Главная  Свойства 

 

Механические методы неразрушающего контроля прочности бетона

 

Расчет и проектирование оснований фундаментов городских зданий и сооружений производят на основе механических характеристик грунтов, определяемых на основании полевых и лабораторных исследований.

 

Передача внешней Нагрузки на грунт оснований через фундаменты сооружений приводит к образованию нормальных напряжений, вызывающих деформации уплотнения грунта, которые включают в себя деформации скелета грунта, а также уменьшение объема пор. При небольших давлениях деформации скелета грунта незначительны и уплотнение происходит в основном из-за уменьшения пористости. Основные закономерности такого деформирования рассматривает закон компрессии — изменение пористости грунта пропорционально изменению давления.

 

Прочность и устойчивость грунтов оснований оцениваются сопротивлением грунтов сдвигу, которое зависит от угла внутреннего трения и удельного сцепления грунта. Эти характеристики определяются в соответствии с законом сопротивления грунтов сдвигу, который для песчаных грунтов формулируется следующим образом: предельное сопротивление грунтов сдвигу пропорционально нормальному напряжению.

 

Деформируемость грунтов во времени и сопротивление сдвигу во многом зависят от распределения давления, воспринимаемого скелетом грунта и водой, находящейся в порах. Под действием давления от внешней нагрузки поровая вода постепенно отжимается из грунта и передает часть своего давления на скелет. Следовательно, процесс уплотнения будет зависеть от скорости отжатая воды из пор грунта. Это требует знания основных положений закона фильтрации поровой воды — скорость фильтрации прямо пропорциональна гидравлическому градиенту (потере напора на пути фильтрации).

 

Показатели, характеризующие степень уплотнения грунтов, определяют в ходе лабораторных испытаний образцов грунта, полученных из скважин и шурфов. Уплотнение грунтов оценивают с помощью коэффициента относительной сжимаемости или модуля деформации, определяемых в одометре ( 1.5, а). Одометр представляет собой кольцо, в котором находится образец грунта, установленное на фильтрующее днище. На образец грунта с помощью поршня передается внешняя нагрузка.

 

Испытание образца грунта на сжатие

 

Испытание грунта статической нагрузкой

 

Испытание грунта на сдвиг

 

По компрессионной кривой можно приближенно судить и о структурной прочности грунтов ( 1.5, б). Точное значение структурной прочности получают по компрессионной кривой, построенной в полулогарифмической системе координат.

 

Значение модуля деформации грунта, найденное с помощью компрессионных кривых, часто отличается от действительного, так как при отборе образцов грунта все же происходит частичное нарушение природной структуры грунта. Поэтому для определения модуля деформации прибегают к полевым испытаниям грунтов статической нагрузкой с помощью жестких штампов, устанавливаемых в специальных шурфах.

 

Используют специальную установку ( 1.6, а), представляющую собой жесткий штамп, соединенный с платформой, к которой прикладывается ступенчато возрастающая внешняя нагрузка.

 

Давление связности можно условно считать начальным давлением связного грунта, которое необходимо преодолеть при испытании на сдвиг.

 

Сопротивление грунтов сдвигу часто изучают в приборах трехосного сжатия, называемых стабилометрами.

 

В стабилометре ( 1.8, а) образец грунта находится в резиновой оболочке, практически закрытое пространство между которой и стенками заполнено водой. Результаты испытаний в стабиломет-рах более достоверны, поскольку здесь отсутствуют недостатки, присущие одометрам (наличие сил трения по боковой поверхности образца грунта и неточность пригонки горизонтальных поверхностей образца к поршню и днищу).

 

Схема стабилометра для трехосного испытания образца грунта (а);

 

напряжения, действующие на трехгранную призму, вырезанную из образца (б);

 

круги Мора, построенные по результатам испытания в стабилометре (в)

 

Зная главные напряжения в момент разрушения образца, строят круг напряжений Мора ( 1.8, в). Проведя несколько таких испытаний при различных значениях ст3, находят огибающую кругов Мора. В пределах давлений, возникающих в основаниях сооружений, огибающую можно принять в виде касательной прямой, как и при испытании грунтов на прямой сдвиг. Эта прямая для связных грунтов пересекается с осью а левее начала координат, отсекая на ней отрезок. Полученный график аналогичен графику сопротивления сдвигу связных грунтов (см. 1.7, б).

 

Рассмотрим плоское напряженное состояние трехгранной призмы, мысленно вырезанной из образца грунта, подвергнутого сжатию ( 1.8, б). В таком случае по двум взаимно перпендикулярным площадкам действуют главные напряжения Иногда для определения угла внутреннего трения и сцепления прибегают к полевым испытаниям грунтов с помощью среза четырехлопастной крыльчаткой, зондирования или использования пенетрометра с конусообразной или шаровой поверхностью.

 

В зависимости от вида оцениваемого механического свойства используют следующие методы неразрушающих испытаний: пластической деформации; упругого отскока; отрыва (или отрыва со скалыванием); скалывания ребра. Кроме того, в отдельных случаях применяют методы взрыва, забивки и выдергивания стальных деталей, измельчения.

 

Метод пластической деформации — наиболее распространенный — основан на вдавливании в поверхность бетона стального шарика или другого штампа путем удара или приложения статического давления. По показателю твердости бетона, определенного путем измерения размеров отпечатка (лунки), который остался в бетоне после удара, оценивают прочность, пользуясь тарировочной кривой, полученной по данным параллельных испытаний образцов на прочность и твердость.

 

Механические методы неразрушающего контроля прочности основаны на том, что прочность бетона при сжатии связана с другими механическими свойствами: твердостью, сопротивлением отрыву, усилием при скалывании небольшого куска бетона.

 

Отличие состоит в способе ее измерения, а также в том, что в бетоне не возникают пластические деформации (т. е. не образуется лунка). Для испытания методом упругого отскока применяют пружинные или маятниковые приборы (молотки).

 

Выбор того или иного метода испытаний бетона зависит от цели испытания (контроль качества изделий на заводе, выборочный или сплошной контроль прочности, испытание конструкций из бетона с неизвестными свойствами), формы и размеров изделий (балки, плиты, колонны, массивные элементы с наклонными поверхностями), вида бетона (тяжелый, ячеистый, на легком заполнителе), а также от требований к точности получаемых результатов и удобству проведения испытаний.

 

Метод скалывания применяют при наличии в конструкции ребер, на которые можно снаружи установить стальную скобу с выступами высотой 1 3см. При боковом давлении на скобу скалывается часть ребра глубиной, равной высоте выступов скобы. Усилие, необходимое для скалывания, служит показателем прочности бетона, которую определяют по тарировочной кривой.

 

Метод упругого отскока заключается в том, что специальным ударником легко ударяют по плоскому штампу, прижатому к бетону. Величина обратного отскока ударника от штампа характеризует твердость бетона, по которой с помощью тарировочной кривой вычисляют его прочность. Метод упругого отскока, как и метод пластической деформации, основан на измерении поверхностной твердости бетона.

 

Метод отрыва основан на измерении усилия, которое требуется для отрыва небольшого куска бетона вместе с ранее заделанной или приклеенной к его поверхности стальной деталью. В зависимости от прикрепляемых деталей различают два варианта этого метода: отрыв (со скалыванием) при выдергивании анкера, заделанного в бетон, и отрыв плоского диска, приклеенного к бетону.

 

Для испытаний методами отрыва и скалывания используют специальные переносные устройства — гидравлические пресс-насосы, которые передают контролируемые усилия от бетона конструкции на анкер, диск (метод отрыва) или скобу (метод скалывания). Применение механических методов неразрушаю-ших испытаний регламентировано ГОСТ 22690.0 22690.4-77.

 



Фундаменты на проса дочных грунтах. Кровли из асбестоцементаых плоских и волнистых листов. Кровли из мягких материалов. Крыши бань и саун. Легированные стали и твердые сплавы. Малярные работы. Материалы и изделия из горных пород.

 

Главная  Свойства 



0.0113