Молоток Кашкарова. Методика проведения испытания

Как определить прочность бетона?

В производстве материалов и строительстве применяются методы для испытания бетона на прочность:

• разрушающие;
• неразрушающие прямые;
• неразрушающие косвенные.

Они позволяют с той или иной точностью проводить контроль и оценку фактической прочности бетона в лабораториях, на площадках или в уже построенных сооружениях.

Разрушающие методы

Из готовой смонтированной конструкции выпиливают или выбуривают образцы, которые затем разрушают на прессе. После каждого испытания фиксируют значения максимальных сжимающих усилий, выполняют статистическую обработку.

Этот метод, хотя и дает объективные сведения, часто не приемлем из-за дороговизны, трудоемкости и причинения локальных дефектов.

На производстве исследования проводят на сериях образцов, заготовленных с соблюдением требований ГОСТ 10180-2012 из рабочей бетонной смеси. Кубики или цилиндры выдерживают в условиях, максимально приближенным к заводским, затем испытывают на прессе.

Неразрушающие прямые

Неразрушающие методы контроля прочности бетона предполагают испытания материала без повреждений конструкции. Механическое взаимодействие прибора с поверхностью производится:

• при отрыве;
• отрыве со скалыванием;
• скалывании ребра.

При испытаниях методом отрыва на поверхность монолита приклеивают эпоксидным составом стальной диск. Затем специальным устройством (ПОС-50МГ4, ГПНВ-5, ПИВ и другими) отрывают его вместе с фрагментом конструкции. Полученная величина усилия переводится с помощью формул в искомый показатель.

При отрыве со скалыванием прибор крепится не к диску, а в полость бетона. В пробуренные шпуры вкладывают лепестковые анкеры, затем извлекают часть материала, фиксируют разрушающее усилие. Для определения марочной характеристики применяют переводные коэффициенты.

Неразрушающие косвенные методы

Уточнение марки материала неразрушающими косвенными методами проводится без внедрения приборов в тело конструкции, установки анкеров или других трудоемких операций. Применяют:

• исследование ультразвуком;
• метод ударного импульса;
• метод упругого отскока;
• пластической деформации.

При ультразвуковом методе определения прочности бетона сравнивают скорость распространения продольных волн в готовой конструкции и эталонном образце. Прибор УГВ-1 устанавливают на ровную поверхность без повреждений. Прозванивают участки согласно программе испытаний.

Данные обрабатывают, исключая выпадающие значения. Современные приборы оснащены электронными базами, проводящими первичные расчеты. Погрешность при акустических исследованиях при соблюдении требований ГОСТ 17624-2012 не превышает 5%.

При определении прочности методом ударного импульса используют энергию удара металлического бойка сферической формы о поверхность бетона. Пьезоэлектрическое или магнитострикционное устройство преобразует ее в электрический импульс, амплитуда и время которого функционально связаны с прочностью бетона.

Прибор компактен, прост в применении, выдает результаты в удобном виде — единицах измерения нужной характеристики.

При определении марки бетона методом обратного отскока прибор — склерометр — фиксирует величину обратного движения бойка после удара о поверхность конструкции или прижатой к ней металлической пластины. Таким образом устанавливается твердость материала, связанная с прочностью функциональной зависимостью.

Метод пластических деформаций предполагает измерение на бетоне размеров следа после удара металлическим шариком и сравнение его с эталонным отпечатком. Способ разработан давно. Наиболее часто на практике используется молоток Кашкарова, в корпус которого вставляют сменный стальной стержень с известными характеристиками.

По поверхности конструкции наносят серию ударов. Прочность материала определяется из соотношения полученных диаметров отпечатков на стержне и бетоне.

Инструкция по применению

Функционирует мотоблок Шмидта на вычислениях ударных импульсов, что возникают во время нагрузок. Удары производятся о твердые поверхности, в которых не имеется арматур из металла. Использовать измеритель необходимо по следующей схеме:

1. приставить ударный механизм к поверхности, которая будет исследоваться;
2. используя обе руки, стоит осуществить плавное нажатие на склерометр в направлении к бетонной поверхности до того момента, пока не появиться удар бойка;
3. на шкале показаний можно увидеть показания, что высвечиваются после проведения вышеперечисленных действий;
4. чтобы показания были абсолютно точными, проверка прочности при помощи молотка Шмидта должна проводиться 9 раз.

Проводить измерения необходимо на участках с небольшими размерами. Их предварительно расчерчивают на квадраты и после исследуют поочередно. Каждое из показаний прочности необходимо зафиксировать, а после сравнить с предыдущими. При процессе стоит придерживаться расстояния между ударами в 0,25 см. В некоторых ситуациях данные, что получены, могут отличаться друг от друга либо быть идентичными. Из полученных результатов высчитывается среднее арифметическое значение, при этом возможна незначительная погрешность.

Молоток Шмидта

Впервые для проверки прочности бетона был использован молоток в 1948 году, который был разработан инженером из Швейцарии Э.Шмидтом. По истечении времени появились более усовершенствованные приборы неразрушающего контроля бетона, однако данный аппарат является на сегодняшний день одним из наиболее распространенных склерометров для проверки изделий. Принцип функционирования молотка базируется на определении ударной силы, которая образуется при ударе молотком инструмента.

Благодаря молотку Шмидта обеспечивается низкая погрешность замеров, с выполнением проверки большого числа конструкций в минимальный период времени. Данное преимущество молотка Шмидта на сегодняшний день обеспечивает такому инструменту распространенное применение проверки залитых конструкций в соответствии с нормативами ГОСТ 22690.

Принцип функционирования молотка Шмидта базируется на упругом отскоке при замерах твердости поверхностной части изделия, который был взят из аналогичных замеров прочности металлических изделий. Склерометр обладает специальным ударником и системой пружин, которые позволяют после удара осуществить ударнику произвольный отскок. Твёрдость проверяемой поверхности характеризуется степенью обратного отскока. Данный склерометр, как и любые приборы контроля бетона, отображает градуированную кривую для вычисления прочности материала.

Порядок контроля бетона молотком Шмидта:

• инструмент устанавливается на проверяемую поверхность конструкции;
• далее с помощью обеих рук выполняется плавное нажатие на аппаратуру по направлению к поверхностной части конструкции до осуществления удара молотка;
• в результате отскока на шкале отображаются значения;
• для точности результатов нужно выполнить 10 замеров;
• твердость материала определяется среднеарифметическим вычислением значений.

По принципу функционирования, молотки Шмидта можно условно разделить на два типа:

1.аппарат ультразвукового излучения с комплектацией вмонтированного либо наружного электронного блока. Приборы контроля бетона, функционирующие на этом принципе, отображают все замеры на дисплее и, в большинстве своем, сохраняются в памяти аппаратуры на протяжении определённого срока. Такие приборы неразрушающего контроля бетона способны регистрировать значения от 5 до 120 Мпа.

2.аппарат механического функционирования представляет собой корпус цилиндрической формы, с расположенным внутри него ударным механизмом, который состоит из отталкивающей системы пружин, индикатора со стрелкой. Подобные приборы контроля бетона обеспечивают регистрацию значений от 5 до 50 Мпа. Механический молоток Шмидта используется при проверке сооружений из железобетонных, бетонных материалов.

Преимущества и недостатки

Молоток Шмидта имеет следующие преимущества:

• эргономичность, которая достигается удобством во время использования;
• надежность;
• отсутствие зависимости от угла удара;
• точность в измерениях, а также возможность воспроизводимости результатов;
• объективность оценивания.

Недостатков измерители практически не имеют, из минусов можно выделить следующие характеристики:

• зависимость величины отскока от угла удара;
• влияние внутреннего трения на величину отскока;
• недостаточность герметизации, которая способствует преждевременной потере точности.

О том, как использовать мотлоток Шмидта, вы узнаете из видео ниже.

Из чего состоит?

Устройство данного производственного орудия довольно просто. Основные составные части: рукоятка и ударная насадка (головка), которая изготавливается из стали. Как правило, с разных сторон по форме она неодинакова. Одна сторона по граням – плоская, называется бойком, другая имеет заострение (клин) или так называемый «ласточкин хвост», применяемый для вытаскивания гвоздей. Ударник обычно забивает, а клиновидная сторона раскалывает, «хвост» используется как гвоздодер.

Некоторые добавляют в конструкцию узел крепления. Это небольшой элемент, который обеспечивает надежное и прочное соединение ручки и головки. В самом ординарном варианте – это специальный металлический клин (различной формы), который забивается таким образом, чтобы рукоятку максимально распирало. Клиновидная часть ударника передает усилие на минимальную площадь, что обеспечивает более эффективное разбивание или применяется в некоторых вариантах в процессе чеканки. Боек из закаленной стали должен быть очень «вынослив» и переносить большое количество интенсивных ударов. По форме сечения он бывает круглым, квадратным и прямоугольным.

Головка защищается от коррозии специальной краской, в том случае, если она изготавливается из меди, титана или дерева покрытие не применяется. Рукоятка изготавливается из твердых пород дерева, пластика или металла, с применением покрытия из специальной резины, предотвращающей скольжение в руке и стойкой к воздействию влаги. Длина ручки зависит от веса изделия. В среднем она не превышает 32 сантиметра, для тяжелых молотков – 45 см. Форма окончания в виде конуса призвана предотвращать разделение частей в месте соединения.

Дерево для изготовления ручки применяется в классическом случае. В этом варианте рекомендованы деревянные детали из твердых или гибких пород, без сучков, сосна, ель или ольха здесь однозначно не подходят. Поверхность должна быть сухой и не иметь внешних дефектов. Использование деревянной рукоятки автоматически подразумевает необходимость в использовании клина, что не позволит насадке соскакивать. Волокна детали, на которую насаживается ударник, должны идти вдоль, а не поперек, поскольку это существенно снижает риски получения травмы в случае поломки. Кроме дерева, здесь также используются металлы, покрытые резиновыми материалами или различные пластмассы.

Особенности

Каждый вид аппарата имеет свои характерные особенности.

Для ультразвуковых моделей это:

• возможность обмена данными с компьютером;
• удобное управление и настройка прибора при помощи кнопок и интерфейса;
• выключение при длительном перерыве в использовании;
• память для сохранения измерений;
• озвучивание процесса работы;
• автоматическое изменение волн;
• возможность поиска дефектов и трещин.

Отличительными чертами электронных моделей являются:

• способность записи измерений;
• возможность перевода показателей на ПК;
• функция сортировки измеренных данных;
• изменение направления ударного воздействия.

Специфичность механических моделей заключается в следующем:

• возможность работы при температуре – 40°;
• низкая стоимость;
• высокая погрешность;
• большой вес.

Как выбрать?

Даже в таком деле, как выбор молотка требуется внимательность. Главный вопрос покупателя – назначение, которое как раз и определяется конструкцией ударника. Прежде чем взять тот или иной вариант в свой домашний набор инструментов, нужно произвести его тщательный осмотр. Черенок должен иметь качественный вид и гладкую поверхность без трещин. Если используется резина как подкладка, следует убедиться в отсутствии вздутых участков.

Важный вопрос при выборе – удобство хвата. Соединение ударника и ручки должно быть без дефектов и зазоров. Повреждения или глубокие царапины головки говорят о низком качестве примененного металла. Если товар приобретается для дома, его вес не должен превышать 0,45 кг. Для более серьезных ремонтных и строительных манипуляций потребуется молоток массой не менее 0,65 кг.

Иногда бывают случаи, когда хозяин не желает расставаться с надежной, хорошо проверенной деталью своей коллекции после возникновения дефекта рукоятки или ее поломки по стажу работы. В принципе, задача покупки или ее изготовления может быть решена самостоятельно. Ручка из дуба, березы или иных нехрупких пород дерева может быть куплена готовой или изготовлена на промышленном оборудовании. После чего при необходимости она самостоятельно шлифуется наждачной бумагой.

Что мне необходимо знать про молотки? Ключевые виды молотков, технические специфики

Бывают:

• слесарный;
• столярный;
• молот;
• киянка (древесный молоток);
• кувалда;
• молоток Физделя;
• молоток Кашкарова;
• скальный молоток;
• отбойный молоток.

Фото 1 — Кувалда GRAPHITE ROUND Stanley 1-54-924

Столярный молоток — инструмент с раздвоенным выступом-зубцом, что удобно для выдергивания гвоздей.

Долото применяют при облицовке кромок и углов в каменотесной работе. По нему бьют киянкой. Сделана она из древесины, а с двух сторон у нее имеются бойки.

Порой ударная часть инструмента из мягкого материала — меди, резины, свинца. Их применяют для щадящего удара, чтобы не повредить деталь.

В невесомости применяется инструмент, что не отскакивает при ударе. Его полый боёк заполнен металлической тяжёлой дробью.

Делают инструменты разных видов, форм, размеров, оговоренные по ГОСТу 11042-90.

Вес	Молоток
400 г и 500 г	Слесарные
600 г и 800 г	Строительные
4-16 кг	Кувалды

Конструкция инструмента

Основная часть – целостный кусочек стали с содержанием углерода. Рукоять древесная, в основном, из бука, березы, ясеня, дуба, граба, клена или рябины.

Главное! Для рукояти не подходит сосна, осина, ель и ольха.

Модели с фиберглассовой ручкой считаются хорошими — крепкие, не боятся сырости, превосходно гасят удар, никогда не соскакивают с ручки. Фиберглассовые рукояти и снаружи красивы, и держать их удобнее в руке.

Фото 2 — Зубр цельнокованый, с фиберглассовой ручкой, 500 г

Модель с цельной ручкой из металла комфортный, но его стоит при приобретении выверить: ударить таким же молотком по поверхности — хороший инструмент и рукоять не оставляют следов.

Вопрос №1: как подобрать молоток и какой предпочтительнее?

Ответ: необходимо следовать целями и сферой использования.

Наименование	Размеры	Усреднённый вес	Использование
Молот	Высота молота в мм зависит от веса бабы и бывает от 1830 мм до 3500 мм	От 0,5 кг до девяти килограмм, в больших кузницах – от 40 до 100 кг, на сталелитейных и металлических заводах до 50 тонн	Для нанесения ударов при разбивании камней, кованные изделия металлов
Слесарный молоток	Вес в граммах	300-500 г – для домашнего и бытового использования, более крупный – 2 кг	Работы с изделиями из металла, производство ударов по рубящему инструменту или по керну
Столярный молоток	Длина ручки – от 20-30 см	250-450 г	Для забивания либо извлечения гвоздей в столярном или плотничном ремесле
Киянка (древесный молоток)	130х90х60мм	300 г	Установка, демонтаж, формовка материалов и конструкций
Кувалда	Вес в кг	От 3 до 15 кг	Демонтажные и установочные работы (разбивание стен, вбивания столбиков и труб в землю)
Молоток Физделя	Ударная часть молотка завершается стальным шариком O17,5 мм	250 г	Проверка прочности бетона
Молоток Кашкарова	253х40х53мм	1,5 кг	Проверка прочности бетона на сжатие ударным способом
Скальный молоток	290 мм	600 г	В скалолазании, альпинизме, спелеологии, для набивки и снятия скальных крючьев, отделки краев скальных выступов, пробивки шлямбурных дырок
Отбойный молоток	Усреднённый размер хвостовика O 24 мм, длина 70 мм	От 3 до тридцати килограмм	Вырубка в стенках проемов и ниш, демонтаж кирпично-бетонных сооружений капитального типа, разрушение замерзшего или тяжёлого грунта, убирание старого полотна дороги
Молотки кровельные	МКР-1 – 300х118х50 мм МКР-2 – 340х160х67 мм	Не больше 0,6 — 0,75 кг	Для работ связанных с кровлей, разравнивание и уплотнение фальцев

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.

Устройство и принцип действия

Молоток Кашкарова представляет собой инструмент для косвенного определения прочности бетона без разрушения или повреждения конструкции. Оценка производится методом пластической деформации – по размерам отпечатка, который получен на эталонной пластинке. Технология получения результата соответствует техническим требованиям основных нормативных документов — ГОСТ 22690-88, ГОСТ 28570-90, ГОСТ 18105-2010 и ГОСТ 10180-2012.

Компактность инструмента и простота метода (при сравнительно высокой точности и воспроизводимости результатов) предопределили широкое использование молотка конструкции Кашкарова в сравнении с приспособлениями аналогичного назначения (имеются в виду молоток Шмидта, молоток Физделя и пр.).

Молоток Кашкарова состоит из следующих деталей:

1. Стального корпуса.
2. Обрезиненной рукоятки.
3. Ударной полусферической головки (допускается её изготовление в форме усечённого конуса), которая имеет резьбовую часть.
4. Пружины с гужоном.
5. Стакана.
6. Закалённого шарика.
7. Заострённого стержня из стали с пределом прочности не менее 415 МПа, имеющего строго определённые размеры. Обычно предлагаются комплекты таких стержней ( не менее 40) с различными механическими характеристиками, что расширяет область применения устройства.
8. Сменной металлической пластинки.

Достоинством конструкции является независимость полученного результата от условий проведения испытания.

Конструкция инструмента

Этот инструмент очень похож на молоток, поэтому его так и называют. В его конструкции две основные части:

• Рукоятка.
• Баёк.

Правда, баёк необычный. Его тыльная (широкая) сторона такая же, как и у простого молотка. А вот носок (острый наконечник) представляет собой сложную конструкцию. Во-первых, она разборная. Во-вторых, в её состав входит:

• Стакан – это полость в байке со стороны носка.
• Пружина, вставленная в стакан.
• Металлический стержень, который называется эталонным. Он съёмный и вставляется в стакан, подпирая пружину.
• Металлический шарик на конце эталонного стержня, который носит название индентор.

Устройство и принцип работы

Конструкции большинства склерометров состоят из следующих элементов:

• плунжер ударного типа, индентор;
• корпус;
• ползунки, что оснащены стержнями для направления;
• конус в основе;
• кнопки стопора;
• штоки, что обеспечивает направленность функционирования молотка;
• колпачки;
• кольца разъема;
• задняя крышка прибора;
• пружина со сжимающими свойствами;
• предохраняющие элементы конструкций;

• бойки с определенным весом;
• пружины с фиксирующими свойствами;
• ударяющие элементы пружин;
• втулка, что направляет функционирование склерометра;
• войлочные кольца;
• индикаторы шкалы;
• винты, что осуществляют процесс сцепки;
• гайки контроля;
• штифты;
• пружины предохранения.

Функционирование склерометра имеет основу в виде отскока, характеризующегося упругостью, что формируется при измерениях импульса удара, который возникает в конструкциях при их нагрузке. Устройство измерителя произведено так, что после осуществления ударных действий об бетон пружинная система дает ударнику возможность сделать свободный отскок. Градуированная шкала, вмонтированная на приборе, вычисляет искомый показатель.

Разновидности

По принципу действия измерители прочности бетонных конструкций делят на несколько подтипов.

• Склерометр с механическим воздействием. Он оснащен цилиндрическим корпусом с расположенным внутри ударным механизмом. При этом последний оснащен индикаторной шкалой, имеющей стрелку, а также отталкивающей пружиной. Этот вид молота Шмидта нашел свое применение при определении прочности бетонной конструкции, имеющей пределы от 5 до 50 МПа. Измерителем данного вида пользуются при работе с бетонными и железобетонными предметами.
• Измеритель прочности с ультразвуковым действием. В его конструкции имеется встроенный или внешний блок. Показания можно увидеть на специальном дисплее, который имеет свойство памяти и сохраняет данные. Молоток Шмидта имеет возможность подключения к компьютеру, так как дополнительно оснащен разъемами. Данный вид склерометра работает с показателями прочности от 5 до 120 МПа. Память измерителя сохраняет до 1000 версий на протяжении 100 суток.

Сила энергии удара оказывает прямое влияние на прочность бетонной и железобетонной поверхностей, поэтому они могут быть нескольких типов.

• МШ-20. Этот инструмент характеризуется наименьшей силой ударов – 196 Дж. Он способен точно и качественно определить показатель прочности раствора из цемента и кирпичной кладки.
• Молоток РТ работает со значением в 200–500 Дж. Измеритель принято использовать, чтобы измерять прочность бетона первой свежести в стяжках из смеси песка и цемента. Склерометр имеет маятниковый тип, может проводить вертикальные и горизонтальные замеры.
• МШ-75 (L) работает с ударами в 735 Дж. Основным направлением в применении молотка Шмидта является установка прочности бетона, который характеризуется толщиной не более 10 см, а также кирпича.
• МШ-225 (N) – это самый мощный тип склерометра, который работает с силой удара в 2207 Дж. Инструмент способен определить прочность конструкции, что имеет толщину от 7 до 10 см и более. Прибор имеет диапазон измерения от 10 до 70 МПа. Корпус оснащен таблицей, что имеет 3 графика.

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.