Как пользоваться склерометром для бетона: особенности применения, таблицы с показаниями

При возведении монолитного железобетонного каркаса любого капитального сооружения, требуются измерения прочности материалов на каждой монтажной отметке.

Без составления паспорта качества и оформления актов, конструкция не может быть принята в эксплуатацию.

Прочность бетона определяется двумя базовыми способами – разрушающий, когда отдельно от конструктивного элемента заливаются эталонные кубики для последующего раздавливания на гидравлическом прессе, и неразрушающий.

При контроле качества и прочности бетона в составе конструкции, используются специальные метрологические приборы. Чтобы достигнуть ожидаемого результата и оформить достоверное заключение, необходимо изучить принцип работы склерометра и особенности его применения.

Принцип работы прибора

Склерометр – это прибор для определения прочности бетона, принцип действия которого основан на регистрации ударного импульса. Технология широко применяется в строительстве ещё с прошлого века, когда повсеместно использовалось более примитивное оборудование – молоток Шмидта.

Склерометры позволяют достичь следующих результатов:

• Контроль прочности бетонных и железобетонных конструкций.
• Идентификация трещин, крупных пор, непровибрированных участков и других дефектов на поверхности материала.
• Проверка однородности структуры бетона, уложенного в конструкцию после твердения.

Как работает аппарат?

На рынке представлено 3 базовых типа склерометров, которые отличаются по конструктивному исполнению, принципу работы, точности итоговых результатов. Каждая из данных категорий контрольных приборов подробно описывается ниже.

Ультразвуковой

УК склерометр представляет собой высокотехнологичный современный прибор, который не предполагает ударного воздействия на поверхность бетона.

Принцип действия устройства основан на выполнении следующего алгоритма:

• Аппарат состоит из двух главных элементов – передатчика, формирующего ультразвуковую волну, коротая распространяется в структуре конструкции и приёмника, регистрирующего сигнал.
• Приёмник и передатчик могут располагаться в едином корпусе, либо изготавливаются в виде двух независимых приборов.
• Для измерения прочности и однородности структуры двумя раздельными устройствами, каждый из них прикладывается к поверхности по обе стороны стены, перекрытии, пилона, колонны или балки.
• Передатчик посылает сигнал в тело конструктивного элемента, а приёмник с оборотной стороны его регистрирует.
• При определении прочности учитывается скорость прохождения волны сквозь конструкцию, а также потери из-за поглощения сигнала при наличии неоднородностей внутри ЖБ элемента.
• В случае использовании компактного склерометра с передатчиком и приёмником в едином корпусе, регистрация импульса производится путём отражения волны от препятствий, пустот и уплотнений.
• Аппараты из числа повышенной ценовой категории оснащаются жидкокристаллическим широкоформатным дисплеем, на котором отражается дефектоскопический график, позволяющий получить полную картину и оценить состояние конструкции.

Ультразвуковые приборы отличаются повышенной точностью и надёжностью, позволяют произвести до 10-15 итераций в минуту в разных зонах конструктивного элемента.

Электронный

Электронный склерометр представляет собой контрольный прибор, состоящий из двух частей – ударного пружинного с блока и процессора с дисплеем, на котором отображаются результаты. Принцип действия электронного оборудования:

• Ударный блок выполнен в форме авторучки или пистолета.
• Для приведения оборудования в действие, необходимо взвести пружину до срабатывания фиксатора.
• Регистрирующий модуль включается путём длительного удерживания клавиши питания.
• На приборе выставляются разные граничные параметры, в зависимости от проектного класса бетона, типа конструкции и предельного сопротивления поверхности твёрдого материала.
• Пистолет имеет опорную плоскость с контактными точками, которые прикладываются к поверхности бетона.
• Ударное воздействие твёрдым стальным шариком производится после нажатия оператором на курок при зафиксированном положении пистолета.
• Во время удара, происходит упругий отскок, величина которого регистрируется процессором.
• На экране выводится величина отскока в мм, либо уже обработанные результаты, приведённые к расчётным величинам – кгс/см² или МПа.

Учитывая неоднородность бетона, при измерении, необходимо произвести контрольные замеры сразу в нескольких зонах на одной и той же конструкции. Прибор оптимален для работы с мелкозернистыми бетонами. В случае контроля прочности тяжёлых материалов с крупным заполнителем, фракция которого превышает 70 мм, могут возникнуть существенные погрешности.

Механический

Самое простое устройство для контроля прочности поверхности бетона неразрушающим методом, является усовершенствованной версией молотка Шмидта.

Принцип действия основан на выполнении простого алгоритма:

• Прибор состоит из единого ударного блока с мощной пружиной и регистрирующей шкалой.
• Перед использованием, пружина приводится в напряжённое состояние.
• Устройство прикладывается к поверхности конструкции из бетона.
• Нажатием на кнопку, пружина высвобождается, и твёрдый шарик с силой ударяет по испытуемому материалу.
• На шкале регистрируется величина упругого отскока в мм.
• Полученные показания расшифровываются с использованием графика нелинейной зависимости величины отскока и прочности конструкции в кгс/см² или МПа.

Показания механического прибора, в зависимости от его конструкции, бренда и розничной стоимости, могут сопровождаться образованием погрешности, эксперты не рекомендуют использование данного аппарата для оформления официального заключения.

Таблица с расшифровками показаний

Абсолютным результатом, который регистрирует склерометр, является величина упругого отскока в мм, на основании чего требуется расшифровка показателей.

Для этого можно воспользоваться сложной формулой, указывающей на косвенную зависимость показаний. Однако, для получения точного результата, достаточно применить уже готовый график нелинейной зависимости или таблицу переводов единиц, представленную ниже:

Зависимость прочности материала от показаний шкалы механического склерометра

При использовании склерометра, вопреки нормативной терминологии, прочность бетона выражается в двух возможных величинах – в марке и классе:

1. Марка представляет собой поверхностную прочность, характеризующую твёрдость бетонной конструкции в диапазоне от 50 до 1000 кгс/см².
2. Класс – это величина, которая определяет структурную прочность бетона при раздавливании опытных образцов – кубиков с габаритами 100х100х100 мм или 150х150х150 мм с целью определения предельного сопротивления материала перед разрушением.

Зависимость марки и класса для разных категорий материалов приводится в следующей таблице:

Расчётные показатели, приведённые в таблицах, актуальны только при измерении прочности бетонной конструкции после полного твердения – по прошествии 28 суток после укладки жидкого материала.

Возможные погрешности и от чего они зависят?

Любое метрологическое оборудование, используемые в полевых условиях, не может дать абсолютно точные результаты измерений. В связи с этим, производители устанавливают допустимые погрешности, которые не влияют на безопасную эксплуатацию капитального сооружения.

Расхождения зависят от следующих факторов:

• Тип склерометра – ультразвуковые и электронные приборы отличаются предельно низкой погрешностью до 1,5%-2,0%. Механические приборы с обычной аналоговой шкалой могут давать расхождения от 5% до 10%.

• Климатические условия и температурно-влажностный режим – большинство заводов допускают дополнительные ошибки, не выходящие за пределы нормы, до 0,5% на каждые 10 ^оС.

  Как правило, ультразвуковые и электронные аппараты могут работать в диапазоне температур от –10 до +40 ^оС.

• Тип поверхности и качество бетона – при наличии неоднородностей и большого количества дефектов, показания для каждой итерации могут розниться в пределах 10% и более. В таких случаях, эксперты рекомендуют не принимать во внимание замеры, явно выделяющиеся из среднестатистических значений, при условии, что таких зон на поверхности конструкции не более 10%.

Заключение

Склерометры – это высокоточные приборы, предназначенные для определения фактической прочности бетона, уложенного в конструкцию, неразрушающими методами. Существуют механические, электронные и ультразвуковые диагностические аппараты, каждый из которых отличается конструктивным исполнением, принципом действия и точностью конечных результатов.

Как правило, всё оборудование рассматриваемой категории регистрирует величину упругого отскока абсолютно твёрдого тела после ударного воздействия в испытуемой зоне. Для расшифровки показаний используется кривая зависимости величины отскока от прочности, либо табличные значения, указанные выше.