Испытание бетона отбойным молотком – принцип, процедура, преимущества и недостатки

Что такое испытание отбойным молотком?

Испытание отбойным молотком – это метод неразрушающего контроля бетона, который обеспечивает удобное и быстрое определение прочности бетона на сжатие. Отбойный молоток также называют молотком Шмидта, который состоит из подпружиненной массы, скользящей по плунжеру в трубчатом корпусе.
Работа отбойного молотка показана на рис. 1. Когда плунжер отбойного молотка прижимается к поверхности бетона, масса с постоянной энергией, управляемая пружиной, ударяется о поверхность бетона и отскакивает назад. Степень отскока, которая является мерой твердости поверхности, измеряется по градуированной шкале. Это измеренное значение обозначается как Rebound Number (индекс отскока). Бетон с низкой прочностью и жесткостью будет поглощать больше энергии, что приведет к меньшему значению отскока.

Рис.1.Работа отбойного молотка

Цель испытания отбойным молотком

В соответствии с индийским кодексом IS: 13311(2)-1992, испытание отбойным молотком имеет следующие цели:

Метод испытания отбойным молотком может быть использован для дифференциации приемлемых и сомнительных частей конструкции или для сравнения двух различных конструкций на основе прочности.

Принцип испытания молотком с отскоком

Метод испытания молотком с отскоком основан на принципе, что отскок упругой массы зависит от твердости бетонной поверхности, о которую масса ударяется. Работа отбойного молотка показана на рисунке 1. Когда плунжер отбойного молотка прижимается к бетонной поверхности, масса в молотке, управляемая пружиной, отскакивает. Величина отскока массы зависит от твердости бетонной поверхности.
Таким образом, твердость бетона и показания отбойного молотка можно соотнести с прочностью бетона на сжатие. Величина отскока считывается по градуированной шкале и обозначается как число отскока или индекс отскока. Прочность на сжатие можно определить непосредственно по графику, расположенному на корпусе молотка.

Процедура испытания отбойным молотком

Процедура испытания бетонной конструкции отбойным молотком начинается с калибровки отбойного молотка. Для этого отбойный молоток проверяется на испытательной наковальне из стали с твердостью по Бринеллю около 5000 Н/мм2.
После проверки точности отбойного молотка на испытательной наковальне отбойный молоток держат под прямым углом к поверхности бетонной конструкции для снятия показаний. Таким образом, испытание может проводиться горизонтально на вертикальной поверхности и вертикально вверх или вниз на горизонтальной поверхности, как показано на рисунке ниже.
Если отбойный молоток держать под промежуточным углом, число отскоков будет разным для одного и того же бетона.

Рис.2.Позиции отбойного молотка для испытания бетонной конструкции

Энергия удара, необходимая для отбойного молотка, различна для разных областей применения. Приблизительные значения энергии удара для различных областей применения приведены в таблице-1 ниже.

Таблица-1: Энергия удара для отбойных молотков для различных областей применения согласно IS: 13311(2)-1992

Sl.No

Применение
Приблизительная энергия удара для отбойного молотка в Нм
1
Для бетона нормального веса
2.25
2
Для легкого бетона / Для мелких и ударопрочных бетонных деталей
0.75
3
Для испытания массового бетона Например: в дорогах, гидротехнических сооружениях и тротуарах
30.00

Что следует помнить при испытании молотком с отбойным молотком

Корреляция между прочностью бетона на сжатие и числом отскока

Наиболее подходящим методом получения корреляции между прочностью бетона на сжатие и числом отскока является испытание бетонных кубиков с помощью компрессионной машины и отбойного молотка одновременно. Сначала определяется число отскока бетонного куба, а затем на компрессионной машине проверяется прочность на сжатие. Требуемая фиксированная нагрузка составляет порядка 7 Н/мм2 при энергии удара молотка около 2,2 Нм.
Нагрузка должна быть увеличена для калибровки отбойных молотков с большей энергией удара и уменьшена для калибровки отбойных молотков с меньшей энергией удара. Образцы для испытаний должны иметь как можно большую массу, чтобы минимизировать влияние размера на результат испытания полномасштабной конструкции. Для калибровки отбойных молотков с меньшей энергией удара (2,2 Нм) предпочтительны образцы-кубы 150 мм, тогда как для отбойных молотков с большей энергией удара, например, 30 Нм, образцы-кубы не должны быть меньше 300 мм.
Образцы бетонных кубиков должны быть выдержаны при комнатной температуре в течение 24 часов после извлечения из пруда для твердения перед испытанием отбойным молотком. Для получения корреляции между числами отскока и прочностью кубов, подвергнутых влажному твердению и влажным испытаниям, необходимо установить корреляцию между прочностью кубов, подвергнутых влажным испытаниям, и прочностью кубов, подвергнутых сухим испытаниям, на которых были сняты показания отскока.
Не рекомендуется проводить прямую корреляцию между числами отскока на влажных кубах и прочностью влажных кубов. Следует испытывать только вертикальные грани кубов в отлитом виде. При использовании отбойных молотков следует снимать не менее девяти показаний на каждой из двух вертикальных граней, доступных в машине для испытания на сжатие. Точки удара на образце не должны быть ближе к краю, чем на 20 мм, и должны находиться на расстоянии не менее 20 мм друг от друга. Нельзя наносить удары по одним и тем же точкам более одного раза.

Интерпретация результатов испытания молотком с отбойным молотком

После получения корреляции между прочностью на сжатие и числом отскока можно оценить прочность конструкции. В целом, число отскока увеличивается по мере увеличения прочности, и на него также влияет ряд параметров, таких как тип цемента, тип заполнителя, состояние поверхности и влажность бетона, твердение и возраст бетона, карбонизация поверхности бетона и т.д.

Рис.3.Взаимосвязь между прочностью куба и числом отскока

Кроме того, индекс отскока свидетельствует о прочности бетона на сжатие до ограниченной глубины от поверхности. Внутренние трещины, дефекты и т.д. или неоднородность по сечению не будут показаны индексом отскока.
В таблице 2 ниже показано качество бетона для соответствующего среднего числа отскока.

Таблица.2. Качество бетона для различных значений числа отскока

Таким образом, оценка прочности бетона методом отбойного молотка не может считаться очень точной, и вероятная точность прогнозирования прочности бетона в конструкции составляет ± 25 процентов. Если связь между индексом отскока и прочностью на сжатие может быть найдена путем испытаний образцов керна, полученных из конструкции, или стандартных образцов, изготовленных из тех же материалов и пропорций смеси, то точность результатов и доверие к ним значительно возрастает.

Преимущества и недостатки испытания молотком с отбойным молотком

Преимуществами испытания молотком с отбойным молотком являются:

Недостатки испытания молотком отбойного типа

Факторы, влияющие на испытание отбойным молотком

Ниже перечислены важные факторы, влияющие на испытание отбойным молотком:

Тип заполнителя

Корреляция между прочностью бетона на сжатие и числом отскока изменяется при использовании различных заполнителей. Нормальные корреляции в результатах получаются при использовании нормальных заполнителей, таких как гравий и дробленые заполнители. Использование легких заполнителей в бетоне потребует специальной калибровки для проведения испытания.

Тип цемента

Бетон, изготовленный из высокоглиноземистого цемента, должен иметь более высокую прочность на сжатие по сравнению с обычным портландцементом. Использование в бетоне суперсульфатированного цемента снижает прочность на сжатие на 50% по сравнению с OPC.

Тип поверхности и влажность

Испытание отбойным молотком лучше всего работает для бетона с плотной структурой по сравнению с бетоном с открытой структурой. Бетон с большим количеством ячеек и бетон без мелких фракций не подходит для испытания отбойным молотком. При испытании наплавленных или заглаженных поверхностей прочность завышается по сравнению с формованными поверхностями.
Влажная бетонная поверхность при испытании даст более низкое значение прочности. Это заниженное значение прочности может достигать 20% по сравнению с сухим бетоном.

Тип твердения и возраст бетона

С течением времени соотношение между прочностью и твердостью бетона меняется. Условия твердения бетона и условия воздействия влаги также влияют на это соотношение. Для бетона с возрастом от 3 дней до 90 дней влияние возраста не учитывается. Для бетона с большим возрастом необходимы специальные калиброванные кривые.

Карбонизация на поверхности бетона

Более высокая прочность оценивается отбойным молотком на бетоне, подвергшемся карбонизации. Она оценивается на 50% выше. Поэтому испытания необходимо проводить, удаляя газированный слой и проводя испытания отбойным молотком по негазированному слою бетона.

• Как определить твердость строительных материалов?.
• Неразрушающие испытания бетона – методы, применение.
• Прочность бетона на сжатие – испытание кубиками [PDF], процедура, результаты.
• Испытание пружинного материала (модуль жесткости).
• Испытания затвердевшего бетона в конструкциях.
• Планирование натурных испытаний бетона на прочность, долговечность и повреждения.
• Испытание бетона на изгиб, его значение, процедуры и применение.