Файл: Аронов Р.И. Испытание сооружений учеб. пособие.pdf

менно на исследуемом металле 1 и на стальном эталонном бруске 3, твердость которого НВЭТ должна быть заранее определена. Для по­ лучения отпечатков ударяют молотком по верхнему торцу стержня 4.

Обозначим диаметр отпечатка (вмятины) на исследуемом ме­ талле через d и диаметр отпечатка на эталонном бруске через гіэт (рис. 10). Если D — диаметр шарика 2, а Р — сила, действовавшая на шарик, то твердость НВ исследуемого металла по Бринеллю определится из соотношения

ориентировочные характеристики. Но и с учетом этого ограничения применение прибора практически полезно, в особенности в следую­ щих случаях:

для ускоренной проверки однородности материала в различных элементах освидетельствуемых конструкций;

при отбраковке (проверке марок металла) поступающих заго­ товок.

4-2. Оценка прочности бетона

При суждении о прочности бетона по твердостным характери­ стикам его поверхностного слоя приходится учитывать следующие факторы, усложняющие эту, оценку:

большой разброс результатов испытаний на «твердость», обус­ ловленный неоднородностью структуры бетона. Для получения усредненных данных необходимо увеличить число проверяемых на поверхности точек и статистически обработать результаты испы­ таний;

возможная карбонизация поверхностного слоя, повышающая по­ казатели твердости; увлажнение поверхности, снижающее эти по­ казатели;

возможность расхождения прочностных характеристик на по­ верхности и в глубине массивных блоков (что может быть прове­ рено, например, контрольным бурением с выемкой образцов с раз­ ной глубины, а также рассмотренными далее неразрушающими способами).

Но необходимость в простых, доступных для массового приме­ нения способов оценки качества бетона настолько настоятельна, что, несмотря на указанные затруднения, для суждения о прочности бе­ тона по механическим характеристикам его поверхностного слоя предложен целый ряд приборов и приспособлений. Краткий обзор практически наиболее оправдавших себя и методически интересных приемов приводится ниже.

31

Оценка прочности бетона по ударному отпечатку на его поверх­ ности. Эталонный молоток К• П. Кашкарова схематически показан на рис. 11. Принцип его действия аналогичен рассмотренному выше прибору Польди, с той разницей, что удар наносится взмахом са­ мого эталонного молотка.

А-А

1

Рис. 11. Схема молотка К. П. Кашкарова:

При ударе боек (стальной шарик диаметром 15 мм) оставляет на повёрхности исследуемого бетона вмятину диаметром de, а на эталонном стержне (круглого сечения из Ст. 3 диаметром 10 мм) — отпечаток диаметром гіэт. Для десяти ударов, нанесенных по прове­ ряемому элементу с удаленными штукатурными и окрасочными слоями, определяется усредненное отношение de/dBT-, прочность бе­ тона оценивается по корреляционной зависимости между de/dBT и пределом прочности бетона на сжатие, устанавливаемой экспери­ ментально. При этом должны учитываться: конкретные условия из­ готовления конструкции и твердения бетона; сроки испытаний; ше­ роховатость, влажность и другие особенности состояния поверхности конструкции и т. п. Для эксплуатируемых сооружений указанная зависимость должна быть уточнена на образцах, высверленных из соответствующих элементов.

Эталонный молоток рекомендуется для разных операций: оцен­ ки отпускной прочности бетонных изделий на заводах железобетон­ ных конструкций, прочности бетона при передаче напряжения ар­ матуры на бетон в предварительно напряженных железобетонных конструкциях, коэффициента изменчивости прочности бетона в из­ делиях и конструкциях (что особенно существенно при освидетель­ ствованиях сооружений) и т. д.

Одним из наиболее простых приспособлений для сравнительной оценки проч­ ности бетона является молоток И. А. Физделя. Ударная часть этого стального молотка весом 250 г заканчивается ввальцованным шариком из твердой стали,

32

легко вращающимся в гнезде. По диаметру отпечатков, полученных при ударе, определяют прочность бетона по эмпирическому графику. Результаты, несмотря на их ориентировочность, все же полезны в производственных условиях. Поль­

ударных отпечатков на поверхности бетона, следует отметить прибор

ного диска и др. * Сколько-нибудь широкого применения эти приборы не полу­

чили.

В ГДР серийно выпускается и гостирован (ДИН-424а) прибор с пружиной, передающей при спуске удар заданной силы на шариковый наконечник, остав­ ляющий отпечаток на бетоне.

Оценка прочности бетона по упругому отскоку бойка при ударе. Приборы этого типа применяются, главным образом, за рубежом, в том числе, в странах народной демократии. Из их числа наиболее известен прибор Шмидта (Швей­

цария) .

В этих приборах, так же как в ударнике Шора для металла, о характеристи­ ках материала судят по величине отскока стального бойка (отскок фиксируется указателем на шкале), с той разницей, что удар наносится не непосредственно по исследуемой поверхности бетона, а воспринимается наконечником прибора, прижатого к конструкции. Этот промежуточный стальной элемент необходим, поскольку величина отскока при резкой разнице модулей упругости соударяемых материалов становится трудно сопоставимой. Удар осуществляется спуском пру­ жины (а не свободным падением бойка, как у Шора), что позволяет испытывать любым образом ориентированные поверхности. Прибор удобен в работе и дает довольно четкие результаты.

Ударники Шмидта применяются у нас почти исключительно в транспортном строительстве — при освидетельствовании железобетонных мостов. Несколько из­ мененные конструкции прибора разработаны экспериментальным заводом ЦНИИСКа, в Киевском ИСИ и Вильнюсском политехническом институте. Пред­ ложен также прибор, действующий по принципу отскока падающего стального маятника.

Способ стрельбы является своеобразным вариантом динамических оценок прочности материала.

В 1933 г. Б. Г. Скрамтаевым была предложена оценка качества бетона по объему лунки, выбиваемой в нем револьверной пулей. Выстрел из «Нагана» производится с расстояния 6—8 м от конструкции перпендикулярно ее поверх­ ности с ограждением стреляющего от осколков и возможного рикошета. Объем образовавшихся лунок определяется измерением или, что более точно, по объему замазки, расходуемой на заполнение выбоин. Разброс получаемых результатов был, однако, значительным.

Дальнейшим развитием метода было предложенное несколько позднее Ф. Ф. Поляковым специально законструированное ружье с подставкой, пристав­ ляемой к поверхности элемента. При выстреле в бетон вонзался стальной удар­ ник, глубина погружения которого и служила показателем прочности материала.

Ввиду успешного развития неразрушающих методов контроля дальнейшие работы в данном направлении были оставлены, а способ стрельбы нашел прак­ тическое применение в деревянных конструкциях.

Оценка прочности бетона по отпечатку при статическом воздействии. Из чис­ ла предложений, основанных на статическом принципе, отметим как наиболее характерное устройство для вдавливания штампов, разработанное Г. К. Хайдуковым, А. И. Годер и Д. М. Рачевским. В зависимости от марки бетона берутся штампы радиусом 24, 14 и 10 см и гидравлическим домкратом создается усилие 1600, 2000 и 2200 кГ соответственно. Конец стального поршня домкрата, служащий штампом, обработан по сферической поверхности заданного диаметра. Для

* Описание и схематические чертежи как этих, так и других, далее перечис­ ляемых приборов, имеются в рекомендуемых литературных источниках (см. снос­ ку «а стр. 28).

замера отпечатка на бетоне под поршнем укладывают по листу белой и копиро­ вальной бумаги. Для крепления всего устройства на исследуемом элементе и создания упора для домкрата служат стальные захваты в виде массивных скоб.

Существенным преимуществом штампов большого диаметра является пере­ дача усилия более значительному объему материала, что позволяет судить о совместной работе всех компонентов бетона. Другие же рассмотренные ранее приборы (с наконечниками небольших размеров) дают в основном представле­ ние о характеристиках раствора между крупными включениями.

К недостаткам установки следует отнести сравнительно большой ее вес, а также возникающие в отдельных случаях трудности закрепления, ограничи­ вающие ее применение.

4-3. Оценка прочности древесины

Метод ударных отпечатков (А. X. Певцова). О прочности древе­ сины судят по диаметру отпечатка (вмятины), появляющегося на гладко оструганной поверхности исследуемого элемента при паде­ нии стального шарика диаметром 25 мм с высоты 50 см со специаль­ ной подставки. Для проб'иа вертикальных и наклонных гранях при­ меняется спуск горизонтально оттянутого шарика (рис. 12), скрепленного нитью длиной 50 см.

на погружения пули определяется электрозондом. От среднеариф­ метического глубин погружений при нескольких выстрелах пере­ ходят к прочности на сжатие вдоль волокон материала по графи­ кам, построенным экспериментально для соответствующих сортов древесины.

Исследования, проведенные автором метода, показали, что глу­ бина погружения пули практически не зависит от влажности про­ стреливаемых слоев.

34

§ 5. Сравнительная оценка различных методов исследования материалов

При освидетельствованиях сооружений нередко возникает необ­ ходимость в повторном определении характеристик материала как для контроля II уточнения отдельных данных, так и для выяснения влияния времени и условий эксплуатации на эти характеристики.

При способе взятия образцов, связанном с нарушением сплош­ ности, возвращение к топ же точке (а иногда и к тому же один раз уже ослабленному элементу) является вообще исключенным. В ря­ де случаев вопрос о степени соответствия результатов испытаний образцов фактическому поведению того же материала непосредст­ венно в сооружении остается открытым.

При способе оценок по механическим характеристикам поверх­ ностного слоя новые замеры непосредственно вблизи тех же точек нежелательны, поскольку един раз приложенные силовые воздей­ ствия могут исказить результаты повторных испытаний. Точки для новых замеров приходится выбирать на достаточном удалении от ранее принятых, что затрудняет возможность сопоставления н про­ верок.

Все эти затруднения отпадают, если применять неразрушающие методы оценки, которые имеют следующие преимущества:

возможность быстрого выполнения измерений в любом количе­ стве точек конструкций;

отсутствие необходимости в нарушениях сплошности, а также повреждениях (даже незначительных) поверхности проверяемого элемента;

возможность получения самых разнообразных данных о каче­ стве и состоянии материала — его физико-механических характе­ ристик; данных о нарушении сплошности и других местных дефек­ тах; о его составе и структуре; определение толщин при доступе лишь с одной стороны и т. д.;

возможность неодцократного повторения всех измерений. Следует отметить некоторые особенности неразрушающих ме­

тодов, усложняющие их применение.

1 Неизбежность суждения об определяемых параметрах по «косвенным» физическим показателям, как например, скорости рас­ пространения ультразвуковых волн в проверяемом материале, ин­ тенсивности поглощения ионизирующих излучений и т. п.

Для перехода от непосредственных данных измерений к число­ вым значениям определяемого параметра требуется, естественно, знать существующую между ними зависимость, носящую обычно не функциональный, а корреляционный характер. Правильный выбор соответствующих условиям эксперимента корреляционных кривых является при этом одним из основных факторов, влияющих на до­ стоверность получаемых результатов.

Следует отметить, что по существу способ определения прочности бетона и древесины (имеющих неоднородную структуру) по механическим характеристи­ кам поверхностного слоя также носит корреляционный характер. Задача в дан-