Испытания железобетонных конструкций

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Железобетонные конструкции

1.1 Виды строительных конструкций

1.2 Классификация железобетонных конструкции

1.3 Технические характеристики железобетонных конструкции

1.4 Область применения железобетонных конструкций

2. Испытания

2.1 Классификация испытаний

2.2 Испытания железобетонных конструкции по ГОСТам

3. Разработка методики испытании железобетонных конструкции на прочности, жесткости и трещиностойкости

3.1 Оборудование и приборы для испытания

3.2 Отбор изделий для испытаний

3.3 Проведение испытаний

3.4 Обработка и оценка результатов испытаний

Заключение

Используемые литературы

Приложения



Введение

Существенное повышение качества строительных материалов, изделий и конструкций может быть достигнуто при условии совершенствования производства и методов контроля качества на всех этапах строительного производства. железобетонный конструкция прочность жесткость

Испытания как основная форма контроля железобетонных конструкции представляют собой экспериментальное определение количественных и качественных показателей свойств изделия как результата воздействия на него при его функционировании, а также при моделировании объекта. К основным целям испытаний можно отнести:

а) выбор оптимальных конструктивно-технологических решений при создании новых изделий;

б) доводку изделий до необходимого уровня качества;

в) объективную оценку качества изделий при их постановке на производство и в процессе производства;

г) гарантирование качества изделий при международном товарообмене.

Испытания служат эффективным средством повышения качества, так как позволяют выявить:

а) недостатки железобетонных конструкции, приводящие к срыву выполнения заданных функций в условиях эксплуатации;

б) отклонения от выбранной конструкции или принятой технологии;

в) скрытые дефекты материалов или элементов конструкции, не поддающиеся обнаружению существующими методами технического контроля;

г) резервы повышения качества и надежности разрабатываемого конструктивно-технологического варианта изделия.

По результатам испытаний изделий в производстве разработчик устанавливает причины снижения качества.

В данной работе рассматривается классификация основных видов испытаний железобетонных конструкции и порядок их проведения.



1 Железобетонные конструкции

1.1 Виды строительных конструкций

Строительные конструкции, несущие и ограждающие конструкции зданий и сооружений.

Разделение строительных конструкции по функциональному назначению на несущие и ограждающие в значительной мере условно. Если такие конструкции, как арки, фермы или рамы, являются только несущими, то панели стен и покрытий, оболочки, своды, складки и т.п. обычно совмещают ограждающие и несущие функции, что отвечает одной из важнейших тенденций развития современных строительных конструкции В зависимости от расчётной схемы несущие строительных конструкции подразделяют на плоские (например, балки, фермы, рамы) и пространственные (оболочки, своды, купола и т.п.). Пространственные конструкции характеризуются более выгодным (по сравнению с плоскими) распределением усилий и, соответственно, меньшим расходом материалов; однако их изготовление и монтаж во многих случаях оказываются весьма трудоёмкими. Новые типы пространственных конструкций, например структурные конструкции из прокатных профилей на болтовых соединениях, отличаются как экономичностью, так и сравнительной простотой изготовления и монтажа. По виду материала различают следующие основные типы Строительных конструкции: бетонные и железобетонные (см. Железобетонные конструкции и изделия), стальные конструкции, каменные конструкции, деревянные конструкции.

Бетонные и железобетонные конструкции -- наиболее распространённые (как по объёму, так и по областям применения). Для современного строительства особенно характерно применение железобетона в виде сборных конструкций индустриального изготовления, используемых при возведении жилых, общественных и производственных зданий и многих инженерных сооружений. Рациональные области применения монолитного железобетона -- гидротехнические сооружения, дорожные и аэродромные покрытия, фундаменты под промышленное оборудование, резервуары, башни, элеваторы и т.п. Специальные виды бетона и железобетона используют при строительстве сооружений, эксплуатируемых при высоких и низких температурах или в условиях химически агрессивных сред (тепловые агрегаты, здания и сооружения чёрной и цветной металлургии, химической промышленности и др.). Уменьшение массы, снижение стоимости и расхода материалов в железобетонных конструкциях возможны на основе использования высокопрочных бетонов и арматуры, роста производства предварительно напряженных конструкций, расширения областей применения лёгких и ячеистых бетонов.

Стальные конструкции применяются главным образом для каркасов большепролётных зданий и сооружений, для цехов с тяжёлым крановым оборудованием, домен, резервуаров большой ёмкости, мостов, сооружений башенного типа и др. Области применения стальных и железобетонных конструкций в ряде случаев совпадают. При этом выбор типа конструкций производится с учётом соотношения их стоимостей, а также в зависимости от района строительства и местонахождения предприятий строительной индустрии. Существенное преимущество стальных конструкций (по сравнению с железобетонными) -- их меньшая масса. Этим определяется целесообразность их применения в районах с высокой сейсмичностью, труднодоступных областях Крайнего Севера, пустынных и высокогорных районах и т.п. Расширение объёмов применения сталей высокой прочности и экономичных профилей проката, а также создание эффективных пространственных конструкций (в т. ч. из тонколистовой стали) позволят значительно снизить вес зданий и сооружений.

Основное направление в развитии современных деревянных конструкций -- переход к конструкциям из клеёной древесины. Возможность индустриального изготовления и получения конструктивных элементов необходимых размеров посредством склеивания определяет их преимущества по сравнению с деревянными конструкциями др. видов. Несущие и ограждающие клеёные конструкции находят широкое применение в с.-х. строительстве.

Требования, предъявляемые к строительных конструкции с точки зрения эксплуатационных требований строительных конструкции должны отвечать своему назначению, быть огнестойкими и коррозиеустойчивыми, безопасными, удобными и экономичными в эксплуатации. Масштабы и темпы массового строительства предъявляют к строительных конструкции требования индустриальности их изготовления (в заводских условиях), экономичности (как по стоимости, так и по расходу материалов), удобства транспортировки и быстроты монтажа на строительном объекте. Особое значение имеет снижение трудоёмкости -- как при изготовлении Строительных конструкции, так и в процессе возведения из них зданий и сооружений. Одна из важнейших задач современного строительства -- снижение массы Строительных конструкции на основе широкого применения лёгких эффективных материалов и совершенствования конструктивных решений.

1.2 Классификация железобетонных конструкции

Современные железобетонные конструкции классифицируются по нескольким признакам: по способу выполнения (монолитные, сборные, сборно-монолитные), виду бетона, применяемого для их изготовления (из тяжёлых, лёгких, ячеистых, жаростойких и др. бетонов), виду напряжённого состояния (обычные и предварительно напряжённые).

Сборные конструкции. Под сборными понимают конструкции, возведение которых на строительной площадке производят из заранее изготовленных элементов. В целях повышения эффективности производства и качества продукции сборные элементы изготовляют на высокомеханизированных и автоматизированных предприятиях сборного железобетона, специализированных на выпуск определенного ассортимента изделий и конструкций.

При строительстве самых разнообразных зданий сборные железобетонные конструкции оказываются наиболее эффективными, так как их возведение не зависит от погодных условий. Они способствуют индустриализации и максимальной механизации строительства. Установлено, что 2,2...2,5 м3 сборного железобетона заменяют 1 т металлоконструкций. При этом стоимость железобетонных конструкций массового производства ниже, чем металлоконструкций.

Основной недостаток сборных конструкций заключается в трудоемкости, высокой стоимости и металлоемкости стыков их элементов, в снижении жесткости элементов и конструкций в целом вследствие нарушения общей пространственной неразрезности (статической неопределимости).

Монолитные конструкции. Под монолитными понимают конструкции, возведение которых осуществляют непосредственно на строительной площадке укладкой бетонной смеси (товарного бетона) в заранее приготовленную опалубку. В результате специфических недостатков их все более вытесняют сборные железобетонные конструкции.

Основные недостатки монолитного бетона:

1. сезонность работ;

2. устройство трудоемких и дорогостоящих опалубки и подмостей;

3. продолжительность сроков строительства, зависящая от длительности твердения бетона в естественных условиях;

4. низкая индустриализация строительства, объясняющаяся особенностями приготовления бетонной смеси, ее транспортирования и укладки, распалубки и т. д.

Удельный вес себестоимости и трудоемкости производства конструкций из монолитного железобетона по элементам затрат (включая стоимость материалов) приведен в таблице 1.

Из таблицы 1 видно, что основные резервы снижения стоимости монолитного железобетона заключаются в уменьшении расхода бетона и арматуры, опалубочных материалов, снижении трудоемкости опалубки, укладке бетонной смеси и уходе за бетоном.

Основное достоинство монолитных конструкций заключается в их пространственной неразрезности (высокой статической неопределенности), что обеспечивает монолитным конструкциям меньшую материалоемкость по сравнению с другими видами железобетонных конструкций, Именно поэтому они находят широкое применение при строительстве типовых и разнообразных уникальных зданий, возводимых индустриальным способом: передвижная, щитовая или блочная инвентарная или дешевая несъемная (из армоцемента, стеклоцемента) опалубка; унифицированные пространственные армокаркасы и крупные арматурные блоки, механизированное приготовление, подача и укладка бетона.

Таблица 1

Удельный вес себестоимости и трудоемкости производства конструкций из монолитного железобетона

Виды работ	Удельный вес, %
	По себестоимости	По трудоемкости
1	2	3
Опалубочные	18	41
Приготовление бетонной смеси	41	9
Арматурные	24	19
Транспортирование бетонной смеси	5	6
Укладка бетонной смеси	12	25

Конструкции, трудно поддающиеся членению, например бассейны для плавания, фундаменты под оборудование и сооружения с мощными динамическими нагрузками (турбогенераторы, молоты), фундаменты под прокатное оборудование и пр., тоже выполняют монолитными. В каждом случае применение монолитного железобетона должно быть экономически обосновано.

Сборно-монолитные конструкции. Под сборно-монолитными принято понимать комплексные конструкции, в которых сборный и монолитный железобетон, укладываемый на месте строительства, работает под нагрузкой как одно целое. Этого достигают надежным сцеплением сборных элементов с монолитным бетоном посредством выбора формы и размеров сборных элементов, насечки их поверхности, применения в необходимых случаях напрягаемой и ненапрягаемой арматуры, сварки закладных деталей и выпусков арматуры.

На поверхности контакта сборных элементов с монолитным бетоном предусматривают по расчету или конструктивно выпуск поперечной арматуры с надежной анкеровкой в дополнительно уложенном монолитном бетоне. Сборный железобетон в сборно-монолитных конструкциях одновременно является опалубкой для монолитного железобетона и воспринимает все нагрузки в монтажный период.

Сборно-монолитный железобетон удачно сочетает положительные качества сборного и монолитного железобетона, благодаря чему является весьма экономичным.

Сборные элементы позволяют возводить здания теми же индустриальными методами, что и при строительстве полносборных зданий, а монолитный железобетон -- достигать их необходимой пространственной жесткости, что существенно снижает расход стали и бетона по сравнению с полносборными зданиями. В монолитных частях сборно-монолитных конструкций, работающих в основном на сжатие, можно широко использовать ячеистые и легкие бетоны на местных естественных или искусственных пористых заполнителях, что способствует облегчению конструкции и, следовательно, дальнейшему их удешевлению. Сборные элементы целесообразно применять предварительно напряженными.

1.3 Технические характеристики железобетонных конструкции

К положительным качествам железобетонных конструкций относятся:

· невысокая цена -- железобетонные конструкции значительно дешевле стальных,

· пожаростойкость -- в сравнении со сталью и деревом,

· технологичность -- несложно при бетонировании получать любую форму конструкции,

· химическая и биологическая стойкость -- не подвержен коррозии, старению, гниению.

К недостаткам железобетонных конструкций относятся: невысокая прочность при большой массе -- прочность бетона в среднем в 10 раз меньше прочности стали. В больших конструкциях железобетон «несёт» больше своей массы, чем полезной нагрузки.

Главной задачей при проектировании железобетонной конструкции является расчёт армирования. Армирование конструкций выполняется стальными стержнями. Диаметр стержней и характер их расположения определяется расчётами. При этом соблюдается следующий принцип -- арматура устанавливается в растянутые зоны бетона либо в преднапряжённые сжатые зоны.

Железобетонные элементы рассчитываются по прочности, жёсткости, трещиностойкости.

По характеру работы выделяют изгибаемые элементы (балки, плиты), сжатые элементы (колонны, фундаменты).

При изгибе любого элемента в нём возникает сжатая и растянутая зоны (см. рисунок 1), изгибающий момент и поперечная сила. В железобетонной конструкции выделяется две формы разрушения:

1. по нормальным сечениям -- сечениям, перпендикулярным продольной оси, от действия изгибающего момента,

2. по наклонным сечениям -- от действия поперечных сил.

В типичном случае армирование балки выполняется продольной и поперечной арматурой (см. рисунок 1).

Основными параметрами конструкции являются:

L -- пролёт балки или плиты, расстояние между двумя опорами. Обычно составляет от 3 до 25 метров;

H -- высота сечения. С увеличением высоты прочность балки растёт пропорционально hІ;

B -- ширина сечения;

a -- защитный слой бетона. Служит для защиты арматуры от воздействия внешней среды;

s -- шаг поперечной арматуры.

1 -- верхняя (сжатая) арматура 2 -- нижняя (растянутая) арматура 3 -- поперечная арматура 4 -- распределительная арматура, верхняя арматура может быть растянутой, а нижняя сжатой, если внешняя сила будет действовать в противоположенном направлении

Рисунок 1 Изгиб и армирование железобетонной балки

Арматура (рисунок 2), устанавливаемая в растянутую зону, служит для упрочнения бетона, который в силу своих свойств быстро разрушается при растяжении. Арматура в сжатую зону устанавливается обычно без расчёта (из необходимости приварить к ней поперечную арматуру), в редких случаях верхняя арматура упрочняет сжатую зону бетона. Растянутая арматура и сжатая зона бетона (и иногда сжатая арматура) обеспечивают прочность элемента по нормальным сечениям (см. рисунок 2).

Разрушение элемента в обоих случаях наступает вследствие разрушения бетона растягивающими напряжениями. Арматура устанавливается в направлении действия растягивающих напряжений для упрочнения элемента.

Небольшие по высоте балки и плиты (до 150 мм) допускается проектировать без установки верхней и поперечной арматуры.

Рисунок 2 Разрушение железобетона элемента по нормальным сечениям

Поперечная арматура служит для обеспечения прочности наклонных сечений (смотрите рисунок 3)

Рисунок 3 Разрушение железобетона элемента по наклонных сечениям (схема)

Плиты армируются по такому же принципу как и балки, только ширина B в случае плиты значительно превышает высоту H, продольных стержней (Рисунок 4) больше, они равномерно распределены по всей ширине сечения.

Кроме расчёта на прочность для балок и плит выполняется расчёт на жёсткость (нормируется прогиб в середине пролета при действии нагрузки) и трещиностойкость (нормируется ширина раскрытия трещин в растянутой зоне).

При сжатии длинного элемента для него характерна потеря устойчивости (см. рисунок 4). При этом характер работы сжатого элемента несколько напоминает работу изгибаемого элемента, однако в большинстве случаев растянутой зоны в элементе не возникает.

Если изгиб сжатого элемента значителен, то он рассчитывается как внецентренно сжатый. Конструкция внецентренно сжатой колонны сходна с центрально сжатой, но в сущности эти элементы работают (и рассчитываются) по-разному. Также элемент будет внецентренно сжат, если кроме вертикальной силы на него будет действовать значительная горизонтальная сила (например ветер, давление грунта на подпорную стенку).

Типичное армирование колонны представлено на рисунке 4.

1 -- продольная арматура 2 -- поперечная арматура

Рисунок 4 Работа и армирование сжатой колонны

В сжатом элементе вся продольная арматура (1) сжата, она воспринимает сжатие наряду с бетоном. Поперечная арматура (2) обеспечивает устойчивость арматурных стержней, предотвращает их выпучивание.

Центрально сжатые колонны проектируются квадратного сечения.

Изготовление железобетонных конструкций включает в себя следующие технологические процессы:

-- Подготовка арматуры

-- Опалубочные работы

-- Армирование

-- Бетонирование

-- Уход за твердеющим бетоном.

1.4 Области применения железобетонных конструкций

Железобетонные конструкции широко используют в капитальном строительстве при воздействии температур не выше 50 °С и не ниже -70 °С. В каждой отрасли промышленности и жилищно-гражданском строительстве имеются экономичные формы конструкций из сборного, монолитного или сборно-монолитного железобетона.

Во многих случаях конструкции из железобетона целесообразнее каменных или стальных. К ним относятся: атомные реакторы, мощные прессовые устройства, морские сооружения, мосты, аэродромы, дороги, фабрично-заводские, складские и общественные здания и сооружения; тонкостенные пространственные конструкции, силосы, бункера и резервуары; напорные трубопроводы (рисунок 5); фундаменты под прокатные станы и под машины с динамическими нагрузками, башни, высокие дымовые трубы, сваи, кессонные основания, подпорные стены и многие другие массивные сооружения. Большое применение железобетон находит при устройстве набережных, тепло- и гидроэлектрических станций, плотин, шлюзов, доков и других гидротехнических сооружений.

Железобетон является незаменимым строительным материалом в санитарно-техническом и подземном строительстве. Он в значительной степени вытеснил древесину и металл при горных разработках. В строительстве железобетонных судов и плавучих доков Россия достигла значительных результатов. На изготовление железобетонных линейных конструкций расходуется в 2...3 раза, а на изготовление плит, настилов, труб в 10 раз меньше металла, чем на стальные конструкции.



2. Испытания

2.1 Классификация испытаний

Испытание -- экспериментальное установление количественных и (или) качественных характеристик свойств объекта испытаний, как результата действия на него при его функционировании.

Задача испытания - получение количественных или качественных оценок характеристик продукции, т.е. оценивание способности выполнять требуемые функции в заданных условиях. Эта задача решается в испытательных лабораториях, ее решением является подготовленный протокол испытаний с указанием параметров продукции.

Виды испытаний:

Исследовательские испытания проводят для изучения поведения объекта при том или ином внешнем воздействующем факторе или в том случае, если нет необходимого объема информации. В процессе испытаний оценивают работоспособность образца, правильность конструкторского решения, определяют возможные характеристики, выясняют закономерности и тенденции изменения параметров.

Исследовательские испытания часто проводят как определительные и оценочные.

Цель определительных испытаний - нахождение значений одной или нескольких величин с заданной точностью и достоверностью.

Иногда при испытаниях надо лишь установить факт годности объекта, т.е. определить, удовлетворяет ли данный экземпляр из ряда объектов данного вида установленным требованиям или нет. Такие испытания называются оценочными.

Испытания, проводимые для контроля качества объекта, называются контрольными. Назначение контрольных испытаний - проверка на соответствие техническим условиям определенных экземпляров комплектующих изделий или составных частей при изготовлении.

Доводочные испытания проводят на стадии НИОКР для оценки влияния вносимых в техническую документацию изменений, чтобы обеспечить достижение заданных значений показателей качества продукции.

Цель предварительных испытаний - определение возможности предъявления образцов на приемочные испытания. Испытания проводят в соответствии стандартом или организационно-методическим документом министерства, ведомства, предприятия.

Приемочные испытания проводят для определения целесообразности и возможности постановки продукции на производство. Приемочные испытания изделий единичного производства проводят для решения вопроса о целесообразности передачи этих изделий в эксплуатацию. Испытаниям подвергают опытные или головные образцы (партии) продукции.

Квалификационные испытания проводят в следующих случаях: при оценке готовности предприятия к выпуску конкретной серийной продукции, если изготовители опытных образцов и серийной продукции разные, а также при постановке на производство продукции по лицензиям и продукции, освоенной на другом предприятии. В остальных случаях необходимость проведения квалификационных испытаний устанавливает приемочная комиссия.

Приемосдаточные испытания проводят для принятия решения о годности продукции к поставке или ее использованию. Испытаниям подвергают каждую изготовленную единицу продукции или выборку из партии.

Периодические испытания проводят с целью периодического контроля качества продукции; контроля стабильности технологического процесса в период между очередными испытаниями; подтверждения возможности продолжения изготовления изделий по действующей документации и их приемки; подтверждения уровня качества продукции, выпущенной в течение контролируемого периода; подтверждения эффективности методов испытания, применяемых при приемочном контроле.

Типовые испытания - контроль продукции одного типоразмера, по единой методике, который проводят для оценки эффективности и целесообразности изменений, вносимых в конструкцию или технологический процесс. Испытаниям подвергают образцы выпускаемой продукции, в конструкцию или технологический процесс изготовления которых внесены изменения.

Инспекционные испытания осуществляют выборочно с целью контроля стабильности качества образцов готовой продукции и проекции, находящейся в эксплуатации.

Сертификационные испытания проводят для определения соответствия продукции требованиям безопасности и охраны окружающей среды, а некоторых случаях и важнейших показателей качества продукции: надежности, экономичности и т. д.

Эксплуатационные периодические испытания проводят для определения возможности или целесообразности дальнейшей эксплуатации (применения) продукции в том случае, если изменение ее показателя качества может создать угрозу безопасности, здоровью, окружающей среде или привести к снижению эффективности ее применения.

По определяемым характеристикам объекта различают испытания:

- функциональные - проводятся с целью определения показателей назначения объекта;

- на надежность -- осуществляются для определения показателей надежности в заданных условиях;

- на прочность -- проводятся для установления значений воздействующих факторов, при которых определенные характернотики объекта выходят за установленные пределы;

- на устойчивость - выполняются для контроля способности изделия реализовывать свои функции и сохранять значения параметров в пределах норм, установленных НТД, во время воздействия на него определенных факторов (агрессивных сред, ударной волны, электрического поля, радиационных излучений и т.д.);

- на безопасность - проводятся с целью подтверждения, установления фактора безопасности для обслуживаемого персонала или лиц, имеющих отношение к объекту испытаний;

- на транспортабельность - осуществляются с целью определения возможности транспортирования объекта в той или иной таре без нарушения способности объекта выполнять свои функции и сохранять значения параметров в пределах норм;

- граничные - проводятся для определения зависимостей между предельно допустимыми значениями параметров объекта и режимом эксплуатации;

- технологические -- выполняются при изготовлении продукции с целью обеспечения ее технологичности.

«Испытание»: техническая операция, заключающаяся в определении одной или нескольких характеристик данной продукции, процесса или услуги в соответствии с установленной процедурой.

2.2 Испытания железобетонных конструкции по ГОСТам

Железобетонные изделия принимают партиями, состоящими из однотипных изделий, изготовленных по одной технологии в течение не более 10 суток.

В процессе приемки наружным осмотром проверяют внешний вид изделий, отмечают наличие трещин, раковин и других дефектов. Затем с помощью измерительных линеек и шаблонов проверяют правильность формы и габаритные размеры изделий. Если при контрольных замерах изделия обнаруживаются отклонения по длине или ширине, превышающие допускаемые, изделие бракуется.

При приемке изделий определяется и прочность бетона, которая устанавливается по результатам испытания контрольных образцов и готовых изделий. Контрольные образцы с ребром 10, 15 и 20 см должны изготовляться в металлических разъемных формах в количестве не менее 3 шт. не реже 1 раза в смену, а также для каждого нового состава бетонной смеси.

Бетонную смесь в образцах уплотняют на стандартной виброплощадке с амплитудой 0,35 мм и частотой 3000 кол/мин. Образцы должны твердеть в тех же условиях, что и изделия. Предел прочности бетона определяется после испытания образцов на гидравлических прессах и вычисляется как среднее арифметическое значение результатов испытания трех образцов.

Испытание готовых железобетонных изделий на прочность, жесткость и трещиностойкость производят согласно ГОСТам и техническим условиям. Изделия для испытаний отбирают в количестве 1 % от каждой партии, но не менее 2 шт., если в партии менее 200 шт. изделий. Испытание проводят на специальных испытательных стендах, нагружая конструкцию гидродомкратами, штучными грузами или рычажными приспособлениями. Критерием прочности служит нагрузка, при которой изделие теряет свою несущую способность (разрушается). В последнее время для определения прочности бетона в конструкциях пользуются физическими и механическими методами, не разрушающими изделия.

К физическим методам относятся ультразвуковые и радиометрические. Механические методы базируются на определении величины упругой или пластической деформации. Приборы для этих методов подразделяются на приборы, основанные на принципе упругого отскока, и приборы, основанные на принципе внедрения наконечника в бетон. В первом случае прочность бетона оценивается по величине упругого отскока бойка от поверхности бетона, во втором характеризуется величиной отпечатка на поверхности бетона. Приборы этой группы получили широкое применение в строительстве.

ГОСТ 17624-78 «Ультразвуковой метод определения прочности. - ГОСТ 9561-91» 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.

Ультразвуковой метод основан на связи между скоростью распространения ультразвуковых колебаний и его прочностью.

Ультразвуковые измерения в бетоне проводят способами сквозного или поверхностного прозвучивания в соответствии с приложением.

Прочность бетона в конструкциях определяют по экспериментально установленным градуировочным зависимостям "скорость распространения ультразвука - прочность бетона" (далее - скорость - прочность) или "время распространения ультразвука - прочность бетона" (далее - время - прочность) в зависимости от способа прозвучивания.

Прочность бетона определяют на участках конструкций, не имеющих видимых повреждений (отслоения защитного слоя, трещин, каверн и др.).

Ультразвуковые испытания проводят при положительной температуре бетона.

Допускается проведение ультразвуковых испытаний конструкций при отрицательной температуре бетона не ниже минус 10 °С при условии, что в процессе их хранения относительная влажность воздуха не превышала 70 %.

ГОСТ 22362-77 «Железобетонные конструкции. Методы измерения силы натяжения арматуры». Метод измерения силы натяжения по показаниям манометра основан на зависимости между давлением в цилиндре домкрата, измеряемом манометром, и силой натяжения арматуры.

Измерение силы натяжения арматуры по показаниям манометра применяют при натяжении ее гидравлическими домкратами. Определение метрологических характеристик гидравлических домкратов осуществляют по ГОСТ 8.136.74.

Определение силы натяжения арматуры по показаниям манометра осуществляют непосредственно в процессе натяжения и завершают при передаче усилия с домкрата на упоры формы или стенда.

При групповом натяжении арматуры определяют общую силу.

Для измерения силы натяжения арматуры применяют образцовые манометры по ГОСТ 8625-69 с гидродомкратами.

Класс точности манометров, определяемый по ГОСТ 13600-68, должен быть не ниже 1.5.

При измерении силы натяжения по показаниям манометра величины получаемых значений должны находиться в пределах 30-90% шкалы манометра.

При натяжении арматуры гидравлическими домкратами в гидросистеме устанавливают те же манометры, с которыми проводилась градуировка.

ГОСТ 22690-88 «Бетон. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля» Механические методы испытания прочности бетона основаны на связи между твердостью бетона или его прочностью на растяжение и прочностью бетона на сжатие.

Твердость бетона определяют путем вдавливания в него ударника. Прочность бетона на растяжение получают при испытании на отрыв.

Имеется много приборов, позволяющих определить твердость бетона. Среди них можно выделить группу приборов, делающих отпечаток только на поверхности бетона.

Образовать вмятины на поверхности бетона можно следующим образом:

- ручным ударом (шариковый молоток И.А. Физделя);

- ударом бойка под действием пружины (приборы МЗ, ЛИСИ, М.А. Новгородского, Оргсовхозстроя, П.И. Звонарева);

- ударом стрельбой или взрывом (метод Б.В. Скромтаева, метод ВИА, строительно-монтажный пистолет);

- ударом бойка под действием силы тяжести - свободного падения (дисковой прибор ДПГ-4, маятниковый молоток);

- статическим вдавливанием штампа в бетон (способ Г.К. Хайдукова А.К. Годера и Р.К. Рачевского).

В приборах, дающих только отпечатки на бетоне, кроме дискового прибора ДПГ-4 и прибора, основанного на статическом вдавливании, предложенного Г.К. Хайдуковым, А.И. Годером и P.M. Рачевским, размер отпечатков зависит от силы удара, жесткости пружины, давления пороховых газов. В связи с этим точность определения прочности бетона этими приборами невысокая.

Приборы, основанные на одновременном получении отпечатков на бетоне и эталоне, дают большую точность, так как соотношение диаметров отпечатков на бетоне и эталоне не зависит от силы удара.

Неразрушающие методы обследования конструкций

К неразрушающим методам обследования конструкций относятся те, которые не нарушают целостность элементов конструкций или приводят к небольшим местным повреждениям поверхности конструкции, не снижающим ее несущей способности.

Неразрушающие методы обследования конструкций получили наибольшее развитие для определения механических свойств бетона. Неразрушающие методы испытания бетона в строительных конструкциях подразделяются на механические и физические, хотя такое деление недостаточно строго, так как механика является разделом физики.

ГОСТ 10060-87 «Бетоны методы определения морозостойкости» Настоящий стандарт устанавливает следующие методы определения морозостойкости:

ь базовые - первый (для всех видов бетонов, кроме бетонов дорожных и аэродромных покрытий) и второй (для бетонов дорожных и аэродромных покрытий);

ь ускоренные при многократном замораживании и оттаивании - второй и третий;

ь ускоренные при однократном замораживании - четвертый (дилатометрический) и пятый (структурно-механический).

Условия испытания для определения морозостойкости в зависимости от метода и вида бетона принимают по таблице 1.

Морозостойкость бетона определяют в проектном возрасте (после итоговых испытаний), установленном в нормативно-технической и проектной документации, при достижении им прочности на сжатие, соответствующей его классу (прочности).

Неразрушающие методы исследования арматуры в железобетоне

С помощью магнитометрического метода можно определить расположение и сечение арматуры, размер защитного слоя бетона.

Магнитометрический метод обследования основан на взаимодействии магнитного поля с введенным в него ферромагнетиком (металлом).

Дли измерения толщины защитного слоя бетона, определения диаметра арматурного стержня применяют измеритель защитного слоя ИЗС-2 или ИЗС-3. Прибор собран на полупроводниках, имеет выносной щуп. Щуп представляет собой преобразователь трансформаторного типа, состоящий из двух частей, в каждой из которых вмонтированы две индукционные катушки. Индикатором прибора служит микроамперметр М-24. Питание прибора батарейное. При перемещении щупа по поверхности конструкции наличие металла фиксируется по минимальному отклонению стрелки амперметра. Для определения точного месторасположения арматурного стержня щупом совершают возвратно-поступательные движения до тех пор, пока стрелка не покажет максимальное значение отклонения.

Это положение на поверхности конструкции отмечают риской. Далее щуп устанавливают на риску и по показателям индикатора записывают толщину защитного слоя бетона для арматуры всех диаметров, указанных на его шкале. Затем под щуп подкладывают прокладку толщиной 10 мм и снова определяют толщину защитного слоя для всех диаметров арматуры. Искомый диаметр находят по той шкале, на которой положение стрелки индикатора (при подкладке) будет соответствовать толщине защитного слоя бетона с учетом толщины прокладки.

Таблица 2

Номер метода	Условия испытания	Вид бетона
	Среда насыщения	Среда, температура замораживания, °С	Среда оттаивания
Базовые
Первый	Вода	Воздушная, минус 18±2	Вода	Все виды бетонов, кроме бетонов дорожных и аэродромных покрытий
Второй	5 %- ный водный раствор хлористого натрия	То же	5 %- ный водный раствор хлористого натрия	Бетоны дорожных и аэродромных покрытий
Ускоренные при многократном замораживании и оттаивании
Второй	5 %- ный водный раствор хлористого натрия	Воздушная, минус 18±2	5 %- ный водный раствор хлористого натрия	Все виды бетонов, кроме бетонов дорожных и аэродромных покрытий и легких со средней плотностью менее D1500
Третий	То же	5 %- ный водный раствор хлористого натрия минус 50±5	То же	Все виды бетонов, кроме легких со средней плотностью менее D1500
Ускоренные при однократном замораживании
Четвертый*	Вода	Керосин, минус 18±2	-	Все виды бетонов, кроме бетонов дорожных и аэродромных покрытий
Пятый	«	Воздушная, минус 18±2	Воздушная	То же



3. Разработка методики испытании железобетонных конструкции на прочности, жесткости и трещиностойкости

Испытания нагруженном выполняются с целью комплексной проверки обеспечения технологическими процессами производства изделий требуемых показателей их прочности, жесткости и трещиностойкости, предусмотренных в проектной документации на эти изделия. В результате испытаний должны определяться фактические значения разрушающих нагрузок при испытаниях изделий по прочности (первая группа предельных состояний) и фактические значения прогибов и ширины раскрытия трещин под контрольной нагрузкой при испытаниях по жесткости и трещиностойкости (вторая группа предельных состояний).

Оценка прочности, жесткости и трещиностойкости изделия осуществляется по результатам испытаний на основании сопоставления фактических значений разрушающей нагрузки, прогиба и ширины раскрытия трещин под контрольной нагрузкой с соответствующими контрольными значениями, установленными в проектной документации на изделие.

Контрольные испытания нагружением проводят по схемам, предусмотренным в проектной документации, перед началом массового изготовления изделий, при внесении в них конструктивных изменений или при изменении технологии изготовления, вида и качества применяемых материалов, а также периодически в процессе производства изделий в соответствии с ГОСТ 13015.1.

Проведение предусмотренных в настоящем стандарте контрольных испытаний изделий не освобождает предприятие-изготовитель от выполнения в процессе производства операционного и приемочного контроля изделий по показателям, характеризующим их соответствие техническим требованиям, установленным в стандартах и проектной документации на эти изделия.

3.1 Оборудование и приборы для испытания

Прессы и испытательные машины. Прессы - машины статического действия, которые создают равномерное, возрастающее с требуемой скоростью усилие, достигающее больших значений (до 100 МН). С помощью прессов определяют прочность материалов. Основная характеристика пресса - создаваемое им максимальное усилие. По виду привода прессы бывают гидравлические, механические (винтовые, фрикционные) и гидромеханические. При испытании строительных материалов чаще всего применяют гидравлические и винтовые прессы с максимальным усилием от 25 до 5000 кН.

Станина 1 прессов (рисунок 6) вместе с траверсой 3 и двумя стойками 2 служит основанием для всего механизма и опорой для неподвижной плиты 4. Нагружающий механизм, который создает требуемое усилие, состоит из электродвигателя 9, преобразующего устройства (масляного насоса 8 у гидравлического пресса или редуктора 11 с фрикционной муфтой у винтового пресса) и опорных плит 4 и 5. В прессах с гидравлическим приводом (рис. 39,а) для передачи усилия на подвижную опорную плиту 5 используется рабочая жидкость, обычно минеральное масло. Масло из бака насосом 8 высокого давления подается в гидроцилиндр, вмонтированный в станину пресса. Масло в гидроцилиндре передает давление на поршень 6, на котором помещается нижняя подвижная плита 5 пресса. Поршень имеет относительно большую площадь F, поэтому, по закону Паскаля, давление масла р_м создает на поршень большое усилие:

Р = Р_мF.

В прессах с винтовым приводом (рис. 6,б) усилие на подвижную плиту 5 передается грузовым винтом 10, который приводится во вращение электродвигателем 9 через редуктор 11 с фрикционной муфтой и червячную передачу 12. Благодаря редуктору и червячной передаче частота вращения винта (и соответственно скорость его поступательного движения вверх) во много раз меньше частоты вращения электродвигателя, но при этом во столько же раз больше становится усилие, развиваемое винтом, по сравнению с усилием, развиваемым электродвигателем. Фрикционная муфта обеспечивает мягкую связь грузового винта с электродвигателем, предохраняя последний от перегрузок. Часто параллельно с электродвигателем применяют приспособление для ручного нагружения, позволяющее нагружать с любой малой скоростью и фиксировать усилие с большой точностью.

а - гидравлического, б - с винтовым приводом; 1 - станина,2- стойки, 3- траверса. 4, 5 - плиты, 6 - поршень, 7 - силоизмерительное устройство, 8 - насос, 9 - электродвигатель, 10 - винт, 11 - редуктор, 12 - червячная передача

Рисунок 6 Схемы прессов

Силоизмерительное устройство 7 прессов предназначено для измерения действующего на образец усилия. По конструкции силоизмерители могут быть рычажно-маятниковые, пружинные (торсионные) и гидростатические. В рычажно-маятниковом силоизмерителе (рисунок 7а ) давление масла на плечо рычага 6 уравновешивается отклоняющимся от положения равновесия маятником 5. Маятник соединен с указательной стрелкой 3, показывающей измеряемое усилие на шкале 4. В конструкциях таких силоизмерителей различных прессов используют систему из нескольких рычагов, в результате чего сила, которую должен уравновесить маятник, уменьшается в десятки и даже сотни раз.

В пружинном и торсионном силоизмерителях давление масла на поршень уравновешивается каким-либо упругим элементом (пружиной или торсионом). В пружинном силоизмерителе (рисунок 7б) под давлением масла поршень 2 гидроцилиндра давит на шток 1 и смещает рычаг, на другом плече которого установлена пружина 9. При повороте рычага пружина растягивается и уравновешивает приложенное к нему усилие, при этом растяжение пружины пропорционально этому усилию. Вместе с верхним концом пружины перемещается тяга 8, соединенная с зубчатой рейкой 7. Рейка поворачивает шестеренку и установленную с ней на одной оси указательную стрелку 3. Недостаток пружинных силоизмерителей изменение со временем упругой характеристики пружины и в результате - изменение точности измерения усилия.

1 - шток,2 - поршень,3 - стрелка, 4- шкала, 5- маятник, 6- рычаг, 7- воспринимающий нагрузку, 8- рейка, 9- тяга, 10 - пружина

Рисунок 7 Схемы рычажно-маятникового (а) и пружинного (б) силоизмерителей

Гидростатическими силоизмерителями в прессах служат пружинные манометры (рисунок 8), которые с помощью патрубка 1 с резьбой присоединяются к гидросистеме пресса. Основная деталь пружинного манометра - согнутая по окружности полая трубка-пружина 2 овального сечения. Один конец трубки припаян к патрубку 1, другой - запаян наглухо и шарнирно соединен с тягой6. Свободный конец тяги посредством шарнира 7 соединен с рычагом 8, на противоположном конце которого имеется зубчатая рейка. Рейка находится в зацеплении с шестерней 5, на оси которой насажена указательная стрелка 4. Давление масла, подаваемого в трубку 2, заставляет ее распрямляться тем больше, чем больше давление масла. Распрямляющаяся трубка вызывает перемещение рычага с зубчатой рейкой, которая через шестерню поворачивает указательную стрелку. Величина перемещения стрелки регистрируется на шкале.

Манометры, применяемые на прессах, периодически поверяют образцовыми манометрами. Принципиального отличия образцовых манометров от описанного технического манометра нет; образцовые манометры благодаря более тщательному изготовлению и градуировке обладают лишь большей точностью измерений. Погрешность силоизмерителей прессов не более ±2%. Опорные поверхности пресса представляют собой толстые металлические плиты (рис. 41), прикрепленные: нижняя 5 - к поршню пресса, верхняя 4 - к траверсе. Для удобства установки образцов различных размеров в центральном гнезде траверсы смонтирована винтовая пара, к которой крепится верхняя опорная плита. Вращая штурвал винта, можно вручную поднимать и опускать верхнюю плиту пресса.

1 -патрубок, 2 - трубка -пружина,3-шкала, 4-стрелка, 5-шестерня, 6-тяга, 7-шарнир, 8-рычаг

Рисунок 8 Схема пружинного манометра

При проведении испытаний для нагружения следует использовать оборудование, обеспечивающее возможность опирания конструкций и приложения к ним нагрузки по заданной схеме и позволяющее производить нагружение с погрешностью не более ± 5 % величины контрольной нагрузки.

Рекомендуется использовать для нагружения гидравлические прессы или стенды с гидравлическими домкратами и насосными станциями, а также механические рычажные установки, в которых нагружающие усилия получают за счет массы штучных грузов, уложенных на платформу установок или непосредственно на испытываемый элемент, и пневматические установки, в которых нагружающие усилия обеспечиваются сжатым воздухом.

При использовании для нагружения штучных грузов (металлических чушек, бетонных блоков) эти грузы должны быть предварительно взвешены и замаркированы. Погрешность взвешивания не должна превышать ± 0,1 кг. Допускается использовать для нагружения емкости с водой, ящики с песком или другими сыпучими материалами.

Для измерения усилий следует применять манометры по ГОСТ 2405 и динамометры по ГОСТ 13837. В качестве динамометров допускается применять предварительно проградуированные по деформациям распределительные траверсы или металлические тяги, передающие нагружающее усилие на испытываемое изделие.

Для измерения прогибов и перемещений следует применять измерительные приборы и инструменты с ценой деления не более 0,1 мм. Рекомендуется использовать:

-- прогибомеры механические и электрические;

-- индикаторы часового типа по ГОСТ 577;

-- штангенциркули по ГОСТ 166;

-- нивелиры и теодолиты по ГОСТ 10528, ГОСТ 10529

Для измерения ширины раскрытия трещин следует применять измерительные микроскопы или лупы с ценой деления не более 0,05 мм. Допускается использовать металлические щупы.

3.2 Отбор изделий для испытаний

Отбор изделий для испытаний следует производить в соответствии с требованиями стандартов или проектной документации на изделия конкретных видов в количестве, установленном этими документами, но не менее:

· для испытаний, проводимых перед началом массового изготовления изделий и в дальнейшем при внесении в них конструктивных изменений или при изменении технологии изготовления, -- 1 шт.;

· для периодических испытаний (если их проведение предусмотрено стандартами и техническими условиями) -- в соответствии с таблицей 1.

Для испытаний в качестве образцов следует отбирать изделия
одной марки, принятой по согласованию с проектной организацией --
автором рабочих чертежей в качестве представителя изделий данного
типа. При числе образцов более одного в выборку следует включать
изделия одной марки.

Таблица 3

Число изделии, изготавливаемых в течение периода между испытаниями	Число образцов изделий, отбираемых для испытаний
До 250	1
От 251 до 1000	2
От 1001 до 3000	3
От 3001 до более	4

Для испытаний в качестве образцов следует отбирать изделия одной марки, принятой по согласованию с проектной организацией -- автором рабочих чертежей в качестве представителя изделий данноготипа. При числе образцов более одного в выборку следует включатьизделия одной марки.

3.3 Проведение испытаний

При испытании конструкций следует контролировать показатели, необходимые для оценки прочности, жесткости и трещиностойкости, а именно: значения нагрузок, вызывающих контролируемое предельное состояние, а также прогибы конструкции и ширину раскрытия трещин.

Нагрузку при испытании конструкций следует определять по показаниям силоизмерителей гидравлических машин, по давлению масла в гидродомкратах, давлению воздуха в пневматической установке или по усилию, развиваемому рычажной установкой от действия массы штучных грузов. Для контроля нагрузки следует применять динамометры, устанавливаемые по месту приложения к конструкции нагрузки или под одной из опор конструкции.

Допускается в процессе испытаний конструкций определять значения прикладываемой нагрузки по значениям деформаций предварительно проградуированных распределительных траверс, устанавливаемых между силовозбудителем и конструкцией, или по деформациям отдельных элементов рычажных и пневматических установок.

1 - испытываемая конструкция; 2 - пневматический баллон; 3 - упорный щит; 4 - ограничитель

Рисунок 6 Схема испытания конструкций сжатым воздухом

Испытание плит, настилов, панелей и других конструкций равномерно распределенной нагрузкой осуществляют сжатым воздухом, накачиваемым в резиновые баллоны, или штучными грузами, в качестве которых могут служить металлические или бетонные блоки, баки с водой, ящики с сыпучими материалами.

Испытание конструкций сжатым воздухом следует выполнять по схеме, указанной на рисунке 1 при этом воздушные баллоны не должны свисать за края загружаемой конструкции, а при вычислении значения приложенной нагрузки следует учитывать действительную площадь соприкосновения баллона с загружаемой поверхностью.

При испытании балочных конструкций штучными грузами длина каждой группы таких грузов в направлении пролета не должна превышать 1/6 этого пролета. Если суммарная контрольная равномерно распределенная нагрузка на испытываемую конструкцию превышает 35 кН (~3,5 тс), то разрешается такую нагрузку заменить эквивалентной нагрузкой, создаваемой равными сосредоточенными силами, расположенными в средних четвертях пролета по схеме, указанной на рисунке 2.

Рисунок 7 Схема испытания изгибаемого элемента равномерно распределенной (а) и эквивалентной ей сосредоточенной нагрузкой (б)

Нагружение испытываемых конструкций штучными грузами следует производить в направлении от опор к середине, симметрично относительно середины пролета конструкции. Между штучными грузами по всей их высоте должны быть зазоры не менее 50 мм (смотрите на рисунке 2).

При загружении сыпучими материалами, засыпаемыми в ящики без дна (расположенные поверх испытываемой конструкции), вдоль пролета балочных конструкций необходимо устанавливать не менее двух ящиков, а для конструкций, работающих в двух направлениях, - не менее четырех ящиков. Между ящиками по всей их высоте должны быть зазоры не менее 0,1 пролета конструкции, но не менее 250 мм.

Последовательность загружения конструкции должна быть указана в проектной документации, а при отсутствии такого указания испытание необходимо проводить с учетом следующих требований:

а) определить расчетом или прямым взвешиванием собственную массу конструкции;

б) нагрузку следует прикладывать ступенями (долями), каждая из которых не должна превышать 10 % контрольной нагрузки при проверке прочности и трещиностойкости и 20 % контрольной нагрузки при проверке жесткости конструкции;

в) при проверке прочности, а также при испытании конструкций, в которых не допускаются трещины в стадии эксплуатации, после приложения нагрузки, составляющей 90 % контрольной по прочности или по трещиностойкости, каждая последующая доля нагрузки должна составлять не более 5 % этой нагрузки;

г) на каждой ступени нагрузка во всех точках ее приложения должна возрастать пропорционально соотношению нагрузок, расположенных на различных участках конструкции;

д) при испытании конструкции вертикальными и горизонтальными силами в заданном соотношении в начале испытания необходимо приложить горизонтальную силу, составляющую вместе с нагрузкой от собственной массы конструкции требуемое соотношение.

...