Способ определения класса прочности арматуры в железобетоне

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КЛАССА ПРОЧНОСТИ АРМАТУРЫ В ЖЕЛЕЗОБЕТОНЕ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Рудницкий Валерий Аркадьевич Крень Александр Петрович Леонович Сергей Николаевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(57) Способ определения класса прочности арматуры в железобетоне, при котором вскрывают в предполагаемом дефектном участке железобетонную конструкцию до залегания арматуры, фрезеруют в ней продольную лыску, определяют зависимость контактной силыот глубины вдавливания , нанося удар с заданной кинетической энергией жестким индентором по зачищенной лыске, определяют по полученной зависимости максимальную контактную силуи максимальную глубину вдавливания, после чего рассчитывают твердостьиз выражения,затем определяют дополнительную зависимость контактной силыот глубины вдавливания , нанося дополнительный удар с той же кинетической энергией по той же лыске жестким индентором, определяют по полученной дополнительной зависимости контактную силу при максимальной глубине вдавливанияи рассчитывают поправочный ко эффициентиз выражения а о классе прочности арматуры судят по действительному значению твердости д, рассчитанному из выражения д. Изобретение относится к способам исследования материалов, в частности к определению класса прочности арматуры в железобетоне при обследовании строительных конструкций зданий и сооружений на предмет пригодности их к дальнейшей эксплуатации. Известен способ выявления класса прочности арматуры в железобетоне при обследовании строительных конструкций зданий и сооружений, согласно которому вскрывают арматуру в предполагаемом дефектном участке железобетонной конструкции, вырезают участки арматуры, из которых изготовляют специальные образцы для последующих испытаний на разрывных машинах, по результатам которых определяют класс прочности арматуры 1. Недостатком способа является большая трудоемкость и затратность, а также неизбежное ослабление несущей способности конструкции в месте вырезки арматуры даже после заделки места вскрытия цементным раствором. Наиболее близким к заявляемому способу является способ определения прочности материала, заключающийся в измерении значений твердости непосредственно залегающей арматуры в месте ее вскрытия путем нанесения удара жестким индентором по зачищенной поверхности арматуры, регистрации зависимости контактного усилияот глубины вдавливания , определении твердости как отношение максимальной силы к максималь ной глубине вдавливания, по величине которой судят о прочности материала 2. Недостатками этого способа при использовании его для определения класса прочности арматуры являются неучтенная податливость арматуры, приводящая к значительной погрешности определения твердости и прочности. Техническая задача способа заключается в повышении точности и достоверности оценки прочности арматуры за счет осуществления отстройки от влияния не прилегания арматуры к бетонному ложу на показания прибора. Сущность настоящего изобретения заключается в том, что вскрывают в предполагаемом дефектном участке железобетонную конструкцию до залегания арматуры, фрезеруют в ней продольную лыску, определяют зависимость контактной силыот глубины вдавливания , нанося удар с заданной кинетической энергией жестким индентором по зачищенной лыске, определяют по полученной зависимости максимальную контактную силуи максимальную глубину вдавливания , после чего рассчитывают твердостьиз выражения,затем определяют дополнительную зависимость контактной силыот глубины вдавливания , нанося дополнительный удар с той же кинетической энергией по той же лыске жестким индентором, определяют по полученной дополнительной зависимости контактную силу при максимальной глубине вдавливанияи рассчитывают поправочный ко эффициентиз выражения 16278 1 2012.08.30 а о классе прочности арматуры судят по действительному значению твердости д, рассчитанному из выражения д. Положительный эффект данного способа достигается за счет того, что оценка класса прочности арматуры осуществляется с учетом местной подвижности арматуры из-за ее неплотного прилегания, учет которого осуществляется произведением твердости на по правочный коэффициент, что повышает точность измерения твердости и, какследствие, достоверность определения класса прочности арматуры. На фиг. 1 показана схема устройства, реализующего предлагаемый способ, содержащего индентор с полусферическим наконечником. На фиг. 2 представлены экспериментальные зависимости контактного усилияот глубины вдавливанияиндентора при контроле арматуры, имеющей плотное прилегание к бетонному ложу. На фиг. 3 представлены экспериментальные зависимости контактного усилияот глубины вдавливанияиндентора при контроле арматуры, имеющей неплотное прилегание к бетонному ложу. Устройство, реализующее способ, состоит из цилиндрического корпуса 1, внутри которого помещается индентор 2 с полусферическим или плоским торцевым наконечником и с вмонтированным на другом конце постоянным магнитом 3. В нижней части корпуса 1,охватывающая его, размещается катушка индуктивности 4, электрически связанная последовательно с блоком аналого-цифрового преобразования 5 (АЦП), микропроцессором 6 и дисплеем 7. Позицией 8 обозначена контролируемая арматура. Согласно предлагаемому способу, определение класса прочности арматуры происходит следующим образом. В месте железобетонной конструкции, наиболее опасном с точки зрения действующих напряжений или наличия дефектов, вскрывают слой бетона до залегания арматуры 8, фрезеруют лыску на арматуре 8, приставляют к ней корпус 1 устройства и производят удар по испытуемому участку арматуры индентором 2, который под действием пружинного механизма (на фигуре не показан) разгоняется до момента контакта с арматурой. Затем скорость индентора 2 в процессе удара резко замедляется до полной остановки, после чего меняет знак в фазе отскока. При движении индентора 2 в катушке индуктивности 4 постоянным магнитом 3 наводится аналоговый сигнал, пропорциональный скорости движения индентора 2, который поступает в блок АЦП 5, оцифровывается и далее в микропроцессоре 6 обрабатывается согласно принятому алгоритму. В результате обработки сигнала в микропроцессоре 6 получают зависимости контактного усилияот глубины вдавливания, которые представлены на фигурах 2 и 3. Рассмотрим примеры конкретной реализации предложенного способа. Сначала рассмотрим случай плотного прилегания арматуры, доступ к которой получен путем вырезки бетонного слоя. После выфрезерования лыски производят по арматуре индектором с полусферическим наконечником. Кривая 1 на фиг. 2 отображает зависимостьиз ко торой находим значенияии определяем твердость 12,43 2 .м Дополнительно наносим по той же лыске удар индентором, имеющим другую форму наконечника, например торцевым наконечником, и регистрируем кривую(кривая 2). Из кривой видно, что точки, соответствующие максимальной силеи силепри 1 . Так как для нашего случая равен 1, то действительное значение твердостид. Рассмотрим случай плохого прилегания арматуры к бетону. Арматура взята из од 3 16278 1 2012.08.30 ного и того же участка железобетона, что и в первом случае. Как и в предыдущем случае,наносим удар по лыске арматуры сначала индентором с полусферическим наконечником,получаем зависимостьв виде кривой 1 на фиг. 3 и определяем твердость 8,6 2 . Дополнительно наносим по той же лыске удар индентором с плоскимм торцевым наконечником, регистрируем кривую Р(кривая 2 на фиг. 3). Видно, что точки, соответствующие значениям сили, находятся на достаточно существен ном расстоянии друг от друга. Определяем отношение сил. м 2 Для этого случая значение действительной твердости д несколько отличается от , однако, как можно видеть, действительные значения твердости для двух рассмотренных случаев очень близки, что говорит о полезности предложенного способа. Предлагаемый способ определения класса прочности арматуры по сравнению с используемым в настоящее время обладает более высокой точностью и достоверностью. Кроме того он экономит затраты в связи с тем, что отпадает необходимость вырезки арматуры и изготовления специальных образцов. значение твердостина поправочный коэффициент 1,41 и получаемд 12,43 Источники информации 1. Методические указания по обследованию строительных конструкций производственных зданий и сооружений тепловых электростанций, РД 153-34.1-21.326-2001. - Москва,2001. 2. Рудницкий В.А., Рабцевич А.В. Метод динамического индентирования для оценки механических характеристик металлических материалов // Дефектоскопия. -4. - 1997. С. 79-86. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4