Войти  |  Регистрация
Авторизация
» » Испытания строительных материалов

Испытания строительных материалов


Одна из важнейших задач испытаний строительных материалов -выявление причин, приводящих к разрушению строительных конструкции и детален. Испытания часто представляют собой единственное средство для определения причин аварий и установления ответственности за них. Выявление причин разрушений связано с большими трудностями, так как не всегда можно получить необходимые пробы, а при взятии образцов строительные материалы подвергаются изменениям, не позволяющим оценить их свойства в естественном состоянии.
При проведении испытаний материалов обычно применяют следующие основные методы.
1. Разрушающие методы испытаний:
а) механические;
б) металломикроскопические;
в) химические (включая коррозионные испытания).
2. Неразрушающие методы испытаний (гаммаграфия, рентгенография).
3. Специальные испытания, которые проводят при изготовлении бетонных изделий для подбора соответствующего состава бетона и проверки его качества. При этом проводят также испытания на схватывание. Указанные испытания в значительной мере регламентированы нормами ДИН 1048 и 1045 и проводятся при определении жесткости, прочности на сжатие и водопроницаемости бетона. He нормированы испытания на морозостойкость и сопротивляемость химическим и физическим воздействиям. Здесь также в зависимости от способа проведения различают разрушающие и неразрушающие методы испытаний бетона.
Обычные испытания для установления прочности на сжатие конструктивного бетона, которые проводят на пробных кубиках (рис.2.1) с длиной стороны 20 см. изготовленных из бетона в возрасте 28 дней, или, как указано в ДИН, на пробных цилиндрах путем сжатия на прессе, имеют, как известно, ряд недостатков (в частности, возникает проблема изготовления многочисленных образцов). Испытания, проводимые для оценки прочности на сжатие, показали, что разрушение всегда происходит одинаковым образом образуются две пирамиды, основаниями которых служат поверхности сжатия, а вершины пирамид находятся внутри образна; прилегающий материал выдавливается наружу.
Испытания строительных материалов

Прочность на сжатие конструктивного бетона также может быть найдена но буровым кернам, взятым непосредственно из тела конструкции.
Для проведения неразрушающих испытаний бетона применяются различные методы, основанные на определении твердости по способу Шора и использовании ультразвука (акустика напряжений).
Испытания строительных материалов

Простым методом для проверки постоянства качества бетона в конструкциях и оценки прочности на сжатие бетонов с мелкозернистой структурой является определение твердости по способу Шора. Испытания проводятся с помощью вибромолотка, склероскопа Шмидта (рис. 1.2), пружинного молотка Бауман-Штайнрюка и маятникового молотка Айнбека. На рис. 2.3 показана улучшенная конструкция испытательного молотка — модель NR с регистрирующей лентой. При испытаниях каждый удар фиксируется на регистрирующей ленте.
Испытания строительных материалов

Определение ожидаемой кубиковой прочности на сжатие с помощью вибромолотка (рис. 2.4-2.5 и табл. 2.1-2.4)
Для испытаний целесообразно выбирать распалубленные, высушенные на воздухе, по возможности плоские поверхности без крупных пор, гнезд или других дефектов; испытываемая поверхность должна быть очищена от несвязанных частиц. С поверхностей, не находящихся в опалубке, снимают с помощью механической мокрой шлифовки богатый жидким известковым тестом верхний слой толщиной от 5 до 10 мм, после этого поверхность высушивают. Размер испытываемой площадки должен быть не менее 2 дм2, а расстояние от края площадки до края конструкции -не менее 5 см. В тонкостенных бетонных элементах для испытаний пригодны только те площадки, расположение которых исключает их упругую податливость.
Известно, что в зависимости от места проведения испытаний могут быть получены различные значения прочности. Поэтому для получения правильных результатов необходимо проводить испытания в нескольких точках и усреднять найденные значения Rн. При этом принимают во внимание положение испытываемой площадки. Прибор пригоден для нанесения удара в горизонтальном направлении, т.е. для испытаний вертикальных поверхностей.
При применении прибора на наклонных поверхностях необходимо корректировать отсчеты Rφ в соответствии с инструкцией (см. рис. 2.4 и табл. 2.2).
Испытания строительных материалов
Испытания строительных материалов

Сроднее значение Rm может считаться достоверным, если отклонение 6-7 отдельных измерении от среднего не превышает следующих величин разброса Δ (в делениях шкалы):
Испытания строительных материалов

Если это условие не выполняется, необходимо снова провеет как минимум 10 ударных испытаний.
Испытания строительных материалов

Наиболее вероятное значение кубиковой прочности бетона принимаю по эталонным кривым (см. рис.2.5).
Для учета возраста бетона необходимо кубиковую прочность принятую по табл.2.3 и 2.4, умножить на фактор времени αt, приведенный в табл.2.1, так как твердость поверхности бетона с течением времени возрастает быстрее, чем прочность на сжатие. При этом мы получаем прочность бетона на сжатие в момент испытании; для установления марки бетона необходимо провести дальнейшую корректировку (например, учесть возраст, условия хранения, вид марку цемента).
При испытаниях склероскоп с выдвинутым ударным штоком устанавливают перпендикулярно поверхности бетона, затем шток освобождают путем постепенного увеличения давления на заднюю крышку. В этом положении снимают по шкале показание длины отскока Rφ или фиксируют положение стрелки путем нажатия нa кнопку. На каждой испытательной поверхности производят 20 испытательных ударов в точках, отстоящих друг от друга на расстоянии не менее 3 см. Средняя длина отскока Rφ в зависимости от направления удара корректируется с помощью поправок Rφн по табл. 2.2: Rм=Rφн+ΔRφ.
В зависимости от Rм в табл.2.3 приведены средние значения кубиковой прочности на сжатие Wм, ожидаемые в возрасте бетона, равном одному месяцу, и значения минимальной кубиковой прочности на сжатие ожидаемой с вероятностью 90%. При испытаниях в другом возраст необходимо учитывать фактор времени (см. табл. 2.1).
Численные значения для случая, рассмотренного в примере 2.1 принимаются из заполненного бланка (табл. 2.5).
Испытания строительных материалов

Испытания строительных материалов

Более точные результаты могут быть получены при применении статистических методов оценки качества бетона, при которых для большего совпадения с действительностью вместо постоянных величин оперируют переменными, случайными к стохастическими (рассеянными) величинами.
Проведение испытаний с помощью пружинного молотка. Шаровой склероскоп (пружинный молоток) Баумана-Штайнрюка требует частой проверки и юстировки: с этой целью в комплект входит металлическая контрольная деталь. Как правило, испытания проводят с помощью шара диаметром 10 мм при "полной" энергии удара; если шаровой отпечаток превышает 7,0 мм, то используется "половина" энергии удара. При испытаниях шаровой склероскоп с выдвинутым ударным штоком устанавливают перпендикулярно поверхности бетона, затем штoк освобождают путем постепенного давления на заднюю крышку. Hа каждой испытываемой площадке производят 20 испытательных ударов точках, отстоящих друг от друга на расстоянии не менее 2 см. Диаметр шарового отпечатка измеряется мерной лупой в двух взаимно перпендикулярных направлениях с точностью 0,1 мм. He учитываются нечеткие и явно малые отпечатки, а также отпечатки со значительно разницей в длине диам. В табл. 2.4 приведены ожидаемые средни значения кубиковой прочности на сжатие Wм и ожидаемые с вероятность 90% минимальные значения кубиковой прочности на сжатие W90% пр среднем диаметре отпечатка от горизонтального удара по бетону возрасте одного месяца. При ударах сверху вниз значения W увеличиваются на 5%, а при ударах снизу вверх уменьшаются на 5%. При другом возрасте бетона в момент испытаний необходимо учитывать коэффициент времени (см. табл. 2.1).
Пример 2.1. В процессе строительства было установлено, что в бетонных стенах подвалов и в перекрытиях над подвалами наряду с незначительными поверхностными дефектами образуются внутренние пустоты, полости, а в ряде случаев слой бетона имеет недостаточную толщину (местами видна арматура).
В связи с этим возникает необходимость в оценке качества бетона которая проводится с помощью молотка для испытаний бетона системы Шмидта, модель №2. Испытания пробных кубиков по сравнению с непосредственным испытанием бетона конструкции имеют недостаток, связанный с большим или меньшим отличием условий схватывания и набора прочности кубиков и бетона конструкции; кроме того, нередко наблюдаются непреднамеренные и преднамеренные различия в составе бетона. Число пробных кубиков обычно невелико, и результаты должны рассматриваться только как выборочные.
В результате испытаний в соответствии с протоколом (см. табл.2.5) получены следующие результаты:
- в точках 1, 2 и 3. где требуется бетон марки В 225 (табл.2.6), получена необходимая средняя кубиковая прочность на сжатие Wм и достаточная минимальная прочность W90%:
- в точках 4 и 5, где требуется бетон марки В 160, прочность, полученная в результате испытаний, не соответствует требуемым условиям.
Испытания строительных материалов

Пример 2.2. Речь идет об использовании гравия, взятого из котлованов, т.е., по-видимому, о смешанном с песком глинистом гравии, имеющем неблагоприятные свойства, хотя линия просеивания этой смеси инертных добавок может располагаться в "очень благоприятной зоне" согласно старым нормам ДИН 1045.
Гравий самого лучшего зернового состава не находит применения при сильной загрязненности глиной или грунтом, когда глина прочно прилипает к зернам.
Кроме того, дефекты возникают, по-видимому, при недостаточном перемешивании бетонной смеси, при занижении количества цемента и завышении количества воды. В дальнейшем наблюдается плохое сцеплению между цементом и зернами заполнителя.
Применение неразрушающих способов испытаний бетона поперечных стенок и промежуточных стоек рассматриваемого подвального этажа с помощью молотков позволяют, как и в предыдущем случае, получить достоверные результаты.
При первоначальном испытании поперечной стенки получены следующие величины отскока:
- тoчкa испытаний 1 - 32; 20; 30; 20; 25; 26; 20; 22; 26; 20, отсюда получено среднее значение 24,1. Этому значению по калибровочным кривым соответствует кубиковая прочность 138 кгс/см2. Средний разброс составляет около 28,6%, т.с. в этой же точке необходимо учитывать минимальное значение, равное: 138-(138/100) 28,6=138-40=98 кгс/см2;
- точка испытают 2 - среднее значение 23,1, кубиковая прочность 86 кгс/см2;
- точка испытаний 3 - среднее значение 25,1, кубиковая прочность 111 кгс/см- (как и раньше, меньше 120 кгс/см2).
При определении твердости поверхности опасной стойки получены следующие значения: 18; 10; 12; 18; 12; 18; 16; 16; 16; 12. Среднее значение 14,8. Это среднее значение непосредственно не нанесено на калибровочных кривых, так как соответствующая прочность на сжатие меньше 100 кгс/см2, и выводы о прочности бетона, полученные на основе измерений твердости поверхности, в данном случае уже недостаточно достоверны. Поэтому здесь необходимо отказаться от попытки получения соответствующих значений путем экстраполяции, так как уже в области значений прочности около 100 кгс/см2 приходится при расчетах учитывать разброс ±32 с. Для оценки минимальной прочности на основе испытаний поверхности на твердость необходимо с учетом разброса снижать полученные значения до 50 кгс/см2. В соответствии со спецификацией подрядчик обязан выполнить наружные и внутренние стены рассматриваемого подвала из утрмбованного бетона марки В 120 (это бетон с кубиковой прочностью W 28 = 120 кгс/см2). Эта же марка бетона учитывается при статических расчетах.
Подводя итоги изложенному выше, можно сказать, что бетонные конструкции подвала, которые удалось подвергнуть испытаниям, а также поперечные стены и стены по периметру подвала имеют дефекты, что, с одной стороны, указывает на применение смешанного с песком глинистого гравия, а с другой - на недостаточное перемешивание смеси и слишком малое количество цемента.
Прочность на сжатие составляет 86,98 и III кгс/см2, что ниже заданной по спецификации марки бетона В 120, имеющей кубиковую прочность 120 кгс/см2.
Рассматриваемые бетонные стойки оконных проемов в наружны стенах подвала (особенно средняя бетонная стойка), имеющие прочноcть на сжатие всего лишь 50 кгс/см2, исходя из требований статики должны быть удалены (с проведением необходимых мероприятий по обеспечен» безопасности) и заменены другими.
В соответствии с инструкцией по эксплуатации при использовании для испытаний бетона молотков системы Шмидта, модель N, необходимо дополнительно учитывать следующие моменты, связанные с пределами пригодности калибровочных кривых:
- в песчаном, сухом и недостаточно обработанном бетоне, к которому без сомнения, также относится бетон с недостаточным содержанием цемента, характерный для рассматриваемого случая, могут возникать внешне незаметные пустоты, которые снижают прочность, но не влияют на твердость поверхности;
- в старом, высушенном бетоне раствор у поверхности, как правило, более твердый, чем в глубине конструкции. Поэтому прочность бетона меньше, чем получается по калибровочным кривым;
- во всех сомнительных случаях, особенно при использовании заполнителя неизвестного качества и при старом, высушенном бетоне дополнительно к испытаниям молотком необходимо раздавливать под прессом пробный кубик, изготовленный из материала конструкции. Чем ниже качество бетона, тем больше необходимость проведения дополнительных испытаний.
4. Испытания нагрузкой. Эти испытания проводят для проверки пригодности новых, еще не проверенных конструктивных решении или несущей способности строительных конструкций, у которых, как и в предыдущем случае, испытания качества бетона дали неудовлетворительные результаты.
Проведение испытаний нагрузкой, величина прикладываемых нагрузок. продолжительность их воздействия, временные и остаточные прогибы строительных деталей во время и после приложения нагрузки устанавливаются в соответствии со старыми нормами ЛИП 1045, п.7. Испытания нагрузкой надземных сооружений должны проводиться не ранее чем через 45 дней после их возведешь.
Пример 2.3. В рассматриваемом случае речь идет о 12-этажном здании с поперечными несущими стенами и тонкостенными элементами перекрытий.
Эти большеразмерные элементы выполнены из сборных железобетонных скорлуп толщиной 4 см. имеющих несущие ребра и дополнительное армирование в пролете. После укладки скорлуп производится заливка перекрытия монолитным бетоном. Собственный вес перекрытия 350 кгс/м2 (рис. 2.6).
Испытания строительных материалов

Собственный вес скорлупы составляет 100 кгс/м2 Общая толщина покрытия 14 см. в том числе монолитный бетон 10 см: высота ребер 11 см. максимальное расстояние между ребрами 75 см. При расчете принимают полезную нагрузку величиной 150 кгс/м2.
При осмотре можно было установить, что на нижней поверхности покрытия образовались большие трещины (до 9 мм) и волнистость (в плоскости укладки). Эти трещины четко обозначились на нижней поверхности покрытия благодаря просочившейся влаге (рис.2.7,а).
Испытания строительных материалов

Трещины, по-видимому, образовались при усадке бетона в результате неправильного изготовления, ухода, транспортирования, хранения строительных материалов и монтажа конструкции. Температурные и усадочные трещины, обычно возникающие в начальной стадии (поверхностные волосяные трещины), как уже указывалось, распространяются вглубь из-за неправильного ухода, возникновения дополнительных напряжений увеличивающих трещины и соединяющих их друг с другом. В зоне надреза повышаются растягивающие напряжения, что приводит к усилению трещинообразования.
После проведения с помощью склероскопа неразрушающих испытаний качества бетона, которые, несмотря на небольшой возраст бетона (4 недели), дали положительные результаты (превышение необходимой марки бетона), для обеспечения надежности предлагается выполнит пробное нагружение.
В пролете перекрытия, где еще не выполнена заливка монолитным бетоном, к железобетонной несущей скорлупе прикладывается сосредоточенная нагрузка 1,84 тс (сборный стеновой элемент размером 1,42x2,59x0,20 м с обьемным весом γв = 2,5 т/м3, рис.2.7,б). После образования небольших трещин (три волосяные трещины) прогиб нижней поверхности покрытая равнялся 4 мм. Этот прогиб исчезает поел разгрузки. Такой результат сам но себе еще не позволяет сделать окончательных выводов, так как нет возможности учесть сжатие монтажных опор. Поскольку упомянутая выше пробная нагрузка соответствует равномерной нагрузке 500кП/м2 (0,2x2,5), то можно сказать, что образование трещин не снижает пригодности и соответственно несущей способности покрытия.
В подобных случаях, учитывая наличие остаточных трещин и малую, толщину защитного слоя (здесь он равен 1 мм), рекомендуется в помещениях с повышенной опасностью коррозии (например, кухнях, ванных, умывальных комнатах и т.п.) предусматривать в нижней части перекрытия выравнивающий слой из искусственной смолы или аналогичного материала, чтобы надежно предотвратить возможные отслоения бетона из-за образования трещин.
5. Использование ультразвука. С помощью ультразвука можно, используя формулу v2=E/d (v-скорость распространения звука в исследуемом элементе, E модуль упругости, d - толщина исследуемого элемента), по найденным значениям E определить прочность.
Ультразвуковые измерения применяют в основном при таких разрушающих воздействиях, как многократные циклы замораживания и оттаивания или другие химические и физические воздействия, чтобы проверить процесс набора бетоном прочности и установить наличие трещин, разрыхление структуры, скопление гравия или другие дефекты.
6. Методы с использованием рентгеновских лучей. Для проверки положения и диаметра арматуры можно использовать рентгеновские лучи. Просвечивание рентгеновскими или гамма-лучами позволяет, с одной стороны, определить положение и свойства (состояние, степень коррозии) стальной арматуры, а с другой - дополнительно установить зерновой состав (структуру бетона) и составляющие бетонной смеси. По достоверным данным, такие испытания не оказывают отрицательного влияния на бетон и арматуру.
Добавлено Serxio 26-01-2016, 19:17 Просмотров: 1 098
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent