способ определения прочности бетона методом неразрушающего контроля и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ определения прочности бетона методом неразрушающего контроля с предварительным установлением градуировочной зависимости прочности бетона от соотношения диаметров отпечатков на бетоне и эталонном стальном стержне R = f(H), включающий последовательную установку отпечатков на бетоне и на эталонном стержне между линейками углового масштаба со шкалой до совпадения их крайних точек с делениями шкалы в точке их касания, с последующим определением прочности, отличающийся тем, что градуировочную зависимость R = f(H) с началом и концом отсчета наносят на мерительную часть углового масштаба, отпечаток на бетоне помещают у конца отсчета шкалы, совпадения делений конца отсчета шкалы с крайними точками отпечатка на бетоне достигают изменением углового положения линеек относительно друг друга, полученное угловое положение линеек углового масштаба фиксируют, затем отпечаток на эталонном стержне устанавливают до совпадения крайних точек отпечатка на стержне с делениями шкалы, а о величине прочности судят по расположению диаметра отпечатка на стержне относительно делений шкалы углового масштаба.

2. Устройство для измерения прочности бетона, содержащее две линейки, расположенные под углом друг к другу и соединенные между собой, с нанесенной на их измерительные части шкалой, отличающееся тем, что шкала представляет собой градуировочную зависимость прочности бетона от соотношения диаметров отпечатков на бетоне и стержне R = f(H), а линейки соединены с возможностью изменения углового положения относительно друг друга и его фиксации.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что имеет устройство изменения углового положения линеек и его фиксации, представляющее собой шпильку с резьбой, соединенную со свободными концами линеек и снабженную стопором.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что конец отсчета шкалы установлен на торцевых кромках свободных концов линеек углового масштаба.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области производства строительных конструкций и может быть использовано для определения прочности в бетонных изделиях, при промежуточном производственном контроле, при испытаниях бетонных изделий, монолитных конструкций на заводах железобетонных изделий, в домостроительных комбинатах, а также при строительстве в промышленности и сельском хозяйстве, при обследовании уже построенных зданий.

Известны различные способы неразрушающей оценки прочности бетона и устройства, осуществляющие эти способы [1,2,3] . К ним относятся методы пластической деформации, упругого отскока, ультразвуковой метод, метод волновых ударов и многие другие. Неразрушающие способы оценки прочности основаны на едином принципе - сначала измеряют какую-либо физико-механическую характеристику бетона X_i, а затем от нее переходят к определению прочности R, т. е. устанавливают зависимость R=f(X). Подобные зависимости дают возможность определять значение прочности по результатам измерений с помощью графиков, таблиц, формул. Таким образом, неразрушающие методы определения прочности являются косвенными, поскольку при их использовании измеряют определенную физико-механическую характеристику бетонов X_i, но не непосредственно величину прочности.

Тип устройств, осуществляющих неразрушающие способы оценки прочности, определяется видом физико-механической характеристики бетона [1, 2, 3].

Наиболее близким методом неразрушающего определения прочности бетона является способ, описанный в Рекомендациях по определению прочности бетона эталонным молотком Кашкарова по ГОСТ 22690.2-77. М.: Стройиздат, 1985 [3].

В соответствии с [3] способ основан на зависимости между прочностью бетона R и величиной косвенной характеристики прочности бетона H, определяемой как отношение диаметра отпечатка на бетоне к диаметру отпечатка на эталонном стальном стержне. Предварительно строят градуировочную экспериментальную зависимость R= f(H) по результатам испытаний серии контрольных образцов бетонных кубов эталонным молотком Кашкарова и на прессе. Для этого на каждом образце делают несколько отпечатков молотком Кашкарова, которым соответствуют отпечатки на эталонном стержне, полученные одновременно. После измерения размеров (диаметров) отпечатков на бетонном образце D_iб и их суммирования, измерения размеров (диаметров) отпечатков на стальном стержне D_ic и их суммирования определяют их отношение H, а затем проводят испытания образца на сжатие в соответствии с ГОСТ 10180-78. При этом получают зависимость прочности бетона от величины косвенной характеристики прочности бетона R=f(H), которую можно построить графически либо отобразить в табличной форме.

Далее после построения градуировочной зависимости наносят серию ударов по исследуемому (контролируемому) бетонному изделию эталонным молотком Кашкарова; при этом эталонный молоток Кашкарова обеспечивает одновременное получение отпечатков и на эталонном стальном стержне, каждый из которых соответствует своему отпечатку на бетоне.

После получения отпечатков их линейные размеры (диаметры) D_iб, D_ic измеряют с помощью углового масштаба, для усреднения и повышения точности определения прочности суммируют размеры отпечатков на бетоне и на стержне отдельно, а затем вычисляют отношение полученных величин По найденной величине H по предварительно построенной зависимости R=f(H) определяют прочность бетона R.

Недостатком известного способа является трудоемкость определения прочности бетона, связанная с наличием нескольких операций измерения и вычисления. Кроме того, при осуществлении каждой операции измерения и вычисления набегают ошибки, что приводит к неточности определения величины прочности.

Наиболее близким к устройству для определения прочности бетона является угловой масштаб, описанный в [3] и измеряющий линейные размеры отпечатков на бетоне и эталонном стержне для последующего вычисления прочности бетона, выражающегося в суммировании полученный размеров отпечатков, определении их отношения и поиска величины прочности по полученному отношению с использованием имеющейся градуировочной зависимости R=f(H).

Угловой масштаб представляет собой соединенные под фиксированным углом стандартные мерительные линейки, проградуированные в единицах длины расстояния между ними на различных уровнях.

Недостатком известного углового масштаба является возможность измерения только линейных размеров отпечатков, требующая дальнейших вычислений для получения величины прочности, что делает процесс определения прочности достаточно трудоемким, включающим несколько вычислительных операций, и занимает много времени. Кроме того, при осуществлении каждой операции вычисления набегают ошибки, что приводит к неточности определения величины прочности.

Задачей изобретения является уменьшение трудоемкости определения прочности бетона, ускорение его проведения, повышение точности его определения.

Задача решается в Способе определения прочности бетона с предварительным установлением градуировочной зависимости R=f(H) между прочностью бетона и ее косвенной характеристикой, определяемой как отношение суммарной величины линейных размеров отпечатков с помощью эталонного молотка Кашкарова на бетонном образце к суммарной величине линейных размеров отпечатков на стальном эталонном стержне включающем нанесение серии ударов по исследуемому бетонному изделию эталонным молотком Кашкарова для получения отпечатков на бетоне и на эталонном стержне, последовательное установление полученных отпечатков на бетоне и эталонном стержне между линейками углового масштаба со шкалой, при этом угловой масштаб надвигают на отпечаток так, чтобы он занимал симметричное положение по отношению к центру максимального размера отпечатка до совпадения делений линеек углового масштаба с крайними точками отпечатка в месте их касания, в котором предварительно определенную градуировочную зависимость R=f(H) с начатом и концом отсчета наносят на мерительную часть углового масштаба в виде делений; отпечаток на бетоне помещают у конца отсчета шкалы, совпадение конца отсчета с крайними точками отпечатка на бетоне в месте его касания к отпечатку на бетоне достигают изменением углового положения линеек (например, их раздвижкой) до размера диаметра отпечатка на бетоне, полученное взаимное угловое расположение линеек фиксируют, затем отпечаток на эталонном стержне устанавливают между линейками до совпадения делений линеек с крайними точками отпечатка на стержне при полученном зафиксированном угловом положении линеек, а о величине прочности судят по расположению диаметра отпечатка на стержне относительно делений шкалы углового масштаба.

Задача решается также конструкцией углового масштаба для определения прочности исследуемого бетона, состоящего из двух линеек, расположенных под углом друг к другу, с нанесенной на мерительную часть шкалой, которая представляет собой градуировочную зависимость прочности бетона от соотношения диаметров отпечатков на бетоне и эталонном стержне R=f(H), с концом отсчета, а линейки соединены с возможностью изменения их взаимного углового положения и фиксации относительно друг друга.

Взаимная раздвижка двух линеек может осуществляться шарнирным соединением их либо просто закреплением линеек в месте их соединения в одной точке, например, болтовым соединением или клепкой, а фиксация взаимного расположения линеек может обеспечиваться за счет трения поверхностей линеек в месте их соединения, закрепления свободных концов линеек при помощи болтового соединения с фиксатором либо любым другим известным способом. Мерительная часть углового масштаба располагается на самих линейках. Конец отсчета шкалы с практической точки зрения удобнее всего нанести на торцевые кромки свободных концов линеек.

Использование предложенных способа определения прочности и устройства для его осуществления позволяет исключить операции измерения линейных размеров отпечатков на бетоне и стальном эталонном стержне с выражением их в миллиметрах, вычисления их отношения, а прикладывание углового масштаба к отпечатку на эталонном стержне сразу указывает на значение прочности исследуемого бетона. Это позволяет уменьшить трудоемкость определения прочности, сократить время на его проведение.

Поскольку точность неразрушающих методов складывается из точности измерения диаметров отпечатков на бетоне и эталонном стержне и точности построения градуировочной зависимости R=f(H), то исключение ряда операций по измерению диаметров отпечатков, вычислению их отношения позволяет исключить ошибки, им присущие, и тем самым повысить точность оценки прочности бетона.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен угловой масштаб, представляющий собой две линейки 1 и 2, соединенные друг с другом одним концом, например, с помощью болта 3. Вторые свободные концы линеек 1,2 соединены между собой шпилькой 4 с резьбой, снабженной рукояткой 5. Шпилька 4 проходит в полости серег 6, связанных с линейками 1,2; одна из серег 6 на своей внутренней поверхности имеет резьбу. Стопор 7 представляет собой винт, зажимающий шпильку 4 в неподвижном положении. Мерительные части 8, 9 линеек снабжены шкалой с нанесенными на ней делениями, соответствующими предварительно полученной экспериментальной зависимости R=f(H) с учетом требуемого масштаба. Шкала рассчитана на измерение прочности в широких пределах. Практически градуировка по прочности может иметь пределы от 5 до 60 МПа. Мерительные части линеек имеют начало 10 и конец отсчета 11, которые определяют длину шкалы углового масштаба. Концом отсчета 11 может быть торцевой край свободных концов линеек 1,2, который удобно совмещать с отпечатками 12, либо другая точка на линейках, от положения которой зависит расчет шкалы. Расчет шкалы с определенной длиной, ограниченной началом и концом отсчета, производится на основе подобия треугольников ЗА1А1, ЗАА (либо ЗА101, ЗА0), образуемых внутренними кромками линеек и воображаемыми отрезками прямых, соединяющих линейки в месте расположения отпечатков на стальном стержне А1А1 и на бетоне АА с использованием градуировочной экспериментальной зависимости R= f(H).

Устройство, осуществляющее способ определения прочности батона, работает следующим образом.

Полученный отпечаток на бетоне его широкой частью прикладывают между линеек к концу отсчета 11 шкалы обеих линеек (положение А-А), при необходимости сдвигая (раздвигая) линейки 1,2 на некоторый угол до совпадения делении конца отсчета 11 с крайними точками отпечатка в месте их касания. Сдвигание-раздвигание линеек осуществляется поворотом рукоятки 5 шпильки 4, соединяющей свободные концы линеек. Зафиксировав линейки в раздвинутом до размера отпечатка на бетоне угловом положении с помощью стопора 7, зажавшего шпильку 4 в серьге 6" в неподвижном положении, устройство прикладывают к отпечатку на стальном стержне, который всегда будет меньше отпечатка на бетоне и займет какое-то промежуточное положение между линейками, например, А1-А1, касаясь своими крайними точками деления линеек на определенной отметке шкалы. Шкала, проградуированная в единицах прочности, укажет на измеренную прочность бетона в месте ее касания отпечатка стального стержня линеек.

Таким образом, предложенный способ определения прочности, осуществленный предложенной конструкцией углового масштаба, позволил исключить операции измерения линейных размеров отпечатков на бетоне и стальном стержне, операцию вычисления отношения линейного размера (диаметра) отпечатка на бетоне к линейному размеру (диаметру) отпечатка на эталонном стальном стержне H, а также поиск величины прочности по градуировочной кривой R=f(H), уменьшая трудоемкость определения прочности, ускоряя процесс определения и повышая точность определения за счет исключения ошибок, набегающих в исключенных операциях вычисления.

Список использованной литературы

1. М. Ю. Лещинский, Б. Г. Скрамтаев. Испытание прочности бетона. М.: Стройиздат, 1973.

2. ГОСТ 22690-88. Бетоны, определение прочности механическими методами неразрушающего контроля. Изд. Стандартов, 1988.

3. Рекомендации по определению прочности бетона эталонным молотком Кашкарова по ГОСТ 22690.2-77. М.: Стройиздат, 1985.