Неразрушающие методы определения прочности. Рассмотренные выше методы оценки прочностных свойств портландцемента связаны с разрушением образ¬цов при каждом определении их показателей.
Это, а так¬же большой разброс результатов даже при испытании образцов-близнецов обусловливают необходимость ис¬пользования для получения достоверных данных об из¬менении прочностных свойств вяжущих большого коли¬чества образцов, что требует значительных затрат труда и материалов.
Поэтому в последние годы все большее признание находят методы оценки прочности портландцемента и других строительных материалов без разруше¬ния, позволяющие использовать одни и те же образцы не для одного, а для многократных определений. Особое значение эти методы имеют для контроля прочности вяжущих в бетонных и других конструкциях непосредст¬венно в сооружениях. В настоящее время разработано много различных приборов, начиная от простейшего молотка и кончая электронными установками, которые дают возможность определять прочность материалов без разрушения.
Раз¬личают механические и физические неразрушающие ме¬тоды оценки прочности материалов. Механические неразрушающие способы оценки проч¬ности заключаются в определении величины пластичной деформации поверхностного слоя (заглубления, отпечат¬ков) при воздействии различного рода вдавливания или ударов, либо величины упругой деформации (упругого отскока от поверхности при ударе), численные значения которых затем используются для характеристики проч¬ности исследуемого материала.
Физические методы основаны на использовании свя¬зи между прочностью материала и скоростью распрост¬ранения ультразвука, ослаблением потока γ-лучей и из¬менением других физических характеристик исследуемо¬го материала. Механические методы наиболее полно характеризуют прочность поверхностного слоя материала, которая к то¬му же в значительной мере зависит от его влажности. Поэтому в исследовательской практике (в лаборато¬риях) применяют физические методы: акустические, ра¬диометрические и др позволяющие судить о качестве материала не только по поверхностному слою, но и по его внутренней структуре.
Акустические методы определения прочности портландцемента. Определение прочности этими методами базируется на использовании корреляции (соотносительности) меж¬ду упруго вязкопластичными и прочностными свойствами материала, с одной стороны, и физическими параметра¬ми, характеризующими распространение звуковых коле¬баний (волн) в этом материале, с другой.
Акустические методы исследований прочности мате¬риала разделяют на два основных вида: импульсный и вибрационный (резонансный). Импульсный метод испытаний основан на из¬мерении в материале (в образцах или конструкциях) скорости распространения ультразвуковых волн, а иног¬да и интенсивности их затухания. Для этих целей ис¬пользуют специальные электродные приборы. Вибрационный (резонансный) метод ис¬следований основан на оценке механических свойств ма¬териала по динамическому модулю упругости и логариф¬мическому декременту затухания, вычисляемым по ча¬стоте собственных колебаний образца и их затуханий, которые замеряются приборами. Определение прочностных свойств цементного камня, раствора или бетона по акустическим показателям осу¬ществляют двумя способами: 1) устанавливая прямые эмпирические зависимости между акустическими показа¬телями и прочностью путем проведения параллельных определений акустическими методами и обычных меха¬нических испытаний до разрушения и построения по этим данным тарировочных графиков и формул; 2) по относительным изменениям акустических свойств образцов при изменении температурно-влажностных условий их хранения, при воздействии поперемен¬ного замораживания и оттаивании и других факторов.
При определении прочности по первому способу наи¬более часто используют связь между прочностью при сжатии Rcж и скоростью распространения продольных ультразвуковых волн. Установлено, что на устойчивость этой связи влияет, прежде всего, вид заполнителей (особенно крупного при испытании бетонных образцов), водоцементное отноше¬ние, продолжительность твердения образцов к моменту испытаний, вид тепловлажноcтной обработки, влажность образцов.
Если указанные факторы меняются незначительно, то оценка прочности портландцемента по тарировочной кривой «скорость ультразвука — прочность» может дать достаточно точные для практики результаты.
При возможных неблагоприятных сочетаниях указанных факто¬ров и при большом их изменении необходимо при оценке прочности вяжущих веществ учитывать и другие акусти¬ческие показатели. Второй способ оценки прочности основан на том, что акустические показатели являются чувствительными кос¬венными характеристиками изменений физико-механиче¬ских свойств цементного камня, раствора или бетона при воздействии тех или иных факторов.
Установлено, что увеличение скорости распростране¬ния продольных ультразвуковых колебаний в бетоне со¬ответствует нарастанию прочности бетона во времени.
Находят свое отражение в изменении скорости ульт¬развука, в коэффициенте его затухания, частоте собст¬венных колебаний, логарифмическом декременте затуха¬ния и др. и деструктивные процессы, происходящие в бе¬тоне под воздействием неблагоприятных внешних фак¬торов: замораживания и оттаивания, высушивания и увлажнения и др. Работы ряда исследователей показы¬вают, что акустические характеристики более точно ха¬рактеризуют изменения физико-механических свойств бетонов, чем непосредственные испытания образцов ме¬ханическими способами.
Кроме того, для характеристики изменения прочности свойств материала при тех или иных воздействиях аку¬стическими методами не требуется изготовлять много образцов (на одном образце можно провести любое ко¬личество повторяющихся измерений). Все это способст¬вует все более широкому распространению данного спо¬соба для определения долговечности материалов. 2.