Неразрушающие методы контроля прочности бетона это прежде всего физические методы контроля бетона разработанные на основе достижений электроники, радиометрии, акустики, которые не требуют разрушения материала и могут быть многократно воспроизведены.
К физическим методам испытания бетона относят импульсный, резонансный, ультразвуковой и радиометрический. Созданная в СССР аппаратура дает возможность контролировать прочность, плотность и однородность бетона в конструкциях и изделиях. При электронно-акустических методах испытаний используют связь между скоростью распространения упругих волн в бетоне и его механическими свойствами.
Рисунок-1. Определение прочности бетона импульсным ультразвуковым методом
а — внешний вид прибора УКБ-1М; б — схема прибора; 1 — генератор импульсов; 2 — излучатель ультразвуковых колебаний; 3 — бетонный образец; 4 — преобразователь механических колебаний в электрические; 5 — усилитель; 6 — экран индикатора; 7 — изображение посланного импульса; 8 — метки времени; 9 — генератор меток времени (микросекундомера); 10 — электронное устройство («ждущая задержанная развертка»), в котором моделируется процесс распространения ультразвука в бетоне; 11 — включение в электрическую сеть; t — время распространения ультразвука, мкс; в — график корреляционной связи прочности бетона и скорости распространения
Читай далее определение прочности бетона на сжатие
Скорость распространения продольных упругих волн V связана с модулем упругости Е и плотностью ρ бетона приближенной зависимостью (верной при коэффициенте Пуассона μ=0,16-0,25) :
V=1,05√Е/ρ.
Наиболее распространены импульсные ультразвуковые приборы УКБ-1М, «бетон-транзистор»(смотри рисунок-1). Скорость распространения ультразвука зависит от свойств заполнителя, влажности бетона и ряда других факторов.Поэтому график корреляционной связи (смотри рисунок-1,б) « прочность бетона-скорость распространения ультразвука» (Rб-V) строят для бетона определенного состава на данном заполнителе: контрольные бетонные образцы или керны, высверленные из сооружения, прозвучивают ультразвуком, а потом испытывают по стандарту для определения прочности.
Ультразвуковой метод позволяет выявлять качество бетона в изделиях и конструкциях. Измеряя скорость распространения ультразвукав различных частях конструкции, можно оценить однородность бетона, не прибегая к испытанию бетонных образцов.
Ультразвуковой метод определения прочности бетона
Однородность прочности
Бетон должен быть однородным — это важнейшее техническое и экономическое требование. Для оценки однородности бетона данной марки используют результаты контрольных испытаний бетонных образцов за определенный период времени. Имеется в виду, что стандартные образцы твердели в одинаковых условиях одно и то же время.
Прочность бетонных образцов будет колебаться, отклоняясь от среднего значения в большую и меньшую стороны. На прочности сказываются колебания в качестве цемента и заполнителей, точность дозирования составляющих, тщательность приготовления бетонной смеси и другие факторы. Чем ближе частные результаты испытания образцов к среднему значению, тем выше однородность бетона.
Коэффициент вариации прочности бетона V(%) вычисляют по формуле: V= s/Ē·100, где s-среднее квадратичное отклонение частных результатов испытания от средней прочности Ē, определяемое по формуле: S=√ ∑(R-Ē)²/n-1;
Средняя же прочность равна: Ē=∑R/n, где R-предел прочности отдельного образца; n-число испытанных образцов. В идеальном случае « для абсолютно однородного бетона» s=0 и V=0. Определяют коэффициенты вариации прочности бетона: внутрисерийный для партии изделий (Vn) и общий за анализируемый период (V0) продолжительностью 1-2 месяца.
Неудовлетворительная однородность бетона характеризуется значениями Vn>16% и V0>20%.На предприятиях с хорошо налаженной технологией значение V0 не превышает 7-10%. От коэффициента вариации зависит требуемая марка бетона, а следовательно расход цемента в бетоне и его экономические показатели. Нормативную кубиковую прочность бетона Rн принимают по СНИП II-21-75 равной: Rн=М(1-1,64V), откуда проектная марка бетона М=Rн/(1-1,64V);
При V=0,07 величина М=1,12Rн, а при V=0,14 величина М=1,3 Rн и расход цемента в бетоне возрастает на 15-20 %. Для повышения однородности бетона необходимо применение цемента и заполнителей гарантированного качества и автоматизации производства.