Приложение 4. Указания по методике испытания кернов, взятых из покрытий

Приложение 4

Указания по методике испытания кернов, взятых из покрытий

1. Методика испытания бетонных кернов на сжатие

Общие положения

1.1. Керны, выбуренные из бетонного покрытия дороги или аэродрома, следует испытывать на сжатие по схеме, изображенной на рис. 1 данного приложения. Диаметр керна должен быть не менее трехкратного наибольшего номинального размера крупной фракции примененного в бетоне крупного заполнителя, а высота - не менее его диаметра.

1.2. При данном испытании, чтобы избежать искажения результатов, необходимо соблюдать следующие условия:

торцевые плоскости кернов, по которым производится передача давления от плит пресса на керн, должны быть ровными, без взбугриваний и раковин;

обе плоскости должны быть параллельны между собой.

Как правило, бетонные керны не удовлетворяют этим условиям, поэтому перед испытанием должны быть соответствующим образом обработаны.

Подготовка кернов к испытанию

1.3. Бетонные керны чаще всего имеют одну относительно ровную торцевую поверхность (верхнюю), которая соответствует лицевой поверхности покрытия. Подготовка кернов к испытанию должна включать:

осмотр, при котором керны, имеющие превышение точек торцевой поверхности друг над другом более чем на 15 мм (рис. 2 данного приложения), бракуют или подвергают предварительной механической обработке;

механическую обработку, т.е. керны с (см. рис. 2) обрабатывают с помощью алмазных, карборундовых дисков или шлифовальных кругов;

устройство насадки или "подливки" на торцевых поверхностях кернов (при ). Этот этап самый ответственный в подготовке кернов к испытанию.

1.4. Насадку следует устраивать из цементного теста. Цемент должен быть активностью не менее 40 МПа; В/Ц - близкое к нормальной густоте цементного теста. Чтобы ускорить устройство насадки, в цементное тесто рекомендуется вводить хлористый кальций до 3% от массы цемента. Применение ускорителя твердения позволит сократить продолжительность твердения цементного теста (табл. 1). Для обеспечения параллельности торцевых плоскостей керна необходимо применять выверочный шаблон (рис. 3 данного приложения).

1.5. Порядок работ при устройстве насадки следующий:

готовят цементное тесто нужной консистенции на чистой воде или на растворе хлористого кальция при тщательном перемешивании;

торцевые поверхности керна обрабатывают металлической щеткой, очищают и увлажняют;

цементное тесто наносят на нижнюю (наиболее неровную) торцевую поверхность керна для предварительного выравнивания (первый прием) так, чтобы поверхность цементного теста была на одном уровне с наивысшей точкой обрабатываемой поверхности керна после некоторого уплотнения теста легким постукиванием другим торцом керна о стол (рис. 4 данного приложения) или на встряхивающем столике.

Для выполнения этой операции предварительно на обрабатываемом торце делают своего рода опалубку из плотной бумаги (например, ватмана), скрепив ее шпагатом и смочив внутреннюю поверхность водой;

нанесенное цементное тесто выдерживают определенное время (см. табл. 1), покрытым влажной тканью при ;

на тот же торец наносят второй выравнивающий слой цементного теста минимальной толщины с использованием выверочного шаблона (второй прием) следующим образом: на ребра основания выверочного шаблона устанавливают ровное стекло, покрытое сверху мокрой тонкой бумагой (например, газетной); на эту бумагу укладывают цементное тесто слоем 5-7 мм и площадью, несколько превышающей площадь торца керна; на цементное тесто осторожно устанавливают керн нижней торцевой поверхностью, на которую уже нанесен первый слой, надавливая его так, чтобы образующие цилиндрической поверхности керна плотно прилегали к полкам вертикального уголка шаблона; после этого лишнее тесто вокруг керна удаляют, цилиндрическую поверхность у основания заглаживают, прикрывают влажной тканью и выдерживают необходимое время (см. табл. 1); затем керн переворачивают, торцевую плоскость накрывают влажной тканью и выдерживают под ней до момента испытания (см. табл. 1);

наносят выравнивающий слой из цементного теста на верхнюю торцевую поверхность керна; операции при этом совершенно аналогичны описанным выше.

1.6. Керн с изготовленными насадками следует хранить до испытания в нормальных условиях (см. табл. 1).

Таблица 1

Наименование операции	Время выдерживания цементного теста, ч
	с добавлением 3% хлористого кальция	без добавления хлористого кальция
Первый прием устройства насадки из цементного теста на нижней торцевой поверхности керна	2	6
То же второй прием	3	17
Устройство насадки из цементного теста на верхней торцевой поверхности керна	3	24
Выдерживание керна с устроенными насадками перед испытанием в нормальных тепло-влажностных условиях	40	145
Итого	48 ч, или 2 сут	192 ч, или 8 сут

Примечание. Все работы по устройству насадок у кернов должны производиться в помещении с температурой от +15 до +20°С.

Испытание

1.7. Подготовленные к испытанию на сжатие керны необходимо испытывать на тех же прессах, что и стандартные бетонные образцы-кубы. Керн должен быть установлен торцевой поверхностью на середину нижней плиты пресса, тщательно соблюдая параллельность между верхним торцом и верхней плитой пресса, подвергнут сжатию до полного разрушения и определено разрушающее усилие Р.

Подсчет результатов

1.8. Перед испытанием надо измерить высоту и диаметр керна с точностью до 1 мм. Высоту следует определять между торцевыми плоскостями (по насадке) в четырех местах по двум взаимно перпендикулярным плоскостям. При этом расчетной высотой является среднее арифметическое значение из четырех измерений. Диаметр следует определять в трех местах по высоте керна: посередине и у торцов по телу бетона на границе с насадкой дважды в каждом случае по взаимно перпендикулярным направлениям. За расчетный диаметр следует принимать среднее арифметическое значение из шести измерений. Диаметр керна необходимо измерять штангенциркулем.

Предел прочности бетона при сжатии керна (МПа) следует определять по формуле:

,

где Р - разрушающее усилие, Н;

- диаметр керна, см.

1.9. На сжатие можно испытывать керны разных размеров и с различными отношениями h:d (но с обязательным соблюдением следующих условий: диаметр керна должен быть не менее трехкратного наибольшего номинального размера крупной фракции примененного в бетоне крупного заполнителя и ). Полученный предел прочности бетона на сжатие должен быть приведен к пределу прочности бетона на сжатие стандартного куба размером 15x15x15 см. Этот пересчет производится по формуле:

,

где - предел прочности бетона при сжатии керна;

- коэффициент, учитывающий влияние на прочность бетона соотношения h:d и определяемый по графику (рис. 5);

- коэффициент, учитывающий влияние на прочность бетона диаметра керна (при h:d = 2) и определяемый по графику (рис. 6).

1.10. Пример 1. Керн размерами h=18 см и d=12 см показал предел прочности бетона при сжатии  МПа. Требуется установить кубиковую прочность данного бетона.

Отношение h:d =18:12=1,5.

По графику (см. рис. 5) находим .

Для d=12 см по графику (см. рис. 6) находим .

По формуле определяем

.

1.11. Пример 2. Керн размерами h=15 см и d=15 см показал предел прочности бетона при сжатии  МПа. Требуется установить кубиковую прочность данного бетона.

Отношение h:d=1.

Согласно графикам (см. рис. 5 и 6), и .

По формуле определяем

.

2. Методика испытания бетонных кернов на раскалывание

Общие положения

2.1. Керны, выбуренные из бетонного покрытия дороги или аэродрома, разрешается испытывать на растяжение при раскалывании по схеме, изображенной на рис. 7. Диаметр керна должен быть не менее трехкратного наибольшего номинального размера крупной фракции примененного в бетоне заполнителя, а высота - не менее его диаметра.

Подготовка кернов к испытанию

2.2. Бетонные керны, выбуренные из покрытия, имеют неровную цилиндрическую поверхность. Их нельзя испытывать на раскалывание по аналогии с бетонными цилиндрическими образцами, приготовленными в формах. Подготовка кернов к испытанию на раскалывание, как правило, должна включать устройство подливки из цементного теста по двум диаметрально противоположным образующим кернов, в плоскости которых намечается произвести раскол, на всю его длину шириной 23-25 мм и толщиной 3 мм (рис. 8). Для этого необходимо использовать кондуктор-обоймы.

2.3. Подливку из цементного теста разрешается приготовлять с В/Ц, близким к нормальной густоте. Для ускорения твердения в цементное тесто рекомендуется вводить хлористый кальций в количестве 3% от массы цемента. Применение ускорителя твердения сокращает время твердения цементного теста (см. табл. 2).

2.4. При устройстве продольной подливки порядок работ может быть принят следующим:

керн заключают в кондуктор-обойму;

на очищенную и увлажненную полосу наносят цементное тесто и заглаживают гладилкой (рис. 9 данного приложения);

через определенное время (см. табл. 2) кондуктор-обойму переворачивают на 180° и также устраивают подливку вдоль другой образующей;

после выдержки подливок под влажной тканью (см. табл. 2) осторожно удаляют опалубку.

Керны с устроенными подливками хранят до момента испытания в нормальных условиях (табл. 2).

Таблица 2

Наименование операции	Время выдерживания цементного теста, ч
	с добавлением 3% хлористого кальция	без добавления хлористого кальция
Устройство первой продольной подливки	2	6
То же второй	4	20
Выдерживание керна с подливками в нормальных тепло-влажностных условиях перед испытанием	42	142
Итого	48 ч, или 2 сут	168 ч, или 7 сут

Примечание. При размещении керна в кондуктор-обойме нужно сделать так, чтобы в прорези между полуобоймами попали образующие равной длины.

Испытание

2.5. Подготовленные керны следует испытывать на раскалывание на прессах с усилием 300-400 кН (рис. 10 данного приложения).

Сжатие керна должно производиться при скорости возрастания нагрузки 0,06-0,07 МПа в секунду до полного разделения на две половинки. При этом следует определить разрушающее усилие Р.

Подсчет результатов

2.6. Предел прочности бетона на растяжение при раскалывании (МПа) керна следует определять по формуле

,

где Р - разрушающее усилие, Н;

d - диаметр керна, см, определяемый как среднее значение из четырех измерений (по два взаимно перпендикулярных на обоих торцах керна с точностью до 1 мм);

- толщина подливки, см (обычно равна 0,3 см);

h - высота керна, см, определяемая с точностью до 1 мм как среднее значение из трех измерений по формуле

;

и - размеры по образующим керна в плоскости разрушения;

- высота по оси керна в плоскости разрушения.

Примечание. Расчетную высоту керна h определяют после испытания на раскалывание по результатам измерений в плоскости разрушений.

2.7. Приведенный предел прочности бетона на растяжение при изгибе следует определять по формуле

,

где К - переходный коэффициент, значение которого находится в пределах 1,5-1,9 (рекомендуется уточнять при подборе состава бетона, при отсутствии экспериментальных данных допускается принимать значение коэффициента равным 1,7);

- предел прочности бетона на растяжение при раскалывании.

2.8. Пример. При испытании на раскалывание керна h=24 см и d=13,2 см потребовалось разрушающее усилие Р=149000 Н. Требуется определить предел прочности бетона на растяжение при изгибе.

Определяем предел прочности бетона на растяжение при раскалывании:

.

Определяем приведенный предел прочности бетона на растяжение при изгибе

.