Методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Диагностика и испытание строительных конструкций» Для студентов направления «Строительство» (стр. 4 из 8)

В каждом случае суммарная плотность вероятностей равна единице, т.е. площадь под кривой распределения

.

Значение прочности с обеспеченностью 0,95, определяющей класс бетона, разделяет область плотностей вероятностей на две части с площадью 0,05 и 0,95. Следовательно, для нахождения класса бетона необходимо решить уравнение (3) относительно В:

или (3)

Связь между средней прочностью Rm и полученным значением класса можно представить в виде:

B = R_m - χ∙σ (4)

Решая выражение (3), можно убедиться, что величина χ в уравнении (4) зависит только от принятого уровня обеспеченности. Так для гарантированной прочности бетона с обеспеченностью 0,95 величина χ=1,64485. Обычно эту величину в нормативных документах округляют и принимают равной 1,64.

Из (4) видно, что значение В зависит от σ – среднеквадратического отклонения, отражающего однородность результатов измерения. Следовательно, в отличие от средней прочности, класс бетона учитывает однородность испытываемого материала. Поэтому значение прочности с обеспеченностью 0,95 для кривых, показанных на рис.23, будут различны и равны f(R), f1(R) и f2(R) соответственно: 155,5 кг/см²; 117,7 кг/см² и 167,1 кг/см².

Класс бетона выражается не в кг/см², а в МПа. Обозначение В15 говорит о том, что прочность стандартных кубов из данного бетона с обеспеченностью 95% равна 15МПа.

Из приведённых выше примеров можно сделать вывод, что контрольные значения, определяющие f(R) и f2(R), несколько выше класса В15, в то время как f1(R) соответствует классу только В10.

Ещё раз заметим, что средние прочности этих бетонов были равны между собой.

Состав лабораторной работы

1. Определение средней прочности бетона неразрушающими методами;

2. Определение единичного значения прочности бетона на сжатие по контрольным образцам – кубам;

3. Анализ результатов испытаний и определение характеристик бетона для последующей оценки поведения железобетонных лабораторных балок;

4. Определение единичного значения прочностных и деформативных характеристик арматурного стержня.

Организация работы

Учебная группа (в данном случае в качестве примера рассматривается группа №12 факультета СФ) разбивается на 4 бригады по 5 человек. В бригаде выбирается «бригадир», который руководит проведения лабораторной работы.

Каждая бригада получает рабочее место, необходимые приборы и оборудование и задание на проведения одной части из состава лабораторной работы. После выполнения необходимого объёма работ бригады меняются местами.

Лабораторная работа № 3

«Определение прочности бетона в конструкциях неразрушающими методами»

(отрыв со скалыванием и ультразвуковым методом)

Существуют большое количество методов определения прочности бетона непосредственно в конструкции по косвенным характеристикам, так или иначе связанным с физико-механическими характеристиками бетона. Определение косвенных характеристик не связано с нарушением целостности конструкции и её свойств. Поэтому методы, основанные на использовании этих характеристик, называются методами неразрушающего контроля.

Наиболее используемыми косвенными характеристиками, которые предусмотрены стандартом [4] и [5], являются:

- величина отскока бойка (металлического стержня, шарика и др.) от поверхности бетона;

- размеры отпечатка бойка на поверхности бетона при контролируемой величине энергии удара;

- значение напряжения, необходимого для местного разрушения бетона при отрыве прикреплённой к нему металлической пластины;

- величина усилия, необходимого для скалывания части ребра конструкции;

- величина усилия при вырыве из бетона закреплённого в нём анкера;

- скорость прохождения ультразвукового импульса в бетоне конструкции.

Многолетний опыт проведения экспертных работ на кафедре Железобетонных и каменных конструкций СГАСУ показывает, что наибольший успех в получении истинных результатов получают тогда, когда используется на объекте не один метод, а сочетание нескольких. Например, совместный анализ метода вырыва со сколом и ультразвукового метода позволяет с большой достоверностью произвести сплошной контроль прочностных свойств сооружения без нанесения ему значительного количества местных повреждений. Учитывая доступность этих двух методов и их достаточную надёжность, они и рассматриваются в лабораторной работе.

1. Метод ультразвукового прозвучивания

Сущность метода

Известно, что скорость распространения ультразвуковых волн в твёрдых телах достаточно надёжно коррелируется с физико-механическими характеристиками такими, как модуль упругости, прочность, плотность и др. Ультразвуковые волны не наносят вреда конструкции и могут быть применены для контроля за объектом многократно и по всей доступной его поверхности. Это делает метод ультразвукового прозвучивания особенно привлекательным для постоянного контроля за состоянием объекта или сооружения.

Для установления прочностных свойств бетона наиболее часто используется скорость распространения продольных ультразвуковых волн. В последнее время созданы в нашей стране компактные и надёжные ультразвуковые приборы, позволяющие не только фиксировать скорость распространения ультразвука на контрольном участке, но и записывать автоматически результаты измерения в память прибора и выводить результаты на ПК. К таким приборам относятся и ультразвуковой тестер УК14-01.

Подготовка к испытаниям

1. До начала испытаний (как правило, в зимний период) в течение 1 месяца (принимаемого за контрольный период) изготавливается 10-12 партий железобетонных балок для лабораторных работ. Из каждого замеса бетона в соответствии с [6] отбирается проба, из которой готовится серия контрольных образцов – кубов. К началу лабораторных работ железобетонные балки и контролируемые образцы набирают прочность в нормальных условиях в течение не менее 28 суток. Характеристики состава и другие необходимые данные отражаются в специальном журнале работ.

2. Перед началом лабораторных работ каждой учебной группе выдаётся по 8 бетонных кубов из заранее изготовленной одной серии образцов (по 2 на каждую бригаду, один – для неразрушающего контроля, второй – для испытания на прессе). Количество образцов, испытанных одной группой, будет соответствовать испытаниям одной серии. Образцы, испытанные на всём потоке, составят испытания партии.

3. В процессе проведения лабораторной работы бригады обеспечиваются инструментом (линейка, штангенциркуль, ГПНВ-5 и др.) и рабочим местом. Объясняются правила работы на прессе (в нашем случае ПГ-250) при испытаниях кубов на сжатие, в том числе и по технике безопасности. Сообщаются данные о составе смеси и др.

Пример данных, которые сообщаются студентам при получении ими образцов для испытания, приведён в табл.1.

Таблица 1

Данные по изготовлению кубов серии F-12 для партии F

Дата изгот.	Номер		Контрол. конструк.	Состав смеси в кг на м3	Удобоукла-дываемость ОК см	Ф.И.О. изготовителя
	образца	серии
1	2	3	4	5	6	7
15.05.1996	F-12/1 F-12/2 F-12/3 F-12/4	F-12	Лаб. балка тип.1 F-12-1	Цемент–340 Песок-760 Щебень-950 Вода-180	8	Козлов А.В.

Состав бетона, указанные в табл. 1, рассчитан на обеспечение в опытных балках прочности, соответствующей классу В15.

Проведение испытаний

1. В журнале испытаний каждая бригада фиксирует результаты освидетельствования контрольного куба №1 и №2 (наличие раковин, трещин и других дефектов).

2. Образцы взвешиваются и измеряются с точностью до 1%. Результаты заносят в журнал испытаний. Пример заполнения журнала испытаний показан в табл. 2.

Отклонение значений плотности образцов не должно превышать 50 кг/м³. При несоблюдении этого условия образцы считаются дефектными.

Таблица 2

Журнал измерения геометрических размеров и массы бетона

Дата испыта-ния	Номер образца	Масса	Размеры	Плотность	Отклонение	Замечания по состоянию образца
		кг	см.	кг/м3	кг/м3
1	2	3	4	5	6	7
26.10	F-12/1-1	7,835	15,0х14,7х14,9	2384	9,5	Нет замечаний
26.10	F-12/1-2	8,118	15,2х15,1х14,8	2390	15,5	Нет замечаний
26.10	F-12/2-1	8,193	15,2х15,0х15,1	2380	5,5	Нет замечаний
26.10	F-12/2-2	7,750	14,6х15,2х14,9	2344	-30,5	Поры и раковины более 2мм

3. Помечаются контролируемые участки на грани куба №1 и №2, в которых должны определяться скорость ультразвука рис. 24.