Метрологічне забезпечення контролю якості готової продукції заводу залізобетонних виробів

Метод визначення міцності молотком Фізделя

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 з застосуванням молотка, оснащеного в боковій частині завальцованою легко обертаючоюся кулькою, що видно на рис. 1.2.

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. Вироб (стандартний зразок бетону або іншого будівельного матеріалу) випробують на міцність при стиску 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).

Рис. 1.2- Схема калькулованого молотка Фізеля: 1-сталева кулька; 2- млоток; 3-рукоятка. Рис. 1.3 – Градуювальна залежність (тарувальна крива)

 

При подальших випробуваннях 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 да недоліки.

Позитивні якості:

- легке та швидке визначення міцності виробів;

- недороге та доступне інструментальне оснащення;

- легке та швидке набуття навичок обслуговуючим персоналом.

Недоліки метода:

- використання неконтрольованої сили удару;

- визначення міцності виробів тільки з їх поверхні.

Метод визначення міцності еталонним молотком Кашкарова

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

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

Еталонний молоток Кашкарова (рис. 1.4) оснащений еталонним стрижнем з круглої сталі марки ВСТ-ЭСП-2 довжиною 100-150 та діаметром 12 мм.

 

 

.

 

 

 

Рис.1.4 – Схема еталонного молотка Кашкарова :

1-бетон, що випробується; 2- кулька; 3- еталонний стрижень;4- стакан; 5- пружина; 6-корпус, 7- головка.

 

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 стрижені мають знаходитися на відстані не менше 10 мм.

Величину відбитків (ds та dе) на поверхні бетону та еталонному стрижені визначають вимірювальним приладом з похибкою не більше 0,1 мм.

Величину непрямої характеристики міцності бетону для ділянки конструкції обчислюють за формулою 1.1:

                                                              (1.3)

де - сума діаметрів відбитків на бетоні, мм;

-те ж саме на еталоні, мм.

Міцність бетону на ділянці конструкції визначають за градуювальною залежністю (рис. 1.4) 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.

 

 

 

 

Рис. 1.5 – Градуювальна залежність ( тарувальна крива)

 

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 при випробуванні приладами пружинного та маятникового типу.

Випробування проводять за допомогою приладів типів КМ, як показано на рис. 1.6 та ДПГ-4 (рис.1.7).

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1.6 – Схема пружинного приладу типу КМ

1-бетон,щовипробується; 2А та 2Б -змінніударники; 3-ударнапружина; 4 -бойок; 5 -шкала зпокажчиком; 6 –зворотняпружина.

 

Випробують бетон на ділянках конструкції товщиною не менше, відповідно, 100 та 50 мм. Удар приладами має наноситися 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 характеристки визначають за формулою 1.2.

                                     Н = Нs . Кн ,                                                       (1.4)

           де Нs середнє значення величини відскоку або відбитка для ділянки;

           Кн - поправочний коефіцієнт, Кн - середня величина 10 вимірювань, Н -середнє значення 10 вимірювань).

Міцність бетону при стиску визначають, враховуючи непряму характеристику Н, використовуючи градуювальну залежність величина відскоку (або відбитка) міцність, побудовану за результатами паралельного випробування контрольних зразків важкого бетону.

       Метод визначення міцності відривом

Метод заснований на визначенні міцності важкого бетону за величиною умовного напруження, яке необхідне для його руйнування при відриві 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. 1.7), 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.

 

 

 

 

 

Рис.1.7 – Схема випробування бетону приладом типу ГПНВ-1- конструкція, що випробовується; 2- бетон, що відривається; 3- сталевий диск; 4- прилад типу ГПНВ; 5- клей; 6- паперове кільце; 7- гіпсовий розчин

 

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.

При випробуванні 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 при відриві знаходять за формулою

         ,                                          (1.5)

де РВІДР - зусилля, при якому відбувся відрив частини виробу, приклеєного до диска, кгс;

 F -площа проєкції поверхні відриву бетону на площину диска, см2.

Границю міцності при стисненні визначають на відповідних зразках при випробуванні на гідравлічному пресі.

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

Міцність бетону (виробу) на стиснення визначають за величиною міцності при відриві за градуювальною залежністю , величина міцності при відриві , міцність.

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. 1.8). 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. ділянці проводяться не менше двох випробувань, а на зразках по одному.

Рис.1.8 – Схема випробування приладом типу ГПНВ-5;

1- конструкція, що випробується; 2- бетон, що сколюється; 3-пристрій для захвату ребра конструкції; 4- прилад типуГПГВ-5

 

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 при стиску відповідних зразків бетону визначають при випробуванні 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.

 

1.2.2.  Методи неруйнівного контролю  міцності бетону

 

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

Радіаційний метод визначення міцності

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

 При радіаційному контролі  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 живлення;

- 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 вироб) може здійснюватися за допомогою фотоплівки, ксерорадіотрофічних пластин, радіолюміні-сцентних індикаторів, електронно-оптичних перетворювачів тощо. Найбільш універсальним та найчастіше використовуваним індикаторм 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.

Тепловий метод

Тепловий неруйнуючий контроль якості будівельного матеріалу або виробу заснований на реєстрації теплових полів, температури та перепаду теплових характеристик.

Методи теплового контролю підрозділяються на пасивні та активні.

Пасивний контроль використовує тепло самого матеріалу або виробу та доволяє визначити тепловий режим та відхилення фізико-хімічних та геометричних параметрів. Активний контроль передбачає вплив на контрольований об’єкт теплової енергії від джерела та має більш широкі можливості. У порівнянні з пасивним, активний контроль, крім вже наведених, надає можливість реєструвати неоднорідності в матеріалі та частинах конструкцій, виявити дефекти у вигляді порушень суцільності, зміни в структурі, різних включень тощо.