Спосіб визначення міцності бетону при розколюванні

Власники патенту UA 2510001:

Винахід відноситься до галузі визначення та контролю якості будівельних матеріалів та конструкцій, а саме до руйнівного визначення фізико-механічних властивостей бетонів у конструкціях - міцності на стиск, на розтяг при згині та при розколюванні через руйнування зразка при розколюванні за вказаною схемою докладання навантаження до зразка. Сутність: здійснюють виготовлення бетонного зразка-циліндра та випробування його на стиск шляхом докладання руйнівного навантаження до бічної поверхні зразка з двох діаметрально розташованих сторін до розколювання з подальшим розрахунком міцності. При випробуванні зразка руйнівне навантаження прикладають до бічної поверхні зразка в двох діаметрально розташованих точках шляхом установки з двох сторін перпендикулярно до осі зразка циліндричних прокладок діаметром, пропорційним діаметру зразка. Технічний результат: зниження трудомісткості та підвищення точності випробувань. 1 табл.

Відомий спосіб визначення міцності бетону при розколюванні, що включає виготовлення бетонного зразка - циліндра, відібраного з конструкції, і випробування його на стиск шляхом застосування руйнівного навантаження до бічної поверхні зразка з двох діаметрально розташованих сторін дорозколювання з наступним розрахунком міцності/ГОСТ 10180-90, «Бетони. Методи визначення міцності за контрольними зразками»/.

Недоліками відомого руйнівного методу визначення міцності бетону є:

- у густоармованих конструкціях буває утруднено вибурити керн діаметром не менше 3-кратного розміру великого заповнювача, але не менше 44 мм, без ослаблення арматурного каркасу конструкції, що призводить до зниження надійності залізобетонної конструкції. Чим більший діаметр керна, тим більшу глибину необхідно забурюватися для відбору однієї серії зразків. У середньому це глибина не менше 220 мм. Для деяких особливо відповідальних конструкцій створення такого «дефекту» в монолітному бетоні конструкції є неприйнятним з точки зору забезпеченості експлуатаційної надійності.

- при густому армуванні ущільнення бетону зовнішніх шарів конструкції відрізняється від ущільнення бетону за основним перерізом конструкції. Тому визначення міцності бетону конструкції по кернах, відібраних у межах захисного шару бетону конструкції, буде некоректним, т.к. міцність за висотою відібраного зразка буде неоднаковою.

При випробуванні кернів, висвердлених з монолітних конструкцій, особливо із застосуванням високоміцного бетону, істотно впливає якість підготовки опорних поверхонь контрольних зразків. Причому впливає як площинність опорних поверхонь, а й їх шорсткість, що відбивається на однорідності результатів випробувань.

Технічне завдання полягає у розробці нових методів контролю якості бетону в конструкціях, що дозволяють знизити вплив технологічних, методичних та метрологічних факторів.

Поставлене завдання вирішується таким чином, що у способі визначення міцностібетону при розколюванні, що включає виготовлення бетонного зразка - циліндра і випробування його на стиск шляхом докладання руйнівного навантаження до бічної поверхні зразка з двох діаметрально розташованих сторін до розколювання з наступним розрахунком міцності, згідно винаходу, при випробуванні зразка руйнівне навантаження прикладають до бічної поверхні зразка в двох діаметрально розташованих точках шляхом установки з двох сторін перпендикулярно осі зразка циліндричних прокладок діаметром, пропорційним діаметру зразка.

Пропонований спосіб відрізняється тим, що при випробуванні зразка руйнівне навантаження прикладають до бічної поверхні зразка в двох діаметрально розташованих точках шляхом установки з двох сторін перпендикулярно осі зразка циліндричних прокладок діаметром, пропорційним діаметру зразка.

Пропонований спосіб випробування зразків забезпечує можливість відбору зразків малих діаметрів (близько 20 мм) і випробування їх на опір руйнівного навантаження, прикладеного до утворює циліндра через колючі циліндричні прокладки, розташовані при випробуванні перпендикулярно осі зразка.

Місця застосування навантаження на зразку переважно вибирати в точках, що не мають у своїй площині розташування, поперечної осі циліндра, зерен великого заповнювача, сторонніх включень, дефектів структури. Ці обмеження менш актуальні при випробуванні дрібнозернистих бетонів.

Неоднорідність результатів випробувань при даній схемі навантаження може бути вирішена шляхом збільшення контрольних зразків у серії, а також статистичним відбраковуванням аномальних результатів.

Для бетону властивість чинити опір стискаючому навантаженню є одним з головних. Однак, враховуючи, що в кінцевому підсумку навіть при навантаженні, що стискає, руйнування зразкапоходить від виникаючих, поперечних стискаючої силі, розтягують напруги, прийнято, що існує прямий взаємозв'язок зміни властивостей граничного опору руйнуванню при різних схемах застосування навантаження.

Значенням міцності бетону зразка (R) буде руйнуюче навантаження (F), віднесене до площі (А) поперечного перерізу циліндра і помножена на коефіцієнт переходу (k) від міцності при одному напружено-деформованому стані до міцності в іншому напружено-деформованому стані:

Перехідний коефіцієнт k, до накопичення достатньої кількості статистичних даних, слід встановлювати експериментально для кожного виду бетону шляхом випробування стандартних зразків-кубів і паралельним випробуванням циліндрів, висвердлених з кубів - близнюків серії, що випробовується.

Спосіб здійснюють наступним чином.

Виготовляють зразок бетону циліндричної форми або шляхом формування або вибурювання з тіла конструкції або виробу. Встановлюють зразок у випробувальному пресі між колючими циліндричними прокладками діаметром, пропорційним діаметру зразка. Осі прокладок мають у своєму розпорядженні перпендикулярно осі зразка і роблять навантаження зразка до розколювання. Визначають міцність зразка на розколювання.

Зразки кожної парної серії базового та не базового розмірів виготовляють з однієї проби бетонної суміші та витримують в однакових умовах. Після закінчення твердіння виготовляють контрольні зразки-циліндри базового розміру шляхом їх вибурювання з одного або декількох формованих зразків-кубів однієї серії. Кожну парну серію зразків випробовують в одному віці.

Середня щільність бетону в кожній парній серії зразків базового та не базового розмірів у момент випробування не повинна відрізнятися більш ніжна 2%.

Для кожної парної серії необхідно визначити значення перехідного коефіцієнта Kj за формулою

K j = R s j 0 R s j ,

де R s j 0 - середнє значення міцності при стандартному методі випробувань бетону серії базового розміру, обчислене за результатами випробувань всіх зразків кожної серії;

Rsj – середнє значення міцності при нестандартному методі випробувань бетону у кожній серії зразків не базового розміру та форми.

По всіх серіях обчислюють середній масштабний коефіцієнт K?.

Експериментально встановлений масштабний коефіцієнт K може бути використаний, якщо коефіцієнт варіації не перевищує 15%.

У таблиці наведено дані випробувань контрольних зразків-кубів розміром 10×10×10 см на опір при осьовому стиску та результати випробувань зразків-циліндрів діаметром 2,2 см за пропонованою методикою.

Коефіцієнт варіації V отриманих перехідних коефіцієнтів Kj становить 8,7%, що не перевищує максимально допустиму згідно з вимогами методики Додатка 11 ГОСТ 10180-90, величину - 15%, а значить, отримане значення перехідного коефіцієнта Кср допустимо до застосування.

Запропонована методика контролю міцності дозволяє:

- вирішувати проблему нерівномірно передається навантаження на зразок;

- повністю знімати потребу додаткової підготовки зразка до випробувань шляхом вирівнювання контактних поверхонь. При цьому усуваються пов'язані з цим фактори впливу метрологічних відхилень та людського фактора;

- спростити завдання центрування зразка (за умови співвісно встановлених колючих прокладок);

- визначати характеристики міцності бетону за зразками, відібраними в межах захисного шару, значно мінімізуючи при цьому вплив ослабленої зони вплощині руйнування зразка;

- знизити трудомісткість відбору зразків за рахунок висвердлювання кернів меншої довжини та діаметра. Для відбору зразків однієї серії, придатної для проведення 5 випробувань, достатньо керна довжиною 120 мм за діаметром 20 мм. Для відбору однієї серії зразків необхідно витратити роботу на висвердлювання керна, що дорівнює стирання певного обсягу бетону. Величину цього обсягу визначають наступні переметри: діаметр зразка, глибина різу, товщина ріжучого сегмента. Відповідно, при зменшенні кожного з параметрів робота на відбір кернів може бути зменшена. Таким чином, за пропонованим способом робота на відбір кернів знижується в 10 разів.

Даний метод визначення міцності бетону у зразках, відібраних із конструкцій, особливо актуальний для високоміцного бетону (класів 60 і вище) і може бути рекомендований для використання на об'єктах монолітного будівництва.