Из чего состоит склерометр?
Термин «склерометр» означает «измеритель твердости». Конструктивно прибор состоит из 22 элементов. Кроме индентора (ударный плужнер) и корпуса прибор включает в себя:
- конус корпуса;
- направляющие стержни с ползунком;
- кнопку, исполняющая функцию штопора;
- боек с заданной массой;
- направляющие движения индентора шток бойка;
- шайбу для фиксации бойка;
- колпачок;
- заднюю крышку склерометра;
- войлочное кольцо.
Некоторые модели доукомплектовывают предохранителем и контрольной гайкой, а также 4 пружинами (сжимающая, ударяющая, предохраняющая, фиксирующая). Обязательно присутствуют сцепляющий винт, штифт, шкала Шмидта, дисплей.
Виды склерометров
Степень прочности бетона на сжатие показывается на цифровой шкале. Цифра характеризует отскок бойка на определенную высоту. Чем отскок сильнее, тем тверже бетон.
Есть несколько типов молотка Шмидта — различаются по принципу функционирования (механическое или ультразвуковое воздействие на испытуемый объект). Вторая распространенная классификация основана на использовании энергии удара, измеряемой в Дж.
Приборы механического и ультразвукового действия
Устройство механического типа, предназначенное для исследования железобетонных или бетонных конструкций, выглядит как цилиндр с помещенным внутрь ударным механизмом из отталкивающей пружины, индикаторной шкалы, бойка.
Чувствительность прибора — от 5 до 50 Мпа.
Электронный молоток Шмидта ультразвукового действия оснащаются электронными блоками двух видов:
- встроенный;
- внешний.
Такая конструкция прибора предпочтительнее. Во-первых, результаты не нужно фиксировать – они сохраняются в памяти блока на 100 суток. Предельный резерв памяти — 1000 показаний. Молоток пригоден для подключения к компьютеру за счет специальных портов и разъемов.
Чувствительность электронной модификации значительно выше, чем у механического аналога. Прибор распознает прочность в диапазоне от 5 Мпа до 120 Мпа.
Классификация по энергии удара
По силе удара различают 4 основных модификации склерометра:
- 1 модификация — наименее «мощный» МШ 20. Значение энергии удара не превышает 196 Кдж.
- 2 модификация –маятникового типа РТ, работающий в 2 плоскостях. Мощность удара — от 200 до 500 КДж;
- 3 модификация — МШ 75 (тип L). Сила удара равна 735 КДж;
- 4 модификация — МШ-225 (тип N). Самый мощный вариант из всех — с энергией удара до 2207 Дж и чувствительностью от 10 до 70 МПа.
Приборы разной мощности и назначение имеют разное. МШ 20 измеряет прочность раствора для кирпичной кладки, РТ необходим для измерений прочности только что уложенного в виде цементно-песчаной стяжки. МШ-225 (тип N) предназначен для замера прочности кирпича и бетона толщиной до 100 мм. Цель использования МШ 75 (тип L) — определение надежности стен толщиной не менее 70 мм.
Методы проверки прочности бетона
На данный момент существует два основных метода определения прочности бетона: с помощью разрушающего либо неразрушающего контроля. Механические способы неразрушающего контроля основываются на взаимосвязи прочности бетона с прочими механическими свойствами, такими, как усилие при скалывании, сопротивление отрыву и твёрдость при сжатии. В зависимости от типа оцениваемого свойства применяются зачастую следующие способы неразрушающих испытаний:
- отрыв;
- пластическая деформация;
- скол ребра;
- упругий отскок.
Выбор способа испытаний зависит от размера и формы изделий, цели проводимых мероприятий, требований, выдвигаемых к точности полученных результатов и от степени удобства испытаний.В мировой практике наибольшее распространение в определении прочностных характеристик получил прибор под названием молоток Шмидта. У нас его часто называют склерометром, что в переводе с греческого означает «измеритель твёрдости».
Молоток Шмидта был разработан в 1948 году швейцарским инженером Эрнстом Шмидтом. Именно молоток Шмидта впервые дал возможность измерить прочность бетонных конструкций на месте проведения строительных работ.
Молоток Шмидта: инструкция по применению
Начинают испытание с выбора подходящего участка на поверхности объекта. Затем прибор ударным механизмом прижимается к участку исследуемого объекта.
Плавный нажим выполняют сразу двумя руками — до появления звука удара бойка о поверхность.
После удара на шкале появляется числовое значение показателя твёрдости.
Взаимосвязь между силой сжатия на бетон и его прочностью следующая:
- наименее прочный свежий бетон выдерживает давление от 1 до 10 Мпа;
- обычный, застывший, бетон — от 10 до 70 Мпа;
- отвердевший раствор разрушается при сжатии от 70 до 100 Мпа;
- сверхпрочный выдерживает сжатие более 100Мпа.
«Технические хитрости»
Чтобы случайно не протестировать один участок дважды, поверхность бетона маркируют — например, рисуют 9 квадратов.
Каждый бетонный квадрат замеряют, фиксируя результат для последующего анализа. Измерение не засчитывается (подлежит повтору на другом участке), если боек ударил по поверхности, скрывающей пустоту.
Все 9 проб могут быть идентичными по величинам или немного расходиться. Анализ данных строится на выведении среднего арифметического из результатов по 9 ударам.
Немного цифр
Бетонные конструкции по истечении 28 суток после заливки показывают разную твердость при сжатии (максимальная погрешность не превышает 13.5%). Твердость зависит от класса и марки строительного материала:
Таблица.1 Среднее значение прочности экспериментального образца бетона в виде куба со стороной 15 см на сжатие в зависимости от марки и класса.
|
Марка |
Класс |
Виды бетона (кроме ячеистого) |
Расхождения со стандартом в % |
Ячеистый материал |
отличия от марки (в %) |
|
М15 М25 М25 М35 М50 М75 М100 М150 М150 |
В1 В1,5 В2 В2,5 В3,5 В5 В7,5 В10 В12,5 |
— — — 32,74 45,84 65,48 98,23 130,97 163,71 |
— — — -6,5 -8,1 -12,7 9,1 -1,8 4,8 |
14,47 21,7 28,94 36,17 50,64 72,34 108,51 144,68 180,85 |
-3,5 — 13,2 15,7 3,3 1,3 -3,5 8,5 -3,55 — |
Принятые обозначения: М (марка), начинается с М15 до М800 (соответствуют показателям прочности от 50 до 1000 кг/см2) и В (класс) – от В1 до В45 как показатель кубиковой прочности в МПа.
Принцип работы молотка Шмидта
Молоток Шмидта работает по принципу упругого отскока, который основан на измерениях поверхностей бетона на его твёрдость. Этот способ позаимствован из практики измерения степени прочности металла. Заключается он в воздействии ударами с помощью специального ударника по сферическому штампу, который предварительно прижимается к бетону.
Склерометр устроен таким образом, что после удара по бетону специальная система пружин позволяет ударнику осуществлять свободный отскок. При этом величина обратного отскока характеризует степень твёрдости оцениваемого материала. А с помощью установленной на прибор градуированной кривой вычисляется прочность бетона.
Конструкция молотка Шмидта включает в себя:
1 – ударный плунжер или индентор.
2 – бетонная поверхность, над которой проводят контроль прочности.
3 – корпусная часть.
4 – ползунок, оснащённый направляющими стержнями.
5 – конус корпусной части.
6 – кнопка-стопор.
7 – шток бойка, обеспечивающий направление работы инструмента.
8 – шайба для установки бойка.
9 – колпачок.
10 – кольцо для разъёма.
11 – задняя крышка инструмента.
12 – сжимающая пружина.
13 – предохраняющая часть конструкции.
14 – боек, имеющий определённую массу.
15 – пружина для фиксации.
16 – ударяющая пружина.
17 – втулка, направляющая работу молотка.
18 – войлочное кольцо.
19 – дисплейное окно, показывающее шкалу Шмидта.
20 – винт для сцепления.
21 – контрольная гайка.
22 – штифт.
23 – предохраняющая пружина.
В целом работа молотка основана на вычислении ударного импульса, который возникает при приложении нагрузки. Удар производят о твёрдую поверхность (бетон), без наличия металлической арматуры и замеряют высоту отскока бойка, дающую показание прочности бетона на сжатие.
Схема работы с молотком Шмидта заключается в следующем:
- ударный механизм прибора приставляется к исследуемой поверхности;
- двумя руками производиться плавный нажим на молоток по направлению к поверхности бетона до момента появления удара бойка;
- после чего на шкале высвечиваются показания;
- для более точных результатов показания снимаются 9 раз.
Измерения следует проводить на небольших участках, которые предварительно расчерчиваются на квадраты, каждый из которых, подвергается исследованию. Все показания прочности фиксируются, а затем сравниваются. Расстояние между ударами должно быть не менее 25 мм. Иногда полученные данные могут иметь определённые отклонения либо быть одинаковыми. По полученным результатам испытаний определяется среднее арифметическое. Если при испытаниях удар бойка произошёл на пустоте заполнителя, то такие данные не следует учитывать, а удар повторить в другом месте.
