Лабораторна робота 16

НЕРУЙНУЮЧІ методи випробувань

будівельних матеріалів

Мета виконання робіт 16.1.3-16.3.1 полягає в ознайомленні з основними принципами та методами визначення міцності матеріалів сучасними неруйнучими методами.

Форма звіту: оформлення лабораторного журналу.

16.1 МЕХАНІЧНІ НЕРУЙНУЮЧІ методи випробувань

16.1.1 Метод визначення міцності молотком Фізделя

Мета роботи: ознайомлення з неруйнучим методом визначення міцності за допомогою молотка Фізделя та практичне його виконання.

Прилади та обладнання: молоток Фізделя, штангенциркуль.

Метод визначення міцності бетону без руйнування за допомогою молотка Фізделя заснований на вимірюванні величини відбитка кульки від її удару об матеріал, що випробується, та знаходження міцності за тарувальною кривою.

Інженеру Фізделю належить ідея визначення міцності будівельної конструкції без руйнування із застосуванням молотка, оснащеного в боковій частині завальцованою легко обертаючоюся кулькою, що видно на рис. 16.1.

Метод визначення міцності полягає в наступному.

Загостреною частиною молотка з поверхні виробу видаляється неміцний шар затверділого цементного молочка. По найбільш навантажених ділянках площею не менш 100 см² наноситься 5-10 ліктьових ударів молотком, розташованих один від одного на відстані не менш 30 мм. Вимірюють діаметри відбитків кульки на виробі та обчислюють середнє арифметичне значення. Виріб (стандартний зразок бетону або іншого будівельного матеріалу) випробують на міцність під час стиснення за відповідним стандартним методом. За результатами випробувань будують тарувальну криву, де по осі абсцис відкладають міцність при стиску виробу (кгс/см², МПа), а по осі ординат середній діаметр відбитка кульки (мм), згідно з рис. 16.2.

Міцність при стиску, кгс/см²

Під час подальших випробувань будівельних конструкцій, одержаних з тих самих компонентів, що і на стадії попередніх випробувань, за тарувальною кривою та середнім діаметром відбитка легко та швидко визначають міцність будівельної конструкції.

Метод визначення міцності за допомогою молотка Фізделя має позитивні якості та недоліки.

Позитивні якості:

- легке та швидке визначення міцності виробів;

- недороге та доступне інструментальне оснащення;

- легке та швидке набуття навичок обслуговуючим персоналом.

Недоліки методу:

- використання неконтрольованої сили удару;

- визначення міцності виробів тільки з їх поверхні.

Форма звіту: лабораторний журнал.

16.1.2 Метод визначення міцності еталонним молотком Кашкарова

Мета роботи: ознайомлення з не руйнуючим методом контролю міцності еталонним молотком Кашкарова та практичне його виконання.

Прилади та обладнання: еталонний молоток Кашкарова, наждачний папір, лінійка.

Метод заснований на визначенні міцності важкого бетону за величиною співвідношення діаметрів відбитків на поверхні бетону та сталевому еталонному стрижні.

Метод застосовується для визначення міцності бетону в межах 50-500 кгс/см².

Еталонний молоток Кашкарова (рис. 16.3) оснащений еталонним стрижнем з круглої сталі марки ВСТ-ЭСП-2 довжиною 100-150 та діаметром 12 мм.

Випробують бетонну конструкцію на більш навантажених зонах, які включають не менше 12 ділянок. Ці ділянки відчищають від шару затверділого цементного молока. Оператор наносить 5-10 ударів по ділянках площею не менше 100 см² на бетонній конструкції, розташованих на відстані не менше 50 мм від краю конструкції. Удари еталонним молотком наносять на відстані не менше 30 мм один від одного. Відповідні ударам відбитки на сталевому стрижні мають знаходитися на відстані не менше 10 мм.

Величину відбитків (d_s та d_е) на поверхні бетону та еталонному стрижні визначають вимірювальним приладом з похибкою не більше 0,1 мм.

Величину непрямої характеристики міцності бетону для ділянки конструкції обчислюють за формулою 16.1:

, (16.1)

де – сума діаметрів відбитків на бетоні, мм;

– те ж саме на еталоні, мм.

Міцність бетону на ділянці конструкції визначають за градуювальною залежністю (рис. 16.4) відношення величини відбитків на бетоні та еталоні – «міцність», яку будують для обраного складу бетону за результатами паралельних випробувань зразків з бетону еталонним молотком та гідравлічним пресом або за універсальними тарувальними кривими по конструкції, що прикладається.

Форма звіту: лабораторний журнал.

16.1.3 Метод визначення міцності за відскоком та пластичною деформацією

Метод заснований на визначенні міцності важкого бетону (в межах 50-500 кгс/см²) за величиною відскоку бойка від його поверхні та пластичною деформацією під час випробування приладами пружинного та маятникового типу.

Випробування проводять за допомогою приладів типів КМ, як показано на рис. 16.5 та ДПГ-4 (рис.16.6).

1 – бетон, що випробується; 2А та 2Б – змінні ударники; 3 – ударна пружина; 4 – бойок; 5 – шкала з покажчиком; 6 – зворотня пружина Рисунок 16.5 – Схема пружинного приладу типу КМ

Випробують бетон на ділянках конструкції товщиною не менше, відповідно, 100 та 50 мм.

Удар приладами має завдаватись на відстані не менше 50 мм від краю конструкції або бетонного зразка розміром 15×15×15 мм перпендикулярно їх поверхні.

Кількість випробувань на кожній ділянці конструкції або зразка має бути не менше п’яти, а відстань між поряд розташованими відбитками не менше 30 мм.

Величину непрямої характеристики визначають за формулою 16.2.

Н = Н_s ^. К_н, (16.2)

де Н_s – середнє значення величини відскоку або відбитка для ділянки;

К_н – поправочний коефіцієнт, К_н – Н/Н¢ (Н¢ - середня величина 10 вимірювань, Н – середнє значення 10 вимірювань).

Міцність бетону під час стискання визначають, враховуючи непряму характеристику Н, використовуючи градуювальну залежність «величина відскоку (або відбитка) – міцність», побудовану за результатами паралельного випробування контрольних зразків важкого бетону.

16.1.4 Метод визначення міцності відриванням

Метод заснований на визначенні міцності важкого бетону за величиною умовного напруження, яке необхідне для його руйнування під час відривання сталевого диска, приклеєного до його поверхні.

Метод застосовується для визначення міцності бетону в межах 50-500 кгс/см².

Випробування проводять за допомогою приладу типу ГПНВ-5 (рис. 16.7), обладнаного сталевими дисками діаметром 60-80 мм.

Товщина бетонного виробу, який випробується, має бути не менше 50 мм.

Кількість випробувань на кожній ділянці – одне.

Сталеві диски приклеюють до чистої поверхні (з якої заздалегідь видаляють цементну плівку та пил) клеєм, який забезпечує зчеплення з конструкцією та перевищує її когезійну міцність.

Склад клею (в.ч.):

– смола епоксидна – 100;

– поліетиленполіамін – 6-12;

– портландцемент М 400 – 200 (СН 389-68).

Якщо необхідно визначити міцність виробів, розташованих похило або вертикально, то сталеві диски до затвердіння клею, що використовується, закріплюють гіпсовим розчином.

Під час випробування прилад типу ГПНВ-5 з’єднують з приклеєним сталевим диском, який з‘єднується елементом так, щоб дія навантаження була спрямована точно перпендикулярно до поверхні виробу.

Швидкість збільшення навантаження не повинна перевищувати 100 кгс/с. Зусилля відриву фіксується за допомогою манометра. Границю міцності під час відривання знаходять за формулою

, (16.3)

де Р_ВІДР – зусилля, при якому відбулося відривання частини виробу, приклеєного до диска, кгс;

F – площа проекції поверхні відривання бетону на площину диска, см².

Границю міцності під час стиснення визначають на відповідних зразках при випробуванні на гідравлічному пресі.

Результати випробувань при площі проекції відривання менше 80 % площі диска не враховують.

Міцність бетону (виробу) на стиснення визначають за величиною міцності під час відривання за градуювальною залежністю «величина міцності під час відривання – міцність».

16.1.5 Метод визначення міцності сколюванням ребра конструкції

Метод заснований на визначенні міцності важкого бетону на стиснення за величиною зусилля, необхідного для сколювання ділянки бетону на ребрі конструкції.

Метод застосовується для визначення міцності виробу (бетону) в межах 100-700 кгс/см².

Для проведення випробувань використовують прилад типу ГПНВ-5, обладнаний спеціальним пристроєм, який забезпечує збільшення навантаження зі швидкістю 100 кгс/с до максимальної – 500 кгс при положенні цього навантаження під кутом 18° на ділянці довжиною 30 мм (рис. 16.8). Товщина конструкції з важкого бетону має бути не менше 150 мм, а зразки – куби бетону розміром 20×20×20 см. На кожній ділянці проводяться не менше двох випробувань, а на зразках – по одному.

Проведення випробування полягає в закріпленні спеціального пристосування до приладу типу ГПНВ-5 на поверхні ребра та сколюванні ребра зі швидкістю прикладення навантаження не більше 100 кгс/с. За манометром визначають зусилля сколювання та вимірюють фактичну глибину сколювання. Міцність піл час стискання відповідних зразків бетону визначають у процесі випробування на гідравлічному пресі.

Результати випробувань при оголенній арматури або фактичній глибині сколювання, яка відрізняється від величини d не менше, ніж на 1 мм, не враховують.

За середньою величиною зусилля сколювання ребра конструкції, використовуючи градуювальну залежність «зусилля сколювання – міцність», визначають міцність бетону.

16.2 ФІЗИЧНІ НЕРУЙНУЮЧІ методи випробувань

До фізичних методів контролю якості будівельних матеріалів можна віднести: радіаційний, тепловий, оптичний, радіохвильовий та інші.

16.2.1 Радіаційний метод визначення міцності

Радіаційний метод заснований на проникненні через конструкції іонізуючих електромагнітних та корпускулярних випромінювань та їх реєстрації.

Під час радіаційного контролю використовуються різні випромінювання, які можуть бути одержані від різноманітних джерел: електронних, радіоізотопних, реакторів та інших.

Джерела випромінювання на базі електронних пристроїв можуть створювати рентгенівське, гамма- та бета-випромінювання, які, в свою чергу, взаємодіють з атомними ядрами та речовиною, що призводить до появи теплових, іонізаційних, електричних, люмінесцентних, фотохімічних та біологічних ефектів.

Радіоізотопні джерела створюють корпускулярне випромінювання (електрони, протони, нейтрони тощо) з різними енергіями частинок та гамма-випромінювання.

В радіоізотопних джерелах використовуються штучні ізотопи, такі як: ⁶⁰Со, ¹³²Ir, ⁵⁵Fe, ⁵⁴Mn, ¹³⁷Сs, ⁹⁰Sr, які поміщуються до герметичних ампул, які встановлюються до спеціальних контейнерів. Це робиться для додержання вимог техніки безпеки обслуговуючого персоналу.

Радіоізотопні джерела мають наступні переваги:

– невеликі габарити;

– невелику масу;

– не потребують додаткових джерел постачання;

– не вимагають спеціальної підготовки.

Однак ці джерела мають й недоліки:

– вимагають спеціальних сховищ;

– зменшують активність з часом.

Реєстрація результатів впливу іонізуючого випромінювання на контрольований об’єкт (будівельний матеріал або виріб) може здійснюватися за допомогою фотоплівки, ксерорадіотрофічних пластин, радіолюмінісцентних індикаторів, електронно-оптичних перетворювачів тощо. Найбільш універсальним та найчастіше використовуваним індикатором є чорно-біла або кольорова фотоплівка, в якій використовується фотохімічний ефект.

Для вирішення ряду специфічних задач використовуються й нетрадиційні методи неруйнуючого контролю якості. До них можна віднести нейтронний, протонний, метод авторадіографії, метод проникних радіоактивних газів, з використанням позитронів тощо.

Дата добавления: 2015-07-10