На практике широкое распространение для экспрессного определения прочности бетона в изделиях нашли неразрушающие методы, основанные на взаимосвязи прочностных и других свойств бетона. Такими могут служить (табл. 5.10) отпечатки на бетонной поверхности, характеризующие пластическую деформацию при вдавливании индентора (штампа), степень сцепления металла (арматуры)
с бетоном, усилия скалывания бетона; величина упругого отскока; скорость ультразвуковых волн и волн, вызванных механическим ударом; частота собственных колебаний.
Для расчета значения прочности (Rб) неразрушающими методами используют зависимости, где Хи - измеряемая косвенная характеристика, находящихся обычно экспериментальными способами.
При выборе неразрушающего метода определения прочности следует учитывать диапазон их возможного применения. Например, метод пластической деформации (рис.5.8), основанный на вдавливании штампа в поверхность бетона, целесообразен при Rст = 10...50 МПа, упругого отскока 10...40 МПа, отрыва и скалывания 10...70 МПа, отрыва 50...60 МПа, импульсный ультразвуковой 10...40 МПа. Эффективность выбранных методов в условиях систематического контроля прочности бетона на заводах железобетонных изделий зависит также от технологических факторов (табл. 5.11).
На точность определения прочности бетона неразрушающими методами влияет состояние бетона на момент испытания. С увеличением содержания воды в порах и капиллярах бетона размеры отпечатков, полученных приборами, основанными на методе пластической деформации, значительно увеличиваются, уменьшается величина упругого отскока (рис.5.8). Скорость ультразвука в бетоне при его водонасыщении растет.
Рис. 5.8. Молоток конструкции К.П. Кашкарова:
а - схема; б - тарировочный график; 1 - корпус; 2 - стакан; 3 - головка; 4 - пружина; 5 - шарик; 6 - стержень; dб - диаметр отпечатка на бетоне; dе - диаметр отпечатка эталона
Таблица 5.10
Классификация неразрушающих методов определения прочности бетона в конструкциях и сооружениях
| № | Группа методов | Характеристика методов |
| Механические методы | ||
| 1 | Методы пластической деформации | - вдавливания штампа в поверхность бетона и эталона |
| 2 | Методы, основанные на стрельбе или взрыва |
- метод стрельбы |
| 3 | Испытания на отрыв и скалывание |
- определение сцепления бетона с металлом |
| 4 | Испытания путем измельчения бетона |
- измельчение проб бетона |
| 5 | Измерение упругого отскока |
- Определение высоты отскока бойка от ударника, прижатого к бетону |
| Физические методы | ||
| 6 | Импульсные методы |
Измерение скорости распространения упругих волн: |
| 7 | Резонансные методы |
1. Определение частоты собственных колебаний: |
| 8 | Электрические методы |
- измерения относительного электрического |
| 9 | Радиоизотопные методы | Определение средней плотности по изменению интенсивности гамма-излучения, проходящего через бетон или рассеянного бетоном |
Таблица 5.11
Рекомендации по выбору неразрушающих методов в зависимости от технологических факторов (по М.Ю. Лещинским)
| Причины изменения прочности бетона | Метод оценки прочности | |||||||
| пластической деформации | упру-гого отско-ка |
отрыва |
отры-ва | резо-нанс-ный | импу-льсн-ый | радиоизо-топный | ||
| рас-твора | бето-на | |||||||
| Колебания В/Ц | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Н |
| Изменение качества песка | Р | Р | Р | Р | Р | Д | Д | Н |
| Изменение качества крупного заполнителя | Н | Д | Н | Р | Р | Н | Н | Н |
| Изменение количества крупного заполнителя | Н | Д | Д | Р | Р | Н | Н | Н |
| Применение химических добавок | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Н |
| Перемешивание бетонной смеси | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Д |
| Уплотнения бетона | Н | Н | Н | Д | Д | Р | Р | Р |
| Изменение возраста бетона | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Н |
| Воздействие агрессивных факторов | Д | Д | Д | Р | Р | Р | Р | Н |
| Трещинообразования | Н | Н | Н | Н | Н | Р | Р | Д |
Примечание: Р - рекомендуется; Д - допускается; Н - не рекомендуется.
Для замороженных водонасыщенных образцов бетона характерно уменьшение диаметров отпечатков и увеличения упругого отскока, что связано с повышением твердости бетонной поверхности и ростом упругих свойств бетона при замерзании воды. Скорость ультразвука для бетона, замороженного в водонасыщенном состоянии, еще более возрастает вследствие большей скорости распространения ультразвуковых волн сквозь лед, чем в воде.
При увеличении прочности бетона степень изменения физико-механических характеристик при водонасыщении и замораживании уменьшается.