка изменения структуры бетона
по Дор более точна, чем по величине v (см. стр. 169). Но
Дор является, это следует из ее определения, комплекс-
ной характеристикой, так как для ее вычисления требу-
ется определить и измерить v при разных состояниях
бетонных образцов.
Поскольку комплексные испытания предусматривают
испытания несколькими методами, их проведение более
трудоемко. Однако в тех случаях, когда отсутствуют при-
вязанные тарировочные зависимости или испытывают
особо ответственные конструкции, комплексные методы
являются единственным надежным способом определе-
ния /?С;к с максимальной точностью.
ГЛАВА III
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТИ ЛЕГКИХ БЕТОНОВ
НЕРАЗРУШАЮЩИМИ МЕТОДАМИ
1. Особенности испытания легких бетонов
на пористых заполнителях
За последние годы широкое применение в строитель-
стве нашли легкие бетоны на пористых, главным обра-
зом искусственных, заполнителях. Все больше исполь-
зуют конструктивный легкий бетон при возведении не
только гражданских и промышленных зданий, но и ин-
женерных сооружений. Поэтому исследования, связан-
ные с применением неразрушающих методов для испыта-
ния прочности легких бетонов,f приобретают значитель-
ный практический интерес, тем более что методы
определения прочности бетонов на легких заполнителях
имеют ряд особенностей, которые заслуживают специ-
ального рассмотрения.
Известно, что прочность обычных тяжелых бетонов
в основном определяется прочностью цементно-песчано-
го раствора, на котором он приготовлен. Значительно
меньшую роль играет прочность крупного заполнителя.
Поэтому прочность бетона может быть определена как
функция прочности его растворной составляющей. На
этом основан ряд методов испытания прочности бетона
без его разрушения: вдавливания, стрельбы или взрыва,
упругого отскока и др.
Прочность бетонов на лагких заполнителях зависит
от вида крупного заполнителя, его прочности и прочнос-
ти растворной части. Одной и той же прочности раствора
соответствуют разные значения прочности керамзитобе-
тона (рис. 66) В зависимости от физико-механических ха-
рактеристик керамзитового гравия. Например, при Rew
раствора 300 кгс!см2 RCw керамзитобетона изменяется
от 125 до 250 кгс!см2, а при/?Сж раствора 400 кгс!см2—
от 140 до 330 кгс!см2. Пропорциональность между проч-
ностью легкого бетона и прочностью раствора сущест-
вует до определенного предела. После его достижения
относительное увеличение /?Сж бетона начинает замед-
Рнс. 66. Зависимость прочности бетона при сжатии от пре-
дела прочности раствора для различных заполнителей
(по данным А. И. Ваганова)
/ — бетон на гранитном шебне; 2 — керамзитобетон на керамзито-
вом гравии. V-1,4 т/ж3; 3 —то же. v-1,07 т/ж3; 4 —то же, V —
-0,86 т/ж3; 5 — то же, ? -0,66 т/м3; 6 — то же, V -0,52 т/м3
является функцией прочности керамзитового гравия
и его содержания в бетоне. Таким образом, прочность
раствора не определяет однозначно прочность керамзи-
тобетона и других бетонов на легких заполнителях, и,
следовательно, большинство неразрушающих механиче-
ских методов, основанных на связи /?бет=/(/?₽аст), не
всегда позволит достаточно точно и надежно определить
/?сж легкого бетона.
Из-за особенностей легких бетонов могут снизиться
достоверность и точность также и физических методов
испытаний. Так, с повышением прочности раствора после
определенного предела не увеличивается /?Сж бетона,
в то время как скорость распространения ультра’звуко-
вых волн может возрастать. В ряде экспериментальных
работ было показано, что модуль упругости керамзито-
бетонов одинаковой прочности возрастает с увеличением
их объемной массы (в пределах от 1400 до 2000
Это, в свою очередь^ приводит к нарушению зависимости
7?сж=/(у), Указанные особенности легких бетонов ска-
зываются и при определении изменения их прочности во
времени, когда рост прочности раствора и бетона связан
с различными закономерностями.
При применении легких бетонов низких марок с боль-
шим содержанием керамзитового гравия или другого
легкого заполнителя в производственных условиях часто
образуются в бетоне участки с неплотной структурой.
В этих случаях точность измерения ультразвуковым ме-
тодом и некоторыми механическими методами значи-
тельно уменьшается. Нередко при использовании мето-
дов, основанных на вдавливании штампа и стрельбы,
крупный заполнитель разрушается вследствие низкой
прочности, что приводит к искажению получаемых ре-
зультатов. Д. Руднаи [158] видит в этом причину невоз-
можности использования шарикового молотка для испы-
тания некоторых видов легких бетонов.
Эффективность применения различных физических
и механических неразрушающих методов для испытания
прочности легких бетонов изучали в ЦНИЛ Главкиев-
горстроя как в лабораторных, так и в производственных
условиях [109, 254]. Были испытаны образцы из керам-
зитобетона различного состава и возраста следующими
методами и приборами: импульсным ультразвуковым,
упругого отскока, методом отрыва и скалывания, мето-
дом отрыва, методом толчения и стандартным на прессе,
эталонным молотком и дисковым прибором ДПГ-4. Для
всех образцов определяли влажность и объемную массу
бетона.
Установлено, что зависимость твердости раствора,
определяемой дисковым прибором и эталонным молот-
ком от 7?сж бетона, характеризуется общей закономерно-
стью: чем меньше прочность керамзитобетона, тем боль-
ше размеры отпечатка штампа. Однако разброс показа-
телей велик, особенно в области низких марок (менее
100). По полученным экспериментальным данным труд-
но выявить зависимость Ясж=/(^оА4) для керамзито-
бетонов с различным содержанием крупного заполни-
теля.
Хотя при испытаниях методом упругого отскока так-
же характерен значительный разброс полученных дан-
ных, здесь больше всего сказывается влияние содержа-
ния керамзита в бетоне на зависимость 1?сж=/(Я). Это
позволяет при тщательной тарировке использовать тако-
го рода зависимости для определения /?Сж в заводских
условиях. При оценке прочности керамзитобетонов ма-
рок менее 100 погрешность прибора значительно возрас-
тает.
Метод толчения недостаточно точен. Более перспек-
тивным представляется испытание крупного легкого За-
полнителя одновременно с растворной составляющей.
Так же, как и при использовании метода упругого отско-
ка, здесь имеется зависимость связи RcW=f(Xi) от со-
держания керамзитового гравия в бетоне. Однако точ-
ность этой связи еще недостаточно высокая, а для низ-
ких марок неудовлетворительна.
Результаты испытаний бетона импульсным ультра-
звуковым методом показывают, что для бетонов с проч-
ностью ниже 100 кгс)см? пб полученным данным не пред-
ставляется возможным установить надежную зависи-
мость скорости ультразвука от прочности керамзитобето-
на. Для бетонов более высоких марок такая зависимость
является функцией содержания керамзитового гравия
в бетоне. Однако при использовании различных видов
керамзитового гравия, отличающихся объемной массой,
точность связи /?c»=f(0) уменьшается. Поэтому тща-
тельная тарировка с учетом особенностей состава керам-
зитобетона и свойств его составляющих является основ-
ным условием применения ультразвукового метода.
Большую точность обеспечивает использование зависи-
мости Rcm=f(vy) (рис. 67).
Наибольшая точность определения 7?Сж по сравнению
с другими методами обеспечивается при испытании на
отрыв и скалывание (рис. 68). Поскольку указанным ме-
тодом оценивается механическая прочность не раствора,
а бетона, т. е. с учетом прочности его составляющих
и сцепления между ними, в полученных результатах от-
мечена более тесная статистическая связь между /?Сж
и вырывным усилием. Отсутствие постоянной и неизмен-
ной зависимости между прочностью бетона на сжатие
и на отрыв может потребовать тарировки приборов для
определенного вида бетона и технологии, однако и с уче-
том этого обстоятельства, как следует из полученных
результатов, зависимость /?сж=/(Рвр) в данном методе
имеет приемлемую для практики точность. К недостат-
кам этого метода следует отнести большую в сравнении
с другими методами трудоемкость испытаний, непрйме-
Рис. 67. Зависимость /?с>к от v и у для керамзито-
бетона
Рис. 68. Зависимость ЯСж от вырывного усилия для
керамзитобетрна
нимость прибора для оценки прочности бетона в тонко-
стенных конструкциях. Аналогичные результаты получе-
ны при испытаниях керамзитобетона методом отрыва.
При изготовлении легких бетонов низких марок с
большим содержанием керамзитового гривия или друго-
го крупного пористого заполнителя в бетоне могут на-
ходиться участки с неплотной структурой. В этом случае
применение как ультразвукового импульсного метода,
так и методов, связанных с исследованием свойств по-
верхностного слоя (вдавливание штампа или упругого
отскока), не дает возможности учесть влияние межзер-
новых пустот. Этим, в частности, объясняется большой
разброс показателей при построении тарировочных за-
висимостей для керамзитобетонов с прочностью менее
100 кгс/см2, испытанных указанными методами. Несколь-
ко лучшие результаты дает ультразвуковой импульсный
метод в случае учета объемной массы, но все же точ-
ность тарировочной зависимости следует признать не-
достаточной.
В ЦНИЛ Главкиевгорстроя были выполнены испы-
тания образцов керамзитоперлитобетона и керамзитобе-
тона в виде изготовленных отдельно и выпиленных из
стеновой панели кубов. Данные испытаний импульсным
ультразвуковым методом и на прессе приведены
в табл. 41.
Таблица 41. Результаты испытания легких бетонов
Бетон Скорость ультра- авука в м/сек кгс/см* Бетон Скорость ультра- звука в м/сек ^сж* кгс/см*
Керамзитопер- 2704 108 Керамзитобе- 2880 70
литобетон 2939 62 тон 2886 68
2049 34 2894 40
2770 91 2997 59
2892 128 2835 58
2900 65 2860 47
Керамзитобе- 2860 49 2655 27
тои 2684 42 2655 28
2700 42 2496 27
2590 52 2736 53
2674 32 2706 50
2670 39 2635 51
2534 39 2720 33
2594 29 3080 48
2504 34 3126 50
Поскольку эти результаты не позволяют выявить точ-
ной зависимости /?Ст—v для керамзитобетона и керам-
зитоперлитобетона низких марок, неразрушающие мето-
ды пока не рекомендуется применять для бетонов марок
ниже 100, в испытываемых бетонах объем межзерновых
пустот не должен превышать 3—5% и, наконец, целе-
сообразно устанавливать тарировочную зависимость
между прочностью и произведением у (или р) на изме-
ряемую при испытаниях характеристику бетона (напри-
мер, скорость ультразвука или диаметр отпечатка на
поверхности). ГОСТ 17624—72 предусматривает исполь-
зование ультразвукового метода для определения проч-
ности легких бетонов только марки 200 и выше.
Второе ограничение, связанное с зависимостью проч-
ности легкого бетона от прочности пористого заполните-
ля, обеспечивает достаточную надежность результатов
при использовании неразрушающих методов для бето-
нов, лежащих в пределах наклонной части кривых на
графике А. И. Ваганова. Следует также учитывать объ-
емную массу бетонов при построении тарировочной за-
висимости.
Указанные ограничения с учетом дополнительных
требований, предъявляемых и при испытаниях тяжелых
бетонов (таких, как, например, влажность бетона, пре-
дельная прочность бетонов и т. п.), дают возможность
успешно применять неразрушающие . испытания конст-
рукций из легких бетонов.
Исследования, проведенные в МАДИ и ВНИИЖеле-
зобетоне, также показали возможность применения,
в частности, ультразвукового метода для испытания ке-
рамзитобетонов высокой прочности [51, 64, 219]. Под-
тверждено, что с учетом состава керамзитобетона повы-
шается точность связи 7?сж—v, для выражения которой
рекомендуется следующая зависимость: Ясж=&о+&1И4+
+ &2Ф + b3Rx + bjllU, где ф — объемная концентрация
керамзита; /?к — его прочность в кгс!см2\ П/Ц— весовое
отношение расхода песка и цемента; bQ, bh b2t b3 и b4 —
коэффициенты.
Прочность керамзитобетонных и керамзитопенобе-
тонных панелей в работах, выполненных совместно ла-
бораторией легких бетонов НИИЖБ и ЦНИЛ Главкиев-
горстроя, определяли путем выпиливания цилиндров'
D=10 и 15 см с помощью специальной передвижной
установки и ультразвуковым методом. В экспериментах,
выполненных в НИИЖБ [109, 112], установлено, что
вид мелкого пористого заполнителя незначительно влия-
ет на связь /?Сж—я, если в бетоне ПЩ&const. Меньше,
чем в тяжелых бетонах, влияет фракционный состав
крупного заполнителя, если объемное содержание пос-
леднего остается неизменным. С увеличением содержа-
ния мелкого заполнителя скорость ультразвука умень-
шается тем больше, чем легче песок. Влияние химиче-
ских добавок, количество цемента и В/Ц сказывается
так же, как и в тяжелых бетонах. Однако данные выво-
ды будут справедливы в пределах наклонной части кри-
вых, приведенных на рис. 66. С изменением влажности
аглопоритобетона от 0 до 11% (по объему) скорость
возросла на 5%, а прочность уменьшилась на 6%. Вели-
чина Ед выросла у аглопоритобетона на 24%, а керамзи-
тобетона — на 17% при изменении влажности от 0 до
16%. Близкие результаты были получены в работе [259]:
с увеличением со на 1% значение Ед повышается на
1,59%. Условия приготовления легкобетонных смесей не
вносят сколь-либо существенных изменений в зависимо-
сти /?сж=/(х<). Условия твердения легких бетонов вно-
сят изменения в зависимость /?Сж — и. Частично это свя-
зано и с изменением влажностного состояния бетона.
Применение комплексных методов позволяет повы-
сить точность определения /?сж в легких бетонах. По
данным В. Н. Морщихина, для зависимостей /?Сж—v;
Ксж—и /?сж—fopv коэффициенты корреляции составят
соответственно 0,770±0,047; 0,885±0,025; 0,906±0,021.
Было проведено опробование ультразвукового мето-
да и эталонного молотка для испытания шлакопемзо-
бетона в образцах и плитах ПНС-4 [10]. Результаты ис-
пытания шлакопемзобетона с /?Сж от 200 до 400 кгс!см2
свидетельствуют о целесообразности использования ука-
занных методов. Неразрушающими методами определя-
ли прочность и однородность несущих стен здания гости-
ницы [89]. Это позволило получить фактическую карти-
ну распределения прочности в конструкции.
В ЦНИЛ Главкиевгорстроя изучали влияние отрица-
тельных температур и влажности на скорость ультразву-
ка в керамзитобетоне [101]. Скорость ультразвука
в керамзитобетоне при снижении температуры от 20 до
0°С, как правило, несколько уменьшается. Это может
быть объяснено снижением скорости ультразвука в во-
де, находящейся в порах цементного раствора и запол-
нителя. Изменения скорости ультразвука в темпера-
турном диапазоне 20—0°, как правило, для "керамзито-
бетона незначительны, поскольку объем, занимаемый
водой, значительно меньше того, который занимает
твердая составляющая керамзитобетона. По мере пони-
жения температуры вода замерзает в порах и капилля-
рах все меньшего размера. Скорость распространения
продольных ультразвуковых волн при прохождении че-
рез лед значительно выше, чем в воде. Поэтому при по-
нижении температуры от 0 до —30° значительно возрас-
тает v в керамзитобетоне и больше всего у образцов,
подвергнутых водонасыщению под вакуумом, т. е. в бе-
тоне, в котором объем, занимаемый водой, больше.
В интервале температур от —30 до —40° изменение v
незначительно. Это может быть объяснено тем, что ос-
новная часть воды, содержащейся в керамзитобетоне,
уже перешла в лед. Таким образом, измеряя vt можно
оценивать степень промерзания керамзитобетона, его
льдистость.
Прирост v при отрицательных температурах, таким
образом, зависит для данного керамзитобетона в основ-
ном от температуры и степени его водонасыщении. В об-
щем случае влияние оказывают состав и структура
керамзитобетона, определяющие величину максимально-
го водопоглощения и характер пористости. Скорость
ультразвука для керамзитобетона всегда ниже, чем для
обычных тяжелых бетонов той же прочности. При оценке
качества керамзитобетона с прочностью менее 100кгс/см2
импульсный ультразвуковой метод использовать не сле-
дует. Указанные обстоятельства важно учитывать при
испытании конструкций из керамзитобетона неразруша-
ющими методами.
2. Испытания ячеистых бетонов
Для определения прочности ячеистых бетонов исполь-
зуются главным образом следующие методы неразруша-
ющих испытаний: пластической деформации, импульс-
ный ультразвуковой (ГОСТ 17624—72 на ячеистые бето-
ны не распространяется) и радиометрический (по ГОСТ
17623—72).
При исследованиях долговечности ячеистых бетонов
применяют маятниковый прибор У-1 [163], основанный
на измерении с помощью индикатора глубины погру-
жения в бетон бойка под действием удара кулачка. Ра-
диус сферической поверхности бойка 2,5 мм. Среднюю
величину глубины погружения определяют как среднее
арифметическое значение глубины погружения по ре-
зультатам, полученным при пяти ударах. Опыты показа-
ли, что глубина погружения бойка у бетонов с у=
=700 кг]мг в 1,7 раза меньше, чем у бетонов с у=
= 500 кг]м\
Для испытания прочности автоклавного пенобетона
с у=650-т-750 кг)мг применен прибор, представляющий
собой металлическую направляющую трубку, в которой
перемещается стержень с острием на конце [56]. Под
действием свободно падающего груза острие погружает-
ся в поверхность бетона. По глубине погружения при
помощи тарировочной зависимости определяют /?Сж бе-
тона.
Аналогичный принцип использован в работе [160].
От описанного он отличается тем, что глубина погруже-
ния конуса бойка принята постоянной (10 мм). Тариро-
вочная зависимость устанавливалась между 7?сж и ко-
личеством ударов, необходимых для погружения бойка
на 10 мм. Конус бойка в этом приборе имеет угол при
вершине 26°, высоту 13 мм и диаметр основания 6,1 мм.
Твердость его Я/?С=45-?-50. По данным авторов при-
бора, точность определения /?Сж составляет 15—20%.
Для контроля прочности термоизоляционных пенобе-
тонов можно использовать прибор КР-5 [93]. Он осно-
ван на вдавливании в поверхность бетона под действием
пружины металлического стержня сечением 1 см2.
M&tqr пластических деформаций применяют совме-
стно с импульсным ультразвуковым для контроля проч-
ности газосиликата в стеновых панелях [160]. Совмест-
ное применение указанных методов с расчетом /?Сж по
методике [172] позволило определять прочность с по*
грешностью, не превышающей 13%.
Испытания газокукермитовых крупных стеновых
блоков показали возможность определения /?Сж блока по
величине о, а также по значениям о и у [222]. Рекомен-
дуются следующие зависимости, связывающие указан-
ные характеристики: /?сж=0,058о—76; /?сж=0,0376о+
+0,0573у—88. При испытании ячеистых бетонов радио-
метрическим методом можно воспользоваться зависимо-
стью, предложенной В. М. Москвиным, Н. И. Левиным,
Б. А. Новиковым и С. А. Семенцовым. Эта зависимость
связывает прочность кубов с ребром 10 см и объемную
массу: Я=Ю0у2.
Ультразвуковой метод можно применять для иссле-
дований прочности автоклавного газобетона с 7?Сж до
200 кгс/см?, изготовленного по обычной и вибрационной
технологии [55]. Установлено, что при изменении у от
400 до 1100 кг/м3 величина v возрастает с 1,64 до
2,8 км/сек для виброгазобетона и с 1,5 до 2,5 км/сек для
обычного бетона. В среднем скорость ультразвука в виб-
рогазобетоне на 5—14% выше, чем в обычном. Вычис-
лить /?сж можно по тарировочным зависимостям или
с привязкой к испытанным кубам с помощью формул,
которые применяют для оценки прочности тяжелого бе-
тона.. По данным этих исследований, импульсный ульт-
развуковой метод обеспечивает определение Rсж С ТОЧ-
НОСТЬЮ 10—12%. С помощью ультразвукового и резо-
нансного методов находят значения Еп газобетонов.
В работе [121] приводятся тарировочные графики
RciK—v для контроля прочности газобетона на Павло-
дарском, Пензенском и Ленинградском заводах. Эти за-
висимости отличаются друг от друга, что свидетельст-
вует о нербходимости строить тарировочную кривую
применительно для каждого предприятия.
На’скорость распространения ультразвука в газобе-
тоне оказывает влияние его влажность [122]. С по-
вышением влажности от 0 до 20% в ячеистом бетоне ско-
рость ультразвука уменьшается. При со>20% скорость
стабилизируется, а иногда даже несколько возрастает,
но при ©>40 % наблюдается дальнейшее ее снижение.
Предполагается, что указанное изменение v фиксирует
адсорбционное размягчение газобетона.
Успешное применение находят неразрушающие мето-
ды для контроля качества газобетона [39, 76, 88, 114,
115, 121]. Для испытания панелей на Автовском домо-
строительном комбинате в Ленинграде применяют само-
ходную установку АМ-Ш, с помощью которой определя-
ют /?сж ультразвуковым методом продольного профили-
рования и радиоизотопным посредством рассеянного
гамма-излучения. Установка АМ-Ш (рис. 69) смонти-
рована на базе электропогрузчика 4004А. Ее габаритные
размеры 1800X910X1410 мм и масса 1,9 т. В состав ус-
тановки входят ультразвуковой прибор УЗП-62, рентге-
нометр «Бамбук» и преобразователь ППТ-2, а также щи-
ток переключателя ультразвуковых каналов. Обслужи-
вает установку один оператор, который одновременно
является ее водителем.
Для проведения испы-
тания блок чувствитель-
ных элементов [БЧЭ]
приводят в контакт с по-
верхностью испытывае-
мой панели, которая нахо-
дится в вертикальном по-
ложении. При достижении
необходимого контактного
давления зажигается сиг-
нальная лампочка. На
БЧЭ установлены пять
пьезоэлектрических эле-
ментов и радиометриче-
ский прибор. В качестве
гамма-излучателя исполь-
зуется изотоп цезия-137
интенсивностью 10 мг-экв
радия. Габаритные разме-
ры БЧЭ 180Х240Х
Х540 мм. База измерения
для БЧЭ 10, 20, 30 и 40 см.
Работа оператора сос
Рис. 69. Установка АМ-1Л
в определении времени
прохождения ультразвука от излучателя до первого
и последнего пьезоприемника. Прочность газобетона рас-
считывают по зависимости 7?сж=/(^кв):
. _ Г<о Tig
*экв“ 3 “ 3 ’
где Т — время прохождения ультразвукового импульса до приемни-
ков, установленных на расстояниях 10 и 40 см.
Специальный номограммированный планшет позволя-
ет упростить вычисление ?Экв.
Радиометрическим методом определяют объемную
массу газобетона. Чтобы не увеличивалась погрешность
метода, контролируемое изделие следует устанавливать
не ближе чем на 0,5—0,8 м от других изделий.
Накопленный опыт применения неразрушающих ис-
пытаний для определения прочности различных видов
ячеистых бетонов позволяет рекомендовать методы пла-
стических деформаций с использованием специальных
приборов, предназначенных для испытания бетонов низ-
кой прочности, импульсный ультразвуковой и радио-
метрический. При определении /?Сж ячеистых бетонов
наиболее эффективно применение комплексных испыта-
ний, основанных на использовании вышеназванных ме-
тодов.
ГЛАВА IV
техника безопасности
ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ИСПЫТАНИЙ
При контроле прочности бетона в образцах, издели-
ях, конструкциях и сооружениях необходимо строго вы-
полнять требования по технике безопасности, предъяв-
ляемые СНиП III-A.11-62 «Техника безопасности в стро-
ительстве» и изложенные в соответствующих инструкци-
ях и указаниях к применяемым методам и приборам.
Бетонные образцы испытывают на прессах (испыта-
тельных машинах), прошедших проверку органами госу-
дарственного метрологического надзора. Все машины
должны быть исправны, вычищены и смазаны. Прессы
устанавливают на бетонные фундаменты и закрепляют
анкерными болтами с последующей заливкой раствора.
Электродвигатели, шкивы и другие виды передач
должны быть ограждены защитными устройствами.
Подводка электроэнергии к прессам делается постоян-
ной. Электродвигатели заземляют. Сопротивление зазем-
ляющего устройства должно быть не более 4 ом (в пе-
риод наименьшей проводимости почвы). Сопротивление
изоляции для электродвигателя в горячем состоянии до-
пускается не менее 0,5 мом, для аппаратуры и электро-
проводки — не менее 2 мом. Последнее считается недо-
статочным, если в процессе эксплуатации при повтор-
ных замерах сопротивления изоляции его величина по
отношению к первоначальным замерам снизилась для
электродвигателя на 30%, а для проводки на 50%.
Во время работы пресса запрещается его ремонти-
ровать. Не следует наклоняться для осмотра образца
при нагрузках более чем половина разрушающей.
Электрооборудование прессов осматривают не реже
одного раза в месяц. При монтаже и эксплуатации ис-
пытательных машин следует руководствоваться «Пра-
вилами технической эксплуатации электроустановок по-
требителей и правилами техники безопасности при экс-
плуатации электроустановок потребителей».
При бурении кернов и отверстий в бетоне рекомен-
дуется руководствоваться требованиями по технике бе-
зопасности, изложенными в «Инструкции по технике бе-
зопасности для машиниста станка ударно-канатного бу-
рения».
К испытаниям методами стрельбы и взрыва могут
быть допущены лица, прошедшие инструктаж и полу-
чившие удостоверение квалификационной комиссии. Пе-
ред началом испытаний необходимо проверить пистолет
и произвести выстрел вхолостую. Пистолет может быть
заряжен только непосредственно перед началом испыта-
ний. Заряженный пистолет нельзя переносить с места
на место; его нельзя направлять на людей и использо-
вать в местах возможного хранения легковоспламеня-
ющихся и взрывчатых материалов; нельзя стрелять без
предохранительных очков и без защитного наконечни-
ка. Посторонние лица не должны находиться вблизи
места испытаний. Не следует проводить испытания на
участках, расположенных близко от края конструкции,
так как это может привести к отколам, трещинам и ри-
кошетам. Особую осторожность нужно соблюдать при
испытаниях, конструкций небольшой толщины. Метод
взрыва применяют сравнительно редко. Он представля-
ет определенную опасность и выполняется с участием
специалистов по программе, согласованной с соответст-
вующими организациями. Испытание огнестрельными
видами оружия и методом взрыва производится в соот-
ветствии со специальными инструкциями.
Испытания другими приборами, основанными на ме-
тоде пластической деформации, не вызывают, как пра-
вило, особых осложнений. Приборы необходимо тща-
тельно осматривать перед испытанием. Так как при ис-
пытании бетона ударом возможно образование оскол-
ков, испытатели должны работать в защитных очках.
При испытаниях методом отрыва применяют эпок-
сидный клей. К обращению с ним могут быть допуще-
ны лица, прошедшие специальный инструктаж и меди-
цинский осмотр. При систематической работе с клеями
осмотр должен проводиться через каждые 6 месяцев.
Основные требования по технике безопасности изложе-
ны в «Санитарных правилах при работе с эпоксидными
смолами». Неотвержденные эпоксидные смолы и от-
вердители в небольших количествах можно хранить в
производственном помещении только в хорошо закры-
той таре под тягой. Приготовление клеев в небольшом
количестве на основе эпоксидных смол допускается
только под вытяжкой или на открытом воздухе.
Во время работы необходимо пользоваться кистя-
ми, шпателями и другими приспособлениями так, чтобы
эпоксидный клей и его составляющие не попадали на
тело, одежду и обувь. Снимать подтеки и излишки не-
отвержденной эпоксидной смолы с изделий следует бу-
магой, а затем ветошью, смоченной ацетоном или этил-
целлозольвом. Применять бензол, толуол и другие ток-
сичные разжижители не допускается. Прилйпшую к ко-
же смолу удаляют мягкой бумажной салфеткой, затем
промывают горячей водой с мылом и жесткими щетка-
ми, осушают бумажными салфетками и смазывают
мазью на основе ланолина, вазелина или касторового
масла. Сильно загрязненные руки предварительно очи-
щают этилцеллозольвом, а затем уже отмывают водой.
После работы посуду и инструмент необходимо проте-
реть сначала ветошью, а затем промыть этилцеллозоль-
вом. Загрязненную бумагу и ветошь следует сжечь. Ма-
териалы, составляющие клей, поместить в герметически
закрытые сосуды и убрать под вытяжку.
Применение ультразвуковых приборов требует со-
блюдения обычных правил работы с радиоэлектронной
аппаратурой. Ремонт приборов должен производиться
специалистами.
При использовании рентгеновских лучей и гамма-
лучей в радиометрических и дефектоскопических мето-
дах необходимо строго выполнять «Санитарные прави-
ла работы с радиоактивными веществами и источника-
ми ионизирующих излучений», «Правила перевозки ра-
диоактивных веществ», НРБ—69 и Инструкцию [70].
Хранить свинцовые контейнеры с радиоактивными
изотопами необходимо в специальных помещениях,
а перевозить — в отдельных автомашинах. Все лица,
работающие с радиоактивными веществами и источни-
ками ионизирующих излучений, должны знать правила
безопасности и сдавать администрации соответствую-
щий техминимум (через каждые 6 мес.). Работать с ра-
диоактивными изотопами следует в специальной одежде.
При работах с гамма-лучами должны быть приняты
меры, чтобы не допустить облучения тех, которые могут
246
оказаться в местах проведения испытаний. На участке,
где проводятся работы, а также хранятся источники
гамма-лучей, должны быть вывешены плакаты со зна-
ками радиационной опасности (рис. 70). Следует обя-
зательно периодически проверять состояние здоровья
работающих с радиоактивными
В отличие от большинства
других вредных веществ гам-
ма-лучи непосредственно не
воздействуют на органы чувств
человека. Обнаружить радио-
активное излучение и измерить
его можно только с помощью
приборов. Степень излучения
проверяют с помощью дози-
метров [200].
Поскольку неразрушающие
испытания конструкций, как
правило, проводятся в условиях
заводов ЖБИ, строительных
объектов, зданий и сооруже-
ний, на предприятиях, где эти
изотопами.
конструкции эксплуатируются,
лица, выполняющие испытания, Рис- 70- Знак радиоактив-
должны хорошо знать правила ной опасности
техники безопасности,действу- /-~кРасный gjj; 2-желтый
ющие на данном предприятии
или объекте. При контроле прочности бетона сле-
дует руководствоваться правилами техники безопас-
ности, принятыми при обычных испытаниях конструк-
ций. К месту испытаний нельзя допускать посторонних
лиц, не участвующих в работе. При обследовании кон-
струкций, находящихся в аварийном состоянии, следует
принять специальные меры, обеспечивающие безопас-
ность лиц, проводящих испытания. При необходимости
нужно применять страховочные подмости, временные
крепления, усиления и т.п. В тех случаях, когда испы-
тание проводит группа специалистов, все указания в хо-
де испытаний должны поступать только от одного лица.
Испытания на предприятии (объекте) проводят с уве-
домлением главного инженера предприятия (объекта).
ГЛАВА V
ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ НЕРАЗРУШАЮЩИХ МЕТОДОВ
Область применения. В настоящее время неразру-
шающие методы испытания прочности бетона нашли
широкое применение на заводах сборного железобетона,
стройках, при обследовании уже построенных зданий
и сооружений. Их используют не только для обычных
цементных бетонов, но и при изучении свойств и конт-
роле качества пластбетонов, полимербетонов, гипсо-
и гипсоцементных бетонов, силикатных бетонов, кисло-
тостойких бетонов, асфальтобетонов и т.д. В значитель-
ной мере используется опыт применения неразрушаю-
щих методов для обычных цементных бетонов.
В жилищно-гражданском строительстве, для которо-
го характерно массовое изготовление сборных изделий
и конструкций в условиях заводского производства, на-
ибольшее применение нашли методы пластических де-
формаций и импульсный ультразвуковой. Различного
рода молотки позволяют довольно быстро определить
прочность бетона в различных местах конструкции [82,
97, 183]. В Главкиевгорстрое эталонный молоток при-
меняют для испытания прочности тяжелого бетона в сте-
новых панелях, сплошных и пустотелых панелях пере-
крытий, лестничных площадках и маршах, балках, ко-
лоннах и других изделиях. Этот метод позволил оце-
нить фактическую однородность бетона в панелях
(табл. 42).
Таблица 42. Значения фактической однородности
бетона в панелях
Элемент \ггп ЯСр а СО ходн
Куб — 141 19,9 14,1* 0,7
Панель . 140 136 15 11 0,65
* Асимметрия кривой распределения равна 0,43.
Ультразвуковые и радиометрические (для легких
бетонов) методы сложнее в эксплуатации. Однако их
применение позволяет в заводских условиях автомати-
зировать операции контроля.
В промышленном строительстве также используют-
ся приборы, основанные на методе пластической дефор-
мации. Однако здесь вследствие большей массивности
конструкций шире применяется импульсный ультразву-
ковой метод. Известны многочисленные примеры [92],
когда использование ультразвукового метода позволило
определить прочность бетона в фундаментах, фермах
и прогонах и других конструктивных элементах.
Для контроля прочности бетона в преднапряженных
балках и конструкциях шахт успешно используются ме-
тод отрыва и скалывания, а также метод отрыва [26].
Точность этих методов, а также пригодность для испы-
тания бетонов высоких марок обеспечивают их приме-
нение для испытания особо ответственных конструкций.
В сочетании с ультразвуковым методом они обеспечи-
вают весьма надежный контроль.
Накоплен значительный опыт применения ультразву-
ковых методов в гидротехническом строительстве [194].
Их применяли на строительстве Кременчугской, Днеп-
родзержинской, Киевской, Ингурской, Саратовской
и другие ГЭС. Ультразвуковым методом успешно об-
следовали гиперболическую железобетонную градирню
с площадью орошения 4 тыс. м2 на Старо-Бешевской
ГРЭС имени В. И. Ленина [223]. Такой метод в соче-
тании с радиометрическим и контролем величины за-
щитного слоя позволил получить надежную информа-
цию о состоянии сооружения.
Импульсный ультразвуковой метод и метод волны
удара получили широкое применение в дорожном стро-
ительстве [60]. Большая протяженность конструкций
создает особо благоприятные условия для использова-
ния метода волны удара. В сочетании с высверливани-
ем кернов эти методы позволяют надежно контролиро-
вать качество бетонных покрытий.
Ультразвуковой импульсный метод успешно приме-
няют для контроля качества бетона в трубах [37], про-
катных панелях и конструкциях, технология изготовле-
ния которых не позволяет определить 7?Сж стандартными
методами.
В некоторых случаях при обследовании уже эксплу-
атирующихся зданий и сооружений для оценки состоя-
ния бетона в конструкциях наряду с использованием не-
разрушающих методов испытаний следует применять
специальные методы исследований (химический и петт
рографический анализы бетона, анализ бетона с целью
определения его первоначального состава, анализ агрес-
сивной среды и др.).
Неразрушающие методы эффективно применяют
в научно-исследовательских работах. Здесь следует от-
метить два основных преимущества:
во-первых, применение неразрушающих методов поз-
воляет проводить многократные испытания одних и тех
же образцов в различные сроки после воздействия раз-
личных факторов. Этим самым не только снижается
трудоемкость за счет значительного уменьшения числа
образцов, но и повышается точность испытаний, так как
последние могут проводиться даже не на близнецах,
а на одном и том же образце. Так, например, с исполь-
зованием ультразвукового импульсного метода успешно
исследовалось влияние химически агрессивных сред на
свойства бетона [192, 256], а также попеременного за-
мораживания и оттаивания;
во-вторых, применение неразрушающих методов поз-
воляет выявить ряд явлений, особенностей, процессов,
дефектов и т. п., которые не поддаются регистрации
обычными разрушающими методами испытаний. В ка-
честве примера можно привести работы О. Я. Берга
[8] по исследованию процессов трещинообразовдния
и установлению границ микроразрушения, выполненные
с помощью ультразвукового метода. Работы других ав-
торов также позволили во многом объяснить физичес-
кую сущность процесса разрушения бетона под дейст-
вием нагрузки, температуры и других факторов.
Для оценки качества бетона используют переносные
приборы и аппаратуру, передвижные лаборатории, спе-
циализированные стенды. Перспективным является кон-
троль прочности бетона в процессе тепловой обработки.
Для того чтобы иметь возможность оперативно про-
водить испытания с применением необходимых прибо-
ров и в любых атмосферных усдовиях, в ряде строи-
тельных организаций страны созданы передвижные ла-
боратории. Такая лаборатория (передвижная ла-
боратория Главзапстроя МС СССР) смонтирована в ку-
зове ПАРМ-1 на базе автомобиля ЗИЛ-157. В комплект
ее входят: ультразвуковая аппаратура, радиометричес-
кий прибор, частотно-амплитудный измеритель колеба-
ний и измеритель магнитной проницаемости. В кузове
имеется приборная стойка с распределительным щитом,
переговорным устройством; здесь же находятся кабель
и выносные элементы. Такие лаборатории целесообраз-
но применять на расстояниях от базы до 300 км [79].
За последнее время передвижные лаборатории изготав-
ливают на базе автомобиля УАЗ-451. Для определения
Рис. 71. Стенд для испытания прочности бетона в пане-
лях ультразвуком на Рижском ДСК
1 — неподвижный рычаг; 2 — испытываемая панель; 3 — П-образ-
ная рама с пневмощупами; 4 — подвижный рычаг; 5 — пульт
управления с ультразвуковым прибором; 6 — электродвигатель
с редуктором; 7 — рельсы
7?сж в лаборатории применяют приборы ДУК-20, УКБ-1
и ГПНВ-5 [84].
Для работы на территории завода используют пере-
движную установку типа АМ-Ш (см. стр. 243). В усло-
виях заводского производства сборного железобетона
особый интерес представляют специализированные стен-
ды, на которых изделия подвергают различным испыта-
ниям. Такой стенд смонтирован на Рижском ДСК для
контроля качества бетона ультразвуком [62]. Конструк-
ция стенда разработана трестом Оргтехстрой Министер-
ства строительства Латвийской ССР. Стенд состоит из
следующих оендвных частей (рис. 71): самоходной те-
лежки с П-образной рамой; системы захватов с подвиж-
ным и неподвижным рычагами для крепления панели
в процессе испытания; системы пневматических щупов
и акустического водного контакта; пульта управления
с ультразвуковым импульсным прибором; рельсового
пути.
Панель на стенде испытывают следующим образом.
Подвижной рычаг устанавливают и крепят фиксатором
на участке рельсового пути, соответствующем длине па-
нели. С помощью крана ее устанавливают на нижние
плечи неподвижного и подвижного рычагов. Под тяже-
стью панели подвижной рычаг несколько поворачивает-
ся вокруг своей оси, и изделие оказывается зажатым
верхними плечами рычагов. Затем рама на самоходной
тележке перемещается по рельсовому пути в положе-
ние для испытаний. На раме установлено 20 щупов,
смонтированных на штоках пневмоцилиндров, друг про-
тив друга в виде десяти пар. Каждой паре щупов на
пульте управления соответствует сигнальная лампочка.
Зажигание одной из десяти лампочек указывает, какой
парой щупов делается замер. Для выполнения замера
к пневмощупам подается воздух, и колпачки с пьезо-
электрическими преобразователями прижимаются к по-
верхности панели. Чтобы обеспечить акустический кон-
такт между щупом и поверхностью бетона, в качестве
смазочного материала используют воду. Для этого на
щупе в плоскости его контакта с бетоном сделана коль-
цевая щель, через которую поступает вода в момент
прикосновения щупов к панели. Однако из-за неровно-
сти бетонной поверхности последняя в процессе прове-
дения испытаний смачивается водой, протекающей че-
рез неплотности контакта. Принятая схема гидравличе-
ского контакта не является достаточно удобной и на-
дежной.
С помощью переключателя обычного типа поочеред-
но включается каждая (одновременно только одна)
пара щупов. Прием и обработка акустических импуль-
сов выполняется обычным для ультразвукового метода
порядком. После проведения десяти замеров в одной
полосе по вертикали самоходная тележка перемещается
на новую позицию. Возможность перемещения щупов
как по вертикали, так и по горизонтали позволяет про-
верить качество бетона в любой точке панели.
На описанном стенде осуществлялся выборочный
контроль прочности бетона панелей.
На одном из заводов ЖБИ Главзапстроя качество
бетона контролируют на вибрационном и дискретном
стендах [66, 187, 191]. Стенд контроля качества желе-
зобетонных изделий дискретными методами ДС-1-66
предназначен для определения прочности плит перекры-
тия типа Ш-1—Ш-9. На стенде применены приборы
для определения скорости ультразвука, объемной мас-
сы и влажности бетона. На стенде имеется 16 акусти-
ческих датчиков, два датчика влажности и два датчика
плотности. После установки изделия мостовым краном
на стенд и фиксации его оператор включает пневмопри-.
вод, который перемещает датчики до соприкосновения
их с бетонной поверхностью. Акустический контакт
в данном случае обеспечивается при помощи наклеен-
ных на щупы резиновых прокладок толщиной 3—4 мм.
На заводе ЖБИ-4 Главленпромстройматериалы
(Ленинград) работает автоматизированная установка
СКИ-1 для испытаний многопустотных панелей типа
БП-208н размером 860X3180X220 см. На этой установ-
ке определяют прочность ультразвуковым методом, гео-
метрические размеры изделия и величину защитного
слоя бетона [76].
Стационарная установка АМ-1С на Обуховском
ДСК (Ленинград) предназначена для оценки прочности
ультразвуковым и радиометрическим методами и конт-
роля качества внутренних стеновых панелей. Она явля-
ется одним из постов кассетного производства [76].
Весьма перспективен контроль набора прочности бе-
тона в процессе тепловой обработки с регистрацией мо-
мента достижения заданной прочности. С помощью аку-
стических зондов, погруженных в бетон, или датчиков,
укрепленных на бортоснастке, можно измерять время
распространения ультразвука. При достижении задан-
ной величины t автоматически подается команда на вы-
ключение тепловой обработки. Таким образом, в этом
• случае представляется возможность за счет автомати-
-чески вносимых коррективов в режим теплообработки
в определенной мере влиять на получение заданного
значения /?Сж в конструкции. При достижении заданно-
го значения v аппаратура дает сигнал обслуживаю-
щему персоналу либо автоматически прекращает тепло-
вую обработку бетона. Работы, выполненные институ-
тами ВНИИЖелезобетон (прибор АСП) и НИИСК,
позволили сформулировать основные требования к уль-
тразвуковой аппаратуре, применяемой для определения
Rc« в процессе .тепловой обработки [156].
Организация проведения испытаний. Прочность бето-
на определяют в соответствии с действующими стандар-
тами, техническими условиями и инструкциями. Приме-
нение -неразрушающих методов испытаний регламенти-
руется рядом нормативных и инструктивных общесоюз-
ных, республиканских и ведомственных документов:
СНиП Ш-В.1-70, СН 417—70, ГОСТ 17623—72, ГОСТ
17624—72, ГОСТ 10180—67, ГОСТ 8829—66, СН 374—67
и [30, 31, 66—68, 71, 108, 155, 156, 193, 195]. Несмотря
на столь обширную нормативную базу, использование
различных методов контроля качества бетона непосред-
ственно в изделиях, конструкциях и сооружениях не
дает права отказаться от проведения испытаний в об-
разцах (применять такие методы контроля особенно по-
лезно в случаях, указанных в главе I). При больших
объемах укладки бетона целесообразно уменьшить ко-
личество испытаний стандартных образцов.
Так, при строительстве крупных ГЭС на хранении
в лаборатории находятся тысячи образцов-кубов. Ежед-
невно на прочность испытывают более 100 образцов. За-
мена части стандартных испытаний оценкой прочности
бетона непосредственно в сооружениях для определен-
ных случаев должна быть предусмотрена в нормативных
документах или согласована с Госстроем СССР. Наибо-
лее сложными являются испытания, проводимые на
строящихся объектах и в эксплуатируемых зданиях и со-
оружениях. Прежде всего с учетом конструктивных осо-
бенностей исследуемого изделия или сооружения опре-
деляют места будущих испытаний. В крупных сооруже-
ниях выбирают конструктивные элементы, подлежащие
проверке. Необходимо учитывать влияние на /?Сж воз-
можных агрессивных факторов, нагрузок, случайных по-
вреждений и т.п. При выборе места испытаний следует
предусмотреть устройство вспомогательных приспособ-
лений (подмости, лестницы и т.н.). В случае необходи-
мости нужно удалить наплывы с поверхности, отшлифо-
вать ее и т.д. Применяя некоторые методы или исследуя
бетоны неизвестных составов, следует выполнить ряд
предварительных работ: определить объемную массу бе-
тона и его влажность, извлечь образцы (керны) из со-
оружения и т.п.
К испытаниям следует приготовить бланки (ведомо-
сти) для занесения результатов проведенных измерений.
Форма таких бланков зависит от вида примененного ме-
тода и типа исследуемой конструкции и обычно приво-
дится в соответствующих описаниях методов или ин-
струкциях (см., например, [156])- Перед началом испы-
таний нужно проверить состояние используемых прибо-
ров в соответствии с инструкциями. Для некоторых при-
боров при физических методах такую проверку следует
периодически выполнять и в процессе проведения испы-
таний.
Первичная обработка (оценка) полученных резуль-
татов должна производиться сразу же после испытаний,
так как может быть выявлена необходимость в пов-
торных определениях в результате значительного раз-
броса опытных данных либо в случае выявления уча-
стков с недостаточной прочностью, нуждающихся в бо-
лее детальном исследовании. После окончания испытаний
рассчитывают прочность бетона по результатам, по-
лученным в опытах, используя тарировочные зависимо-
сти, и дают заключение о качестве бетона, а с учетом
других факторов — и о пригодности исследуемой конст-
рукции или изделия.
Испытания, результаты которых используются для
построения тарировочной зависимости, необходимо про-
водить особенно тщательно. Установленные тарировоч-
ные зависимости необходимо проверить при изменении
состава бетона, вида заполнителя, технологии приготов-
ления бетона и тепловой обработки. Если указанные па-
раметры остаются неизменными, тарировочные зависи-
мости проверяют один раз в год.
Одним из важных условий, способствующих повы-
шению точности контроля качества бетона, являются
личный опыт и производственные навыки лиц, произво-
дящих испытания. Такие работы могут проводить лица,
которые хорошо знакомы с методикой и приборами,
применяемыми при испытаниях. Поэтому следует уде-
лять ,серьезное внимание подготовке специалистов по
проведению испытаний неразрушающими методами.
В тех случаях, когда это представляется возможным,
рекомендуется фиксировать результаты измерений не-
посредственно при испытаниях (оттиски на бумаге —
для ударных методой, перфокарты — для физических).
Прочность бетона в конструкциях и сооружениях без
разрушения можно определять как путем отдельных ис-
пытаний, так и путем систематического контроля, про-
водимого на строительстве или на заводе ЖБИ. В обо-
их случаях применение неразрушающих методов, как
правило, технически эффективно и экономически выгод-
но. В условиях Систематического контроля на заводах
ЖБИ наибольшая эффективность достигается при ис-
пользовании неразрушающих методов испытания не
только прочности бетона, но и других характеристик
железобетонных конструкций (выявление возможных
дефектов, контроль защитного слоя, измерение объем-
ной массы, измерение натяжения арматуры и др.). Тех-
нико-экономический эффект применения неразрушаю-
щих методов испытания прочности бетона обеспечивает-
ся главным образом за счет следующих факторов:
1) повышения надежности конструкций и сооруже-
ний, уменьшения затрат по их переделкам, меньшей ве-
роятности разрушений;
. 2) выявления пригодных конструкций из числа ра-
нее забракованных по результатам испытаний контроль-
ных кубов;
3) уменьшения брака при использовании контроля
прочности непосредственно в технологических процессах
проиэводства;
4) снижения стоимости испытаний за счет уменьше-
ния числа стандартных контрольных образцов (после
соответствующих изменений нормативных документов)
и замены неразрушающими испытаниями методов вы-
сверливания и выпиливания образцов из конструкции.
По данным Главзапстроя, переход на неразрушаю-
щие методы испытаний позволяет получить экономиче-
ский эффект до 25 коп. на 1 м3 железобетона [79]. Ши-
рокое применение неразрушающих методов испытания
прочности бетона способствует повышению качества
строительства. Их дальнейшее распространение требует
создания нормативной базы, охватывающей весь ком-
плекс вопросов, возникающих в практике неразруша-
ющих испытаний; организации промышленного выпус-
ка приборов механического действия и расширения вы-
пуска приборов, основанных на физических методах;
включения неразрушающих методов в автоматизирован-
ные системы управления технологическими процессами
в производстве; развития теоретических основ неразру-
шающих методов и их экспериментального исследова-
ния.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Перечень общесоюзных нормативных документов по вопросам
испытания и контроля прочности бетона
ГОСТ 4800—59. Бетон гидротехнический. Методы испытания
бетона.
ГОСТ 7473—61. Смеси бетонные заводского приготовления.
ГОСТ 8462—62. Материалы стеновые и облицовочные. Методы
определения пределов прочности при сжатии и изгибе.
ГОСТ 8829—66. Изделия железобетонные сборные. Методы ис-
пытаний и оценка прочности, жесткости и трещиностойкости.
ГОСТ 10180—67. Бетон тяжелый. Методы испытания прочности
бетона.
ГОСТ 10181—62. Бетон тяжелый. Методы определения подвиж-
ности и жесткости бетонной смеси.
ГОСТ 11050—64. Бетрн легкий на пористых заполнителях. Ме-
тоды определения прочности и объемного веса.
ГОСТ 11051—64. Бетон легкий на пористых заполнителях. Ме-
тоды испытания бет^йной смеси.
ГОСТ 12730—67. Бетон тяжелый. Методы определения объемной
массы, плотности, пористости и водопоглощения.
ГОСТ 12852—67. Бетон ячеистый. Методы испытаний.
ГОСТ 13015—67*. Изделия железобетонные и бетонные. Общие
технические требования.
ГОСТ 17623—72. Бетоны тяжелые, легкие и ячеистые. Радиоизо-
топные методы определения объемной массы.
ГОСТ 17624—72. Бетоны тяжелые и легкие. Ультразвуковой ме-
тод определения прочности.
ГОСТ 17625—72. Конструкции и изделия железобетонные. Мето-
ды определения толщины защитного слоя бетона, размеров и распо-
ложения арматуры просвечиванием ионизирующими излучениями.
ГОСТ 18105—72. Бетоны. Контроль и оценка однородности и
прочности.
СНиП 1-В.З-62. Бетоны на неорганических вяжущих и заполни-
телях.
СНиП. ЬВ.5-62. Железобетонные изделия. Общие указания.
СНиП 1ГВ.1-62*. Бетонные и железобетонные конструкции. Нор-
мы проектирования.
СНиП Ш-В.1-70. Бетонные и железобетонные конструкции моно-
литные. Правила производства и приемки работ.
МРТУ 7-20-69. Камни стеновые из ячеистых бетонов.
СН 156—67. Инструкция по технологии приготовления и приме-
нения жаростойких бетонов.
СН 277—70. Инструкция по технологии изготовления изделий
из ячеистых бетонов.
СН 287—65. Указания по проектированию конструкций из ячеи-
стых бетонов.
СН 324—65. Инструкция по технологии изготовления и приемке
железобетонных напорных гидропрессованных труб.
СН 374—67. Указания по возведению монолитных железобетон-
ных промышленных труб и башенных градирен.
СН 417—70. Временные указания по контролю и оценке прочно-
сти, жесткости и трещиностойкости железобетонных изделий и кон-
струкций неразрушающими методами.
НРБ—69. Нормы радиационной безопасности.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Алексеев К. В. Диск Губбера, «Гидротехническое строи-
тельство», 1948, № 11.
2. Ананьев Л. М., В ор обьев В. А., Я Р осл авцев В. Д.
Аппаратура для радиационной дефектоскопии. «Монтажные и спе-
циальные работы в строительстве», 1969, № 2.
3. Ахвердов И. Н. Железобетонные напорные центрифугиро-
ванные трубы. М., Стройиздат, 1967.
4. А х в е р д о в И. Н.» И ц к о в и ч С. М. Исследование метода
испытания бетона на растяжение посредством раскалывания образ-
цов. «Бетон и железобетон», 1961, № 1.
5. Ахвердов И. Н., Ковалев Ф. Я- Применение самопи
шущих электронных мостов для автоматического контроля схватыва
ния и твердения бетона. «Бетон и железобетон», 1963, № 1.
6. Б а к у л ь В. Н. Синтетические алмазы и их применение в
Советском Союзе. Киев, «Техника», 1966.
7. Белорусов Г. С., Лобанов В. А., Шапарный Л. Н.
Прибор для определения прочности пильного камня. «Строительные
материалы», 1970, № 7.
8. Берг О. Я. Физические основы теории прочности бетона и
железобетона. М., Госстройнздат, 1961.
9. Бетонные дороги (пер. с англ.). М., Автотрансиздат, 1959.
10. Б о л д ы р е в а Г. Т., Д е л л о с К. П., ЧеремскийБ. А.
Определение прочности конструктивного шлакобетона неразрушаю-
щими методами. «Бетон и железобетон», 1969 № 7
11. Б о р о в о й С. Н. Прибор для определения прочности бетона.
Центральная экспериментальная база. Изд-во АС и АСССР 1961.
12. Боровой С. Н. Исследование механических (ударных) ме-
тодов оценки прочности бетона без разрушения. Автореферат капд.
диссертации, 1963.
13. Б р е й т м а н 3. М. Контроль объемного веса легких бето-
нов в ограждающих конструкциях методом рассеянного гамма-излу-
чения. «Бетон и железобетон», 1969, № 7.
14. Бруиарский Л Обработка результатов испытании бето-
на неразрушающими методами. «Бетон и железобетон», 1965, № 7.
15. Вайншток И. С. Радиоэлектроника в производстве сбор-
ного железобетона. М., Госстройнздат, 1961.
16. Вайншток И С. Физические основы ультразвукового им
пульсного метода оценки прочности бетона. «Бетон и железобетон»,
1969, № 7.
17. Васильев И. А. Прибор для определения прочности бето-
на в конструкциях. «Строитель», 1958, № 4.
18. Викторов А. М. Исследование бетонов в гидротехпиче
ских сооружениях бурением. «Гидротехническое строительство», 1956,
№ И.
19. Викторов А. М. Натурные исследования бетона в гидро-
технических сооружениях. М., Госстройнздат, 1956.
20. В и к т о р о в А. М. Буровые и буроскопические исследования
бетона в гидротехнических сооружениях. В сб.: «Гидротехнический
бетон», вып. 1. М., «Энергия», 1964.
21. Виницкий А. М., Шифрин В. Б. Автоматическая уста-
новка для записи относительного электрического сопротивления твер-
деющего бетона. «Бетон и железобетон», 1966, № 2.
22. Виноградов А. П., Кузнецова Т. М. Испытание бе-
тонного покрытия ультразвуком. «Автомобильные дороги», 1969, № 7.
23. Волков М. И., Сачко В. П. Определение прочности
скальных горных пород. «Научное сообщение ХАДИ», 1957, № 2.
24. Володин В. В. Контроль качества бетона в покрытии с
помощью кернов. «Автомобильные дороги», 1966, № 8.
25. Володин В. В. Испытание прочности бетонного покрытия
ультразвуком. «Автомобильные дороги», 1969, № 4.
26. Вольф И. В., Лихачев В. Д., Ярошенко А. А. Ис-
пытание прочности бетона в конструкциях шахт и надшахтных зда-
ний и сооружений. В сб.: «Совершенствование строительства над-
шахтных зданий и сооружений». М., «Недра», 1965.
27. В о л ь ф И. В., Лихачев В. Д. Комплексный механиче-
ский метод оценки прочности бетона в конструкциях. В сб.: «Экс-
периментальные исследования сооружений». М., «Энергия», 1967.
28. Вольф И. В., Лихачев В. Д. Сопоставительные испы-
тания прочности бетона разными методами и приборами. В сб.: «Над-
шахтное строительство», № 7. М., «Недра», 1968.
28а. Воробьев В. А. Радиационная дефектоскопия бетонных
и железобетонных конструкций. М., Стройиздат, 1972.
29. Воробьев Ю., В а с ю к Е. Применение эталонного мо-
лотка НИИМосстроя для определения прочности бетона панелей в
горячем состоянии. Техническая информация ЦНИИТЭСтром. «Про-
мышленность сборного железобетона», вып. 6, 1966.
30. Временная инструкция по определению призменной прочно-
сти и начального модуля упругости бетонов. М., Стройиздат, 1968.
31. Временные указания по контролю качества бетона железобе-
тонных изделий и конструкций ультразвуковым методом. РТУ УССР,
92—62.
32. В ы г о д с к и й С. Я-, Г л у ж г е П. И., 3 а П о р о ж е ц И. Д.,
Берг В. А. Методы контроля бетона в гидротехнических сооруже-
ниях. М., Госстройиздат, 1940.
33. Г а л а т а Ю. В., К у д р я ш о в П. П. Оценка прочности бе-
тона в конструкциях прибором ЦЭБ. Киев, Госстройиздат, УССР,
1963.
34. Гл ухо век ий К. А., Крылов Н. А., Сахно Г. И. Ме-
тодика радиотехнического контроля прочности железобетона. «Бетон
и железобетон», 1963, № 8.
35. Г о г о б е р и д з е Д. Б. Твердость и методы ее измерения.
М., Машиздат, 1952.
36. Г о Голицын В. А., Гурин Н. М., Д улькин В. Я.»
Резников Я. 3. Определение прочности бетона на сжатие. «Бе-
тоц.и железобетон», 1960, № 8.
37. Горшков А. М. Исследование влияния распалубки на
прочность стенок бетонных труб. Труды ВНИИЖелезобетона, вып. 10.
М., Стройиздат, 1965.
38. Горшков А. М., Мизрохи Ю. Н., Цинкилад-
з е Д. М., Л я р с к и й В. П. Контроль твердения бетона ультразву-
ковым методом. «Бетон и железобетон», 1969, № 7.
39. Г р и г о р ь е в Е. Г., Г и с и н С. rs Неразрушающими спосо-
бами. «Строительство и архитектура Ленинграда», 1964, № 12.
40. Г у б б е р А. М. Метод испытания прочности бекона диском.
Известия ВНИИГ, т. 43. Л., 1950.
41. Десов А. Е. К вопросу об унификации методов испытаний
строительных материалов. «Строительная промышленность», 1953, №9.
42. Д е с о в А. Е., Вахрушева А. Н. Методы испытаний бе-
тона на растяжение раскалыванием и на растяжение при изгибе.
Труды НИИЖБ, вып. 29. М., Госстройиздат, 1962.
43. Д е с о в А. Е. Способ повышения однородности бетона за-
водского изготовления. В кн.: «Усовершенствование технологии за-
водского изготовления бетона н железобетонных конструкций». Ма-
териалы семинара, сб. 1, 1963 (МДНТП).
44. Д е с о в А. Е. Опыт контроля прочности бетона в конструк-
циях ультразвуком и ударными методами. В сб.: «Автоматизация
производства сборного железобетона». М., 1966 (МДНТП).
45. Десов А. Е. Однородность бетона. VI конференция по бе-
тону и железобетону. В кн.: «Материалы секций конференции»,
вып. II. М., Стройиздат, 1966 (НИИЖБ)*
46. X Международный дорожный конгресс. М., Автотрансиздат,
1957.
47. Д ж о н с Р., Г э т ф и л д Е. Ультразвуковой импульсный спо-
соб испытания бетона. М., Промстройиздат, 1957.
48. Джонс Р. Испытание бетона без разрушения. М., Стройиз-
дат, 1964.
49. Дзенис В. В., Сергеев О. Е. Использование продоль-
ных и поперечных ультразвуковых колебаний для контроля механи-
ческих свойств бетона. «Бетон и железобетон», 1969, № 7.
49а. Дзенис В. В., Л а п с а В. X. Ультразвуковой контроль
твердеющего бетона. М., Стройиздат, 1971.
50. Д о н ч е н к о В. Г. Определение прочности бетона в соору-
жениях. Сб.: Дорнии «Вопросы испытания и освидетельствования
мостов». М., Дориздат, 1941.
51. Дорф В. А., Дов ж ик В. Г. Высокопрочный керамзитобе-
тон. М., ЦНИИЭстром, 1968.
52. Ду ди н В. Ф., Жданов Г. В., М а ж а р о в Л. Ф. и др.
К вопросу о контроле прочности бетона по скорости распространения
ультразвукового импульса. «Ученые записки Кабардино-Балкарского
университета». Серия физ.-мат. наук, вып. 19. Нальчик, 1963.
53. Д у р а с о в А. С., Крылов Н. А. Физические методы
контроля качества бетона. М., Госстройиздат, 1959.
54. Д у ш е ч к и н С. А. Прибор для оценки прочности бетона
в сооружениях. Информационный листок № 1 (49), 1955 (ЛДНТП).
55. Е ф и м е н к о А. 3. Исследование прочности и упругих
свойств виброгазобетона с помощью ультразвуковых методов.
«Строительные материалы», 1966, № 6.
56. Жодзишский И. Л. Производство комбинированных на-
стилов. «Бетон и железобетон», 196о, № 2.
57. Жу ле не в И. Н. Расчетные таблицы для определения
прочности бетонов на сжатие ультразвуковым методом. М., Стройиз-
дат, 1970.
58. Защепи н А. Н., Левицкий Е. Ф., Овчаров В. И.,
С у д ж а е в И. А., П и н у с Э. Р. Бетонные покрытия автомобиль-
ных дорог. М., Автотрансиздат, 1961.
59. 3 а щ е п и н А. Н., В о л о д и н В. В. О коэффициенте одно-
родности дорожного бетона. «Автомобильные дороги», 1967, № 2.
60. 3 а щ у к И. В. Электроника и акустические методы испыта-
ния строительных материалов. М., «Высшая школа». 1968.
61. За щук И. В., Маслова Л. С. Некоторые результаты
применения метода волны удара для испытания бетона. «Бетон и же-
лезобетон», 1969, № 7.
62. 3 е л ь м а н С. Стенд для контроля качества бетона ультра-
звуком. «Строитель*, 1965, № 8.
63. Золотухин В. Г. Влияние размеров образцов из пено-
бетона и способов их изготовления на прочность при сжатии. Труды
Уралпромстройниипроекта, вып. 20. Свердловск, 1968.
64. И в а и о в - Д я т л о в И. Г. и др. Применение керамзитобе-
тона в дорожно-мостовом строительстве. М., Автотрансиздат, 1963.
'65 . Ив ан о в Н. Н., П о р о й к о в И. В. Применение достиже-
ний физики в строительстве автомобильных дорог. М., Автотрансиз-
дат, 1960.
66. Инструкция по контролю качества железобетонных изделий,
деталей и конструкций радиотехническими методами (И 95—69). Л.,
1969.
67. Инструкция по определению прочности бетона в конструкци-
ях путем комплексных испытаний на отрыв, скалывание и твердость.
Донецкий Промстройниипроект. 1964.
68. Инструкция по организации и работе построечных лаборато-
рий бетона и строительных материалов (ВСН 011—67, МЭ и ЭССР).
М., «Энергия», 1968.
69. Инструкция по приготовлению и применению песчаных бето-
нов. Стройиздат, 1966 (НИИЖБ Госстроя СССР).
70. Инструкция по работе с радиоактивными веществами в на-
учно-исследовательских учреждениях Госстроя СССР. М., Госстрой-
изд ат, 1963.
71. Инструкция по устройству цементобетонных покрытий авто-
мобильных дорог (ВСН 139—68, Минтрансстрой СССР). М„ «Транс-
порт», 1968.
72. Инструкция по электронно-акустическим, радиометрическим
и магнитным методам контроля качества бетона и железобетона
(И 46—62). Главленинградстрой, 1962; Инструкция по радиотехниче-
ским методам контроля качества железобетона (И 10—64). Л., 1964.
73. Испытание инженерных сооружений и конструкций неразру-
шающими методами. Л., 1971 (ЛДНТП).
74. Исследования по бетону и железобетону. Сборники. Изд. АН
Латвийской ССР, вып. 2, 1957; вып. 3, 1958; вып. 4, 1959; вып. 5,
1960; вып. 7, 1963. «Зинатне» вып. 8. Рига, .1965.
75. Исследования по механике строительных материалов и кон-
струкций, вып. 4. Изд-во Рижского политехи, ин-та, 1969.
76. Итоги развития за последний год. Дальнейшее совершенство-
вание и внедрение контрольно-измерительной техники в строительстве
и^а^ предприятиях строительной индустрии Ленинграда, 1969
77. Ищенко Т. М., Терещенко И. Я. Определение модуля
упругости бетона ультразвуком. «Бетон и железобетон», 1967, № 5.
78. К а л и щ у к А. Л., Овчар В. П. Неразрушающий метод
определения прочности армоцементных конструкций по агрегатной
твердости. В сб.: «Экспериментальные исследования инженерных со-
оружений», вып. 4. Киев, «Буд1вельник», 1969.
79. К а р а в а е в Г. А. Качественно-экономический резерв в
строительстве. «Бетон и железобетон», 1970, Хе 12.
79а. «Каталог-справочник по оборудованию и приборам для ла-
бораторий строительно-монтажных организаций и предприятий строй-
индустрии». М., Стройиздат, 1967.
80. Кайсер Л. А., С веч ин Н. В., Сов адов И. Г.,
Таль К. Э., X а ю т и н Ю. Г. О проекте ГОСТ «Бетоны. Оценка
прочности и однородность». «Бетон и железобетон», 1968, № 10.
81. К а ч а л и н В. В., Пружинный шариковый пистолет стан-
дартного удара по контролю качества бетона. Техническая инфор-
мация. М., 1962 (трест Оргсовхозстрой).
82. К а ш к а р о в К. П. Контроль прочности бетона и раствора
в изделиях и сооружениях. М., Стройиздат, 1967.
83. Клевцов В. А. Об оценке прочности бетона при испыта-
нии конструкций неразрушающими методами. «Бетон и железобетон»,
1969, № 7.
84. Климов В. И., Ульянов Л. Н. Передвижная радиофи-
зическая лаборатория неразрушающих методов контроля качества
железобетона. «Бетон и железобетон», 1970, № 12.
85. Ковалев В. В., Милов В. А., К а ч у р и н К. В. О точ-
ности измерений марки бетона с помощью «пушки ЛИСИ». В сб.:
«Инженерные конструкции». ЛИСИ, 1968.
86. Козак М. Н., Полоцкая Г. М. Определение прочности
Жетона при помощи молотка НИИМосстроя. Госстройиздат. 1962.
87, Комиссарчик Р. Г., Полонский Л. А. Эффективный
способ крепления датчиков при акустических испытаниях конструк-
ций. «Строительство и архитектура Ленинграда», 1966, № 2.
88. Контроль качества железобетона неразрушающими метода-
ми. ЛДНТП, 1965.
89. Контроль качества железобетона радиотехническими метода-
ми. ЛДНТП, 1967.
90. Корнилович Ю. Е., Ос а д чу к Я. Э. Новая модель
прибора для приближенного испытания прочности бетона в изделиях.
«Бетон и железобетон», 1958, № 11.
91. Коротков С. Н., Коскин Е. С. Изучение свойств желе-
зобетона ультразвуковым методом. «Бетон и железобетон», 1965,
№ 10.
92. Коротков С. Н., Коскин Е. С. Контроль прочности бе-
тона без его разрушения. Техническая информация. ЦНИИТЭСтром,
1966.
93. Крашенинников А. Н. Автоклавный термоизоляцион-
ный пенобетон. М., Госэнергоиздат, 1959.
94. Крылов Н. А., Электронно-акустические и радиометриче-
ские методы испытания материалов и конструкций. М., Госстройиз-
дат, 1963.
95. Крылов Н. А. К а л а ш н и к о в В. А., П о л и щ у к А. М.
Радиотехнические методы контроля качества железобетона. М.,
Стройиздат, 1966.
95а. Кудинов А. И. Приборы для технического контроля при
производстве бетонных и железобетонных работ и сборных железо-
бетонных конструкций. М., Стройиздат, 1971.
96. Лещинский М. Ю. Влияние( поверхностно-активной среды
на твердость бетона. «Доклады АН СССР», т. 121, 1958, № 5.
97. Лещинский М. Ю., Гусев В. А. Неразрушающие ме-
тоды испытания бетона в панелях домов повышенной этажности.
«Жилищное строительство», 1967, № 3.
98. Лещинский М. Ю. Об оценке качества бетона неразруша-
яощими методами. «Бетон и железобетон», 1968, № 3.
99. Лещинский М. Ю. Обеспеченность стандартов. «Стан-
дарту и качество», 1968„№, 11.
100? Л щи нс к и й М. Ю., Власенко В. Н., Надгор-
41 а я С. А. Испытание прочности бетона методом отрыва. «Бетон и
железобетон», 1969, № 8.
101. Лещинский М. Ю., Надгорная С. Ш. Исследование
морозостойкости керамзитобетона. «Бетон и железобетон», 1970, №8.
102. Макаричев В. В., Левин Н. И. Расчет конструкций
из ячеистых бетонов. М., Госстройиздат, 1961.
103. М а к а р о в Р. А., Б а с и н Я. Н. Радиоизотопные методы
измерений в строительстве. М., ЦБТИ НИОМТП, 1963.
104. Макаров Р. А. Неразрушающие испытания бетона за
рубежом. НИИ стройфизики, М., 1965.
105. Мальцев К- А., Королев М. М. К вопросу о контроле
качества бетона в сооружениях. «Гидротехническое строительство»,
1955, №2.
106. Методика испытания бетонных образцов на сжатие. М., Гос-
стройиздат, 1963 (ЦБТИ).
107. Методика лабораторных исследований деформаций и проч-
ности бетона, арматуры и железобетонных конструкций. М., Гос-
стройиздат, 1962 (НИИЖБ Госстроя СССР).
108. Методические указания по контролю качества строительных
материалов, конструкций и сооружений импульсным ультразвуковым
способом. М., Оргтрансстрой, 1964.
109. Методы испытания пористых заполнителей, легкобетонных
смесей и легких бетонов на пористых заполнителях. М., Стройиздат,
1967 (НИИЖБ Госстрой СССР).
110. Методы испытаний строительных материалов, конструкций
и сооружений. Сб. трудов, вып. 64. М., МИСИ им. В. В. Куйбышева,
1969.
111. Методы контроля качества бетона при возведении гидротех-
нических сооружений. В сб.: «Труды координационных совещаний по
гидротехнике», вып. 41. М., «Энергия», 1968.
112. Мещерякова И. П., Хабибулин К. И. Влияние не-
которых технологических факторов на скорость прохождения ультра-
звука в плотных легких бетонах. В сб.: «Технология легких бетонов
на пористых заполнителях и их применение в строительстве». М.,
Стройиздат, 1966.
113. Милов В. А. «Теория ударных склерометров». М., «Извес-
тия вузов». «Приборостроение», 1970, № 8.
114. Минин А. Б. Установка АМ-1П для радиотехнического
контроля качества строительных изделий в полуавтоматическом ре-
жиме. М., Стройиздат, 1966.
115. Минин А. Б. Автоматизация радиотехнического контроля
качества строительных изделий на ДСК. М., Стройиздат, 1971.
116. Мириманов Г. И. Приспособление для установки бетон-
ных образцов при испытании раскалыванием. «Заводская лаборато-
рия», т. XXVIII, 1062, № 9.
117. Миронов С. А., Малинина Л. А. Бетон автоклавно-
го твердения. М., Госстройиздат, 1958.
118. Михайлов А. В., Родин А. Н. Некоторые данные ис-
следования прочности бетона при помощи ультразвука. «Бетон и же-
лезобетон», 1956, № 7.
119- Михайлов А. В. Определение прочности бетона без его
разрущения. В сб.: «Исследования. Бетоны и растворы». М., Гос*
стройиздат, 1957 (НИИ по строительству).
120. Михайлов А. В. О методике определения прочности бе-
тона при помощи шариковых приборов ударного действия. «Бетон и
железобетон», 1959, № 6.
121. Морщихин В. Н., Пинскер В. В. Контроль качества
легкобетонных конструкций радиофизическими методами. ЛДНТП,
1969.
122. Морщихин В. Н., Рынин Н. Л. Оценка качества бе-
тона с учетом его влажности. «Бетон и. железобетон», 1970, № 12.
123. Москвин В. М., Калкин М. М., Антонов Л. Н.
Влияние отрицательных температур на прочность и упруго-пластиче-
ские свойства бетона. «Бетон и железобетон», 1967, № 10.
124. Мудров Г. Г. Контроль прочности и однородности бетона
аэродромных покрытий. Труды НИАИ ВВС, вып. 59, 1956.
124а. Неразрушающие методы испытания материалов. Сб. тру-
дов МИСИ. М., 1971.
125. Неразрушающие методы контроля качества железобетонных
конструкций. В кн.: «Тезисы докладов научно-технического семина-
ра», Киев, 1969 (ДНТП).
126. Неразрушающие методы контроля качества сборного желе-
зобетона, 1971 (МДНТП).
127. Нилендер Ю. А. Опытные исследования железобетон-
ных сооружений. В кн.: «20-й сборник отдела инженерных исследо-
ваний». М., Транспечать, 1928.
128. Нилендер Ю. А. Испытания сооружений. «Справочник
проектировщика», т. II. М., Госстройнздат, 1934.
129. Нилендер Ю. А., Почтовик Г. Я., Школь-
ники. Э. Определение упругой анизотропии бетона. «Бетон и же-
лезобетон», 1968, № 2.
130. Нилендер Ю. А., Почтовик Г. Я., Школь-
ники. Э. Связь скорости распространения упругих волн с внутрен-
ними энергетическими потерями в деформированном бетоне. «Бетон
и железобетон», 1969, № 17.
131. Новая редакция DIN 1048 «Испытание бетона». В кн.:
«Промышленность сборного железобетона», вып. 10. Техническая
информация. ЦНИИТЭСтром, 1968.
132. Новгородский М. А. Контроль прочности бетона в
конструкциях без разрушения. М., Госстройнздат УССР, 1963.
133. Новые нормы на испытания бетонной смеси и бетона. В кн.:-
«Промышленность сборного железобетона», вып. II. Техническая ин-
формация. ЦНИИТЭСтром, 1968.
134. Ногин С. И. Применение ультразвука для контроля каче-
ства железобетонных конструкций. М., Стройиздат, 1965.
135. Ногин С. И. Акустические методы испытаний железобе-
тона. «Бетон и железобетон», 1969, № 7.
136. О с и п о в А. Д. Об определении предела прочности бетона
при растяжении. «Гидротехническое строительство», 1956, № 8.
137. Перекопский Л. П. Результаты испытания ультразву-
ком прочности бетона на промытом и загрязненном заполнителях.
«Бетон и железобетон», 1969, № 8.
138. Пирожников Л. Б. Развитие акустических методов кон-
троля качества бетона и железобетона за рубежом. М„ УглеТехиз-
дат, 1957.
139. Полтавцев Д. Г. Роль центральной лаборатории строи-
тельных материалов Чигикстроя в производстве. «Гидротехническое
строительство», 1947, № 6.
140. Поль Э. Неразрушающие методы испытания бетона. М.,
Стройиздат, 1967.
141. Пороцкий Е. М., Рущук Г. М. Определение качества
цемента и бетона по динамическому модулю упругости. «Цемент»,
1950, № 1.
142. Поспелов М. Для испытаний торкрет-бетона. «Строи-
тельная газета» от 21/VII 1965 г.
143. Почтовик Г. Я. Испытания мостовой опоры с помощью
ультразвука. «Автомобильные дороги», 1961, № 8.
144. Прибор М3 для определения прочности бетона. Минск, Ми-
нистерство городского и сельского строительства БССР, 1956.
145. Приборы и устройства для автоматизации предприятий
строительной индустрии. В сб.: вып. 1, Госстройиздат УССР, 1963;
вып. 2, «Буд1вельник», 1965.
146. Применение достижений современной физики в строитель-
стве. Сб. трудов. Стройиздат, 1967 (НИИСтройфизики).
147. Применение неразрушающих методов испытаний бетона в
строительной практике. Стройиздат, 1968.
148. Применение ультразвукового импульсного метода для конт-
роля материалов и конструкций, применяемых в гидротехническом
строительстве. В кн.: «Информационный обзор ВНИИГ». М., «Энер-
гия», 1969.
149. Протодьяконов М. М., Вахвахишвили М, 3.
Полевой метод определения прочности строительных материалов.
«Строительные материалы, изделия и конструкции», 1955, № 6.
150. Протодьяконов М. М. Еще раз о полевом методе оп-
ределения прочности строительных материалов. «Строительные ма-
териалы, изделия и конструкции», 1955, № 11.
150а. Путилин А. К- Физико-механические методы контроля
бетона в конструкциях. М., Стройиздат, 1971.
151. Пфлаум ер О. Э. Определение прочности бетона при осе-
вом растяжении. М., ЦБТИ, 1959.
152. Разработка и совершенствование методов контроля качест-
ва строительных конструкций. В сб.: «Тезисы докладов семинара-
совещания». Киев, 1967.
153. Ратц Э. Г. Статистический контроль прочности бетона на
заводах железобетонных изделий. «Бетон и железобетон», 1968, № 10.
154. Ребиндер П. А. Физико-химические исследования про-
цессов деформации твердых тел. В кн.: «Юбилейный сборник, посвя-
щенный 30-летию Великой Октябрьской социалистической револю-
ции», т. I. Изд-во АН СССР, 1947.
155. Рекомендации по оценке качества бетона гидротехнических
сооружений по кернам (ВСН —008—67 МЭ и ЭССР). М., «Энергия»,
156. Рекомендации по проведению пооперационного контроля ка-
чества при изготовлении и изготовленных бетонных и железобетон-
ных изделий неразрушающими методами. М., Стройиздат, 1970.
157. Росляков П. £. Определение прочности бетона строи-
тельно*монтажным пистолетом СМП-1. М., Госстройиздат, 1962
(ЦБТИ НИИОМТП).
158. Руднаи Д. Легкий бетон. М., Стройиздат, 1964.
158а. Руководство по контролю прочности бетона в конструк-
циях приборами механического действия. М., Стройиздат, 1972.
159. Сборник действующих правил по технике безопасности, т. II.
М., Госэнергоиздат, 1962.
160. Сборник исследовательских работ ЦНИЛ. Воронеж, Цент-
рально-черноземное книжное издательство, 1969.
161. С е м е н ц о в С. А., Е м е л ь я н о в А. А., К а м е й к о В. А.,
Косицын Б. А., Левин Н. И., Шишкин А. А. Прочность,
устойчивость и деформации конструкций крупнопанельных зданий.
«Известия АС и А СССР», 1963, № 3.
162. Сехниашвили Э. А. Основные положения неразруша-
ющего динамического метода. В сб.: «Неразрушающие методы конт-
роля качества железобетонных конструкций». Киев,'1969.
163. Си л ае нко в Е. С., Зарин Р. А., Тихомиров Г. В.,
Гришко Н. М. Долговечность панелей из ячеистых бетонов объем-
ным весом 500 кг!м3. «Бетон и железобетон», 1968, № 10.
164. Скрамтаев Б. Г. Испытания прочности бетона в соору-
жении. «Строительная промышленность», 1934, № 3.
165. Скр а м т а е в Б. Г. Способы испытания прочности бетона
в сооружениях, предложенные в СССР и Германии. «Строительная
промышленность», 1934, № 12.
166. С к р а м т а е в Б. Г.» Вольф И. В. Контроль прочности
бетона. М., Госстройиздат, 1939.
167. С к р а м т а е в Б. Г. Усовершенствование метода испытания
прочности бетона в сооружениях стрельбой из нагана. «Строитель-
ная промышленность», 1941, № 3.
168. Скрамтаев Б. Г., ШубенкинП. Ф., БудиловА. А.
О новом методе определения прочности бетона на растяжение. «Стро-
ительная промышленность», 1957, № 3.
169. Скрамтаев Б. Г., Боровой С. Н. Новый прибор для
испытания качества бетона в железобетонных сооружениях и сбор-
ных конструкциях. «Бетон и железобетон», 1959, № 12.
170. Скрамтаев Б. Г., Шубенкин П. Ф. Новые методы
испытания прочности бетона в сооружениях. В сб.: «Вестник трудов
Военно-инженерной академии им. В. В. Куйбышева», 1959, № 145.
171. Скрамтаев Б. Г., Лещинский М. Ю. О методике
определения прочности бетона без разрушения. «Известия АСиА
СССР», 1961, № 1.
172. Скр амтае в Б. Г., Лещинский М. Ю. Испытание
прочности бетона в образцах, изделиях и сооружениях. М.» Стройиз-
дат, 1964.
173. Скрамтаев Б. Г. Новые научно-технические проблемы
технологии бетона в промышленности сборного железобетона. М.,
Стройиздат, 1965.
174. Скрамтаев Б. Г., Лещинский М. Ю. Современные
неразрушающие методы испытания прочности бетона в конструкциях
и сооружениях (VI конференция по бетону и железобетону). Киев,
«Буд1вельник», 1966.
175. Скрамтаев Б. Г., Мкртумян А. М., Видный Р. Г
Определение кубиковой прочности бет,она при изготовлении крупных
панелей. М., Стройиздат, 1966.
176. Скр а м т а ев Б. Г., Лещинский М. Ю., Надгор-
на я С. А. Влияние состояния бетона на результаты испытаний его
неразрушающими методами. «Бетон и железобетон», 1966, № 6.
177. Совершенствование методов исследования цементного камня
и бетона. М., Стройиздат, 1968 (НИИЖБ).
178. Стольников В. В. Исследование резонансным йетодом
структурных Изменений бетона под влиянием температуры и влаж-
ности. «Доклады АН СССР», т. 106, 1956, № 6.
179. Стольников В. В., Судаков В. Б. К вопросу опреде-
ления прочности бетона на растяжение. Известия ВНИИГ, т. 60,
1958.
180. Стольников В. В. Резонансный метод исследования
стойкости бетона в агрессивных средах. «Журнал прикладной хи-
мии», т. XXXI, вып. 4, 1958.
181. Стольников В. В., Судаков В. Б. Особенности при-
менения резонансного метода при исследованиях бетона. «Бетон и
железобетон», 1962, № 8.
182. Столяров Я. В. Введение в теорию железобетона. М.,
Стройиздат, 1941.
183. Строительные конструкции, Киев, «Буд1вельник», 1967, № 6.
184. Субботин С. В., Жуков Н. В. К вопросу о новом ме-
тоде испытания прочности бетона при растяжении. «Транспортное
строительство», 1959, № 2.
185. Судаков В. Б. Инструкция по испытанию бетона в соору-
жениях дисковым прибором ДПГ-4. М., Госэнергоиздат, 1958.
186. Судаков В. В. Практическое применение электроники в
строительстве. М., Стройиздат, 1964.
187. Судаков В. В., Гринберг В. Е., Павлова А. А.,
Строганов В. А. Контроль качества железобетонных изделий
вибрационным методом. «Бетон и железобетон», 1970, № 12.
188. Таль К. Э., Корсунцев И. Г. Факторы надежности в
железобетонных конструкциях и их связь с качеством материалов
и точностью расчетных формул. В кн.: «Материалы секций VI конфе-
ренции по бетону и железобетону, подготовленные НИИ бетона и
железобетона», вып. III. М., Стройиздат, 1966.
189. Таль К. Э. Нормативные и расчетные характеристики бето-
нов. «Бетон и железобетон», 1971, № 5.
190. Тамарин А. А. Испытание и оценка несущих свойств
предварительно напряженных железобетонных конструкций. М.,
Стройиздат, 1967.
191. Терехове. М., Крылов Н. А., Судаков В. В. Хлут-
к о в Д. П. Неразрушающие методы контроля качества железобетон-
ных изделий на предприятиях Минстроя СССР. «Бетон и железобе-
тон», 1970, № 12.
192. Терещенко И. Я. Ультразвуковой метод контроля степени
коррозии бетона. В кн.: «Межотраслевые вопросы строительства»,
№$12, Научно-техническая информация ЦИНИС Госстроя СССР,
193. Технологические правила производства бетонных работ при
возведении гидротехнических сооружений (ВСН 009—67, МЭиЭ ССР).
М., «Энергия», 1968.
194. Третьяков А. К-, Фил о ни дов А. М. Контроль бето-
на ультразвуком в гидротехническом строительстве. М., «Энергия»,
1964; 2-е изд., 1969.
195. Указания по испытанию прочности бетона в конструкциях и
сооружениях неразрушающими методами с применением приборов ме-
ханического действия (РУ 171—67, Госстрой УССР). Киев, <Будь
вельник», 1968.
196. Указания по методике вибрационных испытаний бетона.
ЦИНИС АСиА СССР, 1959.
197. Указания по определению эталонным молотком прочности
бетона и раствора в изделиях и сооружениях (ВСН 02—69. Минтяж-
строй СССР), 1969.
198. Ультразвук в строительной технике. Сб. М., Госстройнздат,
1962.
199. Ускоренные методы контроля качества гидротехнического
бетона. В сб.: «Труды координационных совещаний по гидротехни-
ке», вып. 45. М., «Энергия», 1969.
200. Федосеев Н. П. Безопасность работ на строительстве
в условиях ионизирующих излучений. М., Стройиздат, 1966.
J201 . Физдель И. А. Полевой метод оценки прочности бетона.
М., Госстройнздат, 1955.
202. Физдель И. А. Дефекты бетонных, каменных и других
строительных конструкций и методы их устранения. М., Госстройиз-
дат, 1961.
203. Фирсов В. Г., Кашкин С. К., Почтовик Г. Я.
Неразрушающие методы испытания дорожных конструкций и мате-
риалов. М., «Транспорт», 1964.
204. Хайдуков Г. К. Определение прочности бетона в кон-
струкциях при помощи выпуклого штампа без разрушения, образцов.
В сб.: «Железобетонные конструкции жилых и гражданских зданий».
М., Госстройнздат, 1961.
205. л а ю т и н Ю. Г. Бетонирование конструкций раздельным
методом. М., Стройиздат, 1964.
206. Царицын В. В., Корнилович Ю. Е., О с а д ч у к Я. Э.
Прибор для приближенного испытания прочности бетона в изделиях.
«Бетон и железобетон», 1956, № 8.
207. Цимблер В. Г. Устройство для испытания бетона на из-
гиб с повышенной точностью. М., Стройиздат, 1962.
208. Ц и н ц а д з е Г. А. Об определении сопротивления бетона
растяжению. «Бетон и железобетон», 1959, № 11.
209. Цискрели Г. Д. Сопротивление растяжению неармнрован-
ных и армированных бетонов. М., Госстройнздат, 1964.
210. Цискрели Г. Д., Лещинский М. Ю. К вопросу оп-
ределения прочности бетона на изгиб. «Гидротехническое строитель-
ство», 1955, № 5.
211. Цискрели Г. Д., Лещинский М. Ю. К вопросу о ме-
тодике испытание бетона на изгиб. «В1скник ABiA УРСР». 1958. № 4.
212. Цулукидзе П. П. Исследование бетона в сооружении
ультразвуком. «Гидротехническое строительство», 1961, Хе 10.
213. VI конференция по бетону и железобетону. Материалы, под-
готовленные Грузинским республиканским НТО стройиндустрии. —
Изд-во АН ГрузССР, 1966.
214. VI конференция по бетону и железобетону. В сб.: «Мате-
риалы секций конференции, подготовленные Латвийским, Литовским
и Эстонским правлениями НТО стройиндустрии». Рига, 1966.
215. Шестоперов С. В. Контроль качества бетона транспорт-
ных сооружений. М., «Транспорт», 19®..
216. Шрайбер Д. С. Ультразвуковая дефектоскопия. М., «Ме-
таллургия», 1965.
217. Штерн О. Н. Определение прочности бетона при обследо-
вании состояния конструкции. В сб.: Анализ причин аварий», вып. 2.
М., Стройиздат, 1964.
218. Шубенкин П. Ф. Некоторые вопросы технологии аэродом-
ного бетона. «Вестник ВИА», 1950, Кв 56.
219. Щеканенко Р. А. Исследование ускоренных режимов
твердения конструктивного керамзитобетона. Доклады конференции
РИЛЕМ. М., 1964.
220. Экспериментальные исследования инженерных сооружений.
В сб.: «Центр, научно-техн. инф. по гражданскому строительству и
архитектуре», вып. 6, 1969.
221. Экспериментальное исследование инженерных сооружений.
В сб.: «Материалы по 2-му симпозиуму». Вильнюс, ЦБТИ Госстроя
Латвийской ССР, 1969.
222. Эсорг X. X. Об оценке прочности сжатых неармирован-
ных газокукермитовых строительных деталей. В сб.: «Исследования
по строительству». Таллин, НИИ строительства, 1964.
223. Я к о в л е в А. И., Л и п н и к В. Г., О р е х о в А. А., С ме-
кал о в А. Г. Контроль качества бетона башенной градирни нераз-
рушающими методами. В сб.: «Экспериментальные исследования ин-
женерных сооружений», вып. 6, М., 1969.
224. Ascertaining Tensile Strength by Crushing Cylinders. «Con-
crete and Construction Engineering», № 9, 1957.
225. Backhaus E. Der Betonpriifhammer als Hilfsmittel zur
Bestimmung der relativen Festigkeit bei Sedimentgesteinen. «Ceolo-
gische Mitteilungen». April, 1963.
226. В a t c h e i d e r G. M., Z e m i s D. M. Comparison of dyna-
mic methods of testing concrete subjected to freezing and thawing.
«Proceedings ASTM», 40, 1940.
227. BechynS S. Technologie betonu. Praha, 1954.
228. В о u n d у С. A. P.', H о n d г о s G. Repid Field Assessment
of Strength and Schmidt Rebound Hammer and discussion of this pa-
per. «АС1 Journal», 61, № 1; № 9, 1964.
229. Campbell Richard H., To bin Robert E. Core and
Cylinder. Strengths of Natural and lightweight Concrete. «AC! Jour-
nal», 64, № 4, 1967.
230. Carneiro F. L. Resistance a la traction des betons. Insti-
tute Nacional de Tehnologia. Rio de Janeiro, 1949.
231. Chen W. F. Double punchtest for tensile strength of con-
crete. «АС1 Journal», 67, № 12, 1970.
. 232. Concrete Test Hammer. T у p e N., T у p e М.» T у p e L. Ope-
rating Instructions. Zurich, 1961.
233. Dawance G., Chefdeville I. Schaimessungen an Be-
ton Neue Methoden fur die Ermittlung der Qualitat von Beton durch
Laufzeitmessungen des Schalls. «Schweizer Archiv.», № 10, 1955.
234. DIN 4240. Kugelschlagpriifung von Beton mit dichten Ge-
fiige. Richtlinien fur die Anwendung, 1962.
235. Discussion of a paper by M. F. Kaplan. «АС1 Journal», 30,
№ 3, 1959.
236. Ekelund D. Studsmatare for hallfast hetspovneng ab
belong. «Cement och Belong», № 4, 1956.
237. «Engineering News Pecord», 183, № 23, p. 43, 1969.
238. Fiskaa Odd M. Forholdet mellon betons spaltestrekkfast-
het og boyestrekkfasthet «Betong i dag», 28, № 3, 1963.
239. Franz K. Zur Giiteprufung der Fruhfestikeit von spritzbe-
ton. «Tonind-Ztg.», № 6, 1966.
v
240. Galan A. Pouiitie KorelaCnej analyzy na urdenie vzt’ahov
medzi pevnostdu betdnu a jeho akusticKymi charakteristikami. «In£e-
nyrske Stavby», № 3, 1968.
241. Georgy W. «PrellhSrte», und Betondruckfestigkeit. «Beton.»,
14, № 9, 1964.
242. Greene G. W. Test hammer provides new method of eva-
luating hardened concrete. «АС1 Journal», 26, № 3, 1954.
243. J a v о r Tibor. Impulse methods for controlling the con-
struction speed of prestressed concrete bridges. «АС1 Journal», 64, № 5,
1967.
244. Jones R., Hetternl. Testing the strength of concrete
by the ultrasonie-pulse method. «Concrete and Constructional Enginee-
ring», № 11, 1954.
245. Justus B., liizgenD. Uber die Bedentung der statisti-
schen Qualitatskontrolle bei Beton. «Beton», № 10, 1964.
246. Justus B. Uber die spaltzugfestigkeit des Betons. «Beton»,
№ 3, 1964.
247. Kodladek V., Spetla Z. Zkouseni pevnoSti betonu v
prostfcm tahu. «Inzenyrske stavby», № 9, 1965.
248. Kaplan M. F. Compressive strength and ultrasonic pulse
velocity relationships for concrete columns. «АС1 Journal», 29, № 8,
1958.
249. К о 1 e к I. An appreciation of the Schmidt rebound hammer.
«Magazine of concrete Research», № 28, 1958.
250. К о 1 e к I. Using the Schmidt relound hammer. «Concrete»,
№ 10, 1968.
251. Konferenz der RILEM — Arbeitsgruppe.. «Zerstorungsfreie
Priifung von Beton». «Bauplanung—Bautechnik», № 8, 1966.
252. К e s 1 e r E. S., H i g u c h n i I. Determination of compressive
strength of concrete by using its sonic properties. «Proceedings ASTM»,
53 1953.
253. Laughlin John F. The Concrete Test Hammer. «Concre-
te Products». August, 1964.
254. LeshchinskyM. Ju. Final Riports of the Symposium on
testing and design methods of lightweight aggregate concretes. RILEM.
Budapest, 1967.
255. Mayfield B. A new tensile strength test for concreteor a
new control test? «Mag. Concr. Res.», 22, № 71, 1970.
256. Nagano R. Eine—10—Jahr untersuchung der widerstand
sfahigkeit von Beton gegen Sulfatlosungen mittels der ultraschall-
methode. «Zement—Kalk—Gips.», № 10, 1966.
257. Pavlik A., H о 11 a n K. Ponziti sklerometriik urCovini
jakosti stavebnin svlaSte betonu. «Nedestruktivni metody skouseni sta-
vebnich materialO a konstrukci». Praha, 1964.
258. Nedestruktivni metody zkouSemi stavebnich materi^lii a kon-
strukci Soupsis vybrane knizni. Praha, 1964.
' 259. Pavlik A., Dvorskal. Density and strength determina-
tion of lightweight aggregate concrete by non-destructive methods. Pro-
ceedings of the International Symposium in Budapest. RILEM, 1967.
260. Petrucci Eladio G. Determinacion de la resistencia
del concreto por el metodo de dureza Brinell. «Cemento hormigon», 32,
№ 406, 1968.
261. Pohl E. Prufen von Betor^auteilen mit ultroschall. «Bau-
stoffindustrie», 7, № 11, 12, 1964.
262. Pohl E. Zerstorungsfreie Pruf- und Mefimethoden fur Be-
ton. 2. Auflloge. Berlin, 1969.
263. Pohl E. Kombination der Ultraschall- und Drehmomenthode
zur Bestimmung der Druckfestigkeit und der Homogenitat von verar-
beitetem Beton. «Zerstorungsfreie Pruf- und Messtechnik fur Beton und
Stahlbeton». Leipzig, 1969.
264. P о x b о r a u gh F. F., Min E. and B. N. Whitta-
ker. B. Roofcontrol and Coal Hardness. «Colliery Engineering». De-
Coal Hardness. «Colliery Engineering». December, 1964; January, 1965.
265. Ray Houston. Testing in the Brick Industrie. «The British
Clayworker», October, 1964.
266. A Rilem Method of Sampling, Making, Curing and Strength
Testing of Concrete. «Bulletin RILEM», № 30, 1966.
267. Rusch H. Remarques an de la meconique des essais dep-
rouvettes cubiques. «Bulletin RILEM», № 34, 1957.
268. S a w с r u k. A. Application of ultrasonic Technique to Non-
destructive concrete testing. Proceedings of the Second Conference
for Ultrasonic Technique. PAN. Warszawa, 1957.
269. Schulze W. Der Baustoff Beton und seine Technologie.
Berlin, 1961.
270. Scramtaev B. G., Leshchinsky M. Ju. Complex
Methods of non-destractive test of concrete in constructions and struc-
tural works. «Bulletin RILEM», № 30, 1966.
271. SpetlaZ., KadledekV. Effect of sire and Shape of Test
Specimens on the Direct Tensile Strength of loncrete. «Bulletin
RILEM», № 36, 1967.
272. SpetlaZ., KodleCekV. Vliv velikosti zkuSebnich valcfl
na pevnost betonu v prostem tahu. «InEenyrske stavby», № 4, 1968.
273. S u g f r i e d H. Die Beenflussung des E—Moduls von Be-
ton, durch Zemente mit unterschiedlichem mineralischem Aufbau und
durch naturliche und Kunstliche Zuschlagstoffe. «Betonstein-Ztg.», 32,
№ 9, 10, 1966.
274. T a s s i о s Th. P., D e m i r s C. A. Standard nails extraction.
A new nondestructive method for concrete’s strength defermination
(Hellenic method). «Pubis. Nat. Techn. Univ. Athensi», № 21, 1968.
275. Test for Precast Wall Panels. «ДС1 Journal», 61, № 4, 1964.
276. Thomson W. T. Measuring changes in physical properties
of concrete by the dynamic method. «Proceedings ASTM», 40, 1940.
277. Walz K-, W e i 1 G. Teststeibungen uber den Einfluss luftpo-
renbilden der Zusatzmittel auf die Festigkeit und die dynamische Ela-
stizitatszanl von Beton bei Frostwechsein. «Der Bauingenieur», Janu-
ar, 1955.
278. Westley I. W. Some experiments on concrete cubes withe
non-plave surfaces. «Magazine of Concrete Rescorch», 18, № 54, 1966.
279. W i 11 i a m s о n G. R. An Investigation of Standard Concrete
Cylinders. «АС1 Journal», 61, № 2, 1964.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
Предисловие . . . , . 4 . . . » г ............................ 3
Введение ....................... .... -............................... 4
РАЗДЕЛ I. КОНТРОЛЬ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА В ОБРАЗЦАХ . . 10
Г л А в а I. Испытание бетона в стандартных образцах, изготовляемых
отдельно от конструкции , . . . ».............................. 10
1. Испытание бетона на сжатие................................ 11
2. Испытание бетона на растяжение и изгиб.................... 16
3. Определение прочности легких бетонов .......... 29
4. Методика контроля прочности бетона........................ 36
5. Недостатки контроля качества бетона испытанием стандарт-
ных образцов . . ...................................... 46
Глава II. Испытание бетона в нестандартных образцах.................. 50
1. Испытание образцов, изготовленных в формах, которые за-
кладывают в конструкцию при бетонировании.............. 51
2. Определение прочности образцов, извлеченных из затвердев-
шего бетона . . • s » » » » ». . « » » . » .... , 55
3. Особенности испытания бетона в нестандартных образцах « 68
РАЗДЕЛ II. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА НЕПОСРЕД-
СТВЕННО В ИЗДЕЛИЯХ И СООРУЖЕНИЯХ 71
Глава I. Механические методы испытания бетона........................ 71
1. Вдавливание штампа в поверхность раствора (бетона) ... 71
2. Вдавливание штампа в поверхность раствора (бетона) и эта-
лона .............................................. 92
3. Определение прочности путем стрельбы и взрыва . . . » . 99
4. Испытание на отрыв и скалывание ..........................102
6. Методы, основанные на измельчении бетона..................112
6. Измерение упругого отскока................................114
7. Методы, основанные на определении статического модуля
упругости по измеренным деформациям....................121
8. Особенности механических методов испытания прочности
бетона ................................................123
Глава II. Физические методы испытания бетона 135
1. Резонансный (вибрационный) метод..........................136
2. Импульсный ультразвуковой метод...........................146
3. Метод волны удара.........................................169
4. Радиометрический метод....................................171
5. Особенности физических методов контроля качества бетона . 176
РАЗДЕЛ III. ПРИМЕНЕНИЕ НЕРАЗРУШАЮЩИХ МЕТОДОВ КОНТ-
РОЛЯ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА ........................................ 180
Глава I. Выбор методов испытания и оценки прочности бетона 180
1. Особенности неразрушающих методов испытания бетона . . 180
2. Построение тарировочных зависимостей .....................185
3. Рекомендации по выбору методов испытания прочности бетона 192
4. Учет состояния бетона при испытании иеразрушающНми
методами.....................................................199
5. Способы оценки прочности бетона при испытании неразруша-
ющнми методами .....................................206
Глава II. Комплексные методы оценки прочности бетона ... .217
1. Выбор методов при проведении комплексных испытаний . . 217
2. Определение прочности бетона при комплексных испытаниях 219
3. Применение комплексных истодов определения прочности
бетона.......................................................227
Глава III. Определение прочности легких бетонов неразрушающими
методами.......................................................232
1. Особенности испытания легких бетонов на пористых за-
полнителях ........................................'. . 232
2. Испытания ячеистых бетонов ...............................240
Глава IV. Техника безопасности при проведении испытаний 244
Глава V. Опыт применения неразрушающих методов 248
Приложение............................................. 257
Список литературы ... 258.