Молоток Шмидта Доверяй, но проверяй

Сегодня будущие характеристики бетонной смеси в полной мере зависят от критериев её прочности. Поэтому в строительстве определение степени прочности бетонных конструкций является необходимой процедурой, на основании которой производиться вывод о соответствии материалов утверждённым стандартам. Так, к критериям прочности относят показатели растяжения, изгибов, сжатия, а также степень однородности бетонной смеси. Качественный бетон может успешно противостоять различным нагрузкам и отрицательному воздействию окружающей среды.

Методы проверки прочности бетона

На данный момент существует два основных метода определения прочности бетона: с помощью разрушающего либо неразрушающего контроля. Механические способы неразрушающего контроля основываются на взаимосвязи прочности бетона с прочими механическими свойствами, такими, как усилие при скалывании, сопротивление отрыву и твёрдость при сжатии. В зависимости от типа оцениваемого свойства применяются зачастую следующие способы неразрушающих испытаний:

отрыв;
пластическая деформация;
скол ребра;
упругий отскок.

Выбор способа испытаний зависит от размера и формы изделий, цели проводимых мероприятий, требований, выдвигаемых к точности полученных результатов и от степени удобства испытаний. В мировой практике наибольшее распространение в определении прочностных характеристик получил прибор под названием молоток Шмидта. У нас его часто называют склерометром, что в переводе с греческого означает «измеритель твёрдости».

Молоток Шмидта был разработан в 1948 году швейцарским инженером Эрнстом Шмидтом. Именно молоток Шмидта впервые дал возможность измерить прочность бетонных конструкций на месте проведения строительных работ.

Принцип работы молотка Шмидта

Молоток Шмидта работает по принципу упругого отскока, который основан на измерениях поверхностей бетона на его твёрдость. Этот способ позаимствован из практики измерения степени прочности металла. Заключается он в воздействии ударами с помощью специального ударника по сферическому штампу, который предварительно прижимается к бетону.

Склерометр устроен таким образом, что после удара по бетону специальная система пружин позволяет ударнику осуществлять свободный отскок. При этом величина обратного отскока характеризует степень твёрдости оцениваемого материала. А с помощью установленной на прибор градуированной кривой вычисляется прочность бетона.

Конструкция молотка Шмидта включает в себя:

1 – ударный плунжер или индентор.

2 – бетонная поверхность, над которой проводят контроль прочности.

3 – корпусная часть.

4 – ползунок, оснащённый направляющими стержнями.

5 – конус корпусной части.

6 – кнопка-стопор.

7 – шток бойка, обеспечивающий направление работы инструмента.

8 – шайба для установки бойка.

9 – колпачок.

10 – кольцо для разъёма.

11 – задняя крышка инструмента.

12 – сжимающая пружина.

13 – предохраняющая часть конструкции.

14 – боек, имеющий определённую массу.

15 – пружина для фиксации.

16 – ударяющая пружина.

17 – втулка, направляющая работу молотка.

18 – войлочное кольцо.

19 – дисплейное окно, показывающее шкалу Шмидта.

20 – винт для сцепления.

21 – контрольная гайка.

22 – штифт.

23 – предохраняющая пружина.

В целом работа молотка основана на вычислении ударного импульса, который возникает при приложении нагрузки. Удар производят о твёрдую поверхность (бетон), без наличия металлической арматуры и замеряют высоту отскока бойка, дающую показание прочности бетона на сжатие.

Схема работы с молотком Шмидта заключается в следующем:

ударный механизм прибора приставляется к исследуемой поверхности;
двумя руками производиться плавный нажим на молоток по направлению к поверхности бетона до момента появления удара бойка;
после чего на шкале высвечиваются показания;
для более точных результатов показания снимаются 9 раз.

Измерения следует проводить на небольших участках, которые предварительно расчерчиваются на квадраты, каждый из которых, подвергается исследованию. Все показания прочности фиксируются, а затем сравниваются. Расстояние между ударами должно быть не менее 25 мм. Иногда полученные данные могут иметь определённые отклонения либо быть одинаковыми. По полученным результатам испытаний определяется среднее арифметическое. Если при испытаниях удар бойка произошёл на пустоте заполнителя, то такие данные не следует учитывать, а удар повторить в другом месте.

Разновидности молотка Шмидта

По своему принципу работы молоток Шмидта делиться на два подтипа:

устройство механического воздействия – имеет корпус конструкции в форме цилиндра, внутри которого размещается ударный механизм, состоящей из индикаторной шкалы со стрелкой и отталкивающей пружины. Подобный инструмент предназначен для определения показателя прочности бетона в пределах от 5 Мпа до 50 Мпа. Молоток Шмидта механического типа применяется при обследовании железобетонных либо бетонных конструкций;
устройство ультразвукового действия – оснащается встроенным либо внешним электронным блоком. Все получаемые во время измерения показания отображаются на дисплее и могут оставаться в памяти прибора в течение определённого периода времени. При желании молоток может подключаться к компьютеру благодаря дополнительному оснащению специализированными разъёмами и клавиатурой. Такой прибор способен диагностировать показатели, находящиеся в диапазоне от 5 Мпа до 120 Мпа. Предел памяти сохранения результатов предполагает возможность сохранения 1000 версий в течение 100 дней.

В зависимости от энергии удара молоток Шмидта подразделяется на типы:

МШ 20 – обладает наименьшим значением энергии удара (196 Дж). Прибор используется чаще всего при определении показателя прочности цементных растворов кирпичной кладки;
тип молотка РТ – 200-500 Дж. Используется для определения прочности свежего бетона в цементно-песчаной стяжке. Это молоток маятникового типа, производящий замеры как вертикально, так и горизонтально;
МШ 75 (тип L) – энергия удара обладает 735 Дж. В основном применяется, чтобы определить прочность бетонных изделий с толщиной менее 100мм и кирпича;
МШ-225 (тип N) – наиболее мощный молоток с энергией удара в 2207 Дж. Устройство предназначено для определения прочности бетонных конструкций с толщиной от 70 до 100 мм и более. Диапазон измерений находится в пределах от 10 до 70 МПа. На корпусе склерометра размещается таблица с тремя графиками.

Немного цифр

Каждый вид молотка Шмидта предназначен для конкретных целей. Основные области применения и характеристики каждой модификации прибора могут быть различными:

Предел диапазона прочности на сжатие бетона От 1 МПа до 5 МПа От 5 МПа до 10 МПа От 10 МПа до 30 МПа От 30 МПа до 70 МПа От 70 МПа до 100 МПа >100 МПа Свежий бетон с низкими показателями прочности Обычный бетон Бетон с высокими показателями прочности Бетон со сверхвысокой прочностью

Прочность бетонных конструкций на сжатие может выражаться в двух системах:

М (марка бетона) – обозначается от 50 до 1000 кг/см2. Максимально допустимым отклонением значения прочности считается 13,5%;
В (класс бетона) – определяет кубиковую прочность, показывающую величину давления в МПа.

Согласно утверждённым стандартам соответствие марки бетона его классу отображено в таблице.

Класс и марка бетона определяется только спустя 28 дней с момента заливки бетонной конструкции.

Показания шкалы в зависимости от класса и марки бетона может варьироваться в пределах:

Марка и класс бетона

М100/

В7,5 В10

М150/

В12,5

М200/

В15

М250/

В20

М300/

В22,5

М350/

В27,5

М400/

В30

М450/

В35

М500/

В40

М600/

В45 Удар сверху по вертикали 10 12 20 24 30 34 38 41 44 47 49 Удар снизу по вертикали 20 23 28 32 38 41 45 47 50 52 55 Удар по горизонтали 13 18 24 28 34 37 41 43 47 49 52

Стоимость молотка Шмидта на рынке сильно варьируется:

электронные модификации прибора можно приобрести в среднем за 31 тыс. – 58 тыс. рублей;
цена механических приборов находится в пределах 13 тыс. – 30 тыс.

Для получения качественных измерений следует также учитывать состояние наружной поверхности бетонных конструкций. Например, бетон, изменившийся в результате внешних воздействий: огня, химических реагентов, мороза. В подобных ситуациях использовать молоток Шмидта не стоит.

К альтернативным методам проверки бетона на прочность также относят использование механизмов, основанных на определении значений глубины попадания устройства в толщу бетонного слоя: молотки Кашкарова и Физделя.