Молоток Шмидта (склерометр Шмидта)

Некоторые модели молотка Шмидта комплектуются предохранителем и контрольной гайкой, а также четырьмя пружинами, каждая из которых выполняет свою функцию: сжимающая, ударяющая, предохраняющая и фиксирующая. Обязательно присутствуют сцепляющий винт, штифт, шкала Шмидта и дисплей для удобства работы.

Молоток Шмидта — поверка за 5 минут

В 1948 году немецкий инженер Эрнст Шмидт создал уникальное устройство, которое позже стало известным как Молоток Шмидта. Это изобретение открыло новые возможности для проведения неразрушающего контроля и испытания прочности на сжатие различных материалов, таких как бетон и камень.

Молоток Шмидта — это специфический прибор, предназначенный для измерения упругих свойств и прочности таких материалов, как бетон и различные типы камня. В настоящий момент молотки Шмидта широко используются по всему миру в целях оценки прочности бетона на строительных объектах. Европейский стандарт на испытания с помощью молотка Шмидта обозначается как EN 12504-2.

Процесс измерения с использованием испытательного молотка предполагает, что устройство наносит удар по поверхности бетона с помощью пружинного механизма, который обеспечивает определенную энергию удара, а затем фиксирует величину отскока, выраженную в единицах отскока. Уровень этого отскока напрямую зависит от твердости бетонной поверхности и фиксируется специальным оборудованием, встроенным в молоток. Важно, чтобы молоток был удерживаем перпендикулярно к тестируемой поверхности, а сама поверхность должна быть гладкой и ровной, иначе результаты могут быть искаженными. Следует также учитывать, что молоток Шмидта не рекомендуется использовать с небольшими образцами, так как он может оставлять на них следы. При этом, обращаясь к специальным таблицам преобразования, можно получить значение прочности на сжатие на основе полученного отскакивающего значения.

Различные модели молотков Шмидта, доступные от оригинальных производителей, охватывают широкий диапазон энергий ударов и предназначены для различных условий эксплуатации.

Хотя данный инструмент дает возможность быстро и недорого проверить однородность и прочность бетона, следует также учитывать его ограничения. Методы неразрушающего контроля с помощью этого устройства чувствительны к локальным изменениям в тестируемом объекте. Чтобы минимизировать влияние этих изменений, рекомендуется делать несколько измерений и использовать среднее значение. Исследования показали, что внутреннее содержание влаги в бетоне также влияет на показания молотка Шмидта: чем выше содержание влаги, тем ниже значения отскока. На результаты испытаний могут также влиять другие факторы, такие как тип крупного заполнителя, вид цемента, наличие плесени и степень карбонизации поверхности бетона.

Каждый отдельный молоток Шмидта имеет свои уникальные характеристики. Поэтому обязательна их калибровка для использования с бетоном, сделанным из заполнителей определенного происхождения.

Испытание можно проводить в разных ориентациях: горизонтально, вертикально или под углом. На каждом угле результат отскока, даже при использовании одного и того же образца бетона, будет варьироваться, что потребует отдельной калибровочной диаграммы или поправки для получения точных измерений.

Современные исследования обнаружили, что существует общая корреляция между прочностью на сжатие бетона и величиной отскока. Тем не менее, у разных исследователей по-прежнему есть разногласия относительно точности оценки прочности на основе измерений отскока.

Разброс значений прочности, полученный с помощью правильно откалиброванного молотка, может составлять от ± 15% до ± 20%.

Иллюстрации молотка Шмидта:

Тестирование бетона молотком Шмитта

Принцип работы молотка Шмидта

Молоток Шмидта функционирует благодаря механизму упругого отскока, который основан на измерениях значений ударного импульса. Этот метод заимствован из практики, используемой для проверки прочностных характеристик металла, и заключается в том, что под воздействием удара специального ударника наносится удар по сферическому штампу, который заранее прижимается к поверхности бетона.

Конструкция склерометра позволяет ударнику после удара свободно отскакивать, и величина этого обратного отскока служит показателем твердости тестируемого материала. С помощью градуированной шкалы, размещенной на самом устройстве, рассчитывается прочность на сжатие бетона.

Измерения в большинстве случаев проводятся на небольших участках, которые предварительно делятся на квадраты. Соседние измерения проводятся на расстоянии не менее 25 мм друг от друга. Полученные значения потом сопоставляются для вычисления среднего арифметического значения, что позволяет увеличить точность результатов.

Одними из самых популярных моделей молотков Шмидта на современном рынке являются изделия швейцарской компании Proceq.

Рассмотрим модельный ряд наиболее популярных моделей и модификаций, поставляемых компанией «Альфа-Тест»:

Original Schmidt

Эта модель имеет возможность проведения оценки объектов контроля в диапазоне прочности от 10 до 70 Нм. Подходит для проверки таких материалов, как бетон, строительные смеси, скальные породы и даже бумажные рулоны.

Преимущества: может быть использован как для анализа уже построенных зданий, так и для новых строительств. Оснащен функцией документирования итогов испытаний на специальной ленте, что значительно упрощает процесс записи данных.

Тип N — Энергия удара этого молотка составляет 2,207 Нм. Значения отскока считываются со шкалы для последующих расчетов среднего значения прочности. Прочность на сжатие может быть определена благодаря специальной диаграмме преобразований.

Тип L — Энергия удара этого устройства составляет 0,735 Нм. Эта модель выделяется своей меньшей энергией удара и предназначена для оценки тонкостенных объектов с толщиной от 50 до 100 мм, а также для контроля малогабаритных изделий, таких как искусственные камни или керны.

Стандарты для молотка Шмидта Original SCHMIDT включают:

• ISO/DIS 8045
• EN 12 504-2
• ENV 206
• DIN 1048, часть 2
• BS 1881, часть 202
• ASTM C 805
• ASTM D 5873 (Камень)
• NFP 18-417
• B 15-225
• JGJ/T 23-2001
• JJG 817-1993

Silver Schmidt

Преимущества: высокая степень надежности, простота управления, возможность автоматического пересчета результатов в нужные единицы измерения, что делает его удобным в использовании.

• молоток Silver Schmidt тип ST (N) с стандартной энергией удара (2,207 Нм);
• молоток Silver Schmidt тип ST (L) с пониженной энергией удара (0,735 Нм);
• молоток Silver Schmidt тип PC (N) со стандартной энергией удара (2,207 Нм) и подключением к ПК, а также увеличенным объемом интегрированной памяти;
• молоток Silver Schmidt тип PC (L) с уменьшенной энергией удара (0,735 Нм) и так же с возможностью подключения к ПК и увеличенной памятью.

Эта модель разработана для испытания широкого диапазона бетонов, строительных растворов и каменных пород. Всего выделяют два типа модификаций, которые отличаются по величине удара.

Более подробная информация о приборе доступна здесь>>>

Принцип работы молотка Шмидта

Исправный склерометр Шмидта демонстрирует прочность бетона при воздействии ударов по его поверхности с последующим упругим отскоком. С помощью статистических данных можно определить, насколько тестируемый бетон устойчив к разрушительным влияниям.

Работа устройства основана на анализе ударного импульса, который возникает при прикладывании механической нагрузки к твердой поверхности тестируемого объекта. Упрощенный алгоритм работы прибора можно описать следующим образом:

• ударный механизм (индентор) должен плотно прижаться к поверхности бетона, избегая мест с металлическими частями (арматурой);
• за счет действий пружины индентор выполняет удар по тестируемой поверхности;
• система из четырех пружин возвращает ударник (плужнер) в исходное положение, позволяя ему осуществить свободный отскок.

Виды склерометров

Степень прочности бетона на сжатие отображается на цифровой шкале. Каждый числовой индикатор соответствует высоте, на которую отскочил бойок. Чем выше этот отскок, тем тверже материал бетона.

Существуют различные типы молотка Шмидта, классифицируемые по принципу работы (механическое или ультразвуковое воздействие на испытуемый объект). Вторая распространенная классификация основана на измерении энергии удара, которая выражается в Джоулях (Дж).

Приборы механического и ультразвукового действия

Механические устройства, предназначенные для исследования железобетонных или бетонных конструкций, имеют цилиндрическую форму, внутри которой помещен ударный механизм, работающий на основе отталкивающей пружины, индикаторной шкалы и бойка.

Чувствительность таких приборов колеблется в диапазоне от 5 до 50 МПа.

Электронные молоты Шмидта, работающие на основе ультразвуковых технологий, оснащены специальными электронными блоками различных типов, позволяющими получить более точные и надежные результаты.

Конструкция таких приборов считается предпочтительной. Во-первых, результаты не нужно записывать вручную, так как они сохраняются в памяти устройства на срок до 100 суток. Общая память может хранить до 1000 измерений. Молоток успешно подключается к компьютеру благодаря наличию специальных портов и разъемов, что обеспечивает простоту анализа данных.

Чувствительность электронной версии значительно превышает аналогичную у механического устройства, позволяя регистрировать прочность в диапазоне от 5 МПа до 120 МПа.

Классификация по энергии удара

По уровню энергий удара выделяют четыре основные модификации склерометра:

• 1 модификация — это наименее мощный вариант — МШ 20, с энергией удара не превышающей 196 Дж;
• 2 модификация – маятникового типа РТ, работающий в двух плоскостях, с мощностью удара от 200 до 500 Дж;
• 3 модификация — МШ 75 (тип L), где сила удара составляет 735 Дж;
• 4 модификация — МШ-225 (тип N) — это самый мощный из представленных вариантов, с энергией удара до 2207 Дж и чувствительностью от 10 до 70 МПа.

Различные приборы имеют свое определенное назначение. МШ 20 предназначен для измерения прочности раствора, который используется в кирпичной кладке, тогда как РТ применяют для проверки прочности свежезалитой цементно-песчаной стяжки. МШ-225 (тип N) подходит для оценки прочности бетона и кирпича толщиной до 100 мм. Ориентировочные цели применения МШ 75 (тип L) связаны с проверкой надежности стен, толщина которых составляет не менее 70 мм.

Инструкция по применению

Молоток Шмидта функционирует на основе расчетов ударных импульсов, возникающих при нагрузках. Удары осуществляются о твердые поверхности, на которых отсутствуют металлические арматуры. Для правильного применения измерителя необходимо следовать данной инструкции:

1. плотно приставить ударный механизм к поверхности, которая будет пройдена испытанием;
2. используя обе руки, аккуратно приложить давление на склерометр в направлении бетонной поверхности до момента, когда произойдет удар бойка;
3. посмотреть на шкалу показаний, где высветятся результаты после выполнения вышеописанных действий;
4. для обеспечения максимальной точности, проверка прочности с помощью молотка Шмидта должна проходить не менее 9 раз с измерением и фиксацией каждого результата.

Измерения предпочтительно проводить на участках небольшой площади. Перед этим следует разделить область на квадраты, после чего переходить к их последующему испытанию. Каждый результат прочности нужно фиксировать и затем сопоставлять с предыдущими данными. Расстояние между ударами должно составлять не менее 0,25 см. В некоторых случаях значения, полученные в процессе испытаний, могут различаться или же совпадать. Для получения окончательного ответа нужно вычислить среднее арифметическое значение, допускающее незначительные погрешности.

Важно! Если в процессе испытаний удар пришелся на пустой заполнитель, данные необходимо игнорировать. В этом случае следует повторить удар, но в другой области.

Разновидности

В зависимости от принципа действия устройства для измерения прочности бетонных конструкций может быть выделено несколько подтипов.

• Склерометры механического типа. Эти устройства имеют цилиндрический корпус с внутренним ударным механизмом. Оснащены индикаторной шкалой с отображением результатов. Они применяются для определения прочности бетонных конструкций в диапазоне от 5 до 50 МПа и подходят как для бетонных, так и железобетонных изделий.
• Приборы ультразвукового типа. У них имеется встроенный или внешний блок, данные отображаются на специальном дисплее с функцией памяти, которая сохраняет результаты испытаний. Молоток Шмидта имеет возможность подключения к компьютеру благодаря соответствующим разъемам. Ультразвуковые устройства успешно работают в диапазоне прочности от 5 до 120 МПа и могут хранить до 1000 измерений на протяжении 100 суток.

Сила удара оказывает непосредственное влияние на прочность бетона и железобетона, и именно по этому критерию выделяют несколько типов приборов.

• МШ-20. Этот инструмент характеризуется самой минимальной силой удара — 196 Дж. Он позволяет точно и качественно определять прочность раствора для кирпичной кладки.
• Молоток РТ работает с количеством энергии удара в диапазоне 200–500 Дж. Этот измеритель используется для проверки прочности свежезалитого бетона, особенно в цементно-песчаных стяжках. Склерометр имеет маятниковую конструкцию и способен проводить измерения как вертикально, так и горизонтально.
• МШ-75 (тип L) использует удары силой 735 Дж. Главной целью применения этого молотка является определение прочности бетона толщиной не более 10 см, а также для оценки прочности кирпича.
• МШ-225 (тип N) – это самый мощный тип склерометра с силой удара до 2207 Дж. Этот инструмент способен определять прочность конструкций толщиной от 7 до 10 см и более, с диапазоном измерений от 10 до 70 МПа. Корпус прибора оснащен таблицей, имеющей три графика для удобства расчета.

Что такое молот Шмидта?

Молот Шмидта — это специализированный испытательный прибор, предназначенный для оценки твердости бетонной поверхности на основании величины отскока стальной массы с пружинной системой, которая наносит удар с заданной энергией. В результате этих измерений определяется количество отражений, которые считываются со шкалы молотка или — в случае электронных моделей — на дисплее. Для проверки прочности бетона используются четыре типа молотков Шмидта, каждый из которых отличается по силе удара, что позволяет использовать их для различных типов бетона. Вот их описание:

• нормальный молот типа N, имеющий энергию удара 2,21 Н·m, применяется для испытаний обычного бетона в монолитных и быстростроящихся конструкциях;
• легкий молот типа L с энергией удара 0,74 Н·m, предназначен для испытаний легкого бетона и растворов;
• тяжелый молот типа M с энергией удара 29,5 Н·m, используется для исследования прочности бетонных дорожных и аэропортовых покрытий, мостов, фундаментов и прочих массивных сооружений;
• Маятниковый молоток типа P с энергией удара 0,88 Н·m, предназначен для испытания бетонов и материалов с низкой твердостью и прочностью, таких как газобетон или штукатурка.

Важным аспектом является правильный выбор типа молотка для определения прочности конкретного вида бетона, что напрямую влияет на точность полученных результатов. Обязательна и правильная калибровка устройства, которая должна проводиться по стандартам надежного источника.

Проверка прочности бетона молотком Шмидта

Использование склерометрического метода для определения прочности и однородности бетонных слоев является одним из наиболее эффективных подходов, так как метод позволяет выполнить множество измерений на поверхности испытуемого объекта за короткое время. Однако при проведении таких исследований стоит учитывать следующие моменты:

1. Для корректного использования склерометра необходимо сопоставить полученные данные с результатами, полученными на кернах, вырезанных из испытуемой конструкции и проверенных в лабораторных условиях. При отсутствии корреляции результаты могут быть искажены, что может привести к погрешности в измерениях до ± 30 %;
2. Измерения с помощью молотка Шмидта не должны проводиться непосредственно над арматурой с толщиной покрытия менее 3 см, над зернами крупного заполнителя, в местах, где зафиксирована высокая влажность, а также на верхних горизонтальных поверхностях элементов во время бетонирования;
3. Выбор правильного типа молотка имеет особую важность; он должен быть подобран в соответствии с толщиной и твердостью конструкции. Например, для испытания газобетона стоит использовать именно маятниковый молоток;
4. Проведению склерометрического варианта испытания предшествует проверка системы армирования, необходимо удалить корродированный бетон и подготовить поверхность — отшлифовать и обеспылить ее. В случае измерения одного элемента следует осуществить не менее 12 измерений с шестью показаниями в каждом;
5. Использование молотка Шмидта для оценки прочности и однородности бетона является одним из наиболее простых и доступных способов, проведения которого можно избежать привлечения специализированных лабораторий. Важно лишь правильно выбрать инструмент и следовать всем вышеописанным инструкциям.