определение прочности бетона строительных конструкций
реклама
Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пермский государственный технический университет» С.С. Ковалёв, А.А. Баранов, Ю.А. Артемьев ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия Издательство Пермского государственного технического университета 2007 УДК 624.012+691.32 К56 Рецензенты: канд. экон. наук, доцент А.В. Калугин; канд. техн. наук, доцент В.Г. Офрихтер (Пермский государственный технический университет) К56 Ковалёв, С.С. Определение прочности бетона строительных конструкций зданий и сооружений: учеб. пособие / С.С. Ковалёв, А.А. Баранов, Ю.А. Артемьев. – Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2007. – 114 с. ISBN 978-5-88151-749-6 Приведены основные требования к разрушающему и неразрушающему контролю прочности бетона при сжатии в конструкциях возводимых и эксплуатируемых зданий и сооружений. Рассмотрены стандартные методы: испытания образцов, извлеченных из конструкций; отрыв со скалыванием, скалыванием ребра конструкции; метод упругого отскока, метод пластической деформации, метод ударного импульса и ультразвуковой метод. Предназначено для инженерно-технических работников научно-исследовательских организаций, экспертов, выполняющих приёмку и обследование конструкций, а также студентов строительного факультета специальностей 2903 «Промышленное и гражданское строительство» и 2905 «Городское строительство и хозяйство». УДК 624.012+691.32 ISBN 978-5-88151-749-6 © ГОУ ВПО «Пермский государственный технический университет», 2007 2 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ................................................................................... 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ........................................................... 2. ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА БЕТОНА........... 3. ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ ......................... 4. НОРМАТИВНЫЕ И РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ БЕТОНА ............................................................................ 4.1. Нормативные значения прочностных характеристик бетона ........................................................................................ 4.2. Расчетные значения прочностных характеристик бетона ........................................................................................ 5. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ЭТАПОВ РАБОТ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА В КОНСТРУКЦИЯХ СТРОЯЩИХСЯ И ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ ............................... 6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА РАЗРУШАЮЩИМИ МЕТОДАМИ. ................................................................. 6.1. Сущность методов ............................................................ 6.2. Отбор проб и изготовление образцов.............................. 6.3. Требования к оборудованию для изготовления и испытания образцов.............................................................. 6.4. Подготовка к испытаниям ................................................ 6.5. Проведение испытаний..................................................... 6.6. Обработка и оценка результатов при определении прочности бетона ..................................................................... 6.7. Отчет об испытаниях ........................................................ 7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТИ МЕХАНИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ................. 7.1. Сущность методов ............................................................ 7.2. Аппаратура и инструмент ................................................ 7.3. Подготовка к испытаниям ................................................ 7.4. Проведение испытаний..................................................... 7.5. Оформление результатов.................................................. 8. УЛЬТРАЗВУКОВОЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА............................................................... 3 6 6 7 8 9 9 9 12 13 13 18 21 21 23 28 31 32 32 34 36 38 43 44 8.1. Сущность метода............................................................... 8.2. Средства контроля............................................................. 8.3. Подготовка к испытаниям ................................................ 8.4. Проведение испытаний и определение прочности бетона в конструкциях............................................................. 8.5. Оформление результатов.................................................. 9. НАЗНАЧЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК............. 9.1. Указания по расчёту.......................................................... 9.2. Поверочные расчёты ......................................................... СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ............................................................ ПРИЛОЖЕНИЕ А. Перечень оборудования для изготовления образцов, средств измерения их размеров, формы и массы, испытательного оборудования, устройств, приспособлений и их технические характеристики [5] ............ ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Устройство для испытания на растяжение при изгибе...................................................................................... ПРИЛОЖЕНИЕ В. Устройства для испытания на растяжение при раскалывании ......................................................................... ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Устройства для испытания на осевое растяжение .................................................................................... ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Определение отклонений от плоскостности и перпендикулярности рабочих граней образцов........... ПРИЛОЖЕНИЕ Е. Типы приборов ............................................ ПРИЛОЖЕНИЕ Ж. Типы анкерных устройств ......................... ПРИЛОЖЕНИЕ И. Прибор для испытания методом скалывания ребра.................................................................................... ПРИЛОЖЕНИЕ К. Клей для приклейки дисков ....................... ПРИЛОЖЕНИЕ Л. Градуировочная зависимость для метода отрыва со скалыванием ................................................................ ПРИЛОЖЕНИЕ М. Примеры расположения участков испытания для основных несущих железобетонных конструкций...... ПРИЛОЖЕНИЕ Н. Градуировочная зависимость для метода скалывания ребра.......................................................................... ПРИЛОЖЕНИЕ П. Способы прозвучивания бетона ................ 4 44 45 45 49 51 51 51 53 54 59 69 71 74 79 82 84 85 86 87 88 89 90 ПРИЛОЖЕНИЕ Р. Экспериментальное определение коэффициентов перехода от скорости ультразвука при поверхностном прозвучивании к скорости при сквозном прозвучивании.......................................................................................... 91 ПРИЛОЖЕНИЕ С. Методика установления градуировочных зависимостей и оценки погрешности определения прочности ...................................................................................... 94 ПРИЛОЖЕНИЕ Т. Примеры установления градуировочной зависимости и оценки погрешности определения прочности ... 98 ПРИЛОЖЕНИЕ У. Методика экспертного контроля прочности бетона в строящихся и эксплуатируемых конструкциях и сооружениях ..................................................................... 107 ПРИЛОЖЕНИЕ Ф. Форма журнала испытаний образцов ....... 109 ПРИЛОЖЕНИЕ Х. Форма журнала определения прочности бетона в конструкциях ................................................................. 110 ПРИЛОЖЕНИЕ Ц. Соотношение между классами бетона по прочности на сжатие и растяжение и марками .................... 111 5 ВВЕДЕНИЕ Бетонные и железобетонные конструкции зданий и сооружений в процессе строительства и эксплуатации подвергаются различного рода воздействиям (климатическим, технологическим и т.п.), которые вызывают в конструкциях дефекты и повреждения, снижающие их прочность, долговечность и эксплуатационные качества. Несущая способность конструкций зависит также от качества изготовления конструкций, соблюдения технологии ведения строительно-монтажных работ. С целью определения фактической возможности восприятия нагрузок элементами строительных конструкций производится оценка их технического состояния как по несущей способности, так и по пригодности к нормальной эксплуатации (деформациям, трещиностойкости, теплопроводности, морозостойкости и т.п.). Под оценкой технического состояния элементов строительных конструкций в рассматриваемом случае понимается степень соответствия данного признака состояния (прочность, деформативность, долговечность и т.п.) требованиям соответствующих норм (СНиП, ГОСТ и т.п.) В учебном пособии приводятся как простые визуальные методы определения прочности бетона, получившие широкое распространение и не требующие специальной подготовки персонала, так и инструментальные методы, требующие использования специального оборудования и специалистов соответствующей квалификации [1]. 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 1.1. Данное учебное пособие распространяется на бетоны всех видов по ГОСТ 25192–82 [6] и устанавливает методы определения их прочности в сборных и монолитных бетонных и железобетонных конструкциях и изделиях (далее – конструкциях). 1.2. Данное учебное пособие следует применять, как правило, при инспекционных и экспертных испытаниях прочности бетона в конструкциях действующих, реконструируемых и строящихся зданий и сооружений. 6 1.3. Прочность бетона определяют по предварительно установленным градуировочным зависимостям между прочностью бетонных образцов или методом отрыва со скалыванием по ГОСТ 10180–90 [5] и косвенным характеристикам прочности [4]. 1.4. Прочность бетона определяют на участках конструкций, не имеющих видимых повреждений (отслоения защитного слоя, трещин, каверн и прочих повреждений). 1.5. Испытания проводят при положительной температуре бетона. Допускается при обследовании конструкций определять прочность при отрицательной температуре, но не ниже минус 10 °С при условии, что к моменту замораживания конструкция находилась не менее одной недели при положительной температуре и относительной влажности не более 75 % [4]. 1.6. Контроль прочности бетона конструкций проводят по ГОСТ 18105–86 [5]. 1.7. Определение прочности ячеистого бетона по образцам, отобранным из конструкций, следует производить по ГОСТ 12852.0–77 [29]. 2. ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА БЕТОНА 2.1. Для бетонных и железобетонных конструкций, проектируемых в соответствии с требованиями Свода правил [39], следует предусматривать конструкционный тяжелый бетон средней плотности от 2200 кг/м3 до 2500 кг/м3 включительно. 2.2. Основными показателями качества бетона, устанавливаемыми при проектировании, являются: а) класс бетона по прочности на сжатие В; б) класс по прочности на осевое растяжение В (назначают в случаях, когда эта характеристика имеет главенствующее значение и ее контролируют на производстве) [7]. 2.3. Для бетонных и железобетонных конструкций следует предусматривать бетоны следующих классов и марок: а) классов по прочности на сжатие: В10; В15; В20; В25; В30; В35; В40; В45; В50; В55; В60; б) классов по прочности на осевое растяжение: Вt0,8; Вt1,2; Вt1,6; Вt2,0; Вt2,4; Вt2,8; Вt3,2 [7]. 7 2.4. Возраст бетона, отвечающий его классу по прочности на сжатие и осевое растяжение (проектный возраст), назначают при проектировании исходя из возможных реальных сроков загружения конструкций проектными нагрузками. При отсутствии этих данных класс бетона устанавливают в возрасте 28 сут [7]. Значение отпускной прочности бетона в элементах сборных конструкций следует назначать в соответствии с ГОСТ 13015–2003 [40] и стандартами на конструкции конкретных видов. 2.5. Для железобетонных конструкций рекомендуется применять класс бетона по прочности на сжатие не ниже В15 [7]. 3. ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ 3.1. Расчеты бетонных и железобетонных конструкций следует производить по предельным состояниям, включающим: – предельные состояния первой группы (по полной непригодности к эксплуатации вследствие потери несущей способности); – предельные состояния второй группы (по непригодности к нормальной эксплуатации вследствие образования или чрезмерного раскрытия трещин, появления недопустимых деформаций и др.). Расчеты по предельным состояниям первой группы, содержащиеся в СП [39], включают расчет по прочности с учетом в необходимых случаях деформированного состояния конструкции перед разрушением. Расчеты по предельным состояниям второй группы, содержащиеся в СП [39], включают расчеты по раскрытию трещин и по деформациям. 3.2. Расчет по предельным состояниям конструкции в целом, а также отдельных ее элементов следует, как правило, производить для всех стадий: изготовления, транспортирования, возведения и эксплуатации; при этом расчетные схемы должны отвечать принятым конструктивным решениям. 8 4. НОРМАТИВНЫЕ И РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ БЕТОНА 4.1. Нормативные значения прочностных характеристик бетона Основными прочностными характеристиками бетона являются нормативные значения: – сопротивления бетона осевому сжатию Rb, n; – сопротивления бетона осевому растяжению Rbt, n. Нормативные значения сопротивления бетона осевому сжатию (призменная прочность) и осевому растяжению (при назначении класса бетона по прочности на сжатие) принимают в зависимости от класса бетона по прочности на сжатие В согласно табл. 4.1. При назначении класса бетона по прочности на осевое растяжение Вt нормативные значения сопротивления бетона осевому растяжению Rbt, n принимают равными числовой характеристике класса бетона на осевое растяжение [39]. 4.2. Расчетные значения прочностных характеристик бетона Расчетные значения сопротивления бетона осевому сжатию Rb и осевому растяжению Rbt определяют по формулам: Rb = Rbt = Rb , n ; γb Rbt , n γ bt (4.1) . (4.2) Значения коэффициента надежности по бетону при сжатии γb принимают равными: 1,3 – для предельных состояний по несущей способности (первая группа); 1,0 – для предельных состояний по эксплуатационной пригодности (вторая группа). 9 Значения коэффициента надежности по бетону при растяжении γbt принимают равными: 1,5 – для предельных состояний по несущей способности при назначении класса бетона по прочности на сжатие; 1,3 – для предельных состояний по несущей способности при назначении класса бетона по прочности на осевое растяжение; 1,0 – для предельных состояний по эксплуатационной пригодности. Расчетные значения сопротивления бетона Rbt, Rb, ser, Rb, sert (c округлением) в зависимости от класса бетона по прочности на сжатие и осевое растяжение приведены: для предельных состояний первой группы – соответственно в табл. 4.2 и 4.3, второй группы – в табл. 4.1. Таблица 4.1 Нормативные значения сопротивления бетона и расчетные значения сопротивления бетона для предельных состояний второй группы при классе бетона по прочности на сжатие Нормативные значения сопротивления бетона Rb, n и Rbt, n и расчетные значения сопротивления бетона Вид для предельных состояний второй группы Rb, ser сопротиви Rbt, ser, МПа, при классе бетона по прочности ления на сжатие B10 B15 В20 В25 B30 В35 В40 В45 В50 В55 В60 Сжатие осевое (призмен7,5 11,0 15,0 18,5 22,0 25,5 29,0 32,0 36,0 39,5 43,0 ная прочность) Rb, n, Rb, ser Растяжение осевое Rbt, n, 0,85 1,1 1,35 1,55 1,75 1,95 2,1 2,25 2,45 2,6 2,75 Rbt, ser 10 Таблица 4.2 Расчетные значения сопротивления бетона для предельных состояний первой группы при классе бетона по прочности на сжатие Вид сопротивления Расчетные значения сопротивления бетона для предельных состояний первой группы Rb и Rbt МПа, при классе бетона по прочности на сжатие B10 B15 В20 В25 B30 В35 В40 В45 В50 В55 В60 Сжатие осевое 6,0 8,5 11,5 14,5 17,0 19,5 22,0 25,0 27,5 30,0 33,0 (призменная прочность) Rb Растяжение 0,56 0,75 0,9 1,05 1,15 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 осевое Rbt Таблица 4.3 Расчетные значения сопротивления бетона для предельных состояний первой группы при классе бетона по прочности на осевое растяжение Расчетные значения сопротивления бетона для предельных состояний первой группы Rbt, МПа, Вид сопропри классе бетона по прочности на осевое растятивления жение Вt 0,8 Вt 1,2 Вt 1,6 Вt 2,0 Вt 2,4 Вt 2,8 Вt 3,2 Растяжение 0,62 0,93 1,25 1,55 1,85 2,15 2,45 осевое Rbt В необходимых случаях расчетные значения прочностных характеристик бетона умножают на следующие коэффициенты условий работы γbi, учитывающие особенности работы бетона в конструкции (характер нагрузки, условия окружающей среды и т.д.): а) γb1 – для бетонных и железобетонных конструкций, вводимый к расчетным значениям сопротивлений Rb и Rbt и учитывающий влияние длительности действия статической нагрузки: 11 γb1 = 1,0 – при непродолжительном (кратковременном) действии нагрузки; γb1 = 0,9 – при продолжительном (длительном) действии нагрузки; б) γb2 – для бетонных конструкций, вводимый к расчетным значениям сопротивления Rb и учитывающий характер разрушения таких конструкций: γb2 = 0,9; в) γb3 – для бетонных и железобетонных конструкций, бетонируемых в вертикальном положении, вводимый к расчетному значению сопротивления бетона Rb. Влияние попеременного замораживания и оттаивания, а также отрицательных температур учитывают коэффициентом условий работы бетона γb4 ≤ 1,0. Для надземных конструкций, подвергаемых атмосферным воздействиям окружающей среды при расчетной температуре наружного воздуха в холодный период минус 40 °С и выше, принимают коэффициент γb4 ≤ 1,0. В остальных случаях значения коэффициента γb4 принимают в зависимости от назначения конструкции и условий окружающей среды согласно специальным указаниям [39]. 5. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ЭТАПОВ РАБОТ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА В КОНСТРУКЦИЯХ СТРОЯЩИХСЯ И ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ При наличии кубиков Неразрушающие методы контроля Лабораторные испытания Здания и сооружения из монолитного железобетона При отсутствии кубиков Выбуривание образцов Неразрушающие методы контроля Лабораторные испытания Прочность бетона 12 Здания и сооружения из сборных железобетонных конструкций Неразрушающие методы контроля 6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА РАЗРУШАЮЩИМИ МЕТОДАМИ 6.1. Сущность методов 6.1.1. Прочность бетона определяют измерением минимальных усилий, разрушающих выбуренные или выпиленные из конструкций образцы бетона при их статическом нагружении с постоянной скоростью роста нагрузки и последующем вычислении напряжений при этих усилиях в предположении упругой работы материала [2]. 6.1.2. Форма и номинальные размеры образцов в зависимости от метода определения прочности бетона должны соответствовать указанным в табл. 6.1. Таблица 6.1 Форма и минимальные размеры образцов Форма образца Определение проч- Куб ности на сжатие и на растяжение при Цилиндр раскалывании Метод Размеры образца, мм Длина ребра: 100; 150; 200; 300 Диаметр d: 100; 150; 200; 300 Высота h, равная 2d Определение проч- Призма 100×100×400 ности на осевое рас- квадратного 150×150×600 тяжение сечения 200×200×800 Цилиндр Диаметр d: 100; 150; 200; 300 Высота h, равная 2d Определение проч- Призма 100×100×400 ности на растяже- квадратного 150×150×600 ние при изгибе и сечения 200×200×800 при раскалывании Допускается применять: кубы с ребром длиной 70 мм; 13 призмы размером 70×70×280 мм, цилиндры диаметром 70 мм; цилиндры высотой, равной соответствующему диаметру, при определении прочности на растяжение при раскалывании и высотой, равной четырем диаметрам при определении прочности на осевое растяжение; восьмерки по рис. 6.1 и табл. 6.2 при определении прочности на осевое растяжение; половинки образцов-призм, полученных после испытания на растяжение при изгибе образцов-призм, для определения прочности бетона на сжатие; кубы, изготовленные в неразъемных формах с технологическим уклоном. Рис. 6.1. Образец в виде восьмерки Таблица 6.2 Обозначения размеров при поперечном сечении образца Обозначение размера a b l l1 l2 l3 Значение при поперечном сечении образца, мм 70×70 70 100 490 210 45 95 100×100 100 150 700 300 65 135 14 150×150 150 250 1050 450 110 180 200×200 200 350 1400 600 160 250 За базовый образец при всех видах испытаний следует принимать образец с размером рабочего сечения 150×150 мм. 6.1.3. Размеры образцов в зависимости от наибольшей номинальной крупности заполнителя в пробе бетонной смеси должны соответствовать указанным в табл. 6.3 [5]. Таблица 6.3 Размеры образцов Наибольший номинальный размер зерна заполнителя 20 и менее 40 Наименьший размер образца (ребра куба, стороны поперечного сечения призмы или восьмерки, диаметра и высоты цилиндра) 100 150 Наибольший номинальный размер зерна заполнителя 70 100 Наименьший размер образца (ребра куба, стороны поперечного сечения призмы или восьмерки, диаметра и высоты цилиндра) 200 300 Примечания: 1. Для испытания конструкционно-теплоизоляционного и теплоизоляционного бетонов класса В5 (М75) и менее на пористых заполнителях (независимо от наибольшей крупности заполнителя) следует применять образцы с наименьшим размером 150 мм. 2. При изготовлении образцов из бетонной смеси должны быть удалены отдельные зерна крупного заполнителя, размер которых превышает более чем в 1,5 раза наибольший номинальный размер заполнителя, указанный в табл. 6.3, а также все зерна заполнителя размером более 100 мм. 3. При изготовлении образцов с минимальным размером 70 мм максимальная крупность заполнителя не должна превышать 20 мм. 6.1.4. Образцы испытывают сериями. Число образцов в каждой серии должно соответствовать приведенному в табл. 6.4. 15 Таблица 6.4 Число образцов в серии Минимальный размер образца, мм Число образцов в серии ≥ 90 61–80 ≤ 60 2 3 ≤ 50 4 6 При определении прочности бетона на растяжение при раскалывании на образцах-призмах, которые последовательно раскалывают по разным сечениям, допускается иметь в серии меньшее число образцов, если общее число испытаний в серии будет не менее указанного в табл. 6.4. Так же число образцов в серии (кроме ячеистого бетона) принимают по табл. 6.5 в зависимости от среднего внутрисерийного коэффициента вариации прочности бетона Vs , рассчитываемого по приложению Э не реже одного раза в год. Для ячеистого бетона число образцов в серии принимают равным 3. Таблица 6.5 Число образцов в серии Внутрисерийный коэффициент вариации Vs , % 5 и менее Более 5 до 8 включ. Более 8 Требуемое число образцов бетона в серии, шт., не менее 2 3* или 4 6 Средний внутрисерийный коэффициент вариации прочности бетона Vs , %, определяют по результатам испытания любых последовательных 30 серий образцов бетона одного класса (марки). Для этого определяют размах Wsj в каждой серии, а также средний размах Ws , МПа, и среднюю прочность Rs, МПа, по всем 30 сериям по формулам: 16 W sj = R j max − R j min ; (6.1) 30 Ws= ∑ W sj j =1 30 ; (6.2) ; (6.3) 30 Rs = ∑ R sj j =1 30 Vs= Ws , dR s (6.4) где Rj max и Rj min – максимальное и минимальное значения прочности бетона в каждой серии образцов, МПа; Rsj, Wsj – средние прочность и размах прочности бетона в каждой серии образцов, МПа; d – коэффициент, принимаемый в зависимости от числа образцов n в каждой серии: при n = 2 d = 1,13; n = 3 d = 1,69; n = 4 d = 2,06; n = 6 d = 2,50. 6.1.5. Отклонения от плоскостности опорных поверхностей кубов и цилиндров, прилегающих к плитам пресса при испытаниях на сжатие, не должны превышать 0,1 мм [2]. 6.1.6. Отклонения от прямолинейности образующей образцов-цилиндров, предназначенных для испытания на раскалывание, не должны превышать 1 мм [2]. 6.1.7. Отклонения от перпендикулярности смежных граней кубов и призм, а также опорных поверхностей и образующих цилиндров, предназначенных для испытания на сжатие, не должны превышать 2 мм [2]. 6.1.8. Отклонение линейных размеров образцов от номинальных (по длине ребер кубов, сторон сечения призм, диаметру цилиндров) не должно превышать ± 4 % [2]. 17 6.2. Отбор проб и изготовление образцов 6.2.1. Пробы бетона для изготовления образцов отбирают путем выпиливания или выбуривания из конструкций или ее частей. 6.2.2. Места отбора проб бетона следует назначать после визуального осмотра конструкций в зависимости от их напряженного состояния с учетом минимально возможного снижения их несущей способности. Пробы рекомендуется отбирать из мест, удаленных от стыков и краев конструкций. После извлечения проб места выборки следует заделывать мелкозернистым бетоном или бетоном, из которого изготовлены конструкции [2]. 6.2.3. Выпиливать и выбуривать пробы бетона из конструкций зданий и сооружений следует алмазными дисковыми пилами или коронками, а также твердосплавным инструментом, обеспечивающим изготовление образцов, отвечающих требованиям пп. 6.1.5–6.1.8. Применение данного метода для контроля прочности бетона дает возможность довольно объективно оценить его свойства при испытаниях образцов стандартной формы. Однако извлекать блоки из бетонного массива весьма сложно и трудоемко. Из-за отдельных нарушений в технологии изготовления образцов, которые при этом иногда допускаются, в структуре бетона могут образоваться различного рода дефекты, иногда незаметные на глаз, но сильно искажающие результаты испытания (примерно на 30–35 %). В связи с этим целесообразно заготавливать блоки, размеры которых значительно больше будущих образцов [9]. 6.2.4. Участки для выбуривания или выпиливания проб бетона следует выбирать в местах, свободных от арматуры. При невозможности отбора проб без арматуры допускается наличие арматуры диаметром не более 16 мм в образцах с минимальными размерами поперечного сечения не менее 100 мм. При этом не допускается наличие арматуры: в образцах, предназначенных для определения прочности бетона на сжатие и осевое растяжение; 18 в средней трети пролета в образцах-призмах, предназначенных для определения прочности бетона на растяжение при изгибе; на расстоянии менее 30 мм от предполагаемой плоскости раскола в образцах, предназначенных для определения прочности на растяжение при раскалывании [2]. 6.2.5. При контроле по образцам для определения прочности бетона из произвольно выбранных замесов в соответствии с ГОСТ 10181–2000 [36] отбирают не менее двух проб бетонной смеси от каждой партии бетона (за исключением ячеистого бетона) и не менее одной пробы: – в смену – на предприятии-изготовителе сборных конструкций; – в 1 сут – на предприятии-изготовителе бетонной смеси для монолитных конструкций; – в 1 сут – на строительной площадке для монолитных конструкций. По согласованию с проектной организацией, осуществляющей авторский надзор, пробы бетонной смеси на месте укладки их в монолитную конструкцию допускается не отбирать, а оценивать прочность бетона по данным контроля предприятия-изготовителя бетонной смеси [8]. 6.2.6. Из каждой пробы бетонной смеси изготавливают в соответствии с пп. 6.1.2–6.1.8 по одной серии образцов бетона для контроля: – отпускной прочности; – передаточной прочности; – прочности бетона в промежуточном возрасте; – прочности бетона в проектном возрасте. Допускается изготавливать серии контрольных образцов для определения прочности бетона сборных конструкций в проектном возрасте не из каждой пробы, но не менее чем из двух проб, отбираемых от одной партии в неделю при классе бетона по прочности В30 (марки 400) и ниже, и четырех проб, отбираемых от двух партий в неделю при классе бетона по прочности В35 (марки 450) и выше [8]. Для контроля прочности ячеистого бетона из готовых конструкций каждой партии или из блоков, изготовленных одно- 19 временно с этими конструкциями, выпиливают или выбуривают не менее двух серий образцов в соответствии с пп. 6.1.2 – 6.1.8. 6.2.7. Контрольные образцы бетона сборных конструкций должны твердеть в одинаковых с конструкциями условиях до определения отпускной или передаточной прочности. Последующее твердение образцов, предназначенных для определения прочности бетона в проектном возрасте, должно производиться в нормальных условиях при температуре (20±2) °С и относительной влажности воздуха не менее 95 %. Контрольные образцы бетона монолитных конструкций на предприятии-изготовителе бетонной смеси должны твердеть в нормальных условиях, а на строительной площадке – в условиях, одинаковых с условиями твердения конструкций [8]. 6.2.8. Каждая проба бетона (высверленный керн, выпиленная или вырубленная заготовка) должна быть замаркирована и описана в протоколе по п. 6.7.1 [2]. 6.2.9. Из проб бетона, отобранных из конструкций, изготавливают контрольные образцы для испытаний. Форма и размеры образцов должны соответствовать требованиям п. 6.2.2, а число образцов в серии – п. 6.1.4. Образцы-цилиндры изготавливают из выбуренных кернов, а образцы-кубы и призмы – из проб бетона, выпиленных из конструкции. 6.2.10. Изготовленные образцы должны иметь маркировку, отражающую их принадлежность к определенным пробам бетона. Образцы должны сопровождаться схемой, ориентирующей положение образца в конструкции, из которой он отобран, и направлением бетонирования конструкции. Маркировка не должна повреждать образец или влиять на результаты испытания [5]. 6.2.11. При хранении, выдерживании проб бетона и подготовке их к дальнейшим испытаниям зачастую возникает необходимость сохранить имеющуюся в бетоне влагу или обеспечить её заданное содержание. Для этого следует их сразу же после отбора помещать в полиэтиленовые мешочки и последние заваривать [9]. 20 6.3. Требования к оборудованию для изготовления и испытания образцов 6.3.1. Для выбуривания образцов из бетона конструкций применяют сверлильные станки типа ИЭ 1806 по ТУ 22-5774 [36] с режущим инструментом в виде кольцевых алмазных сверл типа СКА по ТУ 2-037-624 [37], ГОСТ 24638–85* [30] или твердосплавных кольцевых сверл по ГОСТ 11108–70 [31] [2]. 6.3.2. Для выпиливания образцов из бетона конструкций применяют распиловочные станки типов УРБ-175 по ТУ 34-13-10500 или УРБ-300 по ТУ 34-13-10910 с режущим инструментом в виде отрезных алмазных дисков типа АОК по ГОСТ 10110–87 [32] или алмазных сегментных кругов по ГОСТ 16115–88 [33], или фрез по ТУ 2-037-415 [37] или ТУ 2-037-391 [37] [2]. 6.3.3. Средства измерений, испытательные машины, устройства и приспособления для испытаний на сжатие и растяжение следует принимать по ГОСТ 10180–90 [5] [2]. 6.3.4. Допускается применение другого оборудования и инструмента для изготовления образцов из бетона конструкций, обеспечивающих изготовление образцов, отвечающих требованиям п. 6.2.9 и ГОСТ 10180–90. 6.3.5. Метрологическую аттестацию оборудования для изготовления образцов проводят по ГОСТ 24555–81 [39], испытательных машин, устройств и приспособлений для испытаний образцов на сжатие и растяжение – по ГОСТ 10180–90, а поверку средств измерений – по ГОСТ 8.326–89 [34] [2]. 6.4. Подготовка к испытаниям 6.4.1. В помещении, где проводят испытания образцов, следует поддерживать температуру воздуха (20±5) °С и относительную влажность воздуха не менее 55 %. 6.4.2. Образцы бетона испытывают при одном из двух заданных состояний бетона: воздушно-влажностном или насыщенном водой. При испытаниях в воздушно-влажностном состоянии образцы предварительно после их изготовления (выбуривания или 21 выпиливания) мокрым способом выдерживают в лабораторных условиях по п. 6.4.1 не менее 6 сут. При испытаниях в насыщенном водой состоянии образцы предварительно выдерживают в воде температурой (20±5) °С не менее 48 ч, а после извлечения их из воды и промокания влажной тканью испытывают [2]. 6.4.3. Перед испытанием образцы осматривают, устанавливая наличие дефектов в виде трещин, околов ребер, раковин и инородных включений. Образцы, имеющие трещины, околы ребер глубиной более 10 мм, раковины диаметром более 10 мм и глубиной более 5 мм (кроме бетона крупнопористой структуры), а также следов расслоения и недоуплотнения бетонной смеси, испытанию не подлежат. Наплывы бетона на ребрах опорных граней образца должны быть удалены напильником или абразивным камнем. Результаты визуального осмотра записывают в журнал испытаний по п. 6.7.2. В случае необходимости фиксируют схему расположения и характеристику дефектов [5]. 6.4.4. На образцах выбирают и отмечают грани, к которым должны быть приложены усилия в процессе нагружения. При этом следует: – опорные грани образцов-кубов, предназначенных для испытания на сжатие, выбирать так, чтобы сжимающая сила при испытании совпадала с направлением сжимающей силы, действующей при эксплуатации на конструкцию, из которой отобран образец; – плоскость изгиба образцов-призм при испытании на растяжение при изгибе следует выбирать так, чтобы она совпадала с плоскостью изгиба конструкции при ее эксплуатации [5]. 6.4.5. Линейные размеры образцов измеряют с погрешностью не более 1 %. Результаты измерений линейных размеров образцов записывают в журнал испытаний [5]. 6.4.6. Отклонения от прямолинейности образующей образцов-цилиндров определяют с помощью поверочных плиты или линейки и щупов путем установления наибольшего зазора между боковой поверхностью образца и поверхностью плиты или линейки. 6.4.7. Отклонения от плоскостности опорных поверхностей образцов, отклонения от перпендикулярности смежных граней 22 образцов-кубов и образцов-призм, а также опорных и боковых поверхностей цилиндров, определяют по приложению Д [5]. 6.4.8. Если поверхности образцов-кубов или образцовцилиндров, к которым прикладывают усилия, не удовлетворяют требованиям п. 6.1.4, то они должны быть выровнены. Для выравнивания поверхностей применяют шлифование или нанесение слоя быстротвердеющего материала толщиной не более 3 мм и прочностью к моменту испытания не менее половины ожидаемой прочности бетона образца. В качестве выравнивающих составов следует использовать: − цементное тесто; − цементно-песчаные растворы; − растворы на основе серы; − эпоксидные композиции [2]. 6.4.9. Для определения прочности на растяжение при раскалывании на боковые грани образцов наносят осевые линии, с помощью которых образец центрируют при испытании [2]. 6.4.10. Перед испытанием образцы взвешивают для определения их средней плотности по ГОСТ 12730.1–78 [35]. 6.4.11. Все образцы одной серии должны быть испытаны в одном возрасте [2]. 6.5. Проведение испытаний 6.5.1. Все образцы одной серии должны быть испытаны в расчетном возрасте в течение не более 1 ч [5]. 6.5.2. Перед установкой образца на пресс или испытательную машину удаляют частицы бетона, оставшиеся от предыдущего испытания на опорных плитах пресса [5]. 6.5.3. Шкалу силоизмерителя испытательной машины, пресса или испытательной установки выбирают из условия, что ожидаемое значение разрушающей нагрузки должно быть в интервале 20–80 % максимальной нагрузки, допускаемой выбранной шкалой. 6.5.4. Нагружение образцов производят непрерывно со скоростью, обеспечивающей повышение расчетного напряжения в образце до его полного разрушения в пределах (0,6±0,4) МПа/с при испытаниях на сжатие и в пределах (0,05±0,02) МПа/с при 23 испытаниях на растяжение. При этом время нагружения одного образца должно быть не менее 30 с [5]. 6.5.5. Максимальное усилие, достигнутое в процессе испытания, принимают за разрушающую нагрузку и записывают его в журнал испытаний. 6.5.6. Разрушенный образец необходимо подвергнуть визуальному осмотру и отметить в журнале испытаний: – характер разрушения; – наличие крупных (объемом более 1 см3) раковин и каверн внутри образца; – наличие зерен заполнителя размером более 1,5dmax, комков глины, следов расслоения. Результаты испытаний образцов, имеющих перечисленные дефекты структуры и характер разрушения, учитывать не следует [5]. 6.5.7. Испытание на сжатие. а) При испытании на сжатие образцы-кубы и цилиндры устанавливают одной из выровненных граней на нижнюю опорную плиту пресса (или испытательной машины) центрально относительно его продольной оси, используя риски, нанесенные на плиту пресса, дополнительные стальные плиты или специальное центрирующее устройство. Между плитами пресса и опорными поверхностями образца допускается прокладывать дополнительные стальные опорные плиты. б) Образцы-половинки призм при испытании на сжатие помещают между двумя дополнительными стальными плитами. Дополнительные плиты центрируют относительно оси пресса, используя риски, нанесенные на плиту пресса и дополнительные стальные плиты, или специальное центрирующее устройство. в) После установки образца на опорные плиты пресса (дополнительные стальные плиты) совмещают верхнюю плиту пресса с верхней опорной гранью образца (дополнительной стальной плитой) так, чтобы их плоскости полностью прилегали одна к другой. Далее начинают нагружение. г) В случае разрушения образца в одной из дефектных схем по рис. 6.2 при определении средней прочности серии этот результат не учитывают [5]. 24 Рис. 6.2. Схема характера разрушений образцов при испытаниях на сжатие: 1 – нормальное разрушение; 2–5 – дефектные разрушения 6.5.8. Испытание на растяжение при изгибе. а) Образцы-призмы устанавливают в испытательное устройство по схеме (рис. 6.3) и нагружают до разрушения. Рис. 6.3. Схема испытания на растяжение при изгибе: 1 – образец; 2 – шарнирно-неподвижная опора; 3 – шарнирно-подвижная опора б) Если образец разрушился не в средней трети пролета или плоскость разрушения образца наклонена к вертикальной плоскости более чем на 15°, то при определении средней прочности бетона серии образцов этот результат испытания не учитывают [5]. 25 6.5.9. Испытания на растяжение при раскалывании. а) Образцы устанавливают на плиты пресса или в испытательное устройство по рис. 6.4 и нагружают до разрушения. а б в г Рис. 6.4. Схема испытания на растяжение при раскалывании: а – образцов-цилиндров (из бетона всех видов кроме ячеистого бетона); б – образцов-цилиндров (из ячеистого бетона); в – образцов-кубов (из бетона всех видов); г – образцов-призм (из тяжелого бетона) Для равномерной передачи усилия на образец между стальной колющей прокладкой и поверхностью куба или между опорными плитами пресса и поверхностью образца-цилиндра допускается дополнительно устанавливать прокладку из фанеры, картона длиной не менее длины образца. б) Образцы-призмы последовательно раскалывают в нескольких сечениях по длине. Расстояние между сечениями раскалывания должно быть не менее половины высоты призмы. 26 6.5.10. Испытание на осевое растяжение (рис. 6.5). а) Образцы закрепляют в разрывной машине по одной из схем прил. Е и нагружают до разрушения. б) Результат испытаний не учитывают, если разрушение образца произошло не в рабочей зоне или плоскость разрушения образца наклонена к его горизонтальной оси более чем на 15° [5]. а б Рис. 6.5. Погрешности расположения плоскостей действия нагрузки при испытании на раскалывание: а – с эксцентриситетом; б – взаимно неправильно 27 6.6. Обработка и оценка результатов при определении прочности бетона 6.6.1. Прочность бетона испытанного образца с точностью до 0,1 МПа (1,0 кгс/см2) при испытании на сжатие и с точностью до 0,01 МПа (0,1 кгс/см2) при испытаниях на растяжение вычисляют по формулам 6.1–6.4: на сжатие R обр = F ; A (6.1) Rtобр = F ; A (6.2) на осевое растяжение на растяжение при раскалывании 2F ; πA (6.3) Fl , аb 2 (6.4) Rttобр = на растяжение при изгибе Rtfобр = где F – разрушающая нагрузка, Н (кгс); А – площадь рабочего сечения образца, мм2 (см2); а, b, l – соответственно ширина и высота поперечного сечения призмы и расстояние между опорами при испытании образцов на растяжение при изгибе, мм (см) [5]. 6.6.2. Для приведения прочности бетона в испытанном образце к прочности бетона в образце базового размера и формы, прочности, полученные по формулам 6.1–6.4, пересчитывают по формулам 6.5–6.8: на сжатие R = R обр αη1 ; (6.5) Rt = Rtобрβ ; (6.6) на осевое растяжение 28 на растяжение при раскалывании Rtt = Rttобр γη2 ; (6.7) на растяжение при изгибе Rtf = Rtfобр δ , (6.8) где η1 и η2 – коэффициенты, учитывающие отношение высоты цилиндра к его диаметру, принимаемые при испытаниях на сжатие по табл. 6.5 и при испытаниях на растяжение при раскалывании по табл. 6.6 и равные единице для образцов другой формы; α, β , γ и δ – масштабные коэффициенты, учитывающие форму и размеры поперечного сечения испытанных образцов, которые принимают по табл. 6.7 и 6.8 или определяют экспериментально по ГОСТ 10180–90 [5]. Таблица 6.5 Коэффициенты, применяемые при испытаниях на сжатие h d η1 От 0,85 до 0,94 0,96 От 0,95 до 1,04 1,00 От 1,05 до 1,14 1,04 От 1,15 до 1,24 1,08 От 1,25 до 1,34 1,10 От 1,35 до 1,44 1,12 От 1,45 до 1,54 1,13 От 1,55 до 1,64 1,14 От 1,65 до 1,74 1,16 От 1,75 до 1,84 1,18 От 1,85 до 1,94 1,19 От 1,95 до 2,0 1,20 h – высота цилиндра, d – диаметр цилиндра, η1 – коэффициент, учитывающий отношение высоты цилиндра к его диаметру. Таблица 6.6 Коэффициенты, применяемые при испытаниях на растяжение h d η2 1,04 и менее От 1,05 до 1,24 От 1,25 до 1,44 От 1,45 до 1,64 От 1,65 до 1,84 От 1,85 до 2,00 1,00 1,02 1,04 1,07 1,10 1,13 29 h – высота цилиндра, d – диаметр цилиндра, η2 – коэффициент, учитывающий отношение высоты цилиндра к его диаметру. Таблица 6.7 Масштабные коэффициенты, учитывающие форму и размеры поперечного сечения испытанных образцов Значение масштабных коэффициентов для образцов, испытанных на Форма и размеры растя- осевое растяжение образцов: жение рассжатие α при раскалывании γ ребро куба или при из- тяжесторона квадгибе δ ние β ратной приз- Все виды ТяжеМелкозерТяжелый мы, мм бетонов лый нистый бетон бетон бетон 70 0,85 0,78 0,87 0,86 0,80 100 0,95 0,88 0,92 0,92 0,92 150 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 200 1,05 1,10 1,05 1,15 1,08 Таблица 6.8 Масштабные коэффициенты, учитывающие форму и размеры поперечного сечения испытанных образцов R обр η1 , МПа 15 и менее Св. 15 до 25 Св. 25 до 35 Св. 35 до 45 Св. 45 до 55 Св. 55 Коэффициент α при испытаниях на сжатие цилиндров диаметром, мм 50±6 63±6 80±10 более 90 1,10 1,06 1,02 1,0 1,07 1,04 1,01 1,0 1,03 1,01 1,0 1,0 0,96 0,97 0,99 1,0 0,88 0,92 0,97 1,0 0,80 0,83 0,95 1,0 30 6.6.3. Прочность бетона в серии образцов определяют как среднее арифметическое значение: в серии из двух образцов – по двум образцам; в серии из трех образцов – по двум наибольшим по прочности образцам; в серии из четырех образцов – по трем наибольшим по прочности образцам; в серии из шести образцов – по четырем наибольшим по прочности образцам. Примечание. При отбраковке дефектных образцов прочность бетона в серии образцов определяют по всем оставшимся образцам [5]. 6.7. Отчет об испытаниях 6.7.1. Отчет об испытаниях должен состоять из протокола отбора проб, результатов испытания образцов и иметь ссылку на ГОСТ 28570–90 [2]. Протокол отбора проб бетона должен содержать: – обязательные данные; – дату и номер протоколов отбора пробы; – маркировку пробы; – наименование конструкции, из которой отобрана проба; – схематическое изображение места отбора пробы; – характеристику качества поверхности конструкции в месте отбора пробы; – наименование организации и фамилию ответственного лица за отбор пробы; – рекомендуемые дополнительные данные; – дату изготовления конструкции; – проектный класс или марку бетона; – состав бетона; – максимальную крупность заполнителя; – влажностные условия эксплуатации или хранения конструкции после изготовления; – тип оборудования, использованного для отбора проб бетона (изготовления образцов) и другие данные [2]. 31 6.7.2. При испытаниях образцов в лаборатории ведут журнал, в котором фиксируют: – маркировку образца; – дату и условия получения образца; – организацию, приславшую образец на испытания; – номер и дату протокола об отборе пробы бетона; – геометрические характеристики образцов (линейные размеры, отклонения от плоскостности и перпендикулярности); – дефекты структуры бетона (трещины, отслоения, поры, раковины и др.); – тип, диаметр, длину, расположение арматурных стержней; – тип подготовки рабочих поверхностей образцов (обрезка, распиловка, шлифовка, выравнивание быстротвердеющим составом и его характеристика); – условия хранения образцов в лаборатории до испытания; – дату испытания; – массу образца; – площадь рабочего сечения образца; – объем образца; – среднюю плотность образца в момент испытания; – влажность в момент испытания и среднюю плотность в сухом состоянии для легкого и ячеистого бетона; – показания силоизмерителя испытательной машины; – разрушающую нагрузку; – прочность бетона образца; – прочность бетона образца, приведенную к базовому образцу; – среднюю прочность серии образцов; – характер разрушения образца; – подпись лица, ответственного за испытание [2]. 7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТИ МЕХАНИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ 7.1. Сущность методов 7.1.1. Методы определения прочности на сжатие в конструкциях: – упругому отскоку; 32 – ударному импульсу; – пластической деформации; – отрыву; – скалыванию ребра; – отрыву со скалыванием. 7.1.2. В зависимости от применяемого метода косвенными характеристиками прочности являются: – значение отскока бойка от поверхности бетона (или прижатого к ней ударника); – параметр ударного импульса (энергия удара); – размеры отпечатка на бетоне (диаметр, глубина и т.п.) или соотношение диаметров отпечатков на бетоне и стандартном образце при ударе индентора или вдавливании индентора в поверхность бетона; – значение напряжения, необходимого для местного разрушения бетона, при отрыве приклеенного к нему металлического диска, равного усилию отрыва, деленному на площадь проекции поверхности отрыва бетона на плоскость диска; – значение усилия, необходимого для скалывания участка бетона на ребре конструкции; – значение усилия местного разрушения бетона при вырыве из него анкерного устройства. 7.1.3. Метод испытания прочности следует выбирать по табл. 7.1. Таблица 7.1 Методы испытания прочности бетона Наименование метода Предельные значения прочности бетона на сжатие, МПа Упругий отскок и пластическая деформация Ударный импульс Отрыв Скалывание ребра Отрыв со скалыванием 5–50 10–70 5–60 10–70 5–100 33 7.2. Аппаратура и инструмент 7.2.1. Прочность бетона определяют при помощи приборов, предназначенных для определения косвенных характеристик, прошедших метрологическую аттестацию по ГОСТ 8.326–89 [34] и отвечающих требованиям, приведенным в табл. 7.2. Таблица 7.2 Характеристики приборов Наименование характеристик приборов Твердость ударника, бойка или индентора HRCэ, не менее Шероховатость контактной части ударника или индентора, мкм, не более Диаметр ударника или индентора, мм, не менее Толщина кромок дискового индентора, мм, не менее Угол конического индентора Диаметр отпечатка, % от диаметра индентора Характеристика приборов для метода упру- удар- пласти- отрыва скалы- отрыва гого ного ческой вания со скаотим- дефорребра лываскока пульса мации нием 51 51 51 – – – 10 10 10 – – – 10 10 10 – – – – – 10 – – – – – 30–60° – – – – – 20–70 – – – 34 Окончание табл. 7.2 Наименование характеристик приборов Допуск перпендикулярности при приложении нагрузки на высоте 100 мм, мм Энергия удара, Дж, не менее Скорость увеличения нагрузки, кН/с Погрешность измерения нагрузки от измеряемой нагрузки, % не более Характеристика приборов для метода упру- удар- пласти- отрыва скалы- отрыва со вания гого ного ческой ребра скалыим- дефоротванискока пульса мации ем 4 4 4 4 – 4 0,7 0,02 0,7 – – – – – ≤1,5* – – 5* 0,5–1,5 0,5–1,5 1,5–3,0 5 5 5 Примечание. * При вдавливании индентора в поверхность бетона. Типы приборов и их технические характеристики приведены в приложении Е. 7.2.2. Для метода отрыва со скалыванием следует применять анкерные устройства по прил. Ж. Допускается применять также другие анкерные устройства, глубина заделки которых должна быть не менее максимального размера крупного заполнителя бетона испытываемой конструкции. 7.2.3. Для метода скалывания ребра следует использовать приборы по прил. И. 7.2.4. Для метода отрыва следует использовать стальные диски диаметром не менее 40 мм, толщиной не менее 6 мм 35 и не менее 0,1 диаметра, с параметром шероховатости приклеиваемой поверхности не менее Ra 20 мкм по ГОСТ 2789–73* [27]. Клей для приклейки диска должен обеспечивать прочность, при которой разрушение происходит по бетону. Допускается использовать клеи, приведенные в прил. К [4]. 7.3. Подготовка к испытаниям 7.3.1. До определения прочности бетона целесообразно предварительно любым оперативным (экспертным) методом (молотком Физделя, ультразвуковым поверхностным прозвучиванием и пр.) обследовать бетон по его поверхности в расчетных сечениях конструкций и их элементов с целью выявления возможного наличия зон с различающейся прочностью бетона [10]. 7.3.2. Участки испытания бетона при определении прочности в группе однотипных конструкций или в отдельной конструкции должны располагаться: – в местах наименьшей прочности бетона, предварительно определенной экспертным методом; – в зонах и элементах конструкций, определяющих их несущую способность; – в местах, имеющих дефекты и повреждения, которые могут свидетельствовать о пониженной прочности бетона (повышенная пористость, коррозионные повреждения, температурное растрескивание бетона, изменение его цвета и пр.) [10]. 7.3.3. Также расположения участков испытания конструкций назначают в зависимости от: – цели контроля; – вида и конструктивного решения конструкции; – технологических и эксплуатационных особенностей [12]. Примеры мест расположения участков испытания для некоторых наиболее массовых конструкций указаны в прил. М. Примечание. При определении прочности бетона методами, основанными на местном разрушении бетона, места испытаний не следует назначать в зонах действия максимальных сжимающих напряжений. 36 7.3.4. Число участков при определении прочности бетона следует принимать не менее: 3 – при определении прочности зоны или средней прочности бетона конструкций; 6 – при определении средней прочности и коэффициента изменчивости бетона конструкций; 9 – при определении прочности бетона в группе однотипных конструкций. Число однотипных конструкций, в которых оценивается прочность бетона, определяется программой обследования и принимается не менее трёх [10]. 7.3.5. Предпочтительнее по возможности проводить испытания на боковой поверхности, где устанавливается опалубка, а если это невозможно, нужно удалить поверхностный слой бетона минимум на 1–2 мм по всей поверхности укладки [11]. 7.3.6. После проведения испытаний методами, основанными на местном разрушении бетона конструкции, места испытаний должны быть заделаны бетоном или цементным раствором состава 1:3 [12]. 7.3.7. Для определения прочности бетона в конструкциях предварительно устанавливают градуировочную зависимость между прочностью бетона и косвенной характеристикой прочности (в виде графика, таблицы или формулы). Для метода отрыва со скалыванием, в случае применения анкерных устройств в соответствии с прил. Ж, и для метода скалывания ребра, в случае применения приборов в соответствии с прил. Н, допускается использовать градуировочные зависимости, приведенные в прил. Л и Н соответственно [4]. 7.3.8. Для методов упругого отскока, ударного импульса, пластической деформации и отрыва градуировочные зависимости устанавливают конкретно для каждого вида прочности; для методов отрыва со скалыванием и скола ребра допускается устанавливать единую градуировочную зависимость независимо от вида прочности [4]. 7.3.9. Градуировочную зависимость устанавливают заново при изменении вида крупного заполнителя, технологии производства бетона, при введении добавок, а для методов отскока, ударного импульса и пластической деформации – также при изменении вида цемента, внесении количественных изменений 37 в номинальный состав бетона, превышающих по расходу цемента ±20 %, крупного заполнителя ±10 % [4]. 7.3.10. Для установления градуировочных зависимостей используют не менее 15 серий образцов-кубов по ГОСТ 10180–90 [5] или не менее 30 отдельных образцов-кубов. При установлении градуировочной зависимости для метода отрыва со скалыванием в каждую серию дополнительно включают не менее 3 образцов-кубов. 7.3.11. В случае применения на производстве способов и режимов уплотнения, приводящих к изменению структуры бетона, размер и способ изготовления образцов для установления градуировочных зависимостей должен указываться в стандартах или технических условиях на сборные конструкции, в рабочих чертежах на монолитные конструкции или же в методиках, утвержденных в установленном порядке. 7.3.12. Для определения косвенных характеристик испытания проводят на боковых поверхностях образцов (по направлению бетонирования). Число измерений на каждом образце для методов отскока и пластической деформации при ударе должно быть не менее пяти, а расстояние между местами ударов не менее 30 мм. Для метода ударного импульса – не менее десяти, а расстояние между местами ударов – не менее 15 мм. Для метода пластической деформации при вдавливании количество испытаний на одной грани – не менее двух, а расстояние между местами испытаний – не менее двух диаметров отпечатков. При установлении градуировочной зависимости методом скалывания проводят по одному испытанию на каждом боковом ребре. При установлении градуировочной зависимости для метода отрыва со скалыванием проводят по одному испытанию на каждой боковой грани [4]. 7.4. Проведение испытаний 7.4.1. Испытания проводят на участке конструкции площадью от 100 до 600 см2. 7.4.2. Прочность бетона в контролируемом участке конструкции определяют по градуировочной зависимости, установ- 38 ленной в соответствии с требованиями разд. 7.3, при условии, что измеренные значения косвенного показателя находятся в пределах между наименьшим и наибольшим значениями косвенного показателя в образцах, испытанных при построении градуировочной зависимости [4]. 7.4.3. На каждой сборной конструкции, отобранной для определения прочности бетона неразрушающими методами, назначают не менее двух, а для монолитной – не менее четырех контролируемых участков. Число и расположение контролируемых участков должно указываться проектной организацией в рабочих чертежах конструкций в зависимости от геометрических размеров, назначения и технологии их изготовления и быть не менее: – для линейных конструкций – одного участка на 4 м длины; – для плоских конструкций, за исключением монолитных конструкций сплошных стен, – одного участка на 4 м2 площади; – для монолитных конструкций сплошных стен – одного участка на 8 м2 площади. При отсутствии указаний в рабочих чертежах контролируемые участки устанавливает изготовитель по согласованию с проектной или научно-исследовательской организацией [8]. При определении прочности обследуемых конструкций число и расположение участков должно приниматься по программе проведения обследования. 7.4.4. Число испытаний на одном участке, расстояние между местами испытаний на участке и от края конструкции, толщина конструкции на участке испытания – должны быть не меньше значений, приведенных в табл. 7.3 [4]. 7.4.5. Шероховатость поверхности участка бетона конструкции при испытании методами отскока, ударного импульса, пластической деформации должна соответствовать шероховатости поверхности кубов, испытанных при установлении градуировочной зависимости. В необходимых случаях допускается зачистка поверхности конструкции. 39 Таблица 7.3 Число испытаний на одном участке Наименование метода Упругий отскок Ударный импульс Пластическая деформация Скалывание ребра Отрыв Отрыв со скалыванием Число испытаний на участке Расстояние между местами испытаний, мм 5 30 50 100 10 15 50 50 5 30 50 70 2 200 – 170 1 2 диаметра диска 50 50 150 Удвоенная глубина установки анкера 1 5 глубин вырыва Расстояние от Толщина края конструкконструкции до места ции испытаний, мм При испытании методом пластической деформации при вдавливании, если нулевой отсчет снимают после приложения начальной нагрузки, требования к шероховатости поверхности бетона конструкций не предъявляют [4]. 7.4.6. Метод упругого отскока. При испытании методом упругого отскока расстояние от мест проведения испытания до арматуры должно быть не менее 50 мм. Испытание проводят в следующей последовательности: прибор располагают так, чтобы усилие прикладывалось перпендикулярно к испытываемой поверхности в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора; 40 положение прибора при испытании конструкции относительно горизонтали рекомендуется принимать таким же, как при испытании образцов для установления градуировочной зависимости; при другом положении необходимо вносить поправку на показания в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора; фиксируют значение косвенной характеристики в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора; вычисляют среднее значение косвенной характеристики на участке конструкции [4]. 7.4.7. Метод пластической деформации. При испытании методом пластической деформации расстояние от мест проведения испытаний до арматуры должно быть не менее 50 мм. Испытание проводят в следующей последовательности: прибор располагают так, чтобы усилие прикладывалось перпендикулярно к испытываемой поверхности в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора; при сферическом инденторе испытание допускается проводить для облегчения измерений диаметров отпечатков через листы копировальной и белой бумаги (в этом случае образцы для установления градуировочной зависимости испытывают с применением такой же бумаги); фиксируют значения косвенной характеристики в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора; вычисляют среднее значение косвенной характеристики на участке конструкции [4]. 7.4.8. Метод ударного импульса. При испытании методом ударного импульса расстояние мест проведения испытания до арматуры должно быть не менее 50 мм. Испытания проводят в следующей последовательности: прибор располагают так, чтобы усилие прикладывалось перпендикулярно к испытываемой поверхности в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора; положение прибора при испытании конструкции относительно горизонтали рекомендуется принимать таким же, как при 41 испытании образцов для установления градуировочной зависимости; при другом положении необходимо вносить поправку на показания в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора; фиксируют значение косвенной характеристики в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора; вычисляют среднее значение косвенной характеристики на участке конструкции [4]. 7.4.9. Метод отрыва. При испытании методом отрыва участки должны располагаться в зоне наименьших напряжений, вызываемых эксплуатационной нагрузкой или усилием обжатия предварительно напряженной арматуры. Испытание проводят в следующей последовательности: в месте приклейки диска снимают поверхностный слой бетона глубиной 0,5–1 мм и поверхность очищают от пыли; диск приклеивают к бетону так, чтобы слой клея на поверхности бетона не выходил за пределы диска; прибор соединяют с диском; нагрузку плавно увеличивают со скоростью (1±0,3) кН/с; фиксируют показание силоизмерителя прибора; измеряют площадь проекции поверхности отрыва на плоскости диска с погрешностью ±0,5 см2; определяют значение условного напряжения в бетоне при отрыве. Результаты испытаний не учитывают, если при отрыве бетона была обнаружена арматура или площадь проекции поверхности отрыва составила менее 80 % площади диска [4]. 7.4.10. Метод отрыва со скалыванием. При испытании методом отрыва со скалыванием участки должны располагаться в зоне наименьших напряжений, вызываемых эксплуатационной нагрузкой или усилием обжатия предварительно напряженной арматуры. Испытания проводят в следующей последовательности: если анкерное устройство не было установлено до бетонирования, то в бетоне сверлят или пробивают шпур, размер кото- 42 рого выбирают в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора в зависимости от типа анкерного устройства; в шпуре закрепляют анкерное устройство на глубину, предусмотренную инструкцией по эксплуатации прибора, в зависимости от типа анкерного устройства; прибор соединяют с анкерным устройством; нагрузку увеличивают со скоростью 1,5–3,0 кН/с; фиксируют показание силоизмерителя прибора и глубину вырыва с точностью не менее 1 мм. Если наибольший и наименьший размеры вырванной части бетона от анкерного устройства до границ разрушения по поверхности конструкции отличаются более чем в два раза, а также если глубина вырыва отличается от глубины заделки анкерных устройств более чем на 5 %, то результаты испытаний допускается учитывать только для ориентировочной оценки прочности бетона [4]. 7.4.11. Метод скалывания ребра. При испытании методом скалывания ребра на участке испытания не должно быть трещин, околов бетона, наплывов или раковин высотой (глубиной) более 5 мм. Участки должны располагаться в зоне наименьших напряжений, вызываемых эксплуатационной нагрузкой или усилием обжатия предварительно напряженной арматуры. Испытание проводят в следующей последовательности: прибор закрепляют на конструкции, прикладывают нагрузку со скоростью не более (1±0,3) кН/с; фиксируют показание силоизмерителя прибора; измеряют фактическую глубину скалывания; определяют среднее значение усилия скалывания. Результаты испытания не учитывают, если при скалывании бетона была обнажена арматура и фактическая глубина скалывания отличалась от заданной, как указано в прил. Л, более чем на 2 мм [4]. 7.5. Оформление результатов 7.5.1. Результаты испытаний прочности бетона заносят в журнал, в котором должно быть указано: − наименование конструкции, номер партии; 43 − вид контролируемой прочности и ее требуемое значение; − вид бетона; − наименование неразрушающего метода, тип прибора и его заводской номер; − среднее значение косвенной характеристики прочности и соответствующее значение прочности бетона; − сведения об использовании поправочных коэффициентов; − результаты оценки прочности бетона; – фамилия и подпись лица, проводившего испытание, дата испытания [4]. 8. УЛЬТРАЗВУКОВОЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА 8.1. Сущность метода 8.1.1. Ультразвуковой метод можно применять как для лабораторных испытаний, так и на строительных площадках. 8.1.2. Ультразвуковой метод показал, что в процессе твердения бетона скорость распространения ультразвуковых волн в нем увеличивается с нарастанием прочности бетона. Чем бетон прочнее, тем больше скорость распространения в нём ультразвука. Таким образом, скорость распространения звуковых волн в бетоне может служить критерием при оценке качества бетона в изделии или в сооружении [13]. 8.1.3. Ультразвуковой метод применяют для определения прочности бетона: отпускной, передаточной, в установленном нормативно-технической и проектной документацией промежуточном и проектном возрастах, в процессе твердения, а также при экспертном контроле [3]. 8.1.4. Ультразвуковой метод основан на связи между скоростью распространения ультразвуковых колебаний и его прочностью [3]. 8.1.5. Ультразвуковые измерения в бетоне проводят способами сквозного или поверхностного прозвучивания в соответствии с прил. П [3]. 44 8.2. Средства контроля 8.2.1. Ультразвуковые измерения проводят приборами, предназначенными для измерения времени распространения ультразвука в бетоне и аттестованными в установленном порядке по ГОСТ 8.383–80 [23]. 8.2.2. Предел допускаемой абсолютной погрешности измерения времени распространения ультразвука на стандартных образцах, входящих в комплект прибора, не должен превышать значения ∆ = ± ( 0,01t + 0,1) , (8.1) где t – время распространения ультразвука, мкс. 8.2.3. Между бетоном и рабочими поверхностями ультразвуковых преобразователей должен быть обеспечен надежный акустический контакт, для чего применяют вязкие контактные материалы (солидол по ГОСТ 4366–76 [28], технический вазелин по ГОСТ 5774–76 [14] и др.). Допускается применение переходных устройств или прокладок, обеспечивающих сухой способ акустического контакта и удовлетворяющих требованиям пп. 8.2.1–8.2.2. Способ контакта должен быть одинаковым при контроле бетона в конструкции и установлении градуировочной зависимости [3]. 8.3. Подготовка к испытаниям 8.3.1. Подготовка испытания включает проверку используемых приборов в соответствии с инструкциями по эксплуатации и установку градуировочных зависимостей в соответствии с выбранным способом прозвучивания [3]. Ультразвуковые приборы для контроля бетона: – УК 1401 – тестер ультразвуковой; – А 1220 МОНОЛИТ – ультразвуковой дефектоскоп; – А 1220 АНКЕР – ультразвуковой дефектоскоп; – А 1040 ПОЛИГОН – ультразвуковой томограф; 45 8.3.2. Градуировочную зависимость «скорость – прочность» устанавливают при испытании конструкций способом сквозного прозвучивания. Градуировочную зависимость «время – прочность» устанавливают при испытании конструкций способом поверхностного прозвучивания. Допускается при испытании конструкций способом поверхностного прозвучивания использовать градуировочную зависимость «скорость – прочность» с учетом коэффициента перехода, определяемого в соответствии с прил. Р [3]. 8.3.3. Градуировочную зависимость устанавливают по результатам ультразвуковых измерений в бетонных образцахкубах и механических испытаний тех же образцов. Механические испытания образца проводят по разделу 7 непосредственно после ультразвуковых измерений. При необходимости проведения ультразвуковых испытаний бетона конструкций непосредственно после термообработки (горячего) для определения отпускной прочности бетона этих конструкций после их остывания допускается устанавливать градуировочную зависимость по результатам ультразвуковых измерений горячих образцов и механических испытаний тех же образцов после их остывания [3]. 8.3.4. Градуировочную зависимость устанавливают отдельно по каждому виду нормируемой прочности, указанному в п. 8.1.1, для чего используют не менее 15 серий образцовкубов [3]. 8.3.5. При установлении градуировочной зависимости для приемочного контроля образцы изготовляют в соответствии с требованиями п. 6.2 в разные смены в течение не менее 3 сут из бетона того же номинального состава, по той же технологии, при том же режиме твердения, что и конструкции, подлежащие контролю. В случае применения на производстве способов и режимов уплотнения бетона конструкций, приводящих к изменению его состава за счет отжатия воды затворения, способ приготовления образцов необходимо указывать в нормативно-технической или проектной документациях на эти конструкции. 46 Допускается изготовление до 40 % общего числа образцов из бетонной смеси, состав которой отличается от номинального по цементно-водному отношению не более 0,4 [3]. 8.3.6. При определении прочности бетона в процессе его ускоренного твердения для установления градуировочной зависимости в тепловую установку помещают образцы, число которых равно числу промежутков времени, на которое разбивают период изотермического прогрева. На каждом из этих этапов испытывают по одной серии образцов. Например, если период изотермического прогрева разбит на равные четыре промежутка времени, то в тепловую установку закладывают четыре серии образцов. Общее число образцов для установления градуировочной зависимости должно отвечать требованиям п. 8.3.4. 8.3.7. При установлении градуировочной зависимости для определения прочности бетона в процессе естественного твердения сроки испытаний образцов необходимо выбирать из следующего параметрического ряда: 3, 7, 14, 28, 60, 90, 180, 365 сут. Образцы испытывают не менее чем в трех возрастах, один из которых является проектным. В каждом возрасте испытывают не менее 4 серий образцов. 8.3.8. Время распространения ультразвука в образцах при установлении градуировочной зависимости «скорость – прочность» измеряют способом сквозного прозвучивания в соответствии с рис. 8.1. База прозвучивания должна быть не менее 100 мм. Допускается базу прозвучивания снизить до 70 мм при проведении контроля мелкозернистых бетонов и бетона на ранних стадиях твердения (скорость ультразвука менее 2000 м/с) [3]. 8.3.9. Время распространения ультразвука в образцах при установлении градуировочной зависимости «время – прочность» измеряют способом поверхностного прозвучивания в соответствии с рис. 8.1. Минимальная база прозвучивания должна быть не менее 120 мм. Время распространения ультразвука следует измерять на поверхности, занимающей при изготовлении то же положение 47 относительно формы и направления формования, что и контролируемая поверхность изделия. 8.3.10. В зоне контакта ультразвуковых преобразователей с поверхностью бетона не должно быть раковин и воздушных пор глубиной более 3 мм и диаметром более 6 мм, а также выступов более 0,5 мм. Поверхность бетона должна быть очищена от пыли [3]. 8.3.11. Относительная погрешность измерения базы прозвучивания не должна превышать 0,5 %. б Рис. 8.1. Схемы испытания кубов: а – схема испытания кубов способом сквозного прозвучивания; б – схема испытания кубов способом поверхностного прозвучивания; УП – ультразвуковые преобразователи; 1 – направление формования; 2 – направление испытания при сжатии; l – база прозвучивания 8.3.12. Число измерений времени распространения ультразвука в каждом образце должно быть при сквозном прозвучивании 3, при поверхностном – 4. 48 8.3.13. Отклонение отдельного результата измерения времени распространения ультразвука в каждом образце от среднего арифметического значения результатов измерений для данного образца не должно превышать 2 %. Результаты измерения времени распространения ультразвука в образцах, не удовлетворяющих этому условию, не учитывают при расчете среднего арифметического значения скорости распространения ультразвука в данной серии образцов. При наличии в серии двух образцов, не удовлетворяющих этому условию, результаты испытаний серии бракуют. 8.3.14. Градуировочную зависимость устанавливают по единичным значениям скорости (времени) ультразвука и прочности бетона. За единичное значение прочности бетона принимают среднюю прочность бетона в серии образцов, определенную по ГОСТ 10180–90 [5]. За единичное значение скорости (времени) ультразвука принимают среднее арифметическое значение этих величин в серии образцов, используемых для определения единичного значения прочности. 8.3.15. Установление, проверку градуировочной зависимости и оценку ее погрешности проводят в соответствии с методикой, приведенной в прил. С. Примеры установления градуировочной зависимости и оценки погрешности определения прочности бетона приведены в прил. C. 8.3.16. Градуировочную зависимость устанавливают заново при изменении номинального состава бетона по ГОСТ 27006–86 [24]. 8.4. Проведение испытаний и определение прочности бетона в конструкциях 8.4.1. Число и расположение контролируемых участков на конструкции должны отвечать требованиям п. 7.4.3 и указываться в технологических картах на контроль или в нормативнотехнической и проектной документации на конструкции или устанавливаться программой обследования, согласованной с про- 49 ектной организацией. На каждом контролируемом участке проводят одно измерение времени распространения ультразвука при сквозном и не менее двух при поверхностном прозвучивании. В последнем случае прочность бетона определяют по среднему значению полученных результатов измерения времени распространения ультразвука. Качество поверхности бетона контролируемого участка конструкции в зоне контакта с ультразвуковыми преобразователями должно соответствовать требованиям п. 8.3.10. Допускается проведение измерений времени распространения ультразвука в конструкциях через облицовочные материалы и декоративные покрытия по методикам, согласованным с головными научноисследовательскими организациями [3]. 8.4.2. Сборные линейные конструкции (балки, ригели, колонны и др.) испытывают, как правило, способом сквозного прозвучивания в поперечном направлении. Изделия, конструктивные особенности которых затрудняют осуществление сквозного прозвучивания, а также плоские конструкции (плоские, ребристые и многопустотные панели перекрытия, стеновые панели и т.д.) испытывают способом поверхностного прозвучивания. При этом база прозвучивания при измерениях на конструкциях должна быть такой же, как на образцах при установлении градуировочной зависимости. Возраст бетона контролируемых конструкций не должен отличаться от возраста бетона образцов, испытанных для установления градуировочной зависимости, более чем на 50 % – при контроле нормируемой прочности бетона, и 25 % – при определении прочности бетона в процессе твердения [3]. 8.4.3. Измерение времени распространения ультразвука в бетоне конструкций следует проводить в направлении, перпендикулярном уплотнению бетона. Расстояние от края конструкции до места установки ультразвуковых преобразователей должно быть не менее 30 мм. 8.4.4. Измерение времени распространения ультразвука в бетоне конструкций следует проводить в направлении, перпендикулярном направлению рабочей арматуры. Концентрация 50 арматуры вдоль выбранной линии прозвучивания не должна превышать 5 %. Допускается прозвучивание вдоль линии, расположенной параллельно рабочей арматуре, если расстояние от этой линии до арматуры составляет не менее 0,6 длины базы. 8.4.5. Прочность бетона контролируемого участка конструкции определяют по градуировочной зависимости, установленной в соответствии с разделом 7.3 при условии, что измеренное в п. 8.4.1 значение скорости (времени) ультразвука находится в пределах между наименьшим и наибольшим значениями скорости (времени) ультразвука в образцах, испытанных при построении градуировочной зависимости. При контроле прочности бетона в конструкциях по ГОСТ 18105–86 [8] полученное значение прочности принимают за среднюю прочность контролируемого участка конструкции. 8.4.6. Экспертный контроль прочности бетона в строящихся и эксплуатируемых конструкциях и сооружениях проводят в соответствии с методикой прил. У [3]. 8.4.7. Для того, чтобы правильно судить о прочности бетона по результатам измерения скорости распространения в нем звука, необходимо располагать дополнительными данными о составе смеси, о заполнителях, о методах укладки бетона и увязать эти данные с механическими характеристиками [13]. 8.5. Оформление результатов 8.5.1. Результаты измерений по пп. 8.3.5–8.3.14 заносят в журнал испытаний по форме, указанной в прил. Ф. 8.5.2. Результаты измерений по п. 8.4.6 заносят в журнал испытаний по форме, указанной в прил. Х [3]. 9. НАЗНАЧЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК 9.1. Указания по расчёту 9.1.1. Раздел устанавливает правила расчета существующих конструкций (поверочного расчета), а также расчета усиливаемых конструкций. 51 9.1.2. Поверочные расчёты существующих конструкций необходимо производить при изменении действующих на них нагрузок, объемно-планировочных решений и условий эксплуатации, а также при обнаружении дефектов и повреждений в конструкциях с целью установления, обеспечивается ли несущая способность и пригодность к нормальной эксплуатации конструкций в изменившихся условиях их работы [39]. 9.1.3. Конструкции, не отвечающие требованиям поверочного расчета, подлежат усилению. 9.1.4. Поверочные расчёты существующих конструкций, а также расчет и конструирование усиливаемых конструкций необходимо производить на основе проектных материалов, данных по изготовлению и возведению этих конструкций и их натурных обследований. 9.1.5. При отсутствии в конструкциях дефектов и повреждений, снижающих их несущую способность, а также при отсутствии недопустимых прогибов конструкций и раскрытия в них трещин поверочные расчёты допускается выполнять исходя из проектных данных о геометрических размерах сечений конструкций, классе (марке) бетона по прочности, классе арматурной стали, армировании и расчетной схеме конструкции. 9.1.6. В случаях, когда требования расчетов по проектным материалам не удовлетворяются либо при отсутствии проектных материалов, а также при наличии дефектов и повреждений, снижающих несущую способность конструкции, недопустимых прогибов конструкции или раскрытия в них трещин следует производить поверочные расчёты с учетом данных натурных обследований конструкций [39]. 9.1.7. На основании натурных обследований должны быть установлены: геометрические размеры сечения, армирование конструкции, прочность бетона и вид арматуры, прогибы конструкции и ширина раскрытия трещин, дефекты и повреждения, нагрузки, статическая схема конструкций. 9.1.8. Усиление конструкций следует предусматривать лишь в случаях, когда существующие конструкции не удовлетворяют поверочным расчетам по несущей способности или 52 требованиям нормальной эксплуатации. Не следует усиливать существующие конструкции, если: – их фактические прогибы превышают предельно допустимые, но не препятствуют нормальной эксплуатации конструкции и не изменяют их расчетную схему; – имеются отступления от требований, но конструкция эксплуатировалась длительное время, а ее обследование не выявило повреждений, вызванных этими отступлениями [39]. 9.1.9. Расчет и конструирование усиливаемых конструкций следует выполнять с учетом данных натурных обследований, указанных в п. 9.1.7 [39]. 9.2. Поверочные расчёты 9.2.1. Расчет по предельным состояниям второй группы не производится, если перемещения и ширина раскрытия трещин в существующих конструкциях меньше предельно допустимых, а усилия в сечениях элементов от новых нагрузок не превышают значений усилий от фактически действовавших нагрузок [39]. 9.2.2. При расчете должны быть проверены сечения конструкций, имеющие дефекты и повреждения, а также сечения, в которых при натурных обследованиях выявлены зоны бетона, прочность которых меньше средней на 20 % и более. Учет дефектов и повреждений производится путем уменьшения вводимой в расчет площади сечения бетона или арматуры. Необходимо также учитывать влияния дефекта или повреждения на прочностные и деформативные характеристики бетона, на эксцентриситет продольной силы, на сцепление арматуры с бетоном и т.п. в соответствии с утвержденными в установленном порядке документами [39]. 9.2.3. Расчетные характеристики бетона определяются согласно разд. 2–4 в зависимости от условного класса бетона по прочности на сжатие, который определяется по прил. Ц. 9.2.4. При выполнении поверочных расчетов по проектным материалам, в том случае, если в проекте существующей конструкции нормируемой характеристикой бетона является его марка, значение условного класса бетона по прочности на сжатие следует принимать равным: 53 80%-ной кубиковой прочности бетона, соответствующей марке по прочности для тяжелого, мелкозернистого и легкого бетонов; 70%-ной – для ячеистого бетона [39]. Для промежуточных значений условной марки бетона по прочности на сжатие, отличающихся от значений параметрического ряда, расчетные сопротивления бетона определяются линейной интерполяцией. 9.2.5. При выполнении поверочных расчетов по результатам натурных обследований значение условной марки бетона по прочности на сжатие определяется в соответствии с п. 9.2.4, вместо марки бетона принимается фактическая прочность бетона в группе конструкций или в отдельной ее зоне, полученная по результатам испытаний неразрушающими методами, или испытаний, отобранных от конструкций образцов бетона [39]. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Рекомендации по обследованию и оценке технического состояния крупнопанельных и каменных зданий / ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко. – М., 1988. – 57 с. 2. ГОСТ 28570–90. Методы определения прочности по образцам, отобранным из конструкций. – Взамен ГОСТ 10180–78 в части определения прочности бетона по образцам, отобранным из конструкций; введ. 1991–01–01. – М.: Госстандарт, б. г. 3. ГОСТ 17624–87. Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности. – Взамен ГОСТ 17624–78; ГОСТ 24467–80; введ. 1988–01–01. – М.: Госстандарт, б. г. 4. ГОСТ 22690–88. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля. – Взамен ГОСТ 21243–75; ГОСТ 22690.0–77; ГОСТ 22690.4–77; введ. 1991–01–01. – М.: Госстандарт, б. г. 5. ГОСТ 10180–90. Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам. – Взамен ГОСТ 10180–78 в части определения прочности по контрольным образцам; введ. 1991–01–01. – М.: Госстандарт, б. г. 54 6. ГОСТ 25192–82. Бетоны. Классификация и общие технические требования. – Введ. 1983–01–01 // Сб. «Бетоны». – М., 1991. 7. СНиП 2.03.01–84*. Бетонные и железобетонные конструкции. – М.: Госстрой СССР, 1985. 8. ГОСТ 18105–86. Бетоны. Правила контроля прочности. – Взамен ГОСТ 18105–75 в части контроля прочности на растяжение; ГОСТ 18105.0–80; введ. 1987–07–01. – М.: Госстандарт, 1988. 9. Лещинский М.Ю. Испытание бетона: справочное пособие / М.Ю. Лещинский. – М.: Стройиздат, 1980. – 360 с. 10. СП 13-102–2003. Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений. – М.: Госстрой, 2004. 11. Джонс Р. Неразрушающие методы испытаний бетонов / Р. Джонс, И. Фэкэоару; пер. с румынск. – М.: Стройиздат, 1974. – 292 с. 12. Руководство по определению и оценке прочности бетона в конструкциях зданий и сооружений / НИИ строит. конструкций Госстроя СССР, НИИ бетона и железобетона Госстроя СССР. – М.: Стройиздат, 1979. – 31 с. 13. Пирожников Л.Б. Развитие акустических методов контроля качества бетона и железобетона за рубежом / Л.Б. Пирожников / Министерство строительства предприятий угольной промышленности СССР. – М.: Углетехиздат, 1957. – 47 с. 14. ГОСТ 5774–76. Вазелин конденсаторный. ТУ. – Взамен ГОСТ 5774–51; введ. 1977–07–01 на срок до 1982–07–01; ограничение срока действия отменено 1992–06–22 // Сб. «Нефтяные продукты, парафины, церезины, битумы». – М., 2005. 15. ГОСТ 10905–86. Плиты поверочные и разметочные. ТУ. – Взамен ГОСТ 10905–75; введ. 1987–01–01; ограничение срока действия отменено. – М.: Госстандарт, б. г. 16. ГОСТ 10905–86. Плиты поверочные и разметочные. ТУ. – Взамен ГОСТ 10905–75; введ. 1987–01–01; ограничение срока действия отменено. – М.: Госстандарт, б. г. 17. ГОСТ 577–68* (577–68). Индикаторы часового типа с ценой деления 0,01 мм. ТУ. – Взамен ГОСТ 577–60; 55 введ. 1968–07–01; ограничение срока действия отменено. – М.: Госстандарт, 1985. 18. ГОСТ 10587–84* (10587–84). Смолы эпоксиднодиановые неотвержденные. ТУ. – Взамен ГОСТ 10587–76; введ. 1985–01–01 на срок до 1989–01–01; на терр. РФ действует до принятия постановления. – М.: Госстандарт, 1990. 19. ГОСТ 10178–85. Портландцементы и щлакопортландцемент. ТУ. – Взамен ГОСТ 10178–76; введ. 1987–01–01 // Сб. «Цементы». – М., 1988. 20. ГОСТ 8728–88* (8728–88). Пластификаторы. ТУ. – Взамен ГОСТ 8728–77; введ. 1990–01–01 до 1995–01–01; ограничение срока действия отменено. – М.: Госстандарт, 1991. 21. ГОСТ 2889–80. Мастика битумная кровельная, горячая. ТУ. – Взамен ГОСТ 2889–67; введ. 1982–01–01. – М.: Госстандарт, б. г. 22. ГОСТ 8.383–80. Государственные испытания средств измерений. Основные положения. – Взамен ГОСТ 8.001–71 в части разд. 1, 2, 5; введ. 1981–01–01 // Сб. «Основополагающие стандарты в области метрологии». – М., 1986. Примечание: отменен с 2001–12–01. Действует ПР 50.02.009–94 ГСОЕИ. Порядок проведения испытаний и утверждения типа средств измерений. 23. ГОСТ 27001–86. Бетоны. Правила подбора состава. – Введ. 1987–01–01 // Сб. «Бетоны». – М.: Б. и., б. г. 24. ТУ-2-037-415–85. Фрезы алмазные, специальные. – Введ. 1985–12–16 до 1990–12–16. – 11 с. 25. ТУ-2-037-391–85. Фрезы алмазные торцевые со сменными сегментами. – Введ. 1985–08–01 до 1990–08–01. – 11 с. 26. ГОСТ 2789–73* (2789–73). Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики. – Взамен ГОСТ 2789–59; введ. с 1975–01–01 до 1985–01–01; ограничение срока действия отменено // Сб. «Измерения. Контроль. Качество. Неразрушающий контроль». – М., 2004. 27. ГОСТ 4366–76. Смазка солидол синтетический. ТУ. – Взамен ГОСТ 4366–64. – Введ. 1977–01–01 до 1982–01–01; ограничение срока действия отменено 1991–04–22 // Сб. «Нефтепродукты. Смазки. Присадки». ТУ. – М., 2002. 56 28. ГОСТ 12.852.0–77. Бетон ячеистый. Общие требования к методам испытаний. – Взамен ГОСТ 12852–67 в части разд. 1; введ. 1978–07–01 // Сб. «Бетоны и железобетонные изделия». Ч.3. –М., 1980. 29. ГОСТ 24638–85* (24638-85). Сверла алмазные кольцевые для железобетонных конструкций. ТУ. – Взамен ГОСТ 24638–81; введ. 1987–01–01 на срок до 1992–01–01 в части сверл марок С1-2, С2-2 и сверл диаметром 190 и 215 мм; ограничение срока действия отменено. – М.: Госстандарт, б. г. 30. ГОСТ 11108–70. Коронки твердосплавные для колонкового бурения пород средней плотности. – Взамен ГОСТ 11108–64; введ. 1971–07–01; ограничение срока действия отменено. – М.: Госстандарт, б. г. 31. ГОСТ 10110–87. Круги алмазные, отрезные формы IAIR. ТУ. – Взамен ГОСТ 10110–78; введ. 1989–07–01 на срок до 1994–07–01; ограничение срока действия отменено. – М.: Госстандарт, б. г. 32. ГОСТ 16115–88. Круги алмазные, отрезные сегментные формы IAIRSS (CI и IAIRSS)C27. ТУ. – Взамен ГОСТ 16115–78; введ. 1990–07–01 до 1995–07–01; ограничение срока действия отменено 1991–06–25. – М.: Госстандарт, 1998. 33. ГОСТ 8.326–89. ГСИ метрологическая аттестация средств измерений. – Взамен ГОСТ 8.326–78; введ. 1991–01–01. – М.: Госстандарт, б. г. Примечание: отменен на территории РФ. Действует ПР 50.2.009–94. 34. ГОСТ 12730.1–78. Бетоны. Методы определения плотности. – Взамен ГОСТ 4800–59 в части определения плотности; ГОСТ 12730–67 в части определения плотности; введ. 1980–01–01 // Сб. «Бетон и железобетонные изделия». – М., 1980. – 30 с. 35. ТУ 22-5774–84. Установка для сверления отверстий в железобетоне ИЭ-1806. 36. ТУ 2-037-624-88. Сверла алмазные кольцевые типа 02–3. 37. ГОСТ 10181.0–81. Смеси бетонные. Общие требования к методам испытания. – Введ. 1982–01–01. Примечание: заменен: ГОСТ 10180–2000*. Смеси бетонные. Методы испытаний. – Введ. 2001–07–01. – М.: Госстандарт, б. г. 57 38. ГОСТ 24555–81 СГИП. Порядок аттестации испытательного оборудования. Основные положения. Примечание: утратил силу на территории РФ. Заменен: ГОСТ Р8.568–97К ГСИ. Аттестация испытательного оборудования. Основные положения. – Введ. 1998–07–01. – М.: Госстандарт, 2004. 39. ГОСТ 26633–91К. Бетоны тяжелые и мелкозернистые. ТУ. – Взамен ГОСТ 10268–80; ГОСТ 26633–85; введ. 1992–01–01. – М.: Госстандарт, 2003. 40. СП 52-101–2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения. – М.: Госстрой, 2004. 41. ГОСТ 13015–2003. Конструкции и изделия бетонные и железобетонные сборные. 42. Пособие по обследованию строительных конструкций зданий / АО «ЦНИИПРОМЗДАНИЙ». – М., 1997. 43. ГОСТ 30515–97. Цемент. Общие технические условия. 58 59 Наименование, тип, марка оборудования Технические или средства характеристики измерения, их определяющий документ 1. Оборудование для изготовления образцов 1.1. Формы с крышками и насадками по По ГОСТ 22685 ГОСТ 22685 Перечень оборудования Фото ООО «Металлист», ФГУП СНПЦ «Росдортех», Компания ВНИР Организация, поставляющая оборудование Справочные данные Таблица А.1 ПЕРЕЧЕНЬ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБРАЗЦОВ, СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ ИХ РАЗМЕРОВ, ФОРМЫ И МАССЫ ИСПЫТАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ, УСТРОЙСТВ, ПРИСПОСОБЛЕНИЙ И ИХ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ [5] ПРИЛОЖЕНИЕ А 60 СМЖ 739 СМЖ 539М 60 Частота колебаний 2800 кол/мин, амплитуда колебаний 0,15–1,0 мм, тип вибратора ИВ-101, мощность 0,25 кВт, масса 95 кг, энергопитание 380 В Частота колебаний 2900 кол/мин, амплитуда колебаний 0,35–0,05 мм, тип вибратора ИВ-99А, мощность 1,5 кВт, масса 224 кг, энергопитание 380 В Наименование, тип, марка оборудования Технические или средства характеристики измерения, их определяющий документ 1.2. Лабораторная Частота колебаний 2800 кол/мин, виброплощадка типа амплитуда колебаний 0,05–0,85 мм, тип вибратора ИВ-36, масса 130 кг, 435А энергопитание 220–380 В Фото ООО «ПТФ «Евротест», ООО «ТехОптТорг», Компания ВНИР Организация, поставляющая оборудование Справочные данные 61 61 Наименование, тип, марка оборудования Технические или средства характеристики измерения, их определяющий документ 1.3. Камера пропа- Максимальное количество одновременно испытываемых образцов рочная 100×100×100 (150×150×150) – при одноярусной загрузке 22 (15), – при двухъярусной загрузке 44 (30), рабочая температура среды 18– КУП-1 100 °С, напряжение питания 220/380 В, установленная мощность 4 кВт, масса камеры 70 кг Фото ООО «ПТФ «Евротест», ООО «ТехОптТорг», Компания ВНИР Организация, поставляющая оборудование Справочные данные 62 Максимальное количество одновременно испытываемых образцов (2 кубика), энергопитание 220 В, масса камеры 3,5 кг ПК 62 Максимальное количество одновременно испытываемых образцов 100×100×100 (150×150×150) 24 (15), рабочая температура среды 20–100 °С, напряжение питания 220 В, установленная мощность 4 кВт, масса камеры 70 кг Технические характеристики КПУ-1М Наименование, тип, марка оборудования или средства измерения, их определяющий документ Фото ООО «ПТФ «Евротест», ООО «ТехОптТорг», Компания ВНИР Организация, поставляющая оборудование Справочные данные 63 63 Питание от сети 220 В, Потребляемая мощность 3 кВт, Предел нагрева +80°С Технические характеристики 2. Средства измерения 2.1. Весы по ГОСТ 24104 CASMW-150T/MW- Класс точности – 4 300T ВМ-7,5 Наименование, тип, марка оборудования или средства измерения, их определяющий документ 1.4. Камера нормального твердения Фото Группа компаний «Фартов», ООО «Ситек Сервис», ООО «Алькор ХЛП» ФГУП «ВНИИТРИИ» Организация, поставляющая оборудование Справочные данные 64 Технические характеристики И много других CASMW-120/MW1200 Класс точности – 2 CASME-210/ME-410 Класс точности – 2 Наименование, тип, марка оборудования или средства измерения, их определяющий документ 64 Фото Группа компаний «Фартов», ООО «Ситек Сервис», ООО «Алькор ХЛП» Организация, поставляющая оборудование Справочные данные 65 Наименование, тип, марка оборудования или средства измерения, их определяющий документ 2.2. Линейки стальные по ГОСТ 427 2.3. Штангенциркули ШД-П 2-го класса по ГОСТ 166 2.4. Щупы по ТУ 2-034-225 2.5. Проверочные плиты по ГОСТ 109 05 2.6. Проверочные угольники 90° по ГОСТ 3749 2.7. Прибор для определения отклонений от плоскости опорных поверхностей образцов – ГОСТ 3749 – – ГОСТ 109 05 Погрешность 0,01 мм на 100 мм – – Фото ТУ 2-034-225 ГОСТ 166 Технические характеристики ООО «Корунд» ООО «Стройинструмент-Комплект» Организация, поставляющая оборудование Справочные данные 66 ИП-500 ВМ-3,4 Наименование, тип, марка оборудования Технические или средства характеристики измерения, их определяющий документ 2.8. Прибор для определения отклонений от перпендикулярности Погрешность 0,01 мм на 100 мм смежных граней образцов 3. Испытательные машины для статических испытаний 3.1. Прессы для испы- ГОСТ 8905 таний на сжатие по ГОСТ 8905 – – Фото ООО «ПТФ «Евротест», ООО «Лабтех», НПП «ИНТРОНСЭТ», СКБ Стройприбор Организация, поставляющая оборудование Справочные данные 67 Наименование, тип, марка оборудования или средства измерения, их определяющий документ 3.2. Разрывные и универсальные испытательные машины по ГОСТ 7855 Р 100 РМ 50 4. Устройства и приспособления для испытания на сжатие 4.1. Устройства для центрирования образцов относительно геометрической оси испытательной машины 4.2. Дополнительные стальные плиты Размеры в плане должны соответствовать размерам поперечного сечения куба или цилиндра с погрешностью не более 1% Обеспечение эксцентриситета приложения осевой нагрузки не более 1% размера поперечного сечения образца ГОСТ 7855 Технические характеристики – – – – Фото ООО «ПТФ «Евротест», ООО «Корунд» ООО «ПТФ «Евротест», ООО «Лабтех», НПП «ИНТРОНСЭТ», СКБ Стройприбор Организация, поставляющая оборудование Справочные данные 68 Наименование, тип, марка оборудования Технические или средства характеристики измерения, их определяющий документ 5. Устройства и приспособления для испытания на растяжение 5.1. Устройство в целом Обеспечение заданных размеров схемы испытания с погрешностью, не более: 0,3 % – для расчетного пролета; 1 % – для остальных размеров 5.2. Шарнирно-подвиж- Поворот в плоскости изгиба обные опоры разца усилием не более 1Н 5.3. Шарнирно-непод- Обеспечение возможности пововижные опоры рота образца в плоскостях изгиба и перпендикулярной – – – Фото ООО «ПТФ «Евротест», ООО «Корунд» Организация, поставляющая оборудование Справочные данные ПРИЛОЖЕНИЕ Б УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ НА РАСТЯЖЕНИЕ ПРИ ИЗГИБЕ Рекомендуемые конструктивные решения и размеры устройств и приспособлений для реализации схемы испытания на растяжение при изгибе приведены на рис. Б.1. Одна из опор, на которую образец 1 устанавливают в испытательную машину (установку), является шарнирно-неподвижной, т.е. обеспечивает только поворот образца, а вторая – шарнирно-подвижной, т.е. обеспечивает как поворот образца, так и его смещение в плоскости изгиба [5]. Рис. Б.1. Схема устройств испытания на растяжение при изгибе: 1 – образец; 2 – шар; 3 – опорная подушка; 4 – качающаяся призма; 5 – опорная сегментная подушка; 6 – опорная плоская подушка; 7 – распределительная траверса; 8 – шарнирно-неподвижная опора; 9 – шарнирно-подвижная опора; 10 – шаровой шарнир 69 Шарнирно-неподвижная опора (узел Б) выполнена в виде шара 2, устанавливаемого центрально относительно поперечной оси образца между опорными подушками 3 со сферическими поверхностями. Такая конструкция обеспечивает поворот образца как в плоскости изгиба, так и в перпендикулярной ей плоскости без перемещения образца и исключает косой изгиб, который может быть вызван неплоскостностью опорных поверхностей образца. Шарнирно-подвижная опора (узел А) выполнена в виде качающейся призмы 4, опирающейся на верхнюю сегментную 5 и нижнюю плоскую 6 опорные подушки, и устанавливается также центрально относительно поперечной оси образца. Такая конструкция обеспечивает как поворот, так и смещение образца в плоскости изгиба и практически исключает возникновение усилия распора вследствие прогиба образца. Нагрузка от испытательной машины (установки) передается на образец через распределительную траверсу 7, выполненную в виде однопролетной балки. Длина траверсы должна быть не менее половины длины образца, а ее прогиб под нагрузкой – не более 1/500 ее пролета. Траверса устанавливается на образец центрально относительно его осей и опирается на образец в двух сечениях в третях пролета. Шарнирно-неподвижная опора 8 траверсы выполнена так же, как и соответствующая опора образца. Шарнирно-подвижная опора 9 траверсы выполнена в виде цилиндрического катка, устанавливаемого между опорными пластинами, размеры которых должны соответствовать размерам опорных подушек. Длина опорных пластин и подушек должна быть не менее размера поперечного сечения образца. Нагрузка от испытательной машины (установки) на траверсу должна передаваться центрально через шаровой шарнир 10, в качестве которого может быть использован верхний шарнир испытательной машины [5]. 70 ПРИЛОЖЕНИЕ В УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ НА РАСТЯЖЕНИЕ ПРИ РАСКАЛЫВАНИИ 1. Рекомендуемые конструктивные решения устройств и приспособлений для реализации схем испытания на растяжение при раскалывании образцов-цилиндров, кубов и призм приведены на рис. В.1–В.3. а б в Рис. В.1. Схема устройств испытаний на растяжение при раскалывании: 1 – образец; 2 – нагрузочное устройство (плита) при испытании цилиндра; 3 – нагрузочное устройство (колющий стержень) при испытании куба, призмы; 4 – шаровой шарнир; 5 – дополнительная шаровая опора; 6 – нижняя опорная плита пресса (испытательной машины) 71 Усилие F от испытательной машины (установки) прикладывают к образцу 1 (рис. В.1) через шаровой шарнир и нагрузочные устройства 2 или 3, которые при испытании цилиндров выполняют в виде плиты (рис. В.1, а), а при испытании кубов или призм – в виде колющих стальных прокладок (цилиндров, полуцилиндров или сегментов) по табл. В.1 (рис. В.1, б и в). Рис. В.2. Схема кондуктора: 1 – направляющие; 2 – нижнее нагрузочное устройство; 3 – образец; 4 – верхнее нагрузочное устройство В качестве шарового шарнира допускается использовать верхний шарнир испытательной машины [5]. В этом случае при испытании цилиндра, если толщина верхней опорной плиты испытательной машины удовлетворяет предъявляемым требованиям, дополнительного нагружающего устройства не требуется. 72 При испытании призм для обеспечения заданного напряженного состояния следует применять поддерживающую шаровую опору 5 (см. рис. В.1). Для обеспечения требуемой схемы приложения нагрузки рекомендуется применять кондуктор (см. рис. В.2 и рис. В.3). Направляющие кондуктора 1 жестко соединены с нижним нагрузочным устройством 2, выполненным в виде плоской плиты (рис. В.2, а) или плиты с колющим стержнем (рис. В.2, б). Верхнее нагрузочное устройство 4 устанавливают в направляющие кондуктора (рис. В.2) или надевают на них (рис. В.3). Размеры элементов кондуктора назначают исходя из требований таблицы А.1 [5]. 73 Рис. В.3. Схема кондуктора: 1 – направляющие; 2 – нижнее нагрузочное устройство; 3 – образец; 4 – верхнее нагрузочное устройство ПРИЛОЖЕНИЕ Г УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ НА ОСЕВОЕ РАСТЯЖЕНИЕ 1. Выбор схемы захвата определяют типом образца (призмой или цилиндром), конструкцией сочленения захвата с испытательной машиной (жесткая, гибкая, шарнирная), способом крепления захвата к образцу (за галтели, с помощью клея, анкеров, закладываемых в образец при его изготовлении, или за счет трения о его поверхность), рис. Г.1–Г.4. 2. На рис. Г.1 приведены схемы захватов для крепления образцов квадратного сечения с галтелями (рис. Г.1, а, б, в). Образцы, как правило, захватывают за две противоположные грани. а в б Рис. Г.1. Схема захватов для образца: 1 – образец; 2 – захват; 3 – концевой элемент шарнира Гука; 4 – гибкая тяга; 5 – ось; 6 – жесткая тяга 74 На рис. Г.1, а приведена схема жесткого захвата, в качестве которого допускается использовать опорные части испытательных машин, в случае, если их устройство обеспечивает соосность передачи между ними растягивающего усилия. На рис. Г.1, б, в приведены схемы гибкой конструкции сочленения элементов захвата соответственно для образцов квадратного и цилиндрического сечений, в которых самоцентрирование образца в процессе установки и испытания облегчается за счет гибкой тяги 4. В приведенной на рис. Г.1, в шарнирной конструкции захвата жесткая тяга 6 выполняет ту же функцию, что и гибкая. В случае применения захвата, схема которого приведена на рис. Г.1, в, в галтельную часть образца при его изготовлении закладывают трубу для пропуска захвата. 3. На рис. Г.2–Г.6 приведены схемы захватов, которые используют для крепления образцов без галтелей. 3.1. Приклеиваемые и анкерные захваты (рис. Г.2) требуют специальной подготовки образца при его изготовлении или перед испытанием (закладки анкеров или приклеивания захвата клеем). Анкеры следует выполнять с заостренными концами и разной длины, при этом разница в длине анкеров должна быть не менее среднего диаметра крупного заполнителя dag. При разрушении образца необходимо обращать внимание, как проходит плоскость разрушения. Если она проходит более чем через 50 % концов анкеров, то образец следует браковать по результатам измерения прочностных характеристик. Приклеивать захваты (рис. Г.2, а) рекомендуется эпоксидной смолой с наполнителями: цементом или тонкомолотым песком для снижения усадочных Рис. Г.2. Схема приклеиваемых и анкерных захватов: 1 – образец; 2 – захват; 3 – концевой элемент шарнира Гука; 4 – клей; 5 – анкер 75 напряжений и деформаций. Приклеиваемые и анкерные захваты могут быть использованы как для образцов-призм, так и для образцов-цилиндров [5]. 3.2. Зажимные (рис. Г.3) и самозажимные (рис. Г.4) захваты не требуют специальной подготовки образца и устанавливаются на нем непосредственно перед испытанием. Образец удерживается в захвате за счет трения деталей захвата (прижимных пластин или цанг) о его поверхность. С целью увеличения силы трения на поверхности деталей, прилегающих к образцу (2 на рис. Г.3, а и Г.4 и 5 на рис. Г.3, б и Г.4, в) рекомендуется делать насечку, а в зажимных захватах эти детали дополнительно прижимать к образцу винтами (6 на рис. Г.3). Усилие затяжки винтов предварительно подбирают в зависимости от размеров образца, вида и прочности бетона. Число винтов рекомендуется принимать равным числу цанг. а б в Рис. Г.3. Схема зажимных захватов: 1 – образец; 2 – захват; 3 – концевой элемент шарнира Гука; 4 – ось; 5 – цанга; 6 – стягивающие винты 76 Рис. Г.4. Схема самозажимного зажима: 1 – образец; 2 – прижимная пластина; 3 – концевой элемент шарнира Гука; 4 – ось; 5 – тяга; 6 – подвижная опора захвата (каток); 7 – неподвижная опора захвата Число цанг 5 в зажимном захвате для образца цилиндра (рис. Г.3, б) должно быть не менее четырех, что позволяет нивелировать возможные отклонения формы и размеров поперечного сечения образца от номинальных. Рекомендуется в этом типе захватов делать винтовое дно, которое служит для предварительного закрепления образца и удобства освобождения остатков образца после испытания. В самозажимном захвате для образцов-призм (см. рис. Г.4) каток 6 должен свободно перемещаться по Рис. Г.5. Схема шарнира Гука: 1 – центральный пластине 2 захвата, а неподвижная элемент; 2, 3 – концевые опора 7 должна быть жестко закрепэлементы; 4 – ось лена на ней. При установке захвата на 77 образце для предотвращения его разрушения в захвате подвижной каток 6 должен располагаться на расстоянии не менее, чем 0,1а от торца образца. 4. Для обеспечения соосности передачи усилия между захватами их следует соединять с опорными устройствами испытательной машины через шарнир Гука, схема которого приведена на рис. Г.5. Концевой элемент 2 шарнира входит в состав захвата, а концевой элемент 3 устанавливают в опорном устройстве испытательной машины. Применение шаровых шарниров вместо шарниров Гука допускается только при гибкой конструкции сочленения захвата с испытательной машиной [5]. 78 ПРИЛОЖЕНИЕ Д ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТКЛОНЕНИЙ ОТ ПЛОСКОСТНОСТИ И ПЕРПЕНДИКУЛЯРНОСТИ РАБОЧИХ ГРАНЕЙ ОБРАЗЦОВ 1. Отклонения опорных граней образцов от плоскости, принимаемой за прилегающую, измеряют прибором с погрешностью не более 0,01 мм на 100 мм длины, который при любом исполнении должен иметь три фиксированные опоры по углам и не менее двух индикаторов часового типа по ГОСТ 577–68* [17] или других измерителей перемещений той же точности: один по четвертому углу и один в середине (рис. Д.1) [5]. Рис. Д.1. Схема прибора для измерения отклонений от плоскости: 1 - корпус (рамка); 2 – опора; 3 - индикатор; b1 – база прибора 2. Перед измерением образца прибор устанавливают на поверочную плиту по ГОСТ 10905–86* [16] в трех точках и приводят показания стрелок всех индикаторов в нулевое положение. При отсутствии поверочной плиты допускается устанавливать прибор на зеркало с размерами, превышающими расстояние между угловыми опорами, не менее чем на 20 мм. Примечание. При использовании зеркала вместо поверочной плиты предварительно проверяют качество его поверхности. С этой целью прибор после установки стрелок индикаторов на нуль смещают на 10–15 мм в разные стороны по поверхности 79 зеркала. Если при этом стрелки индикаторов отклоняются от нулевого положения не более чем на 0,5 деления, то зеркало пригодно для использования. 3. Прибор приставляют к измеряемой грани образца и фиксируют, опирая в трех точках. Вслед за этим снимают отсчеты по двум индикаторам. 4. Отклонение от плоскостности относительно угловых точек А, мм, рассчитывают по формуле А = C1 O1 , 2 (Д.1) где С1 – постоянная прибора, рассчитывается по формуле C1 = 100 b1 , (Д.2) здесь 100 – длина, к которой относится допуск, мм; b1 – база прибора, принимаемая на 20–25 мм меньше длины ребра или диаметра образца, мм (см. рис. Д.1); О1 – показание углового индикатора, мм. 5. Вогнутость (выпуклость) В, мм, рассчитывают по формуле O B = C1 O2 − 1 , 4 (Д.3) где О2 – показание индикатора, установленного в середине, мм. Отрицательное значение В показывает, что грань образца вогнута, а положительное значение – выпукла. 6. Отклонение от плоскостности опорных граней образца соответствует п. 5.1.5, если значения параметров А и В не превышают 0,1 мм независимо от размеров образца. 7. Отклонения от плоскостности проверяют по двум противоположным опорным граням, которыми образец при испытании будет контактировать с плитами пресса. 8. Отклонения от перпендикулярности опорных граней образцов проверяют прибором с погрешностью не более 0,01 мм на 100 мм длины (рис. Д.2), который при любом исполнении должен иметь три фиксированные опоры: две на одной стороне, 80 одну на второй стороне, на которой закреплен индикатор часового типа по ГОСТ 577–68* [17]. 9. Перед измерением прибор прижимают к поверочному угольнику тремя фиксированными опорами. При таком положении прибора стрелку индикатора приводят в нулевое положение. 10. Прибор приставляют к измеряемой грани образца и фиксируют, прижимая к смежной грани двумя опорами и к измеряемой грани Рис. Д.2. Схема прибора третьей опорой. Вслед за тем сни- для измерения отклонений от перпендикулярности: 1 – мают отсчет по индикатору. корпус (угольник); 2 – опоОтклонения от перпендикулярра; 3 – индикатор; b2 – база ности в образце с ребром длиной прибора не более 100 мм определяют в сечении посередине, а в образцах с ребром большей длины – в двух сечениях на расстоянии 20–50 мм от краев [5]. 11. Отклонение от перпендикулярности С, мм, рассчитывается по формуле C = C2O3 , (Д.4) где С2 – постоянная прибора; О3 – показание индикатора, мм. C2 = 100 b2 ; (Д.5) 100 – длина, к которой относится допуск, мм; b2 – база прибора, принимаемая на 50 мм меньше длины ребра или диаметра образца, мм (см. рисунок Д.2); 12. Отклонение от перпендикулярности граней образца соответствует п. 2.1.6, если значения параметра С не превышают 1 мм независимо от размеров образца. 13. Отклонения от перпендикулярности определяют по опорным граням относительно смежных граней; отклонения грани, открытой при бетонировании образца, не оценивают [5]. 81 ПРИЛОЖЕНИЕ Е ТИПЫ ПРИБОРОВ Таблица Е.1 Характеристики приборов для метода отскока [4] Тип КМ* ОНИКС-2.51 ОМШ-1 Beton Condtrol Размеры, мм Масса, Энергия удара, Дж кг Диаметр Длина 2,2 54 390 1,75 – 25 150 0,3 1,8 25 364 1,2 – 25 364 1,5 Таблица Е.2 Характеристики приборов для метода ударного импульса и пластической деформации [4] Размеры, мм Масса, Энергия удара, Дж Диаметр Длина кг ВСМ 0,1 25 200 0,5 ПМ-2 – 40 100 1,0 Ц-22 Киеворгстроя 0,8–8,0 54 320 1,0 А-1 2,0–4,0 33 270 0,9 Молоток Кашкарова Произвольная – 300 0,9 ИПС – МГ4.01 0,16 – 125 0,55 ОНИКС 2.52 – 25 160 0,3 Beton Pro Condtrol – 25 364 0,97 Тип 82 Таблица Е.3 Характеристики приборов для метода пластической деформации при вдавливании [4] Тип ПБ Вид индентора Шариковый Усилие Масса, Диаметр вдавливания, кН кг индентора, мм 1–5 5,0 10 Таблица Е.4 Характеристики приборов для методов отрыва, скалывания ребра, отрыва со скалыванием [4] Наименование прибора ГПНВ-5 ГПНС-4 ГПНС-5 ПИБ УРС-2 ПОС-50МГ4 «Отрыв» ПОС-50МГ4 «Скол» ОНИКС-ОС ПОС-2МГ4П Тип анкерного устройства I, II III I, II I, II – Усилие вырыва, кН 50 40 50 45 – II 5–50 6,8 II 49 9,8 – – 50 1,96 3,7 1,1 83 Масса, кг 8,0 5,0 5,0 4,0 6,3 ПРИЛОЖЕНИЕ Ж ТИПЫ АНКЕРНЫХ УСТРОЙСТВ Рис. Ж.1. Типы анкерных устройств: 1 – рабочий стержень; 2 – рабочий стержень с разжимным конусом; 3 – рабочий стержень с полным разжимным конусом; 4 – опорный стержень; 5 – сегментные рифленые щеки Анкерное устройство типа I устанавливают на конструкции при бетонировании; анкерные устройства типов II и III устанавливают в предварительно подготовленные шпуры на конструкции на глубину заделки, приведенную в табл. Ж.1 [4]. Таблица Ж.1 Типы анкерных устройств Тип анкерного устройства I II III Глубина заделки анкерных устройств, мм рабочая h полная h/ 35; 48 37; 50 30; 48 37; 55 35 42 84 ПРИЛОЖЕНИЕ И ПРИБОР ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МЕТОДОМ СКАЛЫВАНИЯ РЕБРА 1. Для проведения испытаний применяют прибор, состоящий из устройства УРС, приведенного на рис. И.1, и силовозбудителя с силоизмерителем. 2. Устройство УРС должно иметь следующие параметры: глубину скалывания а, равную (20±2) мм; ширину скалывания b, равную (30±0,5) мм; угол между направлением действия нагрузки и нормалью к нагружаемой поверхности конструкции β, равный (18±1)°. 3. В качестве силовозбудителя и силоизмерителя рекомендуется использовать прибор ГПНС-4 [4]. Рис. И.1. Прибор для испытания методом скалывания ребра: 1 – испытуемая конструкция; 2 – скалываемый бетон; 3 – устройство УРС; 4 – прибор ГПНС-4 85 ПРИЛОЖЕНИЕ К КЛЕЙ ДЛЯ ПРИКЛЕЙКИ ДИСКОВ Для приклеивания дисков рекомендуются клеи на основе эпоксидных смол. 1. Состав клея на эпоксидной смоле ЭД20: смола ЭД20 (ГОСТ 10587–84* [18]) – 100 вес. частей; полиэтиленполиамин – отвердитель (ТУ 09-5396–88) – 20 вес. частей; цемент-наполнитель (ГОСТ 10178–85 [19]) – 40 вес. частей. Смолу и отвердитель перемешивают шпателем в течение 3 мин. Затем добавляют наполнитель и снова перемешивают до получения однородного состава. Клей необходимо использовать в течение 30 мин. 2. Состав клея на эпоксидной смоле ЭД16: смола ЭД16 (ГОСТ 10587–84) – 100 вес. частей; полиэтиленполиамин – отвердитель (ТУ 09-5396–88) – 20 вес. частей; цемент – наполнитель (ГОСТ 10178–85) – 40 вес. частей; дибутилфталат – пластификатор (ГОСТ 8728–88* [20]) – 20 вес. частей. Клей приготовляют следующим образом. Сначала смолу пластифицируют. Для этого ее нагревают на водяной бане при температуре 80 °С, добавляют дибутилфталат и тщательно перемешивают. Смола становится пластичной и в таком виде может храниться длительное время. Для приготовления клея пластифицированную смолу перемешивают 3 мин с отвердителем, а затем добавляют наполнитель и снова перемешивают до получения однородной массы. Клей используют в течение 30 мин [4]. 86 ПРИЛОЖЕНИЕ Л ГРАДУИРОВОЧНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ ДЛЯ МЕТОДА ОТРЫВА СО СКАЛЫВАНИЕМ При использовании анкерных устройств, приведенных в прил. Ж, прочность бетона R, МПа, можно вычислять по градуировочной зависимости по формуле (Л.1) R = m1 ⋅ m2 ⋅ P , где m1 – коэффициент, учитывающий максимальный размер крупного заполнителя в зоне вырыва и принимаемый равным 1 при крупности менее 50 мм и 1,1 при крупности 50 мм и более; m2 – коэффициент пропорциональности для перехода от усилия вырыва, кН, к прочности бетона, МПа; Р – усилие вырыва анкерного устройства, кН. При испытании тяжелого бетона прочностью 10 МПа и более и керамзитобетона прочностью от 5 до 40 МПа значения коэффициента пропорциональности m2 принимают по табл. Л.1 [4]. Таблица Л.1 Значения коэффициента пропорциональности m2 Тип Предпола- Глубина за- Значение коэффициУсловие анкерделки ан- ента m2 для бетона гаемая твердения ного прочность керного бетона устрой- бетона, устройства, тяжелого легкого мм ства МПа 48 1,1 1,2 ≤ 50 I 35 2,4 – > 50 Естест48 0,9 1,0 ≤ 50 венное II 30 2,5 – > 50 35 1,5 – III ≤ 50 48 1,3 1,2 ≤ 50 I 35 2,6 – > 50 Тепловая 48 1,1 1,0 ≤ 50 обработка II 30 2,7 – > 50 35 1,8 – III ≤ 50 87 ПРИЛОЖЕНИЕ М ПРИМЕРЫ РАСПОЛОЖЕНИЯ УЧАСТКОВ ИСПЫТАНИЯ ДЛЯ ОСНОВНЫХ НЕСУЩИХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ а в г д б е Рис. М.1. Примеры расположения участков испытания для основных несущих железобетонных конструкций (места испытаний обозначены точкой) [12]: а – фундаменты; б – колонны; в – балки; г – стеновые панели; д – плиты; е – фермы 88 ПРИЛОЖЕНИЕ Н ГРАДУИРОВОЧНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ ДЛЯ МЕТОДА СКАЛЫВАНИЯ РЕБРА При параметрах нагружения, приведенных в прил. И, прочность бетона на гранитном и известковом щебне R, МПа, может вычисляться по градуировочной зависимости по формуле R = 0, 058 ⋅ m ⋅ (30 P + P 2 ), (Н.1) где m – коэффициент, учитывающий максимальный размер крупного заполнителя и принимаемый равным 1 при крупности заполнителя менее 20 мм; 1,05 крупности заполнителя от 20 до 30 мм и 1,1 при крупности заполнителя от 30 до 40 мм; Р – усилие скалывания, кН. 89 ПРИЛОЖЕНИЕ П СПОСОБЫ ПРОЗВУЧИВАНИЯ БЕТОНА 1. При измерении времени распространения ультразвука способом сквозного прозвучивания ультразвуковые преобразователи устанавливают с противоположных сторон образца или конструкции в соответствии с рис. П.1, а [3]. Скорость ультразвука (v), м/с, вычисляют по формуле l v = ⋅ 103 , t (П.1) где t – время распространения ультразвука, мкс; l – расстояние между центрами установки преобразователей (база прозвучивания), мм. 2. При измерении времени распространения ультразвука способом поверхностного прозвучивания ультразвуковые преобразователи устанавливают на одной стороне образца или конструкции в соответствии с рис. П.1, б [3]. а б Рис. П.1. Схемы испытания бетона: а – схема испытания бетона способом сквозного прозвучивания; б – схема испытания бетона способом поверхностного прозвучивания; УП – ультразвуковые преобразователи; l – база прозвучивания 90 ПРИЛОЖЕНИЕ Р ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ПЕРЕХОДА ОТ СКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУКА ПРИ ПОВЕРХНОСТНОМ ПРОЗВУЧИВАНИИ К СКОРОСТИ ПРИ СКВОЗНОМ ПРОЗВУЧИВАНИИ 1. Коэффициенты перехода (К) от скорости ультразвука при поверхностном прозвучивании к скорости при сквозном прозвучивании устанавливают в период подготовки к проведению испытаний конструкций и не реже одного раза в год. 2. Изготовляют не менее 6 призм размером не менее 100×100×200 мм в соответствии с требованиями ГОСТ 10180–90 [5] из разных замесов бетона номинального состава по той же технологии и при том же режиме твердения, что и конструкции, подлежащие контролю способом поверхностного прозвучивания. 3. Измеряют время распространения ультразвука в каждой призме способом сквозного и поверхностного прозвучивания при постоянной базе по схеме, приведенной на рис. Р.1. Участки измерения времени распространения ультразвука при поверхностном прозвучивании должны соответствовать требованиям п. 8.3.9 настоящих методических рекомендаций. Способом поверхностного прозвучивания проводят не менее трех измерений времени распространения ультразвука на каждом участке измерения [3]. 4. Коэффициент перехода (К) вычисляют по формуле К= 1 n ∑ Ki , n i =1 (Р.1) где Ki – значение коэффициента перехода, определенное по результатам ультразвуковых испытаний i-го образца по формуле Ki = vi vi пов 91 ; (Р.2) а б Рис. Р.1. Схемы испытания призм: а – схема испытания призм способом сквозного прозвучивания; б – схема испытания призм способом поверхностного прозвучивания; УП – ультразвуковые преобразователи; l – направление формования vi, vi пов – средние значения скоростей ультразвука в i-том образце, измеренные соответственно при сквозном и поверхностном способах прозвучивания; п – общее число призм, испытанных для определения коэффициента перехода К. 5. Среднеквадратическое отклонение (Sк) коэффициента перехода вычисляют по формуле SК = W , dn (Р.3) где W = K max − K min ; Kmax, Kmin – максимальное и минимальное из значений коэффициентов Ki (1 ≤ i ≤ n); dn – коэффициент, значение которого в зависимости от числа призм (n) приведено в табл. Р.1. 92 Таблица Р.1 n 6 7 8 9 10 dn 2,51 3,0 3,47 3,92 4,35 Среднеквадратическое отклонение (Sк) коэффициента перехода следует учитывать при расчете погрешности градуировочной зависимости в соответствии с п. 3 прил. С. 6. Ультразвуковые измерения, предусмотренные п. 3 настоящего приложения, возможно проводить на участке контролируемых конструкций, допускающих техническую возможность как сквозного, так и поверхностного способов прозвучивания. Число участков измерений должно быть не менее 6. 7. Прочность бетона в контролируемых участках конструкций при поверхностном прозвучивании с учетом коэффициента К определяют по градуировочной зависимости «скорость – прочность» в соответствии со скоростью ультразвука (v), м/с, вычисляемой по формуле v=K⋅ l tпов ⋅103 , (Р.4) где tпов – время распространения ультразвука при поверхностном прозвучивании контролируемого участка конструкции, мкс; l – база прозвучивания, мм. База прозвучивания должна быть одинаковой при определении коэффициента перехода и проведении контроля прочности бетона в конструкциях и не должна превышать 400 мм [3]. 93 ПРИЛОЖЕНИЕ С МЕТОДИКА УСТАНОВЛЕНИЯ ГРАДУИРОВОЧНЫХ ЗАВИСИМОСТЕЙ И ОЦЕНКИ ПОГРЕШНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ 1. Градуировочные зависимости устанавливают в виде графика (или таблицы), построенного по уравнению, которое принимают: 1) линейного вида Rн = a0 + a1 x ; ( (С.1) ) при Rmax − Rmin ≤ 2 Rф 60 − Rф /100; 2) экспоненциального вида Rн = b0 eb1 x , где (С.2) х – скорость (время) распространения ультразвука; Rн – прочность, определенная по уравнению a0 = Rф − a1 x ; (С.3) N a1 = ∑ ( Rф − R jф ) ( x − x j ) j =1 N ( ∑ x − xj j =1 ) 2 ; (С.4) ∑ ( x − x j ) ( ln R™ − ln R jф ) N b1 = j =1 N ∑ (x − xj ) 2 ; (С.5) j =1 b0 = eln Rф − b1 x ; (С.6) N ∑ R jф Rф = j =1 N 94 ; (С.7) N ∑ xj x= j =1 ; N (С.8) N ∑ ln R jф ln Rф = j =1 N ; (С.9) Rф – средняя прочность бетонов, испытанных при установлении градуировочной зависимости, МПа; N – число серий образцов, испытанных при установлении градуировочной зависимости; Rjф, xj – единичные значения прочности и скорости (времени) распространения ультразвука для j-й серии образцов, определяемые в соответствии с п. 8.3.14 настоящего учебного пособия; Rmax, Rmin – максимальное и минимальное значения прочности по испытанным сериям образцов, МПа. 2. Корректировку установленной градуировочной зависимости проводят путем отбраковки единичных результатов испытаний, не удовлетворяющих условию R jн − R jф S ≤ 2, (С.10) где S – остаточное среднее квадратическое отклонение, определенное по формуле N S= ∑ ( R j ф − R jн ) j =1 N −2 2 , (С.11) Rjн – прочность бетона в j-й серии образцов, определенная по градуировочной зависимости. Уравнение построено на основе формул (С.1) и (С.2). a0 + a1 x j ; RιН ’ = b x (С.12) 1 j b0 e . 95 После отбраковки градуировочную зависимость устанавливают заново по оставшимся результатам испытаний. Корректировку градуировочной зависимости проводят до тех пор, пока все единичные результаты испытаний будут удовлетворять условию (С.10) [3]. 3. Погрешность определения прочности бетона по установленным градуировочным зависимостям вычисляют по формуле S m = S 2 + q 2 S К2 , (С.13) где S К2 – среднеквадратическое отклонение коэффициента перехода (К), определенного в соответствии с приложением Р. Если коэффициент перехода не используют, то SК = 0. Rф − a0 для зависимости С.1 q= Rф для зависимости С.3. Rф ln b0 Если (С.14) Sm ⋅100 % > 12 % , то определение прочности бетона Rф по настоящему стандарту не допускается. 4. Допускается использовать уравнение (С.1) при отклонениях, превышающих указанные в п. 1 в случаях, когда погрешность, определяемая по п. 3 настоящего приложения, находится в допускаемых пределах. 5. Проверку градуировочной зависимости проводят не реже одного раза в 2 мес. 5.1. Изготовляют не менее 6 серий образцов в соответствии с п. 8.3.5 настоящего учебного пособия. Определяют в каждой серии образцов в соответствии с разд. 7.4.3 настоящего учебного пособия единичные значения скорости ультразвука vj и прочности Rjф. В соответствии с единичным значением скорости ультразвука vj по градуировочной зависимости определяют прочность Rjн. Вычисляют среднее значение скорости ультразвука v всех образцов, испытанных для проверки градуировочной зависимости. 96 Разделяют серии образцов на две группы. К первой группе относят серии образцов, единичные значения скорости ультразвука которых не превышают v . Все остальные серии относят ко второй группе. 5.2. Градуировочная зависимость допускается к дальнейшему применению при одновременном выполнении следующих условий: 1) разность Rjф – Rjн не имеет одинакового знака в пяти из шести последовательных серий образцов. 2) S n < 1,5 Sm , n Sn = ∑ ( R jф − R jn ) i =1 n −1 2 , (С.15) где п – число серий образцов, испытанных для проверки градуировочной зависимости; 3) разность Rjф – Rjн не имеет одинакового знака для серий образцов первой и второй групп. 5.3. При невыполнении хотя бы одного из условий, предусмотренных п. 5.2 настоящего приложения, градуировочную зависимость устанавливают заново. 6. При изменении типа прибора и рабочей частоты преобразователей проверку градуировочной зависимости проводят по п. 5 настоящего приложения [3]. 97 ПРИЛОЖЕНИЕ Т ПРИМЕРЫ УСТАНОВЛЕНИЯ ГРАДУИРОВОЧНОЙ ЗАВИСИМОСТИ И ОЦЕНКИ ПОГРЕШНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ 1. Установление градуировочной зависимости «скорость – прочность» для контроля отпускной прочности Прочность бетона класса В25 контролируют в конструкции способом сквозного прозвучивания. Для установления градуировочной зависимости между скоростью ультразвука и прочностью было испытано в течение 5 сут 20 серий образцов-кубов размером 100×100×100 мм в возрасте от 4 до 8 ч после тепловой обработки. Результаты испытаний приведены в табл. Т.1. Таблица Т.1 Результаты испытаний Прочность, МПа Скорость Ноультмер развусерии ка, vj, м/с 1 2 3 4 5 6 7 8 4029 4371 4080 4097 4116 4137 4136 4187 по результатам испытаний на сжатие Rjф 20,6 26,0 22,0 26,3 21,1 23,4 26,0 26,4 по градуировочной зависимости Rjн до от- после бра- отбраковки ковки 21,35 31,65 22,89 23,40 23,97 24,60 24,57 26,11 21,26 – 22,92 23,47 23,09 24,77 24,74 26,40 98 R j − R jф S Примечание до от- после браотковки брако вки 0,27 0,27 Серия отбра2,02 – кована 0,32 0,37 –1,04 –1,14 1,03 1,21 0,43 0,55 –0,51 –0,51 –0,10 0 Окончание табл. Т.1 Прочность, МПа Скорость Ноультмер развусерии ка, vj, м/с R j − R jф по градуировочной зависимости Rjн 9 по результатам испытаний на сжатие Rjф 4195 29,2 26,35 26,66 10 4248 25,5 27,94 28,38 0,87 1,16 11 4232 28,5 27,46 27,86 –0,37 –0,26 12 4285 25,0 29,06 29,58 1,45 1,85 13 4267 31,6 28,52 29,00 –1,10 –1,05 14 4037 21,7 21,59 21,52 –0,04 –0,07 15 4316 34,3 30,00 30,59 –1,54 –1,50 16 4352 30,5 31,08 31,76 0,21 0,51 17 4398 36,9 32,46 33,26 –1,59 –1,47 18 4393 34,5 32,31 33,09 –0,78 –0,57 19 4475 33,0 34,78 35,76 0,64 1,11 20 4436 33,3 33,60 34,49 0,11 0,48 до от- после бра- отбраковки ковки S до от- после браотковки брако вки –1,02 –1,03 ( ) Примечание Средние значения прочности Rф , МПа, и скорости ультразвука ( v ) , м/с, составляют: Rф = v= 20, 6 + 26, 0 + ... + 33,3 = 27, 79; 20 4029 + 4371 + ... + 4436 = 4239, 4. 20 99 Минимальное и максимальное значения прочности составляют: Rmin = 20,6 МПа и Rmax = 36,9 МПа (1 и 17-я серии образцов). Поскольку Rmax – Rmin = 36,9 – 20,6 = 16,3 МПа, т.е. менее 60 − 27,79 = 17,9 МПа, то уравнение искомой завичем 2 ⋅ 27,79 100 симости принимают линейным: Rн = a0 + a1v . Коэффициенты а0 и а1 определяют по формулам ((С.3) и (С.4) см. прил. С ). a1 = ( 27,79 − 20,6 ) ( 4239,4 − 4029 ) + ( 27,79 − 26,0 ) ( 4239, 4 − 4371) + ... + = ( 4239,4 − 4029 )2 + ( 4239, 4 − 4371)2 + ... + ( 4239, 4 − 4436 )2 = 0,0301; a0 = 27,79 − 0,0301 ⋅ 4239, 4 = −99,92. Таким образом градуировочная зависимость имеет вид Rн = = 0,0301v – 99,92. Значения црочностей Rjн, рассчитанные по градуировочной зависимости, приведены в табл. Т.1. Остаточное среднее квадратическое отклонение, определенное по формуле ((С.14) см. прил. С), составляет S= ( 20, 6 − 21,35)2 + ( 26,0 − 31, 65)2 + … + ( 33,3 − 33, 6 )2 18 = 2,8 МПа. = Сравнивая значения фактической прочности Rjф в сериях образцов с прочностью Rjн, определенной по градуировочной зависимости (см. табл. С.1), устанавливают, что условие ((С.13) см. прил. С) не выполняется для серии 2, которая подлежит отбраковке. По оставшимся 19 сериям образцов рассчитывают новые значения Rф , v и коэффициенты скорректированной зависимости а0 и а1: Rф = 20, 6 + 22, 0 + … + 33,3 = 27,88 МПа; 19 100 v= 4029 + 4080 + … + 4436 = 4232, 4 м/с; 19 ( 27,88 − 20, 6 ) ( 4232 − 4029 ) + ( 4232, 4 − 4029 )2 + + ( 27,88 − 22, 0 ) ( 4232, 4 − 4080 ) + … = 0, 0325; 2 2 + ( 4232, 4 − 4080 ) + … + ( 4232, 4 − 4436 ) a1 = a0 = 27,88 − 0, 0325 ⋅ 4232, 4 = −109, 68. Определив значения Rjн, рассчитывают среднее квадратическое отклонение S= ( 20,6 − 21, 26 )2 + ( 22,0 − 22,92 )2 + ... + ( 33,3 − 34, 49 )2 17 = 2, 48 МПа. = Для скорректированной градуировочной зависимости R jн − R jф < 2 % по всем сериям образцов. Таким образом дальS нейшую корректировку проводить не требуется, и искомая градуировочная зависимость имеет вид Rн = 0,0325v − 109, 68. Графики градуировочных зависимостей до и после корректировки приведены на рис. Т.1. Рис. Т.1. Графики градуировочных зависимостей: ––– – градуировочная зависимость до отбраковки; — — – градуировочная зависимость скорректированная; × – отбракованные результаты испытаний 101 2. Оценка погрешности определения прочности по результатам ультразвуковых измерений Прочность бетона в конструкциях контролируют по установленной в п. 1 градуировочной зависимости. 1) Контроль осуществляют способом сквозного прозвучивания без использования переходных коэффициентов. В этом случае погрешность определения прочности по формуле ((С.14) см. прил. С) составит S m = S 2 + q ⋅ 0 = S = 2, 48 МПа. Поскольку Sm 2, 48 ⋅ 100 % = ⋅ 100 % = 8,90 % < 12 %, Rф 27,88 полученная градуировочная зависимость может быть использована для определения прочности бетона по настоящему стандарту. 2) Контроль осуществляют способом поверхностного прозвучивания с использованием переходного коэффициента, определенного в соответствии с прил. П. При этом среднее квадратическое отклонение установленного коэффициента составляет Sк = 0,01. Погрешность определения прочности составит ( Sm = S 2 + Rф − a0 ) 2 Sк2 = = 2, 482 + ( 27,88 + 109, 68 ) ⋅ 0, 012 = 2,84 МПа. 2 2,84 · 100 % = 10,19 % < 12 %, определение 27,88 прочности бетона по установленной градуировочной зависимости с использованием данного переходного коэффициента может производиться по настоящему стандарту [3]. Поскольку 102 3. Установление градуировочной зависимости «скорость – прочность» для контроля прочности бетона в процессе твердения Для установления градуировочной зависимости «скорость – прочность» были изготовлены в разные смены по 3–4 серии образцов-кубов размером 100×100×100 мм, которые испытывались в горячем состоянии непосредственно после их извлечения из тепловой установки. Сроки твердения и результаты испытаний приведены в табл. Т.2. Градуировочную зависимость для контроля прочности в процессе твердения устанавливают по уравнению (С.2) Rн = b0eb1v . (Т.1) Коэффициенты b0 и b1 вычисляют по формулам (С.5) и (С.6). Искомая градуировочная зависимость имеет вид Rн = 0,103 e0,00129v , МПа, и приведена на рис. Т.2. Рис. Т.2. Градуировочная зависимость 103 (Т.2) 104 Дата испыта ний 1 01.02 01.02 01.02 01.02 02.02 02.02 02.02 02.02 03.02 03.02 03.02 04.02 04.02 4 1,41 9,75 13,15 15,30 1,63 4,40 11,43 15,70 4,15 8,05 18,35 2,65 6,05 5 2160 3500 3775 3920 2235 2880 3640 3880 2780 3365 3980 2390 3115 6 1187 –153 –428 –573 1112 467 –293 –533 567 –18 –633 957 232 7 1408969 23409 184041 328329 1236544 218089 85849 284089 321489 324 400689 935089 53824 8 0,34 2,28 2,58 2,73 0,49 1,48 2,44 2,75 1,42 2,09 2,91 0,98 1,80 104 9 1,71 –0,23 –0,53 –0,68 1,56 0,59 –0,39 –0,70 0,63 –0,04 –0,86 1,08 0,25 10 2029,81 35,19 226,84 389,64 1734,72 275,53 114,27 373,10 357,21 0,72 544,38 1033,35 58,0 ) 11 1,7 9,4 14,2 15,4 1,8 4,2 10,8 14,9 3,8 7,8 16,6 2,2 5,6 3 3 5 7 9 3 4 6 9 4 5 9 3 4 ( 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 ) ( v − vi ) × Время ln R ф − твер2 × ln R ф − Rjф, vj, v – vj, ( v − vi ) , Седеln Rjф − ln R jф рия МПа м/с м/с м/с2 ния, ч − ln R jф ( Rjн, МПа Сроки твердения и результаты испытаний Rjф – Rjн, МПа 12 0,29 0,35 1,05 0,10 0,17 0,20 0,63 0,80 0,35 0,25 1,75 0,40 0,45 МПа 13 0,0841 0,1225 1,1025 0,010 0,0289 0,040 0,3969 0,64 0,1225 0,0625 3,0625 0,16 0,2025 (Rjф – Rjн)2, 14 8,3 0,04 3,44 5,59 8,08 5,31 1,72 5,99 5,56 1,66 8,64 7,11 3,66 МПа Rjф – Rф , jф 2 − 15 68,89 0,0016 11,834 31,248 65,286 28,196 2,958 35,88 30,914 2,756 74,65 50,552 13,396 МПа2 − Rф ) , (R Таблица Т.2 105 ( 4 11,25 11,65 9,60 14,75 15,62 5 3540 3670 3530 3920 3965 6 –193 –323 –183 –573 –618 9366054 7 37249 104329 33489 328329 381924 8 9 2,42 –0,37 2,46 –0,41 2,26 –0,21 2,69 –0,64 2,75 –0,7 8214,34 105 ) ln R ф − Rjф, vj, v – vj, ( v − vi ) , ln Rjф − ln R jф МПа м/с м/с м/с2 2 Rф = 9,71 МПа; v = 3347 м/с; ln R ф = 205. Время Дата тверис- Седепыта рия ния, ч ний 1 2 3 04.02 14 6 04.02 15 7 05.02 16 5 05.02 17 6 05.02 18 7 Суммы ) 10 71,4 132,43 38,43 366,72 432,60 − ln R jф × ln R ф − ( ( v − vi ) × Rjн, МПа 11 11,8 11,6 11,0 15,2 15,8 Rjф – Rjн, МПа 12 0,55 0,05 1,40 0,45 0,18 14 2,54 1,94 0,11 5,04 5,91 МПа Rjф – Rф , jф 2 − 15 2,372 3,7636 0,0121 25,402 34,928 МПа2 − Rф ) , (R Окончание табл. Т.2 МПа 13 0,3025 0,0025 1,96 0,2025 0,0324 (Rjф – Rjн)2, Так как контроль прочности осуществляют способом сквозного прозвучивания, погрешность полученной градуировочной зависимости вычисляют по формуле (С.21) при q = 0 Sm = Поскольку 0,0841 + 0,1225 + ... + 0,324 = 0, 73. 16 МПа. Sm · 100 % = 7,5 % < 12 %, полученная градуиRф ровочная зависимость может быть использована для контроля твердения бетона [3]. 106 ПРИЛОЖЕНИЕ У МЕТОДИКА ЭКСПЕРТНОГО КОНТРОЛЯ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА В СТРОЯЩИХСЯ И ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ КОНСТРУКЦИЯХ И СООРУЖЕНИЯХ 1. Определение прочности бетона при экспертизе конструкций и сооружений проводят в зонах конструкций, изготовленных из бетона на одном виде крупного заполнителя. 2. Измеряют время распространения ультразвука не менее чем в 10 участках контролируемой зоны конструкции. Вычисляют среднюю скорость ультразвука ( v ) в контролируемой зоне. В контролируемой зоне намечают участки, в которых измеренная скорость ультразвука имеет максимальное (vmax) и минимальное (vmin) значения, а также участок, где скорость ультразвука имеет величину (vn), наиболее близкую к средней скорости ультразвука ( v ) . Из каждого намеченного участка в соответствии с ГОСТ 10180–90 [5] выбуривают и испытывают не менее двух кернов. По данным испытаний кернов определяют значения прочностей Rф max, Rф min, Rфn в участках, имеющих скорости ультразвука v max, v min, vn. 3. Прочность бетона в любом участке контролируемой зоны конструкции определяют по уравнению ((С.1) см. прил. С). Коэффициенты а1 и а0 вычисляют по формулам: a1 = a0 = Rф max − Rф min vmax − vmin ; 1 Rф max + Rфn − a1 ( vmin + vn ) . 2 ( ) (У.1) (У.2) vmax − vmin · 100 % ≤ 10 % доvn пускается ориентировочно определять прочность: 4. При выполнении условия 107 для бетонов классов прочности до В25 по формуле R = Av 4 , где A = (У.3) Rф ; v4 для бетонов классов прочности выше В25 по формуле R = Rф max ⋅ v 8,87vmax − 7,87v . (У.4) Значения скоростей ультразвука vmax, vmin, v и прочностей Rф max, R определяют в соответствии с п. 2 настоящего приложения. 5. Контроль прочности бетона в конструкциях по ГОСТ 18105–86 [8] по методике, приведенной в настоящем приложении, не допускается. 108 109 Масса, г Номер Дата испытаний Дата изготовления Класс (марка) бетона по прочности* средняя скорость (время) ультразвука в образце, м/с время распространения ультразвука, мкс база прозвучивания, мм номер точки прозвучивания Результаты ультразвуковых измерений 109 Тип ультразву- Примекового прибора чание и рабочие частоты преобразователей Таблица Ф.1 ПРИЛОЖЕНИЕ Ф Начальник лаборатории ______________________ разрушаю- прочность средняя щая нагруз- образца, прочность ка, кН МПа серии образцов, МПа Результаты механических испытаний Форма журнала испытаний образцов скорость ультразвука, м/с * Указать номинальный состав бетона. _____________ Рабочая площадь, см2 ФОРМА ЖУРНАЛА ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ средняя скорость (время) ультразвука в серии образцов, м/с 110 110 Начальник лаборатории ___________________________ Номер База Время Скорость Прочность Тип уль- ПриНаимено- Вид и Дата бетона тразвуко- мечавание класс изго- испы- контро- прозву- распро- ультравого приние конст(марка) товле- тания лируемо- чивания, стране- звука, м/с в участке го учамм ния конструкции, бора и рарукции прочния стка ультраопределенная бочие (для сбор- ности звука, ультразвукочастоты ных – мар- бетона мкс вым методом, преобразока, серия МПа вателей рабочих чертежей) Форма журнала определения прочности бетона в конструкциях Таблица Х.1 ФОРМА ЖУРНАЛА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА В КОНСТРУКЦИЯХ ПРИЛОЖЕНИЕ Х ПРИЛОЖЕНИЕ Ц СООТНОШЕНИЕ МЕЖДУ КЛАССАМИ БЕТОНА ПО ПРОЧНОСТИ НА СЖАТИЕ И РАСТЯЖЕНИЕ И МАРКАМИ Таблица Ц.1 Соотношение между классами бетона по прочности на сжатие и растяжение и марками Отклонение ближайСредняя Ближайшая шей марки бетона Класс прочность марка бетона от средней прочности бетона по бетона R * , по прочности ( ) M −R прочности М класса, %, ⋅ 100 кгс/см2 R Сжатие В3,5 45,8 M50 +9,2 В5 65,5 M75 +14,5 В7,5 98,2 M100 +1,8 В10 131,0 M150 +14,5 B12,5 163,7 M150 –8,4 B15 196,5 M200 +1,8 В20 261,9 M250 –4,5 В22,5 294,7 M300 +1,8 В25 327,4 M350 +6,9 В27,5 360,2 M350 –2,8 В30 392,9 M400 +1,8 В35 458,4 M450 –1,8 В40 523,9 М550 +5,0 В45 589,4 M600 +1,8 B50 654,8 M700 +6,9 В55 720,3 M700 –2,8 В60 785,8 M800 +1,8 В65 851,3 M900 +5,7 В70 916,8 M900 –1,8 В75 982,3 М1000 +1,8 111 Отклонение ближайСредняя Ближайшая шей марки бетона Класс прочность марка бетона от средней прочности бетона по бетона R * , ( ) по прочности M −R прочности М ⋅ 100 класса, %, кгс/см2 R В80 1047,7 M1000 –4,6 Осевое растяжение Bt 0,4 5,2 Pt 5 –3,8 Bt 0,8 10,5 Pt 10 –4,8 Bt 1,2 15,7 Pt 15 –4,5 Bt 1,6 21,0 Pt 20 –4,8 Bt 2,0 26,2 Pt 25 –4,6 Bt 2,4 31,4 Pt 30 –4,5 Bt 2,8 36,7 Pt 35 –4,6 Bt 3,2 41,9 Pt 40 –4,5 Bt 3,6 47,1 Pt 45 –4,5 Bt 4,0 52,4 Pt 50 –4,6 Растяжение при изгибе Btb 0,4 5,2 Ptb 5 –3,8 Btb 0,8 10,5 Ptb 10 –4,8 Btb 1,2 15,7 Ptb 15 –4,5 Btb 1,6 21,0 Ptb 20 –4,8 Btb 2,0 26,2 Ptb 25 –4,6 Btb 2,4 31,4 Ptb 30 –4,5 Btb 2,8 36,7 Ptb 35 –4,6 Btb 3,2 41,9 Ptb 40 –4,5 Btb 3,6 47,1 Ptb 45 –4,5 Btb 4,0 52,4 Ptb 50 –4,6 Btb 4,4 57,6 Ptb 55 +4,2 Btb 4,8 62,9 Ptb 60 +3,3 Btb 5,2 68,1 Ptb 65 +2,8 Btb 5,6 73,3 Ptb 70 +2,3 Btb 6,0 78,6 Ptb 75 +1,8 Btb 6,4 83,8 Ptb 80 +1,4 Btb 6,8 89,1 Ptb 85 +1,0 112 Отклонение ближайСредняя Ближайшая шей марки бетона Класс прочность марка бетона от средней прочности бетона по бетона R * , ( ) по прочности M −R прочности М ⋅ 100 класса, %, кгс/см2 R Btb 7,2 94,3 Ptb 90 –4,6 Btb 8,0 104,8 Ptb 100 –4,6 * Средняя прочность бетона R рассчитана при коэффициенте вариации V, равном 13,5 %, и обеспеченности 95 % для всех видов бетонов, а для массивных гидротехнических конструкций при коэффициенте вариации V, равном 17 %, и обеспеченности 90 % [4]. 113 Учебное издание КОВАЛЕВ Сергей Семенович, БАРАНОВ Александр Александрович, АРТЕМЬЕВ Юрий Алексеевич ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ Учебное пособие Редактор Л.В. Лыкова Корректор Е.В. Копытова Подписано в печать 09.07.07. Формат 60×90/16. Набор компьютерный. Усл. печ. л. 7,25. Уч.-изд. л. 5,15. Тираж 100 экз. Заказ № 130. Издательство Пермского государственного технического университета. Адрес: 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, к. 113. Тел. (342) 2–198–033. 114
