Способ определения прочности по усилию выдергивания дюбель-гвоздя, погруженного в тестируемый бетон, и дюбель-гвоздь.
METHOD OF DETERMINING STRENGTH BY PULLING ACTION OF DOWEL-NAIL IMMERSED IN TESTED CONCRETE, AND DOWEL-NAIL

Область техники
Изобретения относятся к области исследования прочностных свойств бетонов и может быть использовано для контроля прочности бетонных конструкций.
Уровень техники
Близким по технической сущности является способ, реализованный при использовании устройства по патенту РФ на изобретение № 2246109, который опубликован 10.02.2005г., по МПК G01N 3/38, включающий высверливание шпура в теле бетона, установление размера образца путем прорезания в теле бетона соосно шпуру кольцевой канавки, размещение в ней металлической цилиндрической2 обоймы, соразмерной образцу, закрепление в нем соединенного с прибором анкерного устройства и выдергивание его с разрушающим усилием, с последующим определением прочности по разрушающему усилию.
К недостаткам вышеописанного способа можно отнести высокую трудоемкость при подготовке шпура для определении прочности бетона.
Наиболее близким по технической сущности является способ, реализованный при использовании устройства для определения прочности бетона в конструкциях по ГОСТ 22690-88 Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля (метод отрыва со скалыванием), включающий высверливание шпура в теле бетона, закрепление в нем соединенного с прибором анкерного устройства и выдергивание его с разрушающим усилием, с последующим определением прочности по разрушающему усилию.
К недостаткам вышеописанного способа можно отнести высокую трудоемкость при подготовке шпура для определении прочности бетона.
Близким по технической сущности является дюбель-гвоздь исполнение 2 по ТУ 14-4-1731-92, введенные в действие в 1992г., содержащий стержень с прямым рифлением поверхности с головкой и шайбу.
К недостаткам дюбель-гвоздя исполнение 2 по ТУ 14-4-1731-92 можно отнести пониженную сопротивляемость выдергиванию по направлению оси симметрии при определении прочности бетонов.
Близким по технической сущности является гвоздь ершёный по чертеж (ГОСТ) 7811-7120 ГЕ, содержащий корпус с головкой, выполненными на корпусе поперечными насечками (накаткой).
К недостаткам гвоздя ершёного можно отнести пониженную сопротивляемость выдергиванию по направлению оси симметрии при определении прочности бетонов с учётом относительной мягкости материала, при условии, что если недостаточная твердость материала из которого он изготовлен и позволит ему погрузиться в бетон, но поперечные насечки пластически деформируются при погружении в бетон и при выдергивании практически будут отсутствовать.
Наиболее близким по технической сущности является дюбель-гвоздь по патенту РФ на изобретение № 2706390, который опубликован 18.11.2019г., по МПК G01N 3/48, на цилиндрической поверхности которого нанесена шкала.
К недостаткам вышеописанного устройства можно отнести пониженную сопротивляемость выдергиванию по направлению оси симметрии при определении прочности бетонов.
Наиболее близкой по технической сущности является шайба дюбель-гвоздя ТУ 14-4-1731-92, введенные в действие в 1992г.
Раскрытие изобретений
Задачей изобретений является снижение трудоемкости и повышение информативности при определении прочности бетонов.
Технические результаты изобретений – снижение времени (трудозатрат) на определение прочности бетонов для способа и повышение сопротивляемости выдергиванию дюбель-гвоздя при определении прочности бетонов путем отрыва от тела бетона конструкции образцов для устройства.
Технические результаты достигаются тем, что определение прочности производят по усилию выдергивания дюбель-гвоздя, погруженного в тестируемый бетон, при этом или дюбель-гвоздь с шайбой для захвата выдергивающим устройством погружают полностью в тестируемый бетон до шайбы, упирающейся с одной стороны в тестируемый бетон, а с другой стороны в шляпку дюбель-гвоздя, или дюбель-гвоздь без шайбы для захвата выдергивающим устройством погружают с зазором, для захвата в районе шляпки дюбель-гвоздя выдергивающим устройством, между шляпкой дюбель-гвоздя и тестируемым бетоном, или дюбель-гвоздь без шайбы для захвата выдергивающим устройством погружают полностью до шляпки дюбель-гвоздя и удаляют часть тестируемого бетона в объеме, необходимом для захвата в районе шляпки дюбель-гвоздя выдергивающим устройством.
Следует отметить, что в исполнении 2 по ТУ 14-4-1731-92 дюбель-гвоздь имеет рифление на стержне фактически выполненное в виде цилиндра, но не прямого кругового, а в исполнении 1 стержень дюбель-гвоздя - прямой кругового цилиндр.
В способе определения прочности на, по меньшей мере, части цилиндрической поверхности дюбель-гвоздя могут быть выполнены поперечные насечки или близкие к поперечным либо накатка поперечная или близкая к поперечной.
В способе определения прочности может быть заранее определена зависимость, или в другой формулировке график, усилия выдергивания дюбель-гвоздя из образцов бетонов различной прочности (дюбель-гвоздя конкретного типа и размера в эталонные образцы бетонов различной прочности) и дюбель-гвоздь может быть погружен в бетон при помощи перфоратора или строительного пистолета без высверливания шпура.
В способе определения прочности погружаемый дюбель-гвоздь может быть изготовлен из стали твердостью не менее 51,5 HRC.
В способе определения прочности при погружении дюбель-гвоздя могут быть использованы патроны монтажно-строительные с энергоотдачей от 300 до 700 Дж.
В способе определения прочности после погружения в тестируемый бетон и до выдергивания дюбель-гвоздя из тестируемого бетона может быть измерена величина зазора для захвата в районе шляпки дюбель-гвоздя выдергивающим устройством или глубина удаленной части тестируемого бетона вдоль дюбель-гвоздя для учета непогруженной в тестируемый бетон части дюбель-гвоздя при определении прочности тестируемого бетона.
Технические результаты достигаются тем, что дюбель-гвоздь для определения прочности по усилию выдергивания дюбель-гвоздя из тестируемого бетона на, по меньшей мере, части цилиндрической поверхности дюбель-гвоздя выполнен с поперечными или близкими к поперечным насечками или поперечной или близкой к поперечной накаткой.
В дюбель-гвозде поперечные насечки или накатка могут быть выполнены на боковой цилиндрической поверхности в виде шкалы с ценой деления 1 мм, а величина выступов насечки или накатки не превышать значения, при котором при погружении дюбель-гвоздя в тестируемый бетон деформации тестируемого бетона перестают быть упругими (превышаются упругие деформации).
В дюбеле-гвозде шкала может начинаться от начала цилиндрической части со стороны острия дюбель-гвоздя.
Технические результаты достигаются тем, что шайба для захвата выдергивающим устройством дюбель-гвоздя при определении прочности по усилию выдергивания дюбель-гвоздя, погруженного в тестируемый бетон, может быть выполнена с поверхностью внутреннего отверстия соответствующей наружной поверхности цилиндрической части дюбель-гвоздя, обеспечивая возможность перемещение шайбы вдоль дюбель-гвоздя в направлении от головки к шляпке.
В шайба может быть выполнена в продольном сечении Н-образной цельной или составной.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлен схематический вариант дюбель-гвоздя без шайбы с прямой конусообразной накаткой.
На фиг. 2 представлен схематический вариант дюбель-гвоздя без шайбы с обратной оживальной конусообразной накаткой.
На фиг. 3 представлен схематический вариант дюбель-гвоздя с поперечной прямой конусообразной накаткой по продольным рифлениям в исполнении 2 по ТУ 14-4-1731-92 с шайбой.
На фиг. 4 представлен схематический вариант дюбель-гвоздя с поперечной прямой конусообразной накаткой по продольным рифлениям в исполнении 2 по ТУ 14-4-1731-92 с шайбой Н-образной в продольном сечении.
На фиг. 5 представлена схема шайбы Н-образной в продольном сечении с поверхностью внутреннего отверстия соответствующей наружной поверхности цилиндрической части дюбель-гвоздя в исполнении 2 по ТУ 14-4-1731-92.
На фиг. 6 представлена схема выдергивания дюбель-гвоздя при использовании шайбы при неполном погружении дюбель-гвоздя в тестируемый бетон.
На фиг. 7 представлена схема выдергивания дюбель-гвоздя при использовании шайбы при полном погружении дюбель-гвоздя в тестируемый бетон с последующим удалением части тестируемого бетона в объеме, необходимом для захвата в районе шляпки дюбель-гвоздя выдергивающим устройством.
На фиг. 8 представлена схема выдергивания дюбель-гвоздя при использовании шайбы Н-образной в продольном сечении.
Осуществление изобретений
Изготавливают образцы-близнецы различной прочности и подвергают испытаниям предлагаемым способом и эталонным. Строят зависимости прочности бетонов по усилию выдергивания погруженного дюбель-гвоздя из тестируемого бетона 1 конкретного типа, размера и глубины погружения дюбель-гвоздя 2.
Погружаемый дюбель-гвоздь изготавливают, например, из стали твердостью не менее 51,5 HRC, в процессе изготовления создают на части цилиндрической поверхности 3 дюбель-гвоздя 2 насечки или накатку 4 поперечную или близкую к поперечной. В районе захвата дюбель-гвоздя выдергивающим устройством 5 нет необходимости создания насечки или накатки – часть дюбель-гвоздя 2, взаимодействующая с выдергивающим устройством 5, не взаимодействует с бетоном 1 из которого выдергивают дюбель-гвоздь.
Дюбель-гвоздь 2 погружают в бетон 1, например, при помощи перфоратора без высверливания шпура. В другом варианте дюбель-гвоздь 2 погружают в бетон 1, например, при помощи строительного пистолета без высверливания шпура используя патроны монтажно-строительные с энергоотдачей от 300 до 700 Дж.
После погружения в тестируемый бетон 1 или бетонную конструкцию и до выдергивания дюбель-гвоздя 2 из тестируемого бетона 1 или бетонной конструкции измеряют величину зазора для захвата в районе шляпки 6 дюбель-гвоздя 2 выдергивающим устройством 5 или удаляют часть 7 тестируемого бетона 1 в объеме, необходимом для захвата в районе шляпки 6 дюбель-гвоздя выдергивающим устройством 5, и измеряют длину вдоль дюбель-гвоздя 2 удаленной части 7 тестируемого бетона 1.
При определении прочности бетона или бетонной конструкции учитывают величину зазора для захвата в районе шляпки 6 дюбель-гвоздя 2 выдергивающим устройством 5 или длину вдоль дюбель-гвоздя 2 удаленной части 7 тестируемого бетона 1.
Определение прочности производят по усилию выдергивания погруженного дюбель-гвоздя 2 из тестируемого бетона 1, в частности бетонной конструкции, т.е. по усилию отрыва части бетона из бетонной конструкции при выдергивании дюбель-гвоздя 2 или по усилию выдергивания дюбель-гвоздя 2 без отрыва бетона 1 из бетонной конструкции.
При выдергивании часть бетона, соприкасающаяся с острием 8 дюбель-гвоздя 2 освобождается от напряжения, вызванного погружением дюбель-гвоздя 2 в бетон 1. При этом силы сжатия бетона 1 в области прилегания к цилиндрической части 3 дюбель-гвоздя 2 и силы трения, как правило, будут превышать силы отрыва вырываемой части бетона 1 из массива.
Причем вырывание части бетона 1 происходит как при использовании дюбель-гвоздя 2 исполнения 2 по ТУ 14-4-1731-92, так и при использовании дюбель-гвоздя 2 исполнения 1 по ТУ 14-4-1731-92. Зависимости прочности бетона 1 по контрольным образцам строятся для одинаковых исполнений и одинаковых линейных размеров дюбель-гвоздей 2.
Если наибольший и наименьший размеры вырванной части бетона 1 от места погружения дюбель-гвоздя 2 до границ разрушения по поверхности конструкции отличаются более чем в два раза, а также если глубина вырыва отличается от глубины погружения цилиндрической части 3 дюбель-гвоздя 2 более чем на 5%, то результаты испытаний допускается учитывать только для ориентировочной оценки прочности бетона 1.
Насечки или накатка 4 на дюбель-гвозде 2 может быть выполнена в виде шкалы с ценой деления 1 мм, а величина выступов или впадин насечки или накатки 4 не превышает значения, при котором при погружении дюбель-гвоздя 2 в тестируемый бетон 1 превышаются упругие деформации тестируемого бетона 1. Шкалу разумно начать от сопряжения острия 8 дюбель-гвоздя 2 и цилиндрической части 3.
Поверхность внутреннего отверстия 9 шайбы 10 выполнена соответствующей наружной поверхности цилиндрической части 3 дюбель-гвоздя 2, обеспечивая возможность перемещение шайбы 10 вдоль дюбель-гвоздя 2 в направлении от головки 8 к шляпке 6.
Шайба 10 Н-образная в продольном сечении может быть цельной или составной.
Осуществление способа определения прочности бетона может быть выполнено с использованием известных способов определения усилия выдергивания дюбель-гвоздя 2.
Дюбель-гвоздь 2 может быть выполнен из известных материалов с использованием известных технологий.
Шайба 10 может быть выполнена из известных материалов с использованием известных технологий.