СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА МОНОЛИТНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ НЕПОСРЕДСТВЕННО В КОНСТРУКЦИЯХ Российский патент 2022 года по МПК G01N3/12 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области строительства, а именно, к механическим методам неразрушающего контроля, в частности, прочности бетона, как при достижении проектного возраста бетоном, так и промежуточном контроле конструкций на стадии формирования физико-механических свойств.

Уровень техники

Наиболее близким является способ определения прочности бетона методом скалывания при растяжении, включающем закрепление анкерного устройства, соединенного с прибором, приложение разрушающей нагрузки и определение прочности на разрушающую нагрузку путем вдавливания анкерного устройства до скалывания образца (ГОСТ 22690-2015 «Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля»).

Также известен (патент №2246726, заявка №2003129792, опубл. 20.02.2005 г., Бюл. №5) способ определения прочности бетона методом скалывания при растяжении, включающий закрепление анкерного устройства, соединенного с прибором, в теле бетона, приложение разрушающей нагрузки и определение прочности по разрушающему усилию, отличающийся тем, что предварительно в теле бетона высверливают шпур и устанавливают размер образца путем прорезания кольцевой канавки соосно со шпуром на глубину, равную высоте образца, затем анкерное устройство закрепляют в шпуре и прикладывают разрушающую нагрузку путем вдавливания анкерного устройства до скалывания образца, а прочность определяют по формуле.

Недостатками известных способов является трудоемкость испытания и длительность обработки результатов испытаний.

Также известен способ определения прочности бетона (патент №2247353, заявка №2003129795, опубл. 20.02.2005, Бюл. №6), при котором определение прочности бетона осуществляют методом скапывания при кручении. Способ включает высверливание шпура в теле бетона, прорезание в теле бетона соосно шпуру кольцевой канавки, размещение в ней металлической цилиндрической обоймы, соразмерной образцу, закрепление в шпуре анкерного устройства и приложение разрушающей нагрузки путем вращения анкерного устройства до разрушения образца. Прочность бетона определяют по формуле

где R - прочность бетона, МПа; М_кр - разрушающий момент, Нм; D - диаметр образца, м; d - диаметр шпура, м. Технический результат - способ позволяет получить прямые физико-механические характеристики бетона непосредственно в теле конструкции.

Примечание.

Принципиальным отличием способов в этих работах являются направления приложении нагрузки:

- в патентах №№2247353 и 2246726 - вдавливание анкерного устройства до скалывания образца;

- в предлагаемом техническом решении - прямое сжатие цилиндрического образца гидравлическим прессом до его разрушения. Полученный результат является прямым показателем прочности, и он рассчитывается с учетом масштабного коэффициента, определяемого экспериментальным способом относительно прочности бетона в образцах базового размера и формы по ГОСТ 10180.

Технический результат

Технический результат заключается в снижении времени (трудозатрат) на определение прочности бетона, возможности получения характеристик физико-механических свойств бетона непосредственно в монолитных бетонных и железобетонных конструкциях, исключении определения косвенных характеристик.

Раскрытие сущности изобретения

Техническая задача заключается в определении физико-механических характеристик бетона методом неразрушающего контроля непосредственно в конструкции путем прямых испытаний, снижение трудоемкости при определении прочности бетонов.

В способе определения прочности бетона методом сжатия прорезанного цилиндрического образца, включающем прорезание цилиндра в монолитной конструкции, устройство и закрепление анкерного болта (болтовое крепление) к бетону, соединенного с прибором, приложение разрушающей нагрузки и определение прочности по разрушающему усилию. Предварительно в теле бетона подготавливают цилиндры размерами 2,5, 5,0 и 7,0 см путем прорезания кольцевой канавки соосно гидравлическому прессу на глубину, равную высоте образца, при этом образцы не вынимаются.

Отдельно высверливают отверстия для анкерных болтов, закрепляют к ним опорную раму прибора и прикладывают разрушающую нагрузку путем сжатия опорного кольца до разрушения образца, а прочность определяют по формуле, где Р - разрушающее усилие, Н, R - радиус образца, F - площадь поверхности, см², α - масштабный коэффициент. При этом должно соблюдаться условие Р≤n*SP_p, где Р_р - расчетное сопротивление одного анкерного крепления из бетона, Н, n - количество анкерного крепления, шт.

Также испытуемые образцы-цилиндры (или, при необходимости, кубы, соответственно круглая форма опорных колец заменяется на квадратную) могут быть подготовлены на стадии бетонирования конструкции, заложением в свежеуложенную бетонную смесь полой формы из легко извлекаемого из отвердевшего бетона конструкции материала, например из пенополистирола (пеноплекса и др.) (фиг. 3 а и б).

Осуществление изобретения

Поставленная задача в способе определения прочности бетона методом сжатия образца, включающем закрепление анкерного болта, соединенного с измерительным прибором, приложение разрушающей нагрузки и определение прочности по разрушающему усилию, предварительно подготавливают цилиндрический образец в теле бетона путем прорезания кольцевой канавки (или заранее подготовленных образцов по фиг. 3) соосно опорному кольцу на глубину, равную диаметру образца, затем опорное кольцо прижимают к верхней поверхности образца и прикладывают нагрузку путем вдавливания опорного кольца устройства до разрушения образца, а прочность определяют по формуле:

где Р - разрушающее усилие; Н, R - радиус образца; см, F - площадь поверхности; см, α - масштабный коэффициент.

Способ осуществляют следующим образом с помощью устройства, представленного на чертеже.

Устройство состоит из гидравлического пресса 1, опорного кольца 2, регистрирующего устройства (силоизмерителя) 3; регулируемых опор 4 с плавающей гайкой 5, силовой штанги 6 с ручным приводом 7, анкерного болта 8 или болта крепления 9. Плавающая гайка 5 фиксируется с анкерным болтом 8 или болтом крепления 9. На силовой штанге 6 смонтировано регистрирующее устройство 3 для измерения разрушающей нагрузки, соединенное с гидравлическим прессом 1. Устройство имеет регулируемые опоры 4.

Определение прочности бетона методом сжатия производится следующим образом.

Соосно опорному кольцу 2 в теле бетона на глубину, равную диаметру цилиндрического образца D и высоту Н, прорезают кольцевую канавку 11, соответствующими размеру образца 10. После этого устанавливают устройство для определения прочности таким образом, чтобы анкерное устройство размещалось в отверстии 12 в теле бетона конструкции, которое предварительно высверливают, соразмерно диаметру анкерного болта 8 или анкерного болта 9 на глубину не менее установочной длины анкерного болта. Закрепляют посредством ввинчивания плавающей гайки 5 к анкерному болту 8 (или 9) до плотного прилегания опорного кольца 2 к образцу 10. При вращении ручного привода 7 опорное кольцо 2 ввинчивается с помощью гидравлического пресса 1 до разрушения образца 10. Прочность определяют по формуле.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для определения прочности бетона непосредственно в конструкциях: фиг 1 - принципиальная схема устройства определения прочности бетона в конструкциях (общий вид устройства; фиг. 2 - вариант крепления устройства к основанию (бетону); фиг. 3 - отверстие, выполненное с помощью легко извлекаемой «формы» из пенополистирола, пеноплекса и др.

1 - гидравлический пресс

2 - опорная цилиндрическая плита

3 - регистрирующее устройство (силоизмеритель)

4 - регулируемые опоры

5 - плавающая гайка

6 - силовая штанга

7 - ручной привод усилия

8 - анкерный болт

9 - болтовое крепление

10 - цилиндрический образец в конструкции

11 - кольцевая канава

12 - отверстие в бетоне

13 - отверстие, выполненное с помощью легко извлекаемых «формообразующих» материалов.

Устройство состоит из гидравлического пресса 1, опорного кольца 2, регистрирующего устройства (силоизмерителя) 3; регулируемых опор 4 с плавающей гайкой 5, силовой штанги 6 с ручным приводом 7, анкерного болта 8 или болта крепления 9. Плавающая гайка 5 фиксируется с анкерным болтом 8 или болтом крепления 9. На силовой штанге 6 смонтировано регистрирующее устройство 3 для измерения разрушающей нагрузки, соединенное с гидравлическим прессом 1. Устройство имеет регулируемые опоры 4.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для контроля прочности бетона в конструкциях, а именно к механическим методам неразрушающего контроля. Сущность: в теле бетона высверливают цилиндрический образец и устанавливают размер образца путем прорезания кольцевой канавки соосно опорному кольцу на глубину, равную диаметру образца. Осуществляют закрепление устройства, соединенного с измерительным прибором, к основанию (бетону) анкерными устройствами. Прикладывают разрушающую нагрузку путем вдавливания опорного кольца устройства до разрушения образца, а прочность определяют по формуле, учитывающей разрушающее усилие, радиус образца-цилиндра, площадь поверхности образца и масштабный коэффициент. Технический результат: снижение времени (трудозатрат) на определение прочности бетона, возможность получения характеристик физико-механических свойств бетона непосредственно в монолитных бетонных и железобетонных конструкциях, исключение определения косвенных характеристик. 3 ил.

Способ определения прочности бетона методом сжатия прорезанного цилиндрического образца или с применением полых формообразующих материалов, заложенных на стадии формирования физико-механических свойств бетона, включающий закрепление устройства, соединенного с измерительным прибором, к основанию (бетону) анкерными устройствами, приложение разрушающей нагрузки и определение прочности по разрушающему усилию, отличающийся тем, что предварительно в теле бетона высверливают цилиндрический образец и устанавливают размер образца путем прорезания кольцевой канавки соосно опорному кольцу на глубину, равную диаметру образца, затем прикладывают разрушающую нагрузку путем вдавливания опорного кольца устройства до разрушения образца, а прочность определяют по формуле

,

где P - разрушающее усилие, Н;

R - радиус образца-цилиндра, см;

F - площадь поверхности образца, см²;

α - масштабный коэффициент.