СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА СТАЛЕФИБРОБЕТОНА Российский патент 1998 года по МПК G01N3/00 

Изобретение относится к неразрушающим способам контроля качества строительных материалов и может быть использовано для контроля качества сталефибробетона в конструкциях и изделиях.

Известен способ определения прочности материалов (авт. св. N 323717), заключающийся в том, что в предварительно просверленный шпур в теле конструкции или образца вводят анкер специальной конструкции, с помощью которого посредством механического или гидравлического домкратов осуществляют вырыв небольшого объема (микрообъема) материала из испытываемой конструкции путем приложения возрастающей нагрузки. Прочность материала затем оценивают по величине усилия вырыва.

Недостатком указанного способа является то, что он позволяет определить только один параметр качества - прочность материала и не может быть использован для определения параметров качества сталефибробетона, работающего с трещинами, которые определяются с использованием диаграммы деформирования материала.

Наиболее близким по достигаемому эффекту к предлагаемому способу испытания является способ контроля качества сталефибробетона (стандарт США - ASTM Designation: C1018-85. Standard Test Method for Flexural Toughness and First-Crack Strength of Fibre - Reinforced Concrete (Using Beam With Third - Point Loading)), заключающийся в испытании образца-балочки размерами 10 х 10 х 40 см, имеющей шарнирные опоры, с приложением нагрузки в третях пролета и с использованием специальных приспособлений в виде разгружающих колец, позволяющих регулировать нагрузку на балку при соблюдении условия постоянного приращения прогибов вплоть до разрушения. Эти приспособления позволяют получить на кривой "нагрузка - прогиб" для образца-балочки нисходящую ветвь, что характеризует полную работу материала до разрушения. По полученной в результате испытаний кривой определяют работу фибробетона при нагружении, как величину площади под кривой " нагрузка-прогиб". Оценка качества сталефибробетона при его работе с трещинами на нисходящей ветви кривой основана на определении трех коэффициентов, которые характеризуют работу материала до трех заданных прогибов и служат показателями качества сталефибробетона на разных этапах его работы. Указанные коэффициенты устанавливают путем деления площади под кривой "нагрузка-прогиб" до каждого из указанных прогибов на площадь, соответствующую величине прогиба, при которой возникают первые трещины в бетоне.

Недостатком этого способа является то, что свойства фибробетона в эталонном образце-балочке и в конструкции могут существенно отличаться, особенно для торкретсталефибробетона, а также отсутствие возможности определять качество сталефибробетона в разных зонах конструкции и необходимость проведения дополнительных испытаний для определения прочности сталифибробетона.

Целью изобретения является осуществление контроля качества непосредственно в конструкции.

Указанная цель достигается благодаря тому, что в процессе вырыва микрообъема непосредственно из конструкции на заданном участке помимо величины усилия определяют величину линейных перемещений вырываемого микрообъема относительно тела конструкции, при этом усилие изменяют таким образом, чтобы соблюдалось условие постоянной скорости перемещения анкера, в результате чего получают график зависимости линейных перемещений вырываемого микрообъема относительно тела конструкции от величины усилия, прикладываемого к анкеру, по которому определяют параметры качества сталефибробетона. В процессе испытания способом вырыва микрообъема сталефибробетона используют характерный только для дисперсно армированных материалов эффект, заключающийся в том, что после образования магистральной трещины, определяющей вырываемый микрообъем, последний не отделяется от тела конструкции, а усилие от анкера в сечениях с трещиной воспринимается фибровой арматурой, т.е. появляется возможность при дальнейшем нагружении оценить работу сталефибробетона после образования трещин. При испытании после образования трещин происходит нарушение сцепления фибры с бетоном, сопровождающееся перемещением вырываемого микрообъема относительно тела конструкции. Прочность сталефибробетона, являющуюся параметром качества, определяют по величине усилия, соответствующего точке максимума нагрузки на кривой "нагрузка-перемещение" для вырываемого микрообъема. Используя кривую "нагрузка - перемещение" для вырываемого микрообъема, оценивают также качество сталефибробетона, работающего с трещинами, применяя специальные параметры (коэффициенты) качества. Указанные коэффициенты определяют для трех установленных значений перемещений путем деления площади под кривой "нагрузка - перемещение" до каждого из установленных значений перемещений на площадь, соответствующую перемещению, при котором прикладываемая нагрузка достигает максимального значения.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что позволяет определить непосредственно в конструкции прочность сталефибробетона, являющуюся параметром качества, а также параметры качества сталефибробетона при его работе с трещинами. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения "новизна".

Известны технические решения, позволяющие определять прочность материала непосредственно в конструкции. Однако, по изложенным выше причинам, они не предусматривают получение характеристик качества сталефибробетона, работающего с трещинами. Это позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 изображен фрагмент установки испытательного гидропресса на испытываемой сталефибробетонной конструкции; на фиг. 2 - фрагмент установки анкера, замоноличенного в тело бетонной конструкции; на фиг. 3 - график "нагрузка - перемещение" для вырываемого микрообъема.

Способ реализуют следующим образом.

Фигурный анкер 1 устанавливают в опалубку 2 и замоноличивают в теле конструкции 3. Установку анкера можно производить как в период изготовления конструкции, так и в изготовленную конструкцию. Во втором случае необходимо высверлить в теле конструкции соответствующий шпур, установить анкер в тело конструкции и замонолитить шпур с анкером раствором на расширяющемся цементе или эпоксидным клеем, при этом предусмотрено использование расклинивающего анкера. По окончании установленного времени выдержки бетона или материала замоноличивания осуществляют испытание.

Для этого испытательный гидропресс 4 устанавливают режущей кромкой 5 опоры 6 на поверхность конструкции 3. При этом головку 7 вводят в захватный механизм 8 гидропресса 4. При повороте испытательного гидропресса 4 по часовой стрелке производят захват анкерного устройства 1 и закрепление его в корпусе гидропресса 4. Одновременно режущая кромка 5 врезается в поверхность конструкции 3.

Вращая рукоятку 9 по часовой стрелке, ввинчивают малый поршень 10, который создает давление масла в рабочей камере 11. Подпружиненный поршень 12 опирается на опорные ножки 13, которые установлены на опоре 6. При возрастании давления в рабочей камере 11 гидропресса 4 поршень 12 остается неподвижным, а корпус гидропресса 4 линейно перемещается вверх вдоль опорных ножей 13. Одновременно с корпусом перемещается анкерное устройство 1. Таким образом создают растягивающее (вырывное) усилие в анкере.

Давление масла в рабочей камере измеряют по манометру 14. Для измерения вертикальных линейных перемещений анкера 1 и вырываемого микрообъема сталефибробетона на корпусе гидропресса 4 устанавливают индикаторы 15 и 16. Первоначально к анкеру 1 прикладывают усилие, соответствующее давлению 25 кг/см², определяемому по манометру 14. При этой давлении фиксируют нулевую точку отсчета линейного перемещения анкера и перемещаемого микрообъема по индикаторам 15 и 16. Задают шаг линейных перемещений анкера 1. Вращая рукоятку 9 по часовой стрелке, к анкеру 1 прикладывают растягивающее усилие, и он вместе с корпусом гидропресса 4 перемещается вверх. Принятый шаг линейных перемещений фиксируют по индикатору 15 и снимают отсчеты по манометру 14 и индикатору линейных перемещений 16. Индикатор 15 показывает линейное перемещение анкера 1 относительно неподвижного тела конструкции 3, а индикатор 16 - линейное перемещение анкера 1 относительно вырываемой конусной части 17 конструкции 3. Величину перемещения вырываемой конусной части 17 определяют как разность показаний δ₁ и δ₂ индикаторов 15 и 16. По указанной разнице и величине усилия, приложенного к анкеру, и определяемому по показаниям давления, на манометре строят график "нагрузка - перемещение" для вырываемого микрообъема. Испытание проводят таким образом, чтобы приращение (шаг линейных перемещений) на каждом этапе было постоянным, а усилие в анкере изменялось (увеличивалось или уменьшалось) таким образом, чтобы удовлетворять этому требованию. При этом точка P₁, характеризующая зону пропорционального роста усилий, указывает на предел прочности бетонной матрицы (P_матр.), а точка P₂, характеризующая зону максимального усилия (P_макс.), определяет предел прочности сталефибробетона. Зависимость между величиной усилия и прочностью сталефибробетона на сжатие и растяжение устанавливают аналогично принятой методике испытания представительной выборки эталонных образцов и последующей статистической обработкой результатов испытаний. Из полученной в процессе испытания кривой "нагрузка - перемещение" для вырываемого микрообъема определяют характеристики качества сталефибробетона в характерных точках. Эти характеристики получают путем деления площади S под кривой в точках, соответствующих перемещению 2δ,3δ,4,3δ на площадь S_II под участком кривой, соответствующим прочности бетонной матрицы. Здесь δ - перемещение, соответствующее пределу прочности бетонной матрицы.

Характеристики качества сталефибробетона - 1 являются условными величинами и представляют собой относительное значение энергии, затраченное на деформирование сталефибробетона в установленных точках на кривой, которые соответствуют работе сталефибробетона в стадии эксплуатации с малым и большим раскрытием трещин, а также в стадии, близкой к разрушению.

Изобретение позволяет повысить производительность труда при испытаниях новых и уже существующих конструкций, причем обеспечивает проведение контроля качества материала конструкций в наиболее ответственных зонах.

Для перерасчета значений характеристик 1, определенных по данной методике, в характеристики 1, определенные по стандартной методике ASTM, определяют коэффициенты перехода путем параллельных испытаний образцов из сталефибробетона по предлагаемой методике и методике ASTM.

Способ контроля качества сталефибробетона относится к контролю строительных материалов и заключается в установке анкера в конструкцию и создании в нем вырывного усилия. В процессе вырывания микрообъема сталефибробетона определяют величину его линейных перемещений относительно конструкции. Получают график зависимости линейных перемещений микрообъема относительно конструкции от величины усилия, прикладываемого к анкеру. По полученному графику определяют прочность и характеристики качества сталефибробетона, работающего с трещинами. 3 ил.

Способ контроля качества сталефибробетона, включающий в себя нагружение сталефибробетона и определение параметра, по которым контролируют качество сталефибробетона, отличающийся тем, что нагружение конструкции из сталефибробетона осуществляют через анкер, установленный в конструкцию перед нагружением, до вырывания микрообъема сталефибробетона из конструкции, изменяя величину этого усилия при условии постоянства скорости перемещения анкера, в процессе вырывания определяют линейные перемещения микрообъема сталефибробетона относительно конструкции и растягивающее усилие, устанавливают зависимость между ними при условии постоянства скорости перемещения микрообъема сталефибробетона, по этой зависимости определяют максимальное значение растягивающего усилия, по которому определяют прочность сталефибробетона и характеристики качества сталефибробетона, работающего с трещинами.