Молоток Шмидта. Доверяй, но проверяй. Молоток шмидта что это.

Молоток Шмидта является значимым результатом работы швейцарского ученого Эрнеста Шмидта, который изобрел этот инструмент в 1948 году. С его помощью стало возможным проводить измерения прочности бетонных конструкций прямо на строительных площадках.

Молоток Шмидта — поверка за 5 минут

В 1948 году Эрнст Шмидт разработал прибор, известный как «молоток Шмидта». Этот инструмент предназначен для проведения неразрушающего контроля прочности бетона на сжатие.

Молоток Шмидта представляет собой устройство, позволяющее измерять упругие свойства бетона или камня. В современном строительстве молотки Шмидта находят широкое применение для оценки прочности бетонных конструкций. В Европе испытания с использованием этого прибора регулируются стандартом EN 12504-2.

Когда испытательный молоток ударяет по поверхности бетона с определенной энергии через подпружиненный штифт, происходит отскок, который выражается в единицах отскока. Этот параметр зависит от твердости бетонной поверхности и фиксируется испытательным устройством. Для производства испытания молоток следует держать перпендикулярно поверхности, которая, в свою очередь, должна быть подготовлена: ровной и гладкой. Важно помнить, что молоток Шмидта не предназначен для использования на маленьких образцах и может оставлять следы на бетоне. Пользуясь таблицами пересчета, величину отскока можно трансформировать в показатель прочности на сжатие.

Различные производители предоставляют молотки Шмидта с различными диапазонами энергии воздействия.

Несмотря на то что молоток Шмидта является быстрым и недорогим инструментом для проверки однородности бетонных конструкций, он имеет свои ограничения. Испытания методом неразрушающего контроля чувствительны к местным изменениям в характеристиках образца. Для уменьшения влияния таких флуктуаций рекомендуется брать несколько измерений и вычислять их среднее значение. Исследования показали, что влажность влага в материал оказывает негативное влияние на показания прибора: увеличение влажности ведет к снижению показателей отскока (R). Другие факторы, которые могут повлиять на результаты, включают тип крупного заполнителя, марку цемента, форму и степень карбонизации поверхности бетона.

Каждый молоток имеет свои уникальные характеристики и должен быть откалиброван согласно типу бетона с учетом используемых заполнителей.

Испытания могут проводиться под разными углами: горизонтально, вертикально или под промежуточным углом. При каждом из этих положений число отскока для одного и того же образца бетона будет отличаться, именно поэтому необходимо наличие специальной калибровочной таблицы, чтобы корректировать полученные значения.

Между различными исследованиями была выявлена общая корреляция между прочностью бетона на сжатие и показателями отскока; однако у исследователей возникли значительные разногласия касательно точности такой оценки.

Однако отклонение прочности, полученное с использованием корректно откалиброванного молотка, может варьироваться от +/- 15 % до +/- 20 %.

Иллюстрации молотка Шмидта:

На изображении представлено испытание бетона с использованием молотка Шмидта.

Методы проверки прочности бетона

В современном строительстве существуют два основных метода определения прочности бетона: разрушающие и неразрушающие испытания. Неразрушающие механические методы основываются на взаимосвязи между прочностью бетона и другими механическими свойствами, такими как прочность на сдвиг, прочность на отрыв и прочность на сжатие. В зависимости от типа свойства, которое необходимо оценить, обычно используются следующие методы неразрушающего контроля:

• отрыв;
• пластическая деформация;
• скол ребра;
• упругий отскок.

Выбор метода испытания зависит от размера и формы изделий, целей испытаний, требуемой точности результатов и удобства проведения замеров. Молоток Шмидта является наиболее часто используемым инструментом для определения прочностных характеристик бетона по всему миру. Его также называют склерометром, что происходит от греческого слова «склерометр».

Исторически, молоток Шмидта был задуман в 1948 году швейцарским инженером Эрнстом Шмидтом, и он впервые предоставил возможность измерять прочность бетонных конструкций непосредственно на местах их возведения.

Принцип работы молотка Шмидта

Работа молотка Шмидта основывается на принципе упругой отдачи, который включает измерение твердости бетонных поверхностей. Эта концепция перенята из практики измерения твердости металлов. Процесс заключается в том, что специальная ударная среда производит удар по сферической матрице, которая предварительно напряжена в бетоне.

Конструкция устройства такова, что после удара в бетон, специальная система пружин дает возможность ударному телу свободно отклоняться. Величина отскока, полученная в результате удара, служит показателем твердости исследуемого материала. Твердость определяется по измерительной кривой, которая прикреплена к прибору.

Устройство молотка Шмидта состоит из следующих компонентов:

1 — ударный поршень или штифт, который производит удар.

2 — бетонная поверхность, на которой проводится тестирование.

3 — корпус молотка, обеспечивающий защиту механизма.

4 — ползун, который имеет направляющие стержни для точности выполнения замеров.

5 — коническая часть корпуса, придающая устройству устойчивость.

6 — не указан в списке, но важный элемент для управления подачей удара.

7 — ударный стержень, который служит направляющим элементом.

8 — шайба для регулировки ударного корпуса, обеспечивающая точность удара.

9 — не обозначен, но необходим для производства корректного измерения.

10 — разделительное кольцо для разграничения различных компонентов конструкции.

11 — задняя крышка инструмента, защищающая внутренние механизмы.

12 — сжимающая пружина, обеспечивающая возможность удара.

13 — упорная часть пружины для повышения эффективности удара.

14 — ударный корпус с фиксированной массой, обеспечивающий стабильность удара.

15 — пружина молотка, обеспечивающая возврат ударного элемента.

16 — та же функция, как и предыдущий элемент, для более точной работы.

17 — штифт, направляющий молоток во время измерения.

18 — войлочное кольцо, которое может использоваться для стабилизации удара.

19 — смотровое окно с Шмидт-Шкалом, позволяющее видеть показания во время испытания.

20 — сцепной винт, фиксирующий элементы конструкции.

21 — контрольная гайка, обеспечивающая правильное затягивание компонентов.

22 — не указано, но может быть важным для стабильности конструкции.

23 — предохранительная пружина, защищающая от повреждений.

Вся работа молотка осуществляется на основе расчетов ударного импульса, который возникает, когда происходит нагрузка. Удар производится по крепкой поверхность (бетон), при этом необходимо, чтобы оборудование не выходило за рамки металлической арматуры, и измеряется высота отскока молотка, что в итоге дает представление о прочности бетона на сжатие.

Процесс работы молотка Шмидта можно представить следующими шагами:

• ударный механизм прибора прикладывается к исследуемой поверхности;
• обеими руками аккуратно нажимают на молоток в сторону бетона до момента, когда происходит удар бойка;
• после удара на шкале отображаются показания;
• для повышения точности измерений желательно провести не менее 9 испытаний.

Измерения производятся на небольших участках, каждый из которых предварительно закрашивается, чтобы обеспечить возможность их испытания. Все данные фиксируются и затем сравниваются, при этом расстояние между ударами должно быть не менее 25 мм. В некоторых случаях результаты могут варьироваться, но, как правило, наблюдается схожесть. Учитывая полученные результаты, вычисляется среднее арифметическое. Если какой-то удар попадает в зону с различными свойствами, данные игнорируются, и удар повторяется в другой точке, чтобы обеспечить корректность испытания.

Разновидности молотка Шмидта

Молотки Шмидта классифицируются по принципу действия на два основных подтипа:

• устройства механического действия – представляют собой цилиндрический корпус, внутри которого размещается ударный механизм, состоящий из индикаторной шкалы и отталкивающей пружины. Этот инструмент оптимально подходит для определения прочности бетона в пределах от 5 МПа до 50 МПа и часто используется для обследования железобетонных или бетонных конструкций;
• устройства ультразвукового действия – обладают встроенным или внешним электронным блоком, который отображает результаты на дисплее и способен сохранять показания в памяти прибора в течение некоторого времени. При желании устройство можно подключить к компьютеру с помощью специальных разъемов и клавиатуры. Этот тип молотка может диагностировать прочностные характеристики, находясь в диапазоне от 5 МПа до 120 МПа, и обладает памятью, способной сохранять до 1000 тестов в течение 100 дней.

Классификация молотков Шмидта также может проводиться по мощности удара:

• МШ 20 – прибор с наименьшим значением энергии удара (196 Дж). Этот инструмент используется в основном для определения прочности цементных растворов в кирпичной кладке;
• молоток типа РТ – с диапазоном энергии удары от 200 до 500 Дж. Он применяется для определения прочности свежезалитого бетона в цементно-песчаных стяжках и может измерять как вертикально, так и горизонтально;
• МШ 75 (тип L) – с энергией удара в 735 Дж. Обычно используется для определения прочности бетонных изделий толщиной менее 100 мм и кирпича;
• МШ-225 (тип N) – наиболее мощный прибор с энергией удара до 2207 Дж. Этот молоток предназначен для определения прочности бетонных конструкций с толщиной от 70 до 100 мм и более, а диапазон измерений составляет от 10 до 70 МПа. На корпусе прибора может быть размещена таблица с тремя графиками для удобства использования.

Устройство и принцип работы

Склерометры, которые часто называют молотками Шмидта, содержат несколько основных элементов:

• плунжер ударного типа, также известный как индентор;
• корпус, который защищает внутренние механизмы;
• ползунки, оснащенные направляющими стержнями для обеспечения точности замеров;
• конус, обеспечивающий устойчивость конструкции;
• кнопки стопора, которые управляют механизмом;
• штоки, которые обеспечивают отзывчивость работы молотка;
• колпачки для защиты и стабильности;
• кольца разъема, гарантирующие безопасность соединений;
• задняя крышка прибора, защищающая внутренние механизмы;
• пружина с сжимающими свойствами, обеспечивающая возможность удара;
• предохраняющие элементы конструкции для дополнительной защиты;

• бойки, обладающие определенным весом и служащие для удара;
• пружины с фиксирующими свойствами для обеспечения стабильности;
• ударяющие элементы пружины для создания нужной силы;
• втулка, что помогает направлять работу склерометра;
• войлочные кольца, которые могут служить для стабилизации при измерениях;
• индикаторы шкалы для точного отображения параметров;
• винты, обеспечивающие сцепку элементов конструкции;
• гайки контроля для обеспечения надежной фиксации;
• штифты, которые помогают в механике;
• пружины предохранения, защищающие прибор от повреждений.

Работа склерометра основывается на принципе упругого отскока, который модифицируется путем измерения ударного импульса. После удара по бетону ударный элемент свободно отклоняется благодаря системе пружин, а шкала, присоединенная к прибору, вычисляет необходимое значение.

После окончания его работы стоит обратиться к соответствующей таблице значений, которая поможет объяснить результаты измерений.

Инструкция по применению

Тестер Шмидта функционирует, вычисляя ударные импульсы, возникающие под нагрузкой. Удары производятся на твердых поверхностях, где отсутствует металлическая арматура. Следуйте данной инструкции:

1. прикладывайте ударный механизм к исследуемой поверхности;
2. обеими руками аккуратно нажмите на склерометр в сторону бетонной поверхности, пока не произойдет удар бойка;
3. после удара на шкале можно увидеть показания;
4. чтобы получить высокую точность, проводите испытания не менее 9 раз.

Все измерения следует проводить на небольших участках, перед просветом которых были проведены предварительные меры: квадратные деления. Каждое отдельное измерение записывается для дальнейшего сравнения. Расстояние между ударами должно составлять минимум 25 мм. В некоторых случаях значения могут совпадать или сильно отличаться. Из последующих данных вы можете вычислить среднее арифметическое, что поможет в дальнейшем анализе, но помните, что в расчеты может быть добавлена небольшая погрешность.

Важно помнить, что если во время измерений молоток ударяет по пустому инертному материалу, полученные данные не будут учитывать. В подобном случае стоит повторить удар в другой точке.

Разновидности

Испытатели бетона могут быть классифицированы на несколько подтипов, в зависимости от механизма действия.

• Склерометр с механическим воздействием. Он имеет цилиндрический корпус, внутри которого размещен ударный механизм, оснащенный индикаторной шкалой со стрелкой и отталкивающей пружиной. Этот вид прибора используется для определения прочностных характеристик бетона с пределами от 5 до 50 МПа. Прибор активно применяется при исследовании конструкций из бетона и железобетона.
• Измеритель прочности с ультразвуковым принципом действия. В его конструкции предусмотрен встроенный или внешний электронный блок. Результаты отображаются на дисплее и могут сохраняться в памяти. В этом случае молоток Шмидта может быть подключен к компьютеру через специальные интерфейсы и разъемы. Этот тип устройства предназначен для анализа прочностных характеристик с диапазоном от 5 до 120 МПа и способен запомнить до 1000 версий данных за 100 суток.

Прочность бетона и железобетонных конструкций определяется в зависимости от энергии удара, что, в свою очередь, предполагает наличие различных типов устройства:

• МШ-20. Этот инструмент характеризуется самой низкой силой ударов (196 Дж). Прибор чаще всего применяется для оценки прочности цементных растворов в кирпичной кладке;
• Молоток типа РТ. Работает в диапазоне от 200 до 500 Дж. Он используется для определения прочности свежезалитого бетона в цементно-песчаной стяжке. Молоток может выполнять замеры как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости;
• МШ-75 (тип L). Обладает энергией удара 735 Дж и в основном используется для оценки прочности бетонных изделий толщиной менее 100 мм и кирпичей;
• МШ-225 (тип N). Этот покупаемый прибор является наиболее мощным, имея силу удара 2207 Дж. Он предназначен для определения прочности конструкций бетона толщиной от 70 до 100 мм и более. Измерительный диапазон находится в пределах от 10 до 70 МПа. Корпус часто снабжен таблицей с тремя графиками для удобства чтения данных.

Виды склерометров

Метрика прочности бетона на сжатие отображается на цифровой шкале. Каждая шкала фиксирует высоту отскока ударного элемента. Чем больше отскок, тем больше твердость бетона.

Существует множество типов молотков Шмидта, которые можно классифицировать по принципу их действия (механическое или ультразвуковое воздействие) и по используемой энергии удара, измеряемой в Дж.

Приборы механического и ультразвукового действия

Механический прибор предназначен для испытания бетонных и железобетонных конструкций, имеет цилиндрическую форму с внутренним ударным механизмом, который включает пружины, индикаторную шкалу и ударное тело. Чувствительность этого устройства варьируется от 5 до 50 МПа.

В отличие от механической конструкции, ультразвуковой молоток Шмидта комплектуется современными электронными блоками, позволяющими сохранять данные в памяти до 100 дней с максимально 1000 измерениями.

Эта конструкция стала наиболее предпочтительной по ряду причин. Во-первых, результаты не нужно запоминать — они сохраняются в блоке памяти на срок до 100 дней. Устройство может подключаться к компьютеру для удобства использования.

Чувствительность электронной версии значительно выше, чем у механической конструкции, с диапазоном измерений от 5 до 120 МПа.

Классификация по энергии удара

По силе удара различают 4 основные модификации приборов:

• 1 модификация — наименее «мощный» МШ 20, где энергия удара не превышает 196 кДж;
• 2 модификация – молоток маятникового типа РТ, работающий в двух плоскостях с энергией удара от 200 до 500 кДж;
• 3 модификация — МШ 75 (тип L). Энергия удара равна 735 кДж;
• 4 модификация — МШ-225 (тип N). Самая мощная модель из всех, с энергией удара до 2207 Дж и чувствительностью от 10 до 70 МПа.

Приборы имеют различные функции и назначение. MSH 20 специализирован для измерения прочности плитки, PT — для оценивания свежезалитого цемента, а MSH-225 (тип N) — для проверки прочности кирпича и бетона толщиной до 100 мм. MSH 75 (тип L) используется для разрушения стен толщиной не менее 70 мм.

Молоток Шмидта: инструкция по применению

Использование устройства начинается с выбора подходящего места на поверхности конструкции. Затем прибор прикладывается к поверхности, и с помощью его удара производится измерение прочности.

Постоянное давление прикладывается обеими руками, пока не произойдет удар ударного механизма о поверхность.

На шкале отображается числовое значение, которое показывает величину твердости материала.

Простая связь между показателем прочности сжатия в бетоне и его твердостью выглядит следующим образом:

• менее прочный свежезалитый бетон выдерживает давление от 1 до 10 МПа;
• обычный, затвердевший бетон — от 10 до 70 МПа;
• отвердевший раствор разрушается под давлением от 70 до 100 МПа;
• сверхпрочный бетон может выдерживать давление более 100 МПа.

Для того чтобы прибор обеспечил надежные результаты, необходимо проводить не менее 9 замеров с минимальным расстоянием между ними в 25 мм.

«Технические хитрости»

Чтобы не происходило повторное измерение одного и того же участка, поверхность бетона лучше разбить на 9 квадратов.

Каждый участок должен быть измерен, а результат зафиксирован для последующего анализа. Если молоток ударяет по области, где находится пустота, результаты испытания не учитываются.

Все 9 образцов могут давать идентичные или слегка отличающиеся значения. Для анализа результатов стоит использовать среднее арифметическое 9 ударов.

Не применяйте устройство в суровых условиях, которые могут влиять на свойства материала, таких как высокие или низкие температуры, механические, термические или химические воздействия.

Немного цифр

Бетонные конструкции демонстрируют разнообразие прочности на сжатие уже через 28 дней после заливки (предполагаемое отклонение не более 13,5 %). Этот показатель зависит от качества и марок используемых строительных материалов:

Таблица.1 Средняя прочность на сжатие испытательных кубов из бетона с длиной грани 15 см в зависимости от качества и класса.

Типы бетона (кроме газобетона)

Отклонение от стандарта в %.