Молоток Шмидта и неразрушающий контроль¶

Молоток Шмидта — переносной механический прибор для неразрушающего контроля прочности бетона, действие которого основано на измерении упругого отскока бойка от поверхности материала. Прибор разработан в 1948 году швейцарским инженером Эрнстом Шмидтом и выпускается под торговым наименованием склерометр (от греч. skleros — твёрдый и metreo — измеряю). Молоток Шмидта относится к классу механических склерометров ударного действия и широко применяется в строительстве, обследовании зданий и сооружений, а также при контроле качества сборных железобетонных изделий.

¶История

Эрнст Шмидт, инженер из Цюриха, создал прибор в конце 1940-х годов для оперативной оценки прочности бетона непосредственно на строительной площадке. До этого контроль прочности требовал отбора кернов или изготовления контрольных образцов-кубов, что было трудоёмко и разрушало конструкцию. Первые образцы склерометра появились в 1950-х годах, а сама конструкция оказалась настолько удачной, что практически без принципиальных изменений дошла до наших дней. В СССР и России прибор получил распространение под названиями «молоток Шмидта», «склерометр Шмидта», а также по индексам конкретных моделей. В 1970–1980-х годах в стране разрабатывались собственные аналоги — например, приборы типа ИПС и склерометры конструкции Л. А. Яковлева, однако швейцарская схема осталась эталонной.

¶Устройство и принцип действия

Конструктивно молоток Шмидта представляет собой цилиндрический корпус, внутри которого размещены:

• ударный боек (плунжер) с полусферическим наконечником;
• возвратная пружина;
• ударник с бойком и фиксирующей пружиной;
• спусковой механизм (кнопка или взводный курок);
• индикаторная шкала со стрелкой или цифровым дисплеем.

При нажатии корпусом прибора на поверхность бетона плунжер вдавливается внутрь, взводится пружина, и ударник наносит нормированный удар по бойку. Часть кинетической энергии удара рассеивается в материале, а часть возвращает ударник назад. Величина отскока фиксируется стрелкой на шкале, проградуированной в условных единицах (от 10 до 100). Чем выше прочность бетона, тем меньше энергия, поглощённая поверхностным слоем, и тем больше отскок.

¶Модельный ряд

Индексы R и LR обозначают модели с регистрирующим устройством, сохраняющим результаты измерений и передающим их на компьютер.

¶Методика измерений

Измерения выполняют по стандартизированным методикам, в России — по ГОСТ 22690. Поверхность в точке удара должна быть ровной, очищенной от краски, штукатурки и загрязнений. На каждом участке конструкции наносят, как правило, не менее 10 ударов, расстояние между точками принимают не менее 30 мм, а от края конструкции — не менее 50 мм. Результаты усредняют, отбрасывая аномальные значения.

Полученная величина отскока переводится в прочность по градуировочной зависимости, которая устанавливается индивидуально для каждого состава бетона либо берётся из приложения к нормативному документу. Универсальной зависимости «отскок — прочность» не существует: на показания влияют возраст бетона, влажность, тип цемента, вид и крупность заполнителя, наличие арматуры, карбонизация поверхностного слоя.

¶Факторы, влияющие на точность

Основные источники погрешности:

• карбонизация поверхностного слоя, повышающая твёрдость и завышающая результат;
• влажность бетона — сырой бетон даёт заниженные показания;
• близко расположенная арматура, искажающая отскок;
• шероховатость и кривизна поверхности;
• температура окружающей среды.

Для повышения достоверности молоток Шмидта применяют в комплексе с другими методами: ультразвуковым контролем, отрывом со скалыванием, ударным импульсом. Совместное использование двух методов позволяет строить более надёжные градуировочные зависимости.

¶Применение

Прибор используют при:

• обследовании эксплуатируемых зданий и сооружений;
• приёмке сборных железобетонных конструкций на заводах ЖБИ;
• контроле монолитного строительства;
• оценке состояния мостов, тоннелей, гидротехнических сооружений;
• экспертизе после пожаров, аварий и землетрясений.

К достоинствам относят простоту, малую массу (порядка 1–2 кг), работу без источника питания, высокую скорость измерений и отсутствие повреждений конструкции. К недостаткам — ограниченную глубину контроля (оценивается лишь поверхностный слой толщиной до 30–50 мм), зависимость от состава бетона и необходимость индивидуальной градуировки.

¶Значение и аналоги

Молоток Шмидта стал одним из самых распространённых средств неразрушающего контроля в мировой строительной практике. На его основе созданы электронные склерометры с автоматической обработкой данных, а также российские аналоги — склерометры серии ИПС, приборы «Оникс», «Бетон-МГ4» и другие. Несмотря на появление ультразвуковых и радиометрических методов, механический склерометр сохраняет позиции как быстрый и дешёвый инструмент предварительной оценки.

Источники: ГОСТ 22690-2015; руководства по эксплуатации склерометров Proceq Schmidt; строительные справочники по неразрушающему контролю; материалы по истории швейцарского приборостроения.