3149

10

временному фактору, а также метода испытания контрольных образцов-кубов, извлекаемых из тела монолитной конструкции посредством специальных закладных форм.

Основным неразрушающим методом контроля прочности монолитного бетона, выделенным в качестве приоритетного (ГОСТ 18105-86), является ультразвуковой импульсный метод. Главным недостатком традиционного ультразвукового метода контроля является трудоемкость и материалоемкость операций, необходимых для построения корреляционной зависимости «скорость прохождения ультразвукового импульса - прочность бетона», обязательных для каждого конкретного состава бетона, условий его твердения и испытания.

Для устранения данного недостатка автором предложена новая, более универсальная методика. Предпосылкой для ее создания послужило изучение ряда аналогов, используемых за рубежом (Румыния, Польша и другие). Сущность предлагаемой автором методики заключается в назначении исходного (эталонного) бетона, к которому «привязываются» все другие бетоны посредством введения коэффициентов, учитывающих все основные факторы, влияющие на корреляционную зависимость «скорость ультразвука — прочность бетона».. К ним относятся: марка и расход цемента, вид, крупность и расход крупного заполнителя, расход мелкого заполнителя, условия твердения и его продолжительность, температура и влажность бетона в момент измерения, степень армирования железобетонной конструкции, вид и расход добавки. Значение прочности бетона определяется по выражению

где V- скорость ультразвука в бетоне, м/с; Собщ - общий коэффициент влияния.

Для эталонного бетона общий коэффициент влияния Собщ=1,0. Если состав бетона монолитной конструкции и производственные условия отличаются от

11

стандартного варианта, необходимо вычислять общий коэффициент влияния Собщ отражающий совокупность всех изменяющихся параметров, влияющих на прочность бетона и скорость прохождения ультразвукового импульса:

где С с - коэффициент влияния марки цемента (Сс = 0,62... 1,07);

Сd - коэффициент влияния дозировки цемента (Cd = 0,46... 1,38);

Сz - коэффициент влияния вида крупного заполнителя (для основных видов

-0,944... 1,269);

Cg - коэффициент влияния мелкого заполнителя (Cg = 0,96... 1,28);

Cv - коэффициент влияния вида и содержания добавок (для Лигнопан-Б2 Cv

Значения коэффициентов влияния получены путем обработки и анализа данных других ученых, а также исследованиями автора, включающими ряд простых и многофакторных экспериментов.

12

При использовании данной методики для контроля прочности бетона в раннем возрасте (распалубочная, критическая) ультразвуковые преобразователи устанавливаются в палубу щита - по два с каждой стороны конструкции (рис. 4). Такое расположение датчиков позволяет выполнять четыре измерения на каждом участке контроля: два сквозных соосных измерения (I-IV и //-/// на базе l1 ), два сквозных диагональных измерения (/-/// и //-/Vна базе l2.

о

Рис. 4. Схема расположения ультразвуковых преобразователей на щитах опалубки: 1 - ультразвуковые преобразователи; 2 - монолитная конструкция; 3 - опалубка

Дублирующим методом контроля прочности бетона монолитных конструкций принято расчетное определение прочности по температурновременному фактору. Значение текущей прочности определяется по аналитическому выражению

13

Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям методов и средств контроля степени уплотнения бетонной смеси при бетонировании монолитных конструкций.

Основной задачей исследования была экспериментальная проверка теоретической предпосылки о наличии устойчивой связи между мощностью, потребляемой электродвигателем глубинного вибратора, и степенью уплотнения бетонной смеси в конструкции. В качестве параметра, характеризующего изменения потребляемой мощности, принята сила тока. Эксперимент проведен на основных видах бетона: тяжелый, с заполнителем из гранита (месторождение "Питкяранта" (Карелия)), легкий, на керамзитовом гравии (г. Чебоксары), мелкозернистый (песчаный). Лабораторные исследования проводились на моделях монолитной стены с варьированием толщины конструкции от 200 до 400 мм.

Уплотнение бетонных смесей осуществлялось послойно глубинным вибратором с гибким валом ИВ-116А и вибратором со встроенным электродвигателем ИВ-102А. Степень уплотнения бетонной смеси регистрировалась визуально (согласно ранее действовавшим СНиП III-15-76), по появлению основных признаков достаточного уплотнения (появление цементного молока на поверхности уплотняемой смеси, прекращение выхода пузырьков воздуха и оседания смеси), предлагаемым методом по стабилизации значения силы тока, потребляемого электродвигателем вибратора. Вибрирование производилось до появления всех визуальных признаков достаточного уплотнения, после чего процесс продолжался еще в среднем 10-15 с для изучения дальнейшего изменения указанного параметра.

Одновременно проводился контроль однородности бетонной смеси посредством изъятия проб из верхней и нижней частей бетонируемой конструкции и разделения их на составляющие. Пробы отбирались в момент появления визуальныхпризнаковуплотненияипоокончаниивибрирования.

В результате экспериментов на всех видах бетона подтверждена теоретическая предпосылка о возможности использования метода контроля степени

15

Дополнительно контролировалось влияние качества уплотнения (времени вибрирования) на прочностные характеристики бетона на плотных и пористых заполнителях. Контроль осуществлялся путем испытания образцов-кернов, вырезаемых из монолитной конструкции с помощью установки RC-5A, и методом упругого отскока с применением молотка Шмидта типа N. Анализ результатов однозначно подтверждает, что прочность бетона, виброуплотнение которого было завершено в момент стабилизации силы тока, отличается максимальным значением параметра и минимальным коэффициентом вариации.

Разработанный метод контроля степени уплотнения реализован в виде автоматизированной установки, схема которой представлена на рис. 6. Основным звеном ее является микропроцессор MU300-71548DA3, который обеспечивает работу установки, согласно разработанному автором алгоритму (рис. 7). Звуковой сигнал о прекращении процесса уплотнения бетонной смеси в данной точке вибрирования наиболее рационально выводить на динамики наушников, используемых рабочим, производящим уплотнение.

Рис. 6. Схема установки для автоматизированного контроля степени уплотнения: 1 - электродвигатель глубинного вибратора; 2 - преобразователь частоты тока;

3 - датчик тока SR-215Z437; 4 - аналогово-цифровой преобразователь; 5 - микропроцессор

MU3GO-71548DA3; 6 - ключ; 7 - усилитель; 8 - звуковой сигнал

Применение автоматизированного варианта метода контроля степени уплотнения позволяет обеспечить требуемое быстродействие и повысить точность определения момента прекращения уплотнения за счет исключения субъективного влияния «человеческого фактора».

Рис. 7. Алгоритм автоматизированного контроля степени уплотнения бетона

17

Эффективность использования данного метода в автоматизированном варианте подтверждена полупроизводственными испытаниями на объектах монолитного домостроения г. Н.Новгорода.

Четвертая глава посвящена экспериментальным исследованиям методов и средств контроля прочности монолитного бетона в раннем и зрелом возрасте. Основной задачей исследований являлась оценка объективности предлагаемой комплексной системы контроля прочности монолитного бетона. Исследования проводились на экспериментальной модели монолитной стены толщиной 200 и 400 мм. При этом исследования охватывали все основные виды бетона (тяжелый, легкий на пористом заполнителе, мелкозернистый) и область классов прочности, наиболее характерных для современного строительства г. Н.Новгорода (В5 ... В20). В качестве условий твердения применялись обогрев в термоактивной опалубке и естественное твердение. Варьировалось также армирование конструкций.

Контроль прочности производился комплексом методов, включающим ультразвуковой импульсный метод, метод расчетного определения прочности бетона по температурно-временному фактору и метод испытания контрольных об- разцов-кубов, изымаемых из тела монолитной конструкции. Дополнительно применены метод испытания образцов-кубов, твердеющих около бетонируемой конструкции (при твердении бетона в естественных условиях), и механический неразрушающий метод упругого отскока (молоток Шмидта типа N).

Для реализации первых двух методов созданы измерительные блоки, включающие в себя аппаратуру для контроля влажности и температуры бетона (ВИСМ-1.0УЗ и ТЕМП-3.01 с комплектами датчиков), ультразвуковой прибор УК-14П с комплектом преобразователей. Схема измерительных блоков представлена на рис. 8.

18

Рис. 8. Принципиальная схема измерительного блока:

1 - монолитная конструкция; 2 - палуба щита; 3 - ультразвуковые преобразователи; 4 - поверхностный датчик температуры; 5 - глубинный датчик температуры;

6 поверхностный датчик влажности; 7 - глубинный датчик влажности; 8 - УК-14П;

9- ВИСМ-1.0УЗ; 10 - ТЕМП-3.01; 11 - градуированный крепежно-измерительный стержень;

12 - основание измерительного блока; 13 - устройство для прижима преобразователей к поверхности бетона после уплотнения смеси; 14 — фиксатор перемещения преобразователей

Для контроля прочностных параметров монолитного бетона методом испытания образцов—кубов, изымаемых из тела монолитной конструкции, автором разработаны конструкция специальной закладной формы (рис. 9) и технология извлечения с ее помощью бетонного образца-куба. Разработанная форма устанавливается в конструкцию до ее бетонирования и извлекается вместе с образцом в любой момент времени после снятия опалубки. Конструкция формы позволяет получать контрольный образец-куб, имеющий идентичные характеристики с бетоном монолитной конструкции, не требующий дополнительных затрат на подготовку к испытанию.

Анализ результатов экспериментальных исследований показал надежность и объективность контроля прочности бетона предлагаемой комплексной системой контроля. Расхождение результатов контроля прочности предлагаемыми