Испытание бетона склерометром: что вам следует знать

Что такое склерометр?

Склерометры для испытания бетона также известны как молотки Шмидта, швейцарские молотки или ударные молотки. Это универсальные инструменты для оценки качества затвердевшего бетона. Хотя они обычно используются для оценки прочности бетона на сжатие непосредственно на месте, склерометры могут предоставить гораздо больше информации. Полная оценка бетонной конструкции или дорожного покрытия — это нечто большее, чем просто определение прочности. Склерометры портативны и просты в использовании, а их долгая история широкого применения означает, что их работа и результаты хорошо изучены.

Кто изобрел склерометр?

Склерометр для испытания бетона был изобретен в 1954 году Эрнстом О. Шмидтом, инженером-строителем из Цюриха, Швейцария, и коммерчески разработан Антонио Брандестини в компании Proceq, которую он основал. Proceq продолжает оставаться лидером в производстве и развитии этой технологии, но склерометры доступны от множества производителей.

Ранняя разработка молотка Шмидта

Когда использовать склерометр?

Испытание затвердевшего бетона на месте часто необходимо для определения пригодности конструкции для ее предполагаемого использования. Существующие конструкции должны быть оценены на предмет структурной целостности после многих лет воздействия агрессивных условий окружающей среды и других нагрузок. Неразрушающий контроль зданий и дорожных покрытий, находящихся в стадии строительства, позволяет выявить дефекты материалов, пока еще есть время их исправить.

Сильная сторона молотка Шмидта (склерометра) — быстрый и эффективный сбор данных об однородности и качестве бетона как в новых, так и в существующих конструкциях. Простая программа испытаний создает общую картину качества бетона, выявляет области с более низкой прочностью и изолирует области, поврежденные замерзанием или пожаром.

Что представляет собой испытание склерометром?

Простой анализ данных склерометра позволяет быстро, экономично и обоснованно принимать решения о пригодности конструкции. Широкая оценка конструкции с помощью склерометра — это экономически эффективный способ решить, нужна ли более углубленная программа испытаний. Надежные измерения прочности на сжатие возможны с использованием корреляционных данных лабораторных испытаний. Важно отметить, что стандарт ASTM C805 гласит, что значения отскока не могут быть использованы в качестве основания для приемки или отклонения бетона.

Прижимание поршня склерометра к поверхности затвердевшего бетона нагружает пружинный механизм до тех пор, пока он не сработает и не освободит ударную массу. Масса ударяет по поршню, который воздействует на бетон с определенным количеством энергии. Когда ударная масса отскакивает назад, скользящий индикатор регистрирует показатель отскока (R-значение) на простой линейной шкале. Шмидт обнаружил, что эти измерения поверхностной твердости могут указывать на относительную прочность по сравнению с результатами лабораторных испытаний.

Принцип работы молотка Шмидта (склерометра)

Выбор и подготовка участков для испытаний

Факторы, непосредственно влияющие на показатели отскока, включают влажность, текстуру поверхности, возраст, глубину карбонизации и близость заполнителя, стальной арматуры и воздушных пустот, поэтому при выборе и подготовке участков для испытаний следует соблюдать осторожность.

Высокое содержание влаги снижает показатели отскока бетона по сравнению с тем же бетоном в сухом состоянии. Если оценивается прочность на сжатие путем корреляции с кернами или цилиндрами, испытуемая поверхность должна быть насыщена водой за несколько часов до снятия показаний отскока. Образцы для корреляции должны быть испытаны в состоянии насыщения с поверхностно-сухим состоянием.

Показатель отскока измеряет поверхностную твердость, поэтому текстурированные или мягкие участки требуют подготовки поверхности перед испытанием. Карборундовый камень для ручного сглаживания поверхности часто бывает достаточным, но некоторым участкам может потребоваться шлифовальная машина для подготовки. Повреждение бетона от испытания склерометром минимально, часто оставляя лишь незначительные углубления на поверхности.

Типы молотков Шмидта для испытания бетона

Существует два типа склерометров (молотков Шмидта), которые генерируют разную энергию удара:

• Молотки типа N имеют энергию удара 2,207 Нм, что позволяет проводить испытания широкого спектра бетонных элементов и конструкций. Молотки типа N используются для бетона толщиной более 100 мм и прочностью на сжатие от 10 до 70 МПа. Они имеют ограничения для применения на бетоне с меньшей толщиной или на "молодом" бетоне с более низкой прочностью.
• Молотки типа L испытывают бетон в том же диапазоне прочности на сжатие, что и модели типа N, но генерируют более низкую энергию удара 0,735 Нм. Эти модели обеспечивают более воспроизводимые результаты при испытании молодого бетона или участков толщиной менее 100 мм. Они идеально подходят для испытания сборных железобетонных труб или проверки молодого бетона для снятия опалубки или проведения работ по натяжению арматуры. Молотки типа L также уменьшают косметические и структурные повреждения бетона с тонкими сечениями. Одна из моделей типа L - молоток "Silver Schmidt" - может быть оснащена насадкой "Mushroom Plunger", которая позволяет проводить точные испытания на отскок на бетоне низкой прочности или молодом бетоне с прочностью на сжатие всего 5 МПа.

Стратегии эффективной оценки бетона

Проведение нескольких испытаний на отскок в разных местах конструкции помогает получить представление об общем качестве бетона, его однородности и относительной прочности. Участки с низкими показателями отскока могут быть подвергнуты более тщательному исследованию и испытаниям с помощью ультразвукового тестера скорости импульсов, испытаний на проникновение зондом Виндзора или других методов неразрушающего контроля. В критических зонах можно отобрать керны для непосредственного измерения прочности на сжатие, в то время как зоны с более высокой прочностью могут быть подвергнуты менее тщательному контролю.

Если целью является оценка прочности бетона на месте, испытательная лаборатория должна установить зависимость между значениями R, полученными с помощью конкретного прибора, и прочностью на сжатие. Стандарт ASTM C805 и рекомендации Американского института бетона (ACI) 228.1R предоставляют подробные указания по проведению этой процедуры с использованием кернов или образцов бетона в форме цилиндров. Керны или цилиндры зажимаются между плитами испытательной машины на сжатие, затем непосредственно перед разрушением образцов для определения значений прочности на сжатие на них проводятся испытания на удар молотком Шмидта.

Исследования показали, что сочетание двух различных методов испытаний позволяет получить более надежные оценки прочности на сжатие. Метод SONREB (SONic-REBound) использует алгоритм для корреляции данных об ударе, полученных с помощью склерометра, и скоростей распространения ультразвуковых волн, полученных с помощью ультразвукового тестера скорости импульсов (UPV), с существующими результатами испытаний на прочность на сжатие. Этот метод обеспечивает получение поправочных значений, которые позволяют любому из устройств точно оценить прочность. В стандарте ASTM C597 описываются процедуры использования измерителей скорости импульсов на бетоне, но пока не существует стандарта ASTM или AASHTO для метода SONREB.

Многие склерометры по-прежнему имеют таблицу перевода значений отскока в конкретное значение прочности на сжатие в МПа. Эта информация не учитывает различия в составе бетонной смеси, влажности поверхности и других факторов и полезна только для определения относительной прочности между различными точками испытания.

Достижения технологий обеспечивают лучшие результаты

За инновациями в современной электронной аппаратуре и программном обеспечении на различных платформах последовали более совершенные склерометры.

Современные склерометры, такие как Schmidt Hammers, фиксируют традиционные измерения энергии удара (значения R) с помощью акселерометров, а затем обрабатывают, рассчитывают и сохраняют результаты, исключая необходимость ручной записи. Для детализации программы испытаний также можно сохранить данные GPS-позиционирования, заметки, изображения и аудиокомментарии. Технологии Wi-Fi и сотовой связи, а также облачные технологии позволяют немедленно распространять результаты испытаний заинтересованным сторонам прямо с места проведения работ.

В самых современных приборах, таких как "Silver Schmidt", используются оптические энкодеры для определения новых значений удара "Q". На измерения, выполняемые этими энкодерами, не влияют внутреннее трение или угол удара, что повышает воспроизводимость результатов и расширяет диапазон измеряемых значений прочности бетона. При использовании корреляционных кривых, разработанных оператором, значения Q эффективны для сверхвысокопрочного бетона (UHPC) с прочностью на сжатие до 120 МПа.

Молотки Шмидта для геологических и геотехнических исследований испытывают прочность и консистенцию горных пород. Эти уникальные модели оценивают возраст, степень выветривания и прочность горных пород или оценивают скорость проходки туннелепроходческих машин.

Независимо от того, выберете ли вы простую или продвинутую модель, склерометр является универсальным, надежным и эффективным инструментом, который экономит время и помогает в проведении полной оценки затвердевших бетонных конструкций.