Технологии и приборы для неразрушающего исследования бетона

Определение показателя прочности на усилие сжатия производится путем расчета по формулам и графикам, указанным в ГОСТ 22690-88, а также с использованием графиков прилагаемых производителями приборов. И в ГОСТе, и в графиках производителя указываются градуировочные зависимости между самим параметром прочности и его косвенным значением.

Получение показаний приборами производится при исследовании самой строительной конструкции. Кроме этого, могут проводиться и испытания полученных из конструкции проб. Это необходимо для получения показаний прочности на сложно доступных участках, а также при отрицательных температурах наружной среды. Полученные пробы заливаются бетонным раствором прочностью не менее 50% от прочности пробы. Для этого удобно использовать типовые формы согласно ГОСТ 10180-2012. Порядок размещения проб после заливки указан на рис.1.

Рис.1. 1 – проба бетона; 2 – наиболее удобная для испытания сторона пробы; 3 – раствор, в котором закреплена проба

Как уже говорилось выше, приборы для проведения неразрушающего контроля имеют собственные графики градуировочной зависимости или базовые настройки для исследований тяжелого бетона средних марок.

Для получения показаний прочности конструкций возможно использование технологий упругого отскока, ударного импульса или пластической деформации. Получение точного значения производится с помощью градуировочной зависимости определенной для бетона, разнящегося с испытываемым своим составом, условиями застывания, возрастом или влажностью. Уточнение значений производится по методике указанной в пр. 9. ГОСТ 22690-88.

Для определения показателей прочности ультразвуковым способом необходима градуировка и корректировка данных полученных прибором согласно ГОСТ 17624 и ГОСТ 24332. В таблице 1 приведены данные расстояний между точками испытаний и количество испытаний для различных методик неразрушающего контроля.

Таблица 1

Наименование метода

Число испытаний на участке

Расстояние между местами испытаний, мм

Расстояние от края конструкции до места испытаний, мм

Толщина конструкции

2 диаметра диска

Отрыв со скалыванием

5 глубин вырыва

Удвоенная глубина установки анкера

Испытание методом упругого отскока

Методика определения прочности конструкции требует расстояния между точками приложения усилий и арматурой не менее 50 мм. Процесс испытания состоит из следующих этапов:

Определение прочности на усилие сжатия прибором “Склерометр – Schmidt тип N”

Склерометр – это прибор для замера показаний прочности бетона и бетонного раствора с посредством методики упругого отскока в соответствии с требованиями ГОСТ 22690-88. Границы замеров для данной методики составляют от 5 до 50 МПа (для марок М50 – М500).

Прибор состоит из ударного механизма и стрелки-индикатора, помещенных в корпус цилиндрической формы. Замер проводится приведением в действие ударного механизма. Величина отскока бойка прибора фиксируется стрелкой. Полученный показатель твердости при ударе переводится в показатель прочности с помощью графика, прилагаемого к склерометру. График составлен на основании сопоставления показаний разрушающих измерений на пробах кубической формы путем раздавливания в прессе и испытаний склерометром.

Отрыв со скалыванием

Для проведений испытаний по методике отрыва со скалыванием точки закладки анкеров должны располагаться в зонах минимального напряжения от действующих на конструкцию нагрузок или минимального усилия обжатия предварительно напряженной арматуры.

Процесс замера состоит из следующих этапов:

Таким способом определяется точный показатель прочности бетона за исключением случаев:

При указанных выше факторах применение итогов допускается только для примерной оценки.

Рекомендуется применение анкерных устройств в соответствии с приложением 2. ГОСТ 22690-88 для которых определена следующая градуировочная зависимость (пр. 5.).

ПРИЛОЖЕНИЕ

В случае применения согласно ГОСТ 22690-88 анкерных устройств, показатель прочности бетона R, МПа определяется по формуле перевода разрушающего усилия (Р) полученного в ходе испытаний к прочности на сжатие:

m1 – коэффициент учета предельного размера большого заполнителя. Принимается равным 1 при крупности до 50 мм, 1.1 – при крупности от 50 мм.;

m2 – коэффициент перевода к прочности на сжатие, находится в зависимости от марки бетона и обстоятельств его затвердевания.

При замерах тяжелого бетона прочностью от 10 МПа и керамзитового бетона прочностью от 5 – 40 МПа показатель m2 принимается равным в соответствии с таблицей 2

Таблица 2

Условие твердения бетона

Тип анкерного устройства

Предполагаемая прочность бетона, МПа

Глубина заделки анкерного устройства, мм

Значение коэффициента m2 для бетона

тяжелого

легкого

Прибор для замера показателя прочности бетона методом отрыва со скалыванием «Оникс-ОС»

Для проведения замеров необходим участок ровной поверхности размером 200х200 мм. В центре участка пробивается или пробуривается (шлямбургом или электромеханическим инструментом) отверстие глубиной 55×10-3 м строго перпендикулярно поверхности конструкции с отклонением не более 1 градуса.

Процесс измерения состоит из следующих этапов:

Очень важно чтобы при проведении испытаний не производилось проскальзывание анкерной конструкции. Итоги замера не учитываются при проскальзывании более 5х10-3 м. Не допустимо повторное использование отверстия т. к. это может привести к некорректным результатам.

Определение глубины скалывания определяется с помощью двух линеек. Первая располагается ребром на испытуемой поверхности, второй определяется глубина.

Ультразвуковой метод определения прочности бетона

Определение прочностных показателей бетона ультразвуковым методом производится на основании существующих зависимостей между скоростью распространения звуковых волн и прочность материала. Для этого используются специальные градуировочные зависимости между скоростью ультразвука и прочностью или между временем распространения и прочностью. Выбор зависимости основан на технологии ультразвукового сканирования.

Для ультразвукового исследования используются методики сквозного или поверхностного прозвучивания. Для сборных строительных конструкций, таких как колоны, ригели, балки и т. д. применяется сквозная методика ультразвукового сканирования с направлением волн в поперечном направлении. При наличии затруднений со сквозным сканированием в силу конструктивных особенностей, а также для стеновых панелей, ребристых плоских панелей и др. плоских стройконструкций применяется поверхностное сканирование. База прозвучивания устанавливается как и на пробах при установке градуировочной зависимости.

Между поверхностями прибора и стройконструкций обеспечивается плотный акустический контакт с помощью технического вазелина и др. вязких материалов. От выбора методики прозвучивания зависит определение градуировочной зависимости. При сквозном определяется зависимость прочности от скорости прохождения звуковой волны, при поверхностном – зависимость прочности от времени её прохождения. При поверхностном сканировании возможно использование соотношения «скорость-прочность» с применением коэффициента перехода (пр. 3.).

Время прохождения звуковой волны через материал определяется при направлении под прямым углом к уплотнению при расстоянии от 30 и более мм от края исследуемой поверхности строительной конструкции. Также обязательным является направление волны под прямым углом к заложенной в конструкции арматуре при её концентрации в зоне исследований не более 5% от объёма железобетона. Возможно направление волны параллельно арматуре при расстоянии от арматуры не меньше чем 60% от длины базы.

Пульсар 1.2

Рис. 2. Внешний вид прибора Пульсар-1.2: 1 – вход приемника; 2 – выход излучателя

В состав прибора Пульсар (рис. 2.) входит электронный блок и ультразвуковые преобразователи. Последние могут быть раздельными или объединенными в единый блок. Электронный блок оснащен клавиатурой и дисплеем, имеются разъёмы для подключения блока поверхностного сканирования или отдельных ультразвуковых преобразователей для сквозного сканирования. Прибор также оснащен USB-разъёмом для подключения к информационно-вычислительным системам. Доступ к автономным источникам питания производится через крышку в нижней части.

Функции прибора основана на замере времени преодоления ультразвукового импульса через исследуемый материал от излучателя к приемнику. Скорость (V) прохождения волны определяется по формуле:

N – расстояние от излучателя до приемника;

t – время прохождения волны.

Максимально точный показатель определяется как результат обработки данных после шести измерений. Проводится от 1 до 10 измерений с определением среднего значения, а также с учетом двух коэффициентов – вариации и неоднородности.

Скорость прохождения ультразвуковой волны через исследуемый бетон зависит от показателей:

Исходя из этого, сканируя ультразвуком элементы стройконструкций возможно получение информации о:

Возможно проведение исследований с применением смазки и посредством сухого контакта см. рис. 3.

Рис. 3. Варианты прозвучивания

Прибор «Пульсар» производит фиксацию и визуализацию ультразвуковых импульсов, оснащен цифровыми и аналоговыми фильтрами для отсеивания помех. При работе в режиме осциллографа есть возможность визуального наблюдения за сигналами на дисплее, оператор может самостоятельно устанавливать курсор в положение контрольной метки первого вступления, изменять увеличение измерительного тракта, сдвигать ось времени для изучения импульсов первого вступления и огибающей.

Оформление полученных данных прочности конструкций методами неразрушающего контроля

Итоги проведенных испытаний заносятся в журнал в котором указываются:

Для определения прочности ультразвуковым методом необходимо использовать форму, указанную в пр. №8-9, ГОСТ 17624-87 «БЕТОНЫ. УЛЬТРАЗВУКОВОЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ»

Ударно-импульсный метод определения прочности бетона

Установление марки бетона посредством технологии ударно-импульсного исследования производится прибором ИПС-МГ4.01 в соответствии с требованиями ГОСТ 22690-88.

Технические характеристики прибора ИПС-МГ4.01:

Пределы замеров прочности, МПа

Величина погрешности замера, %

Количество сохраняемых в памяти прибора показаний замеров

Неразрушающие методы определения прочности бетона

Прочность бетона при применении неразрушающих методов определяют по предварительно установленным градуировочным зависимостям между прочностью образцов на сжатие и косвенными характеристиками прочности. Различают механические и физические неразрушающие методы (рис. 2.21). Механические методы основаны на корреляционных связях между прочностью и другими механическими характеристиками бетона (твердостью, упругостью, способностью к пластическим деформациям и др.), а также усилиями, вызывающими его местные разрушения. При физических методах используют корреляционные связи прочности бетона со скоростью распространения в нем ультразвуковых волн и некоторыми другими физическими характеристиками (частотой колебаний, интенсивностью гамма-облучения при прохождении сквозь бетон и др.). Из физических методов на практике, в основном, применяется ультразвуковой метод

Согласно ГОСТ 22690-88 косвенными характеристиками прочности при применении механических неразрушающих методов могут быть:

– значение усилия местного разрушения бетона при вырывании из него анкерного устройства.

Рис. 2.21. Классификация методов неразрушающего контроля

Механические методы неразрушающего контроля применяют для определения всех видов нормируемой прочности, а также при приеме конструкций и их обследовании. Область применения того или иного метода зависит от предельных значений измеряемой прочности (табл. 2.13).

Испытания проводят при положительной температуре бетона. Допускается при обследовании конструкций определять прочность при отрицательной температуре, но не ниже минус 10°С при условии, что к моменту замораживания конструкция находилась не менее одной недели при положительной температуре и относительной влажности воздуха не более 75%.

Предельные значения прочности бетона при применении механических неразрушающих методов_

Предельные значения прочности бетона, МПа

Упругий отскок и пластическая деформация

Отрыв со скалыванием

При контроле отпускной или передаточной прочности бетона сборных конструкций неразрушающими методами от партии отбирают 10% конструкций, но не меньше трех. Для определения прочности бетона монолитных конструкций в промежуточном возрасте контролируют не менее одной конструкции из объема бетона, уложенного на протяжении суток (или части конструкции в случае, когда ее бетонирование выполнялось больше одних суток). На каждой

Рис. 2.22. Молоток Шмидта

сборной конструкции, отобранной для определения прочности бетона неразрушающими методами, выбирают не менее двух, а для монолитной – не менее четырех контрольных участков. Участок должен иметь площадь от 100 до 600 см 2 . Количество и расположение контрольных участков определяет проектная организация в рабочих чертежах конструкций в зависимости от геометрических размеров, назначения и технологии их изготовления, их должно быть не менее:

Принцип действия приборов по методу упругого отскока – склерометров (молотки Шмидта, рис. 2.22) заключается в том, что специальным ударником наносится удар по сферическому штампу, прижатому к бетону. Размер отскока ударника характеризует твердость бетона, в зависимости от которой с помощью градуировочной кривой рассчитывают прочность при сжатии.

Рис. 2.23. Прибор ИПС-МГ

В приборах, где реализуется метод ударного импульса (ИПС-МГ, Оникс-2,5 и др.), регистрируется энергия, которая возникает в момент удара бойка по поверхности бетона (рис. 2.23). Электронный блок, содержащийся в этих приборах, по параметрам ударного импульса, поступающим от склерометра, оценивает твердость и упруго-пластические свойства материала и устанавливает соответствующий класс бетона по прочности.

При использовании приборов, работающих по методу пластических деформаций (молоток К.П. Кашкарова, приборы ДПГ-4, ДПГ-5 и др.) (рис.2.24), измеряют диаметр отпечатка на бетонной поверхности при вдавливании индентора (штампа) под действием нагрузки. Вдавливание штампа происходит под действием удара, который осуществляется с помощью специальной пружины, свободного падения маятника и т.д. В качестве бойка обычно применяют сферические наконечники определенного диаметра, которые образуют на поверхности бетона отпечатки сферической формы. Диаметр отпечатка должен составлять от 20 до 70% диаметра индентора. Наиболее точные результаты по этому методу достигаются, если при ударе получают два отпечатка – на бетоне (d6) и на эталоне (d3), в качестве которого применяют стальной стержень с известным показателем твердости. Прочность бетона определяют по градуировочной кривой в зависимости от отношения d6 / d3 (рис. 2.24).

При использовании методов отрыва, отрыва со скалыванием и скалывания ребра (методы местных разрушений) применяют гидравлические прессы – насосы (ГПНВ-5, ГПНС-4 и др.) (рис. 2.25), способные с помощью поршня, перемещаемого под давлением в рабочем цилиндре, создавать необходимые усилия.

При применении метода отрыва на предварительно зачищенную поверхность бетона эпоксидным клеем приклеивают стальной диск, имеющий с одной стороны стержень с винтовой нарезкой. При отрыве вместе с диском отрывается часть бетона. Для определения прочности бетона на сжатие измеряют величину условного напряжения в бетоне при отрыве:

де F – вырывное усилие; Рв – площадь проекции поверхности отрыва бетона на площадь диска.

Рис. 2.24. Молоток конструкции К.П. Кашкарова: а – общий вид; б -градуировочный график; 1 – корпус; 2 – стакан; 3 – головка; 4 – пружина; 5 – шарик; 6 – стержень; d6 – диаметр отпечатка на бетоне; с!э – диаметр отпечатка на эталоне

Результаты испытаний не учитывают, если при отрыве бетона была обнажена арматура или площадь проекции поверхности отрыва составила менее 80% площади диска.

Метод отрыва со скалыванием основан на зависимости между прочностью бетона на сжатие и усилием, которое необходимо для вырывания из бетона специального анкерного устройства. Применяют три типа анкеров (рис. 2.25): тип I – устанавливают на конструкции при бетонировании, типы II и III – устанавливают в предварительно подготовленные шпуры на конструкции.

Во время испытаний рабочий поршень гидравлических пресс- насосов под действием определенного давления в цилиндре передает на анкерное устройство необходимое вырывное усилие.

При применении анкерных устройств, прочность бетона R6, МПа можно вычислять с помощью градуировочной зависимости по формуле:

где mi – коэффициент, учитывающий максимальный размер крупного заполнителя в зоне вырыва и принимаемый равным 1 при крупности менее 50 мм и 1,1 при крупности 50 мм и более; m2 коэффициент пропорциональности для перехода от усилия вырыва, кН, к прочности бетона, МПа; Р – усилие вырыва анкерного устройства, кН.

При испытании тяжелого бетона прочностью 10 МПа и более и керамзитобетона прочностью от 5 МПа до 40 МПа значения коэффициента пропорциональности ш2 принимают по ГОСТ 22690-88. Он зависит от условий твердения бетона, типа анкерного устройства, глубины его заложения, вида бетона.

Читайте также:  Оладьи без яйца: готовим из подручных продуктов

Метод скалывания ребра базируется на измерении усилия скалывания бетона в ребре конструкции. Испытательное оборудование для реализации этого метода включает прибор типа ГПНВ-5 или ГПНС-4 с силоизмерителем и дополнительное устройство УРС (рис. 2.26). После закрепления на конструкции этого устройства на него передают усилие до момента скалывания части ребра.

Прочность бетона по данному методу определяется по формуле:

где m – коэффициент, учитывающий максимальный размер крупного заполнителя и принимаемый равным 1 при крупности заполнителя менее 20 мм; 1,05 при крупности заполнителя от 20 до 30 мм и 1,1 при крупности заполнителя от 30 до 40 мм; Р – усилие скалывания, кН.

Рис. 2.25. Типы анкерных устройств:

1 – рабочий стержень; 2 – рабочий стержень с разжимным конусом; 3 – рабочий стержень с полным разжимным конусом; 4 – опорный стержень; 5 – сегментные рифленые щеки

Рис. 2.26 Прибор для испытания прочности бетона методом скалывания ребра: 1 – конструкция; 2 – скалываемый бетон; 3 – приспособление УРС; 4 – прибор ГПНС-4

При применении методов ударного импульса и пластической деформации расстояние от мест проведения испытания до арматуры должно быть не менее 50 мм. Приборы располагают так, чтобы усилия прикладывались перпендикулярно испытываемой поверхности. При испытании методами отрыва, отрыва со скалыванием и скалыванием ребра контролируемые участки конструкции должны располагаться в зоне наименьших напряжений, вызываемых эксплуатационной нагрузкой или усилием обжатия предварительно напряженной арматуры.

Число испытаний на контролируемом участке и другие условия, которые нормируются в зависимости от метода неразрушающего контроля, приведены в табл. 2.14.

На точность измерения прочности бетона неразрушающими методами могут влиять такие факторы как состав цемента, тип заполнителя, условия твердения, возраст бетона, влажность и температура поверхности, карбонизация поверхностного слоя бетона и др.

Наиболее точными из методов неразрушающего контроля прочности бетона являются методы местных разрушений. Недостатками этих методов являются повышенная трудоемкость, невозможность применения в густоармированных конструкциях, частичные повреждения поверхности конструкций. Приборы, основанные на методах местных разрушений, применяются преимущественно в монолитном домостроении и при обследовании конструкций зданий и сооружений.

Условия испытаний прочности бетона

Число испытаний на участке

Расстояние между контрольными точками, мм

Расстояние от края конструкции до контрольной точки, мм

Прочность бетона: применение метода ударного импульса

Товары

Услуги

Полезная информация

Методы и приборы неразрушающего контроля бетона

Лаборатория НТЦ «Эксперт» оказывает услуги по контролю бетона методами УЗК, магнитной индукции и методом упругого отскока. Данные методы дают возможность определять прочность бетона, наличие внутренних дефектов, глубину и диаметр арматуры. Работы проводятся специалистами, аттестованными на II уровень согласно ПБ 03-440-02 и имеющими всё необходимое оборудование. По результатам контроля выдается заключение аттестованной лаборатории. Для составления коммерческого предложения необходимо сообщить метод необходимых испытаний, чертеж или фото, место проведения и количество контролируемых объектов. Контроль возможен в Московском регионе и за его пределами.

Для оценки состояния бетонных конструкций необходим всесторонний анализ факторов, влияющих на их эксплуатационные характеристики, такие как прочность, толщина защитного слоя, диаметр арматуры, теплопроводность, влажность, адгезия покрытий и т.д. Неразрушающие методы контроля особенно актуальны, когда характеристики бетона и арматуры неизвестны, а объёмы контроля значительны. Методы НК дают возможность контроля как в лабораторных условиях, так и на строительных площадках в процессе эксплуатации.

В чём плюсы неразрушающего контроля:

При всем многообразии контролируемых параметров контроль прочности бетона занимает особое место, поскольку при оценке состояния конструкции определяющим фактором является соответствие фактической прочности бетона проектным требованиям.

Процедура обследований регламентирована ГОСТ 22690-2015 и ГОСТ 17624-2012. Общие правила проверки качества бетона изложены в ГОСТ 18105-2010. Неразрушающий контроль прочности бетона подразумевает применение механических методов (удар, отрыв, скол, вдавливание) и ультразвукового сканирования.

Контроль прочности готовых бетонных конструкций как правило проводится по графику, в установленном проектом возрасте, либо при необходимости, например, когда планируется реконструкция. Контроль прочности строящихся конструкций даёт возможность оценить распалубочную и отпускную прочность, сравнить реальные характеристики материала с паспортными.

Методы неразрушающего контроля прочности бетона делят на две группы

Прямые методы испытания бетона (методы местных разрушений)

Методы местных разрушений относят к неразрушающим условно. Их основное преимущество – достоверность. Они дают настолько точные результаты, что их используют для составления градуировочных зависимостей для косвенных методов. Испытания проводятся по ГОСТ 22690-2015.

МетодОписаниеПлюсыМинусы
Метод отрыва со скалываниемОценка усилия, которое требуется, чтобы разрушить бетон, вырывая из него анкер (видео).– Высокая точность.
– Наличие общепринятых градуировочных зависимостей, зафиксированных ГОСТом.
– Трудоёмкость.
– Невозможность использовать в оценке прочности густоармированных сооружений, сооружений с тонкими стенами.
Скалывание ребраИзмерение усилия, которое требуется, чтобы сколоть бетон на углу конструкции. Метод применяется для исследования прочности линейных сооружений: свай, колонн квадратного сечения, опорных балок.– Простота использования.
– Отсутствие предварительной подготовки.
– Не применим, если слой бетона меньше 2 см или существенно повреждён.
Отрыв дисковРегистрация усилия для разрушения бетона при отрыве от него металлического диска. Способ широко использовался в советское время, сейчас почти не применяется из-за ограничений по температурному режиму.– Подходит для проверки прочности густоармированных конструкций.
– Не такой трудоёмкий, как отрыв со скалыванием.
– Необходимость подготовки: диски нужно наклеить на бетонную поверхность за 3-24 часа до проверки.

Основные недостатки методов местных разрушений – высокая трудоёмкость, необходимость расчёта глубины прохождения арматуры, её оси. При испытаниях частично повреждается поверхность конструкций, что может повлиять на их эксплуатационные характеристики.

Косвенные методы испытания бетона

В отличие от методов местных разрушений, методы, основанные на ударно-импульсном воздействии на бетон, имеют большую производительность. Однако, контроль прочности бетона ведется в поверхностном слое толщиной 25-30 мм, что ограничивает их применение. В упомянутых случаях необходима зачистка поверхности контролируемых участков бетона или удаление поврежденного поверхностного слоя.

Неразрушающий контроль прочности бетона на заводах ЖБИ и в строительных лабораториях осуществляется после приведения градуировочных зависимостей приборов в соответствие с фактической прочностью бетона по результатам испытания контрольных партий в прессе.

МетодОписаниеПлюсыМинусы
Ударного импульсаРегистрация энергии, которая появляется при ударе специального бойка. Для обследований используется молоток Шмидта.
Как работает молоток Шмидта
– Компактное оборудование.
– Простота.
– Возможность одновременно устанавливать класс бетона.
– Относительно невысокая точность
Упругого отскокаИзмерение пути бойка при ударе о бетон. Для обследования используют склерометр Шмидта и аналогичные устройства.– Простота и скорость исследования.– Жёсткие требования к процедуре подготовки контрольных участков.
– Техника требует частой поверки.
Пластической деформацииИзмерение отпечатка, оставшегося на бетоне при ударе металлическим шариком. Метод устаревший, но используется часто. Для оценки применяют молоток Кашкарова и аппараты статического давления.
Оценка прочности бетона молотком Кашкарова.
– Доступность оборудования.
– Простота.
– Невысокая точность результатов.
Ультразвуковой методИзмерение скорости колебаний ультразвука, проходящего сквозь бетон.– Возможность проводить массовые изыскания неограниченное число раз.
– Невысокая стоимость исследований.
– Возможность оценить прочность глубинных слоёв конструкции.
– Повышенные требования к качеству поверхности.
– Требуется высокая квалификация сотрудника.


Метод ударного импульса

Метод ударного импульса – самый распространённый среди неразрушающих методов из-за простоты измерений. Он позволяет определять класс бетона, производить измерения под разными углами к поверхности, учитывать пластичность и упругость бетона.

Суть метода. Боёк со сферическим ударником под действием пружины ударяется о поверхность. Энергия удара расходуется на деформации бетона. В результате пластических деформаций образуется лунка, в результате упругих возникает реактивная сила. Электромеханический преобразователь превращает механическую энергию удара в электрический импульс. Результаты выдаются в единицах измерения прочности на сжатие.

К достоинствам метода относят оперативность, низкие трудозатраты, отсутствие сложных вычислений, слабую зависимость от состава бетона. Недостатком считается определение прочности в слое глубиной до 50 мм.

Метод упругого отскока

Метод упругого отскока заимствован из практики определения твёрдости металла. Для испытаний применяют склерометры – пружинные молотки со сферическими штампами. Система пружин допускает свободный отскок после удара. Шкала со стрелкой фиксирует путь ударника при отскоке. Прочность бетона определяют по градуировочным кривым, которые учитывают положение молотка, так как величина отскока зависит от его направления. Среднюю величину вычисляют по данным 5-10 измерений, выполненных на определённом участке. Расстояние между местами ударов – от 30 мм.

Диапазон измерений методом упругого отскока – 5-50 МПа. К достоинствам метода относят простоту и скорость измерений, возможность оценки прочности густоармированных конструкций. Ключевые недостатки такие же, как у других ударных методов: контроль прочности в поверхностном слое (глубина 20-30 мм), необходимость частых поверок (каждые 500 ударов), построение градуировочных зависимостей.

Ниже представлены измерители прочности бетона, работающие по принципу ударного импульса, из ассортимента нашей компании


Метод пластической деформации

Метод пластической деформации считается одним из самых дешёвых. Его суть – в определении твёрдости поверхности посредством измерения следа, который оставляет стальной шарик/стержень, встроенный в молоток. При проведении испытаний молоток располагают перпендикулярно поверхности бетона и совершают несколько ударов. С помощью углового масштаба измеряют отпечатки на бойке и бетоне. Для облегчения измерений диаметров используют листы копировальной или белой бумаги. Полученные характеристики фиксируют и вычисляют среднее значение. Бетонная прочность определяется по соотношению размеров отпечатков.

Принцип действия приборов для испытаний методом пластических деформаций основан на вдавливании штампа при помощи удара либо статического давления. Устройства статических давлений применяются ограниченно, более распространены приборы ударного действия – ручные и пружинные молотки, маятниковые устройства с шариковым/дисковым штампом. Твёрдость стали штампов минимум HRC60, диаметр шарика — минимум 10 мм, толщина диска — не меньше 1 мм. Энергия удара должна быть равна или больше 125 H.

Метод прост, может применяться в густоармированных конструкциях, отличается быстротой, но подходит для оценки прочности бетона не больше М500.

Ультразвуковое обследование

Ультразвуковой метод – это регистрация скорости прохождения ультразвуковых волн. По технике проведения испытаний можно выделить сквозное ультразвуковых прозвучивание, когда датчики располагают с разных сторон тестируемого образца, и поверхностное прозвучивание, когда датчики расположены с одной стороны. Сквозной метод позволяет, в отличие от всех остальных методов НК прочности, контролировать прочность в приповерхностных и глубоких слоях конструкции.

Ультразвуковые приборы неразрушающего контроля бетона могут использоваться не только для контроля прочности бетона, но и для дефектоскопии, контроля качества бетонирования, определения глубины и поиска арматуры в бетоне. Они позволяют многократно проводить массовые испытания изделий любой формы, вести непрерывный контроль нарастания или снижения прочности.

На зависимость «прочность бетона – скорость ультразвука» влияют количество и состав заполнителя, расход цемента, способ приготовления бетонной смеси, степень уплотнения бетона. Недостатком метода считается довольно большая погрешность при переходе от акустических характеристик к прочностным.

Ниже даны ссылки на приборы неразрушающего контроля бетона, представленные в ассортименте нашей компании

Кроме перечисленных способов контроля прочности существуют менее распространённые. На стадии экспериментального использования метод электрического потенциала, инфракрасные, вибрационные, акустические методы.

Опыт ведущих специалистов по неразрушающему контролю прочности бетона показывает, что в базовый комплект специалистов, занятых обследованием, должны входить приборы, основанные на разных методах контроля: отрыв со скалыванием (скалывание ребра), ударный импульс (упругий отскок, пластическая деформация), ультразвук, а также измерители защитного слоя и влажности бетона, оборудование для отбора образцов.

Погрешность методов неразрушающего контроля прочности бетона

Наименование методаДиапазон применения*, МПаПогрешность измерения**
1Пластическая деформация5 . 50± 30 . 40%
2Упругий отскок5 . 50± 50%
3Ударный импульс10 . 70± 50%
4Отрыв5 . 60нет данных
5Отрыв со скалыванием5 . 100нет данных
6Скалывание ребра10 . 70нет данных
7Ультразвуковой10 . 40± 30 . 50%
* по ГОСТ 17624 и ГОСТ 22690;
** источник: Джонс Р., Фэкэоару И. Неразрушающие методы испытаний бетонов. М., Стройиздат, 1974. 292 с.

Процедура оценки

Общие правила контроля прочности бетона изложены в ГОСТ 18105-2010. Требования к контрольным участкам приведены в следующей таблице

Методы определения прочности бетона

Прочность бетона — важнейшая характеристика, которая применяется при проектировании и расчете конструкций для строительства различных сооружений. Она задается маркой М (в кг/см²) или классом В (в МПа) и выражает максимальное давление сжатия, которое выдерживает материал без разрушения.

При определении марочной прочности бетона строительные организации и изготовители конструкций должны руководствоваться требованиями нормативных документов — ГОСТ 22690-88, 28570, 18105-2010, 10180-2012. Они регламентируют методику проведения испытаний, обработку результатов.

  1. Что влияет на прочность?
  2. Требования к проверке
  3. Как определить прочность бетона?
  4. Заключение

Что влияет на прочность?

Затвердевшая в условиях строительной площадки бетонная смесь может давать отличные от лабораторных результаты. Помимо качества цемента и заполнителей на характеристику влияют:

Качество смеси и ее прочностные характеристики ухудшаются, если при производстве работ совершались грубые нарушения технологии:

Неправильная транспортировка приводит к схватыванию, расслоению и потере подвижности смеси. Без уплотнения в толще конструкции остаются пузырьки воздуха, которые ухудшают качество монолита.

При температуре 15°-25°С и высокой влажности в первые 7-15 суток бетон достигает прочности 70%. Если условия не выдерживаются, то сроки затягиваются. Опасно как охлаждение смеси, так и ее пересушивание. Зимой опалубку утепляют или прогревают, летом поверхность монолита увлажняют, накрывают пленкой.

На заводах ЖБИ осуществляют пропаривание или автоклавную обработку конструкций, чтобы уменьшить время набора прочности. Процесс занимает от 8 до 12 часов.

Чтобы определить, насколько характеристики конструкции соответствуют проектным, а также при обследованиях и мониторинге технического состояния зданий проводят проверку прочности бетона. Она включает лабораторные испытания образцов, неразрушающие прямые и косвенные методы исследования объектов.

Факторы, влияющие на погрешность измерений при контроле и оценке прочности бетона:

Самый информативный способ проверки бетонных конструкций — изъятие образцов из тела монолита с последующим их испытанием. Такой метод сводит к минимуму ошибки, но достаточно дорог и трудоемок. Поэтому чаще пользуются более доступными исследованиями с помощью приборов, измеряющих зависимые от прочности характеристики — твердость, усилие на отрыв или скол, длину волны. Зная их, можно с помощью переходных формул вычислить искомую величину.

Требования к проверке

С точки зрения заказчика наиболее предпочтительно проводить испытания неразрушающими методами контроля фактической прочности бетона. Сегодня созданы приборы, которые позволяют быстро получить результаты без бурения, высверливания или вырубки образца, портящих целостность конструкции.

Для осуществления контроля и оценки прочности бетона рассматривают три показателя:

Наиболее дорогими являются испытания кернов на лабораторном прессе и отрыв со скалыванием. Исследования по величине ударного импульса, упругого отскока, пластических деформаций или с помощью ультразвука имеют меньшую затратную часть. Но применять их рекомендуется после установления градуировочной зависимости между косвенной характеристикой и фактической прочностью.

Параметры смеси могут существенно отличаться от тех, при которых была построена градуировочная зависимость. Чтобы определить достоверную прочность бетона на сжатие, проводят обязательные испытания кубиков на прессе или определяют усилие на отрыв со скалыванием.

Если пренебречь этой операцией, неизбежны большие погрешности при контроле и оценке прочности бетона. Ошибки могут достигать 15-75 %.

Целесообразно пользоваться косвенными методами при оценке технического состояния конструкции, когда необходимо выявить зоны неоднородности материала. Тогда правила контроля допускают применение неточного относительного показателя.

Как определить прочность бетона?

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

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.

Читайте также:  Панели для кухни – состав и назначение (+ 4 видео)

Неразрушающие прямые

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

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.

Внимание! Способ не применяют при толщине защитного слоя менее 20 мм.

Неразрушающие косвенные методы

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

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.

Заключение

Для контроля и оценки прочности бетона целесообразно пользоваться неразрушающими методами испытаний. Они более доступны и недороги по сравнению с лабораторными исследованиями образцов. Главное условие получения точных значений — построение градуировочной зависимости приборов. Необходимо также устранить факторы, искажающие результаты измерений.

Методы испытания бетона

Качество бетонных и железобетонных изделий и конструкций в значительной степени зависит от эффективного и действенного контроля прочности и однородности бетона, защитного слоя бетона и расположения арматуры, напряжений в арматуре предварительно напряженных железобетонных конструкций. Для неразрушающего контроля (НК) прочности бетона используются приборы, основанные на методах местных разрушений (отрыв со скалыванием, скалывание ребра, отрыв стальных дисков), ударного воздействия на бетон (ударный импульс, упругий отскок, пластическая деформация) и ультразвукового прозвучивания. При обследовании монолитных конструкций и больших массивов бетона применение ударно-импульсных и ультразвуковых приборов должно сочетаться с испытаниями бетона методами отрыва со скалыванием, скалывания ребра или отбора образцов (кернов). При выборе методов НК и приборов для проведения испытаний бетона пользователь должен знать их особенности и рекомендуемые области применения. Контроль прочности ударными и ультразвуковыми методами ведется в поверхностных слоях бетона (кроме сквозного УЗ-прозвучивания), в связи с чем состояние поверхностного слоя может оказывать существенное влияние на результаты контроля. В случаях воздействия на бетон агрессивных факторов (химических, термических или атмосферных) необходимо выявить толщину поверхностного слоя с нарушенной структурой. Подготовка бетона таких конструкций для испытаний неразрушающими методами заключается в удалении поверхностного слоя на участке контроля и зачистке поверхности наждачным камнем. Прочность бетона в этих случаях необходимо определять преимущественно приборами, основанными на методах местных разрушений, либо путем отбора образцов. При использовании же ударно-импульсных и ультразвуковых приборов контролируемая поверхность должна иметь шероховатость не более Ra 25, а градуировочные характеристики приборов требует уточнения.

Классификация неразрушающих методов контроля бетона

Обзор методов неразрушающего контроля прочности бетона

Одной из основных характеристик бетона является его прочность. В соответствии с действующими нормативными документами контроль прочности бетона может производиться следующими методами.

Используемые для методов неразрушающего контроля приборы в отечественной технической литературе условно называют «приборы неразрушающего контроля» (ПНК), чаще всего это приборы для толщинометрии и дефектоскопии покрытий и материалов, для определения твердости и прочности материалов, а также ряда других характеристик.

Параметрами, подвергаемыми неразрушающему контролю в бетонах, являются прочность, величина защитного слоя, влажность, морозоустойчивость, влагонепроницаемость. В производстве железобетонных изделий также контролируют натяжение арматуры и величину вибрации при уплотнении бетонной смеси. Но основным контролируемым параметром для бетонов является прочность на сжатие.

При использовании методов неразрушающего контроля для определения прочности бетонов руководствуются следующими стандартами:

ГОСТ 18105-86 «Бетоны. Правила контроля прочности»,

ГОСТ 22690-88 «Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля»,

СТО 3655 4501 009 (2007г.) «Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности».

Все методы неразрушающего контроля прочности бетона требуют построения индивидуальных градуировочных (тарировочных) зависимостей по результатам испытаний стандартных образцов-кубов, изготовленных из бетона такого же состава и возраста, что и испытываемый образец. То есть, непосредственно измеряемой величиной в методах неразрушающего контроля является какой-либо физический показатель, связанный с прочностью корреляционной зависимостью. И для установления этой корреляционной зависимости, а, значит, и для определения прочности бетона, предварительно устанавливают градуировочную зависимость между прочностью бетона и косвенной характеристикой.

На точность измерения прочности при измерении неразрушающими методами могут оказывать влияние такие факторы как: тип цемента, состав цемента, тип заполнителя, условия твердения, возраст бетона, влажность и температура поверхности, тип поверхности, карбонизация поверхностного слоя бетона и еще ряд других факторов.

При проведении контроля прочности бетона с помощью неразрушающих методов необходимо учитывать то обстоятельство, что все эти методы являются косвенными.

Выделить какой-то один метод или сказать, что он лучше другого, нельзя. Все они обладают своими достоинствами, недостатками и ограничениями в применении.

1) Методы местных разрушений

Это самые точные из методов неразрушающего контроля прочности, поскольку для них допускается использовать универсальную градуировочную зависимость, в которой изменяются всего два параметра:

Метод отрыва со скалыванием и скалывания ребра конструкции заключаются в регистрации усилия, необходимого для скалывания участка бетона на ребре конструкции, либо местного разрушения бетона при вырыве из него анкерного устройства.

Метод отрыва со скалыванием является единственным неразрушающим методом контроля прочности, для которого в стандартах прописаны градуировочные зависимости. Метод отрыва со скалыванием характеризуется наибольшей точностью, но и наибольшей трудоемкостью испытаний, обусловленной необходимостью подготовки шпуров для установки анкера. К недостаткам метода следует отнести также невозможность использования в густоармированных и тонкостенных конструкциях.

Метод отрыва стальных дисков может быть использован при испытании бетона в густо-армированных конструкциях, когда метод отрыва со скалыванием, а нередко и метод скалывания ребра конструкции (с учетом его ограничений) не могут быть использованы. Он точен и менее трудоемок по сравнению с методом отрыва со скалыванием. К недостаткам метода следует отнести необходимость наклеивания дисков за 3-24 часа до момента испытания ( в зависимости от применяемого клея).

Метод скалывания ребра конструкции используется главным образом для контроля линейных элементов (сваи, колонны, ригели, балки, перемычки и т.п.). В отличие от методов отрыва и отрыва со скалыванием, он не требует подготовительных работ. Однако при защитном слое менее 20мм и повреждениях защитного слоя метод неприменим.

Метод отрыва стальных дисков заключается в регистрации напряжения, необходимого для местного разрушения бетона при отрыве от него металлического диска, равного усилию отрыва, деленному на площадь проекции поверхности отрыва бетона на плоскость диска. В настоящее время метод используется крайне редко. Недостатки методов местных разрушений: повышенная трудоемкость; необходимость определения оси арматуры и глубины ее залегания; невозможность использования в густоармированных участках; частично повреждает поверхность конструкции.

Приборы, основанные на методах местных разрушений, применяются в основном в монолитном домостроении и при обследовании конструкций зданий и сооружений.

Наиболее распространенными в России являются приборы серии ПОС.

Таблица 1. Отрыв со скалыванием. Приборы.

Таблица 2. Скалывание ребра. Приборы.

Методы ударного воздействия на бетон

Самый распространенный метод контроля прочности бетона из всех неразрушающих – метод ударного импульса.

Метод ударного импульса заключается в регистрации энергии удара, возникающей в момент соударения бойка с поверхностью бетона.

Приборы, использующие данный метод, отличаются небольшим весом и компактностью, а определение прочности бетона методом ударного импульса является достаточно простой операцией. Результаты измерений выдаются в единицах измерения прочности на сжатие. После соответствующей настройки данные приборы можно использовать для работы с различными строительными материалами. Также с их помощью можно определять класс бетона, производить измерение прочности под различными углами к поверхности объекта, переносить накопленные данные на компьютер.

Погрешности приборов обеспечиваются после уточнения их базовых градуировок в соответствии с требованиями ГОСТ 22690, либо в случае установления пользователем индивидуальных градуировок для конкретного вида бетона (в приборах типа ИПС предусмотрена возможность установления до 20 индивидуальных градуировок).

Ударные импульсы – это ударные волны малой энергии, генерируемые подшипниками качения вследствие соударений и изменений давления в зоне качения этих подшипников в течение всего срока службы подшипников и распространяющиеся в материалах деталей подшипника, подшипникового узла и прилегающих к ним деталей.

Метод ударных импульсов был впервые разработан в 1969 году. С течением времени метод был дополнен и усовершенствован, и в настоящее время он позволяет оценивать условия смазки даже неповрежденных подшипников. Поэтому технический персонал может не только вовремя обнаруживать возникающие повреждения тел и дорожек качения, но и предотвращать само их появление путем поддержания и улучшения условий смазки – самой главной причины выхода из строя подшипников.

На сегодняшний день метод ударных импульсов стал всемирно признанной философией, используемой для обеспечения надежности работы оборудования.

Основные задачи применения метода ударных импульсов:

Измерения по методу ударных импульсов могут выполняться с помощью ряда переносных диагностических приборов и с помощью стационарных диагностических систем фирмы SPM Instrument наряду со спектральным анализом ударных импульсов Спектр, измерениями интенсивности вибрации по стандартам ISO, спектральным анализом вибрации EVAM® и другими измерительными функциями.

Функциональные возможности и допускаемые параметры настроек метода ударных импульсов в большинстве случаев почти одинаковы для различных приборов и систем, исключая определенную разницу между LR/HR и dBm/dBc. Просим Вас при выборе диагностического оборудования всегда обращать внимание на технические данные конкретных измерительных устройств.

Таблица 3. Метод ударного импульса. Приборы.

Метод упругого отскока заключается в измерении величины обратного отскока ударника при соударении с поверхностью бетона. Типичным представителем приборов для испытаний по этому методу является склерометр Шмидта и его многочисленные аналоги. Метод упругого отскока, как и метод пластической деформации, основан на измерении поверхностной твердости бетона.

Метод упругого отскока заимствован из практики определения твердости металла. Для испытания бетона применяют приборы, называемые склерометрами, представляющие собой пружинные молотки со сферическими штампами. Молоток устроен так, что система пружин допускает свободный отскок ударника после удара по бетону или по стальной пластинке, прижатой к бетону. Прибор снабжен шкалой со стрелкой, фиксирующей путь ударника при его обратном отскоке. Энергия удара прибором должна быть не менее 0,75 Н-м; радиус сферической части на конце ударника – не менее 5 мм. Проверку (тарировку) приборов проводят после каждых 500 ударов.

При проведении испытаний после каждого удара берут отсчет по шкале прибора (с точностью до одного деления) и записывают в журнал. Требования к подготовке участков для испытаний, к расположению и количеству мест удара, а также к экспериментам для построения тарировочных кривых такие же, как в методе пластической деформации.

Таблица 4. Метод упругого отскока. Приборы.

Метод пластической деформации основан на измерении размеров отпечатка, который остался на поверхности бетона после соударения с ней стального шарика. Метод устаревший, но до сих пор его используют из-за дешевизны оборудования. Наиболее широко для таких испытаний используют молоток Кашкарова.

Принцип действия прост. В молоток вставляется металлический стержень определенной прочности, после чего прибором наносят удар по поверхности бетона. С помощью углового масштаба измеряют размеры отпечатков, получившихся на бетоне и стержне. Прочность бетона определяется из соотношения размеров отпечатков (прочность стержня известна).

Современные методы и средства неразрушающего контроля качества бетонных и железобетонных конструкций

Качество бетонных и железобетонных изделий и конструкций в значительной степени зависит от эффективности и действенности контроля прочности и однородности бетона, защитного слоя бетона и расположения арматуры, напряжений в арматуре предварительно напряженных железобетонных конструкций.

Определение прочности бетона может производиться стандартными методами (ГОСТ 10180 Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам) путем изготовления и испытания образцов, однако достоверность контроля его прочности и однородности по стандартным образцам является недостаточной в силу ряда причин: объем испытания стандартных образцов не превышает 0,01 % уложенного в конструкцию бетона, условия виброформования и режимы твердения образцов и конструкций различны, стандартными методами невозможно определить однородность бетона в изделии и прочность отдельных его участков. При обследовании зданий и сооружений стандартные методы испытания бетона вообще неприменимы. Перечисленные недостатки стандартных методов испытания прочности бетона обусловили развитие неразрушающих методов контроля и методов, связанных с испытаниями бетона в нестандартных образцах, извлекаемых из конструкции.

Примером эффективного применения приборов неразрушающего контроля может служить контроль прочности и однородности бетона в изделиях кассетного производства ЗЖБИ Главюжуралстроя при выявлении причины вытягивания монтажных петель в процессе извлечения внутренних стеновых панелей из кассетных установок и их транспортировки. По данным лаборатории, прочность бетона контрольных кубов на момент распалубки соответствовала нормируемой отпускной прочности 14,8 МПа. Расследование аварийной ситуации показало, что причиной является пониженная прочность бетона в зоне анкеровки монтажных петель (конструкция петель и длина зоны анкеровки соответствовали проекту). Проверку прочности бетона отдельных участков производили в верхней, нижней и средней частях каждого изделия приборами Бетон-12 (при поверхностном прозвучивании) и ИПС-МГ4 (градуировочная зависимость прибора уточнялась по контрольным кубам). В результате было установлено, что средняя прочность бетона участков по высоте изделий составила 9,2 МПа (верх), 13,7 МПа (середина) и 16,4 МПа (низ), а скорость распространения УЗК составила от 3270 м/с (верх) до 3820 м/с (низ). Очевидно, что прочность бетона в изделиях кассетного производства, определяемая по контрольным образцам, существенно отличается от фактической прочности наиболее ответственных участков изделий, что может приводить к выпуску некачественной продукции и аварийным ситуациям.

Неразрушающий контроль отпускной и передаточной прочности бетона позволяет оперативно влиять на технологический процесс производства железобетонных изделий, своевременно корректировать состав, режимы виброуплотнения и термообработки бетона. Для неразрушающего контроля прочности бетона используются приборы, основанные на методах местных разрушений (отрыв со скалыванием, скалывание ребра, отрыв стальных дисков), ударного воздействия на бетон (ударный импульс, упругий отскок, пластическая деформация) и ультразвукового прозвучивания.

При обследовании монолитных конструкций и больших массивов бетона применение ударно-импульсных и ультразвуковых приборов должно сочетаться с испытаниями бетона методами отрыва со скалыванием, скалывания ребра (ГОСТ 22690 Бетоны. Определение прочности бетона методами неразрушающего контроля) или отбора образцов или кернов (ГОСТ 28570 Бетоны. Методы определения прочности по образцам, отобранным из конструкции).

При выборе методов неразрушающего контроля и приборов для проведения испытаний бетона пользователь должен знать их особенности и рекомендуемые области применения. Достаточно полно методы неразрушающего контроля классифицированы Б.Г. Скрамтаевым и М.Ю. Лещинским (Испытание прочности бетона 1964), М.Г. Коревицкой (Неразрушающие методы контроля качества железобетонных конструкций 1989), в их работах даны рекомендации по выбору методов и средств неразрушающего контроля в зависимости от вида контролируемого изделия и условий его эксплуатации. Однако современная приборная база неразрушающего контроля существенно отличается от рекомендуемой названными авторами.

С начала 90-х годов прошлого столетия активно ведется разработка и производство приборов неразрушающего контроля нового поколения с применением электроники и микропроцессорной техники, наращиваются их функциональные возможности. Особого внимания заслуживают методы отрыва со скалыванием, скалывания ребра и отрыва стальных дисков, которые часто называют методами местных разрушений. Эти методы характеризуются большей точностью по сравнению с другими методами неразрушающего контроля.

Читайте также:  Определение точки росы в стене

Приборы, основанные на методах местных разрушений, применяются в основном в монолитном домостроении и при обследовании конструкций зданий и сооружений. Недостатки этих методов, обусловленные повышенной трудоемкостью и необходимостью определения оси арматуры и глубины ее залегания, ограничивают их применение определением прочности бетона отдельных конструкций или их участков, а также уточнением градуировочных зависимостей ультразвуковых и ударно-импульсных приборов в соответствии с Приложением 9 (ГОСТ 22690 Бетоны. Определение прочности бетона методами неразрушающего контроля).

Основные объемы неразрушающего контроля прочности бетона выполняются, как правило, высокопроизводительными приборами после установления корреляции их косвенной характеристики (базовой зависимости) с фактической прочностью контролируемого бетона.

Применение приборов, имеющих большой объем памяти, интерфейс с ПК и функции уточнения и корректировки градуировочных характеристик, маркировки измерений типом контролируемого изделия, значительно облегчает документирование и последующую обработку результатов измерений. Наиболее сложными для контроля бетона конструкций являются случаи воздействия на него агрессивных факторов: химических (соли, кислоты, масла и др.), термических (высокие температуры, замораживание в раннем возрасте, либо переменное замораживание и оттаивание в водонасыщенном состоянии), атмосферных (карбонизация поверхностного слоя). Эти факторы воздействуют в первую очередь на поверхностные слои бетона, в связи с чем при обследовании необходимо визуально, простукиванием, либо смачиванием раствором фенолфталеина (случаи карбонизации бетона) выявить поверхностный слой с нарушенной структурой. Подготовка бетона таких конструкций для испытаний неразрушающими методами заключается в удалении поверхностного слоя на участке контроля и зачистке поверхности наждачным камнем. Прочность бетона конструкций в этих случаях необходимо определять преимущественно приборами, основанными на методах местных разрушений, либо путем отбора образцов. При использовании же ударно-импульсных и ультразвуковых приборов контролируемая поверхность должна иметь шероховатость не более Ra 25, а градуировочные характеристики приборов уточнены.

Пользователь должен знать, что базовая, либо типовая градуировочная зависимость, с которой может поставляться прибор, с достаточной степенью точности воспроизводит прочность бетона того вида (класса), на котором прибор калибровался. Изменение вида крупного заполнителя. влажности, возраста бетона и условий его твердения приводит к увеличению погрешности измерений. Для ультразвуковых приборов перечень факторов, влияющих на точность измерений, еще шире (Лещинский М.Ю. Испытание бетона 1980).

Экспериментальные исследования, проводившиеся с целью установления корреляции косвенной характеристики приборов типа ИПС, откалиброванных на бетонах с гранитным щебнем, с прочностью бетона, изготовленного на других видах крупного заполнителя (гравий, граншлак, известняк, керамзит, речной песок), показали, что погрешность определения прочности бетона может достигать 27% (керамзитобетон). Влияние возраста (до 100 сут) и условий твердения бетона не столь существенны и могут составлять 4-6% измеряемого значения прочности. Контроль влажных поверхностей (для тяжелых бетонов с влажностью более 2-3%) может приводить к занижению показаний приборов до 10-15%.

СКВ Стройприбор производит сертифицированные приборы типов ПОС-50МГ4, ПОС-ЗОМГ4«Скол» и ПОС-50МГ4«Скол», обеспечивающие испытание бетона методами отрыва со скалыванием, скалывания ребра и отрыва стальных дисков, а также приборы типов ИПС-МГ4.01, ИПС-МГ4.03, реализующие метод ударного импульса, и прибор ПОС-2МГ4П, предназначенный для испытания ячеистых бетонов методом вырыва спирального анкера. Приборы типа ПОС состоят из силовозбудителя и электронного блока и комплектуются анкерами типа II 024×30 мм, 024×48 мм и 016×35 мм с предельным усилием вырыва 30 кН (ПОС-ЗО) и 50 кН (ПОС-50), что позволяет производить испытание бетона прочностью до 100 МПа. Погрешность определения усилия – не более ± 2%. Прибор ПОС-50МГ4-Р может оснащаться малогабаритным червячным редуктором, обеспечивающим равномерное нагружение анкера и малое усилие на рукояти. Комплектуется устройством для испытаний методом скалывания ребра конструкций с гранью до 450 мм (модификация ПОС-50МГ4«Скол»). Прибор ПОС-50МГ4-2 имеет две опоры, минимальные массогабаритные характеристики и может применяться для испытания бетона изделий цилиндрической формы, когда применение трехопорных приборов ограничено. Прибор ПОС-50МГ4-3 трехопорный с подъемным силовозбудителем имеет малые габариты и массу.

Испытания методом отрыва со скалыванием должны производиться в соответствии с рекомендациями (ГОСТ 22690 Бетоны. Определение прочности бетона методами нераэрушающего контроля., Рекомендации. Определение прочности бетона в конструкциях и изделиях методом вырыва анкера (МИ2016-03) НИИЖБ-ГП ВНИИФТРИ 2003). Испытания бетона методом отрыва стальных дисков могут производиться любым из приборов ПОС-30(50)МГ4, либо адгезиметром типа ПСО-10МГ4 с предельным усилием отрыва 10 кН (производятся СКВ Стройприбор). Метрологические характеристики приборов типа ПОС и ПСО обеспечиваются образцовыми динамометрами типа ДОРМ на 10, 30 и 50 кН.

Определение глубины залегания арматуры и ее расположение в бетоне при подготовке к испытаниям методом отрыва со скалыванием должно производиться измерителями защитного слоя бетона, например ИПА-МГ4, имеющим диапазон определения защитного слоя 3. 80 мм в стержнях диаметром 3. 40 мм, с погрешностью до ± 7%.

Для контроля прочности ячеистых бетонов в диапазоне 0.5. 8 МПа разработан прибор ПОС-2МГ4-П, основанный на методе вырыва спирального анкера. Прибор обеспечивает испытания бетона с предельным усилием вырыва 2 кН (погрешность до ± 3%). Установка анкера осуществляется специальным устройством, обеспечивающим постоянный шаг ввинчивания в тело бетона. Все приборы имеют автономное питание, связь с ПК и энергонезависимую память.

В отличие от методов местных разрушений приборы, основанные на ударно-импульсном воздействии на бетон, имеют значительно большую производительность, однако контроль прочности бетона ведется в поверхностном слое толщиной 25. 30 мм, что ограничивает их применение. В упомянутых выше случаях необходима зачистка поверхности контролируемых участков бетона или удаление поврежденного поверхностного слоя.

Применение ударно-импульсных приборов для неразрушающего контроля прочности и однородности бетона в возрасте до 100 сут не вызывает особых сложностей, если контролируемые поверхности образованы металлической опалубкой. Неразрушающий контроль прочности бетона на заводах ЖБИ и в строительных лабораториях, как правило, осуществляется после приведения градуировочных зависимостей приборов в соответствие с фактической прочностью бетона по результатам испытания контрольных партий кубов в прессе. Подобные испытания прибора ИПС-МГ4.03 проводились в НТЦ «Качество» (г.Николаев, Украина) на кубах из тяжелого бетона класса В25 (шесть серий по три куба). По результатам испытаний был установлен коэффициент совпадения Кс=0,84 используемой градуировочной зависимости (тяжелый бетон на граните, возраст 28 сут, ТВО). Фактическая прочность бетона в сериях составила 32,8. 38,9 МПа и соответствовала заявленному классу бетона при коэффициенте вариации 13,5%. Полученный коэффициент Кс был введен в программное устройство прибора нажатием соответствующих кнопок клавиатуры, и испытания были продолжены на двух контрольных сериях образцов с целью проверки уточненной градуировочной зависимости. Прибор воспроизвел прочность бетона с погрешностью 1,2 и 3,1% соответственно. Осмотр разрушенных кубов всех серий показал наличие в растворной части бетона многочисленных глинистых включений размером до 10. 12 мм.

Описанный случай является достаточно редким (при правильно выбранной градуировочной зависимости Кс в основном варьируется в пределах 0,88. 1.12) и объясняется применением при изготовлении бетона некачественного песка с большим содержанием глинистых включений.

Применение же ударно-импульсных и ультразвуковых приборов на объектах строительства и при обследовании эксплуатируемых конструкций, когда нет возможности уточнить градуировочную зависимость испытанием кубов в прессе, сопряжено с существенными ошибками при определении прочности бетона. Приборы отрыва со скалыванием в таких случаях являются предпочтительными.

Опыт ведущих специалистов по неразрушающему контролю прочности бетона показывает, что в их базовый комплект должны входить приборы, основанные на разных методах контроля: отрыв со скалыванием (скалывание ребра), ударный импульс (упругий отскок, пластическая деформация), ультразвук, а также измерители защитного слоя и влажности бетона, оборудование для отбора образцов из конструкции.

Разработанные ОКБ Стройприбор новые измерители прочности бетона ИПС-МГ4.01 и ИПС-МГ4.03 являются дальнейшим развитием базовой модели ИПС-МГ4, выпускавшейся с 1994 г. Приборы предназначены для оперативного контроля прочности бетона в диапазоне 3. 100 МПа при изготовлении сборных железобетонных конструкций и при обследовании конструкций зданий и сооружений. В отличие от предыдущих модификаций и известных аналогов приборы оснащены дополнительными функциями:

Перечисленные функции, а также выбор направления удара активируются пользователем с клавиатуры приборов в диалоговом режиме. Прибор ИПС-МГ4.03 имеет 44 базовые градуировочные зависимости, учитывающие вид контролируемого бетона (крупного заполнителя), возраст и условия твердения бетона.

Перечисленные возможности приборов позволяют проводить неразрушающий контроль прочности бетона с погрешностью 5. 8%. Чем больше исходных данных, характеризующих бетон, известно пользователю и соответственно введено перед началом испытаний, тем ниже погрешность измерений. Измерение прочности бетона заключается в нанесении на контролируемом участке изделия серии до 15 ударов, после чего электронный блок по параметрам ударного импульса, поступающего от склерометра, оценивает твердость и упругопластические свойства испытываемого материала, преобразует параметр импульса в прочность и вычисляет соответствующий класс бетона. Полученные результаты измерений и исходные данные, вводимые пользователем, автоматически архивируются, маркируются датой и временем измерения.

Объем архивируемой информации – 1000 результатов измерений и 15000 промежуточных значений прочности. Предусмотрена возможность ввода в программное устройство приборов характеристик индивидуальных градуировочных зависимостей, установленных пользователем (в приборах ИПС-МГ4.03 и ИПС-МГ4.01 -20 и 9 соответственно). Ввод характеристик индивидуальных зависимостей производится с клавиатуры прибора и заключается в корректировке базовой зависимости по результатам параллельных испытаний бетонных образцов в прессе (либо методом отрыва со скалыванием) и прибором.

Корректировка базовой зависимости может производиться при числе точек корректировки от 1 до 9. Приборы имеют режим передачи данных на ПК, обеспечивающий математическую и статистическую обработку результатов измерении, экспорт в Excel, печать в табличном виде с указанием вводимых пользователем исходных данных, даты и времени измерений. Метрологические характеристики приборов обеспечиваются эквивалентными мерами, аттестованными Госстандартом РФ, воспроизводящими прочность бетона в трех точках диапазона.

Прочность и долговечность железобетонных конструкций во многом зависят от обеспечения проектных значений защитного слоя бетона и диаметра арматуры. Определение параметров армирования производится на предприятиях сборного железобетона, на объектах строительства и при обследовании зданий и сооружений. Контроль в основном ведется приборами магнитного действия (ГОСТ 22904 Конструкции железобетонные. Магнитный метод определения толщины защитного слоя бетона и расположения арматуры). Приборы применяются также для определения мест приложения нагрузки при контроле прочности бетона методами отрыва со скалыванием и скалывания ребра конструкции.

СКВ Стройприбор производит два типа измерителей защитного слоя бетона: ИПА-МГ4 и ИПА-МГ5. Приборы обеспечивают определение защитного слоя бетона в конструкциях, армированных стержнями диаметром 6. 40 мм классов А-I и А-III и проволокой диаметром 3. ..6 мм класса Вр-I в диапазоне защитных слоев З. 80мм (ИПА-МГ4) и 3. 150 мм (ИПА-МГ5). Прибор ИПА-МГ5 позволяет выполнять измерения при неизвестном диаметре и защитном слое в диапазоне 5. 50 мм, оснащен функциями уточнения базовых градуировочных характеристик при измерениях на арматуре других классов, установления и записи в программное устройство новых градуировочных зависимостей, установленных пользователем, маркировки измерений типом изделия из ряда (балка, колонна и т.п.), имеет режим передачи данных на ПК. Объем памяти прибора 1000 значений.

Точность натяжения арматуры является одним из основных факторов, определяющих жесткость и трещиностойкость предварительно напряженных конструкций и в конечном счете их долговечность и эксплуатационную пригодность. Обеспечение проектного усилия обжатия бетона достигается контролем силы натяжения арматуры преимущественно приборами, основанными на частотном методе и методе поперечной оттяжки (ГОСТ 22362 Конструкции железобетонные. Методы измерения силы натяжения арматуры). Широкое применение на предприятиях сборного железобетона получили приборы ЭИН-МГ4 (частотный метод) и Д0-40МГ4 (Д0-60МГ4) (метод поперечной оттяжки на собственной базе).

Прибор ЭИН-МГ4 обеспечивает измерение напряжений в арматуре диаметром 3. 32 мм. длиной 3. 18 м. в диапазоне напряжений 100. 1800 МПа с пределом погрешности ± 3 %. Прибор имеет функции автоматического расчета заданного удлинения арматуры, длины арматурной заготовки и корректировки расстояния между анкерными головками. Гарантируется высокая достоверность результатов измерений. Прибор Д0-40МГ4 имеет собственную базу 300 мм и предназначен для контроля силы натяжения проволочной арматуры диаметром 3. 6 мм в диапазоне усилий 2. 45 кН на линиях по производству шпал, стоек ЛЭП, изделий непрерывного бетонирования.

Прибор Д0-60МГ4 имеет собственную базу 600 мм и предназначен для контроля проволочной и канатной арматуры диаметром 6. 12 мм в диапазоне усилий 3. 100кН. Погрешность приборов типа ДО – не более ± 3 %. Приборы имеют энергонезависимую память, автономное питание и интерфейс с ПК.

Неразрушающий контроль качества бетона

Содержание

  1. Контроль прочности бетона
  2. Методы неразрушающего контроля
  3. Метод частичного разрушения
  4. Отрыв со скалыванием
  5. Скалывание ребра
  6. Отрыв диска из металла
  7. Методы воздействия ударом (Косвеные)
  8. Упругий отскок
  9. Ударный импульс
  10. Пластическая деформация
  11. Ультразвуковой контроль бетона
  12. Приборы для проверки прочности бетона
  13. ГОСТы

Технология неразрушающего контроля прочности бетона – комплексная методика по испытанию материала, направленная на определение характеристики конструкции. Преимущество метода – сохранение целостности материала и отсутствие деформаций. Стоит подробнее рассмотреть, что он представляет.

Контроль прочности бетона

Проводится для определения состояния бетонных изделий. Посредством проведения контроля прочности бетона в конструкциях можно провести подробный анализ факторов:

Неразрушающая методика актуальна при отсутствии необходимых данных о состоянии бетонного изделия при значительных объемах поступающего материала.

Методы неразрушающего контроля

Особенность методики – возможность определения характеристик в лабораториях, а также на стройплощадках в процессе возведения зданий, сооружений. Преимущества:

Контроль прочности монолитного бетона стоит на первом месте в рейтинге доступных испытаний оценки качества материала. Процедуру регламентируют специальные документы, в которых прописана технология проведения испытаний и этапы изучения полученных данных.

Контроль бетона проводят по графику, учитывая возраст материала. Посредством такой оценки удается своевременно оценить прочность поступающих на объект изделий и сравнить характеристики существующего материала с паспортным.

Выделяют два метода контроля качества бетона. Стоит подробно рассмотреть каждый.

Метод частичного разрушения

Прямая методика проверки контроля качества бетона относится к неразрушающим способам условно. Преимущество данного способа – предоставление точных результатов, которые затем используют для составления зависимостей при необходимости перехода к косвенным методам проверки.

Отрыв со скалыванием

Подразумевает проверку усилия, которое необходимо для разрушения конструкции. Проводится посредством вырывания металлического анкера из тела конструкции.
Преимущества:

Минус метода: трудоемкость. Проверка невозможна для сооружений с небольшой толщиной стен и густым армированием.

Скалывание ребра

С ее помощью измеряют усилия, необходимые для проведения скалывания материала в угловой части. Метод используют для определения прочности линейных конструкций:

Достоинство неразрушающего контроля прочности бетона: простота использования измерительного оборудования и отсутствие подготовительных работ. Однако к способу не прибегнуть, если толщина материала меньше 2 см.

Отрыв диска из металла

Оборудование регистрирует усилие, которое потребуется, чтобы разрушить бетон, если оторвать от нее диск. В настоящее время способ практически не используется, так как требует много времени на проведение подготовительных работ.

Методы воздействия ударом (Косвеные)

В основе методики лежит ударно-импульсное воздействие. Способы проверки качества бетонных изделий имеют большую производительность, однако они ограничены толщиной материала. Методику воздействия ударом можно проводить для конструкций с толщиной не более 30 мм.

К данной методике прибегают только после проведения прямых испытаний в строительных лабораториях или на заводах. Перед использованием косвенных способов проверки приводят в соответствие полученные зависимости, сравнивая полученные результаты с характеристиками материала или конструкции.

Упругий отскок

Способ предназначен для измерения пути бойка в случае удара инструмента о поверхность материала. В качестве прибора выступает склерометр Шмидта, также можно задействовать другие аналоги. Преимущества упругого отскока: простота проведения испытаний.

Метод не популярен.

Ударный импульс

Регистрирует показатели энергии, которая возникает в бетоне при ударе бойка. Для проведения испытаний лаборанты используют молоток Шмидта или аналоги подобного инструмента. Компактные размеры оборудования и возможность после испытаний установить класс материала делают способ востребованным. Единственный недостаток: невысокая точность.

Пластическая деформация

В процессе испытания измеряют отпечаток, который остается на поверхности после удара шариком из прочной стали. Методу много лет, но он все еще популярен. В качестве основного инструмента выступает молот Кашкарова.

Преимущества:

Минус: точность результатов невысокая.

Ультразвуковой контроль бетона

Контроль качества бетона неразрушающими методами применяют с целью определения скорости колебаний от поступающей в толщу конструкции ультразвуковой волны. Посредством данного способа появляется возможность для проведения массовых изысканий вне зависимости от их количества.

Другие плюсы методики:

При проведении испытаний стоит уделить особое внимание к качеству поверхности. В случае обнаружения деформаций от них нужно избавиться, иначе результаты не будут точными.

Приборы для проверки прочности бетона

Для контроля качества бетона на стройплощадке используют разное оборудование. Наиболее востребованы:

При выборе оборудования рекомендуется обращать внимание на характеристики устройств, доступность и наличие сертификатов. Заказывать неразрушающий контроль бетона нужно у профессионалов, которые гарантируют получение надежных результатов в короткий срок.

ГОСТы

Неразрушающий контроль определения прочности бетона регламентируют государственные стандарты:

В документах прописаны требования к проведению неразрушающего контроля качества бетона, нормативные показатели для сравнения и формирования выводов о состоянии конструкции.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *