Что может определить неразрушающий контроль бетона и методики проведения испытаний

​ Испытание бетона неразрушающими методами

При обследовании и оценке сооружений, построек и зданий принято использовать щадящие технологии — неразрушающие методы испытания бетона. Процедура может потребоваться как производителю строительных товаров и непосредственно компании-застройщику, так и заказчику этих услуг. В связи с большим спросом на качественные сооружения, это мероприятие весьма востребовано повсеместно.

№ услугиНаименование испытанияНормативный документСтоимость, руб.
Бетонные и железобетонные конструкции и изделия, смеси бетонные, строительные растворы
1Определение прочности бетона/раствора по контрольным образцам (1 точка)ГОСТ 10180250
2Построение градуировочной зависимости между прочностью бетона и косвенной характеристикой (упругий отскок, ударный импульс, ультразвук) (1 зависимость)ГОСТ 17624
ГОСТ 22690
12000
3Определение плотности бетона/раствора (1 образец)ГОСТ 10181
ГОСТ 12730
ГОСТ 5802
100
4Определение водонепроницаемости бетона на образцах/конструкциях (1 образец/1 участок)ГОСТ 12730400/700
5Определение прочности неразрушающими методами контроля (ультразвуковой, ударный импульс, упругий отскок) (1 точка)ГОСТ 22690
ГОСТ 17624
ГОСТ 18105
ГОСТ 31914
250
6Определение прочности бетона методом отрыва со скалыванием (1 точка)ГОСТ 22690900
7Определение прочности образцов раствора, отобранных из швов кладки (1 образец)ГОСТ 58021700
8Комплексное испытание сухих бетонных смесей (1 партия)ГОСТ 1018112000
9Определение прочности бетона по образцам, отобранных из конструкций (1 образец)ГОСТ 28570600
10Определение морозостойкости бетона/раствора (1 цикл)ГОСТ 10060
ГОСТ 5802
250
11Определение водопоглощения бетона/раствора (1 образец)ГОСТ 12730
ГОСТ 5802
500
12Определение пористости бетона/смеси (1 образец)ГОСТ 12730
ГОСТ 10181
1000
13Определение влажности бетона/раствора (1 точка)ГОСТ 12730
ГОСТ 5802
250
14Определение объемной массы бетона/раствора (1 образец)ГОСТ 12730
ГОСТ 5802
500
15Определение усадки бетона при высыхании (1 образец)ГОСТ 25485500
16Определение толщины защитного слоя бетона и диаметра арматуры (1 кв. м)ГОСТ 22904500
17Определение расположения арматуры и закладных деталей (1 кв. м)ГОСТ 22904500
18Определение ширины и глубины раскрытия трещин (1 участок)ГОСТ 31937800
19Тепловой контроль качества материала/конструкции (1 образец/1 конструкция)ГОСТ 234831500
20Визуальный контроль качества и контроль точности монтажа конструкции (1 конструкция)ГОСТ 26433
СП 70.13330
500
21Определение удобоукладываемости бетонной смеси (1 партия)ГОСТ 10181600
22Определение средней плотности бетонной смеси (1 партия)ГОСТ 10181500
23Определение концентрации рабочего раствора химических добавок бетонной смеси (1 партия)ГОСТ 304591500

Даже в случае досконального следования установкам ГОСТ, качество итоговой продукции может варьироваться в любую сторону — как в положительную, так и в отрицательную. Виной этому внешние факторы, чаще всего не зависящие от производителя: закуп песка с различными фракциями и уровнем влажности; отличие в прочности цемента у нескольких поставщиков и пр. Проблематику этих ситуаций решает испытание бетона (неразрушающий способ) при помощи специализированных приборов.

Важная особенность контрольного оборудования в том, что проверку качества можно проводить буквально в полевых условиях и на уже готовой конструкции. При этом целостность постройки не нарушается, а определение фактической прочности материала осуществляется с максимальной точностью.

Виды приборов

В зависимости от методики выделяют несколько видов контрольного оборудования.

  • Импульсные удары (наиболее современная технология, предполагающая задействование приборов с наличием электронного табло, на котором отображаются результаты проверки. Для максимально точного контроля аппаратура позволяет предварительно внести данные о конструкции и ее составе: вид бетона, особенности заполнения, условия хранения и пр.);
  • Ультразвук (испытание бетона методом неразрушающего контроля довольно часто проводится с использованием ультразвуковых приборов. Активнее всего это оборудование задействуется в работе с конструкциями из железобетона. Измерение ультразвуковых волн позволяет выявить внутренние недостатки постройки: глубину существующей трещины, наличие непромесов и пустых участков).
  • Пластическая деформация поверхности (осуществляется с использованием молотков Физделя или Кашкарова. Суть методики в нескольких методичных ударах по поверхности и определении среднего уровня прочности).
  • Упругий отскок (проводится с применением склерометра — оборудования, работающего за счет сферического штампа и молотка. Методика практически дублирует пластическую деформацию, но является более современным и усовершенствованным способом контроля).
  • Отрыв со скалыванием (испытание прочности бетона неразрушающим методом отрыва предполагает отделение небольшой части материала, заранее вмонтированной в конструкцию).

Контрольные процедуры проводятся в соответствии с установленными международными и российскими стандартами. Испытания бетона неразрушающим методом (ГОСТ 22690-2015) начинаются с предварительной подготовки, включающей в себя проверку работоспособности и точности приборов, а также соответствие имеющейся техники с инструкциями.

ГОСТ 18150 определяет расположение участков конструкции, задействованных в анализе, а также их количество. Согласно требования стандартов, эта информация должна быть указана в проектных документах и быть определена с учетом:

  • поставленных задач (определение слабых участков, уровня прочности, класса бетона и пр.);
  • типа конструкции (балка, колонна, перекрытие, плита и пр.);
  • армирования конструкции;
  • порядка бетонирования и размещения захваток.

Протокол испытания бетона неразрушающим методом представляет собой таблицу с точным указанием всех необходимых данных и экспертным заключением.

Что может определить неразрушающий контроль бетона и методики проведения испытаний

Товары

Услуги

Полезная информация

  • Главная ::
  • Статьи по неразрушающему контролю ::
  • Полезная информация ::
  • Статьи по неразрушающему контролю ::
  • Методы и приборы неразрушающего контроля бетона

Методы и приборы неразрушающего контроля бетона

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:

  • Возможность не организовывать на площадке лабораторию оценки бетона.
  • Сохранение целостности проверяемой конструкции.
  • Сохранение эксплуатационных характеристик сооружений.
  • Широкая сфера применения.

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 местных разрушений)Косвенные
  • Скалывание ребра
  • Отрыв со скалыванием
  • Отрыв металлических дисков
  • Ударный импульс
  • Упругий отскок
  • Пластическая деформация
  • Ультразвуковое обследование

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. Электроме¬ханический преобразователь превращает механическую энергию удара в эле¬ктрический импульс. Результаты выдаются в единицах измерения прочности на сжатие.

К достоинствам метода относят оперативность, низкие тру¬дозатраты, отсутствие сложных вычислений, слабую за¬висимость 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

Ультразвуковой томограф А1040 MIRAУльтразвуковой дефектоскоп А1220 МонолитУльтразвуковой тестер UK1401Измеритель прочности бетона УКС-МГ4Ультразвуковой тестер бетона PunditУльтразвуковой индикатор прочности бетона БЕТОН-70

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

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:

  • Размещение прибора на поверхности конструкции таким образом, чтобы направление усилия шло под углом 90°.
  • Относительно горизонтали прибор располагается таким же образом, как и при испытании образцов для определения градуировки. Если выбирается иная точка установки, то необходимо внесение поправок в соответствии с рекомендациями производителя прибора.
  • Определяется косвенная характеристика.
  • Производится расчет косвенной характеристики на участке конструкции.

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:

  • Если лепестковый анкер не был заложен до бетонирования, то проводится бурение отверстия или пробивка шпура размером и глубиной соответствующим требованиям используемого прибора.
  • Анкерное устройство крепится в отверстии или шпуре.
  • Производится соединение прибора и заложенного анкера.
  • Приводится в действие прибор, начиная с минимальной нагрузки на отрыв с последующим увеличением со скоростью от 1,5 до 3 кН/с.
  • После отрыва фиксируются показатели приложенного усилия и минимальная с максимальной глубины скалывания. Точность замера глубин должна составлять не менее 1 мм.

Таким способом определяется точный показатель прочности бетона за исключением случаев:

  • если разница максимальной и минимальной величин скалывания между границами разрушения и поверхностью разнятся более чем в 2 раза;
  • разница между глубинами вырыва и заделки отличается более чем на 5%.

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:

  • В отверстие соответствующее вышеуказанным параметрам закладывается анкер, состоящий из конуса и трех сегментов.
  • Закручивается гайка-тяга с усилием необходимым для предотвращения проскальзывания анкера.
  • Опора устройства до упора закручивается в рабочий цилиндр.
  • Винт насоса устанавливается в верхнее положение.
  • Устройство подсоединяется к гайке-тяге.
  • Опора вкручивается до плотного соприкосновения с поверхностью конструкции.
  • Анкерное устройство вырывается путем вращения ручки насоса.
  • Определяется разрушающее усилие визуальным методом по показаниям давления на манометре. Точность должна составлять до 2,5 кгс/см2.

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:

  • плотность и упругость;
  • присутствие либо отсутствие дефектов (трещин и пустот), от которых зависят прочностные свойства и качество материала.

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

  • прочностных показателях;
  • монолитности структуры;
  • параметрах модулей плотности и упругости;
  • наличии/отсутствии изъянов, а также об их местонахождении и конфигурации;
  • форме А-сигнала.

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:

  • название стройконструкции, номер исследуемой партии;
  • вид исследуемой прочности и ее необходимый параметр;
  • параметры бетона;
  • наименование применяемой методики исследований, модель используемого прибора и его заводской номер;
  • средний косвенный показатель прочности и должное значение прочности материала;
  • данные об применении корректирующих коэффициентов;
  • итоговые показатели прочности;
  • данные о лицах проводившие испытания и их подпись, дата проведения испытаний.

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

Количество индивидуальных градуировочных зависимостей, шт.

Количество базовых градуировочных зависимостей, шт.

Принцип работы ударно-импульсного оборудования заключается в проверке показателей твердости и упругости строительной конструкции с помощью ударного импульса. Для этого проводится серия ударов (15 шт.) в одно место поверхности стройконструкции. Далее прибор производит пересчет полученных значений и определяет средний показатель. На основании полученного показателя и определяется фактическая марка бетона строительной конструкции.

Главным достоинством данной методики является его простота и возможность работы в сложных условиях. Однако следует учитывать, что полученных данных недостаточно для экспертной оценки прочности бетона. Для этого необходимы другие методики контроля, в частности отрыв со скалыванием.

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 отскока бойка от поверхности бетона (или прижатого к ней ударника);
  • – параметр ударного импульса (энергия удара);
  • – размеры отпечатка на бетоне (диаметр, глубина и т.д.) или соотношение диаметров отпечатков на бетоне и стандартном образце при ударе или вдавливании индентора в поверхность бетона;
  • – значение напряжения, необходимого для местного разрушения бетона при отрыве приклеенного к нему металлического диска;
  • – значение усилия, необходимого для скалывания участка бетона на ребре конструкции;

– 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:

  • – для линейных конструкций – один участок на 4 м длины;
  • – для плоских конструкций, за исключением монолитных конструкций сплошных стен – один участок на 4 м 2 площади;
  • – для монолитных конструкций сплошных стен – один участок на 8 м 2 площади.

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.

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

Неразрушающие испытания бетона

Испытание готовых бетонных конструкций на сжатие, является одним из факторов оценки состояния зданий и сооружений. С помощью тех или иных технологий проверяется фактическая прочность нового или старого бетонного сооружения.

По результатам испытаний принимается решение о возможности дальнейшей эксплуатации конструкции, возможности ее ввода в эксплуатацию, необходимости усиления и т.п. Неразрушающие испытания бетона – самый популярный и перспективный вид проверки прочности, характеризующийся высокой производительностью, приемлемой точностью, низкой трудоемкостью, невысокой себестоимостью и простотой.

Технологии неразрушающего контроля прочности бетона

Все существующие технологии неразрушающего контроля, регламентированные ГОСТ 22690-2015 основаны на механическом воздействии на поверхность бетона. В отличие от проверки прочности по методике разрушения образцов, технологии неразрушающего контроля являются косвенными.

Фактическую прочность материала определяют по специальным таблицам, составленным на основе эмпирических данных. Отдельной строкой идет технология определения прочности с помощью ультразвуковых волн по ГОСТ 17624-2012.

В этом случае используются специальный прибор, излучающий ультразвуковые волны и измеряющий время и скорость их распространения в толще бетона. Истинную прочность материала определяют по экспериментально установленным зависимостям. Использование показывающих (прочность материала) приборов, действующим ГОСТом не допускается. Это наиболее точный метод неразрушающего контроля.

Виды испытаний бетона неразрушающим методом ГОСТ 22690-2015:

  • Упругий отскок. Измеряется значение величины обратного отскока средства измерения после удара о поверхность испытуемой конструкции. Для измерения величины отскока применяют склерометр Шмидта и его аналоги. Количество измерений на участке поверхности для расчета средней величины – 9. Минимальная толщина бетона – 0,1м.
  • Пластическая деформация. Измеряются габариты следа от шарика, образовавшегося после удара рабочей частью молотком Кашкарова. Самый простой и дешевый метод. Количество измерений – 5. Минимальная толщина конструкции, при которой разрешено определять прочность данным методом – 0,07 м.
  • Ударный импульс. Измеряется значение величины энергии удара в момент удара бойка средства измерения об испытуемую поверхность. Используются приборы: ИПС МГ 4.03, ОНИКС ОС, ОНИКС-2,5. Количество измерений – 10. Минимальная толщина конструкции – 0,05 м.
  • Отрыв образца. Измеряется сила напряжения отрыва стального диска приклеенного к бетону. Вследствие сложности технологии, в последнее время используется очень редко. Измерительное оборудование, приборы: ПОС-30-МГ4 и ПОС-50-МГ4. Количество измерений – 1. Минимальная толщина бетона 0,05 м.
  • Отрыв образца со скалыванием или скалывание ребра изделия. Измеряется числовое значение силы необходимой для скалывания кусочка ребра или вырыва специального анкера. Самое точное испытание бетона неразрушающим методом. Рекомендуется использовать приборы: ПОС-50МГ4 «Скол», ГПНВ-5, ГПНС-4. 2.6. Количество измерений – 1. Минимальная толщина конструкции – 0,05 м. Глубина заделки анкера: 30, 35, 40 и 48 мм в зависимости от прибора измерения.

Примечание. Измерения осуществляются на участке бетона площадью от 0,1 до 0,9 м2.

Испытание бетона методом неразрушающего контроля ГОСТ 17624-2012

Суть технологии заключается в измерении времени и скорости распространения ультразвуковых волн в толще конструкции или железобетонного изделия. Существует две методики: сквозное прозвучивание и поверхностное прозвучивание.

В первом случае излучатель УЗ-волн и приемник волн располагают с разных сторон проверяемой конструкции.

Во втором случае, излучатель и приемник расположены с одной стороны на определенном расстоянии, регламентированном Гостом как база прозвучивания. Первый вариант применяется для определения прочности тела бетона, а второй для определения прочности бетона в поверхностном слое.

Ультразвуковой метод единственный из видов испытаний бетона на прочность неразрушающим методом, который позволяет получить более-менее точное значение прочности на сжатие не только поверхностного слоя, но толщи сооружения. Приборы для определения прочности ультразвуковым прозвучиванием: УК1401, Бетон-32, УК-14П, УКС-МГ4, УКС-МГ4С.

Виды испытаний. Таблица значений.

Каждому виду технологии неразрушающего контроля прочности соответствует определенный рекомендованный диапазон прочности на сжатие. Максимальный диапазон измерения прочности регламентируется результатами, полученными эмпирически и производителями средств измерения. Для удобства выбора вида испытаний, сводим диапазоны и погрешности измерений в таблицу.

Табл.1

Нет данных

Вид технологииДиапазон измерений прочности бетона, кгс/см2Точность измерений, ±, %
Упругий отскок50-50050
Пластическая деформация30-40
Ударный импульс50-150050
Отрыв диска50-600
Отрыв скалыванием50-1000
Скалывание ребра100-700
Ультразвуковое исследование100-40030-50

Примечание. Прочность бетона определяют на участках поверхности соответствующей площади, не имеющих видимых повреждений и аморфных отслоений, при плюсовой температуре окружающего воздуха.

Заключение

Частным покупателям сооружений и застройщикам малоэтажных зданий, которые решают задачу определения прочности новой или старой бетонной конструкции, можно рекомендовать использование следующих недорогих методик: пластическая деформация или упругий отскок.

Простота данных технологий позволяет провести измерения своими силами. Цена вопроса заключается в стоимости инструмента: молоток Кашкарова или склерометр Шмидта. На данный момент времени цена молотка Кашкарова в среднем составляет 2 500-2 700 рублей, а стоимость аренды склерометра Шмидта 400-500 рублей в сутки.

Таблицы для определения прочности методами пластической деформации или упругого отскока можно найти в интернете бесплатно.

Определение прочности бетона неразрушающим методом

Виды испытаний

    с помощью отрыва металлических дисков; посредством отрыва со скалыванием; методом скалывания ребра.
    ультразвукового метода; метода упругого отскока; способа воздействия на бетон ударного импульса; метода пластической деформации.

Прямые виды испытаний

Косвенные виды испытаний бетона

Сравнительная таблица методов контроля прочности бетона

Неразрушающий методОписаниеОсобенностиНедостатки
Отрыв со скалываниемРасчёт и оценка усилий вырывания анкераНаличие стандартных градировочных зависимостейНевозможность измерения сооружений с насыщенным армированием
Скалывание ребраОпределение усилия откалывания угла бетонной конструкцииПростота применения методаНе применим для бетонного слоя менее 2 см
Отрыв дисковОценка усилия отрыва диска из металлаПодходит при высокой армированности конструкций.Необходимость наклейки дисков. Метод применяется редко
Ударный импульсИзмерение энергии удара бойкаИнструмент проведения диагностики – молоток Шмидта. Компактность и простота измерительного оборудованияНевысокая точность оценки
Упругий отскокИзмеряется путь ударного бойка склерометром ШмидтаДоступность и простота диагностикиТребования к подготовке поверхности контрольных участков высокие
Пластическая деформацияОценка параметров отпечатка удара специального шарика молотком КашкароваНесложное оборудованиеНизкая точность результатов диагностики.
УльтразвуковойИзмерение показателей колебаний ультразвука, пропущенного через бетонВозможность оценки глубинных слоёв бетонаНеобходимо высокое качество контрольной поверхности

Неразрушающий контроль – основные характеристики

К сложным факторам контроля конструкций относятся химическое, термическое и атмоферное воздействие. Неразрушающие методы испытаний требуют тщательной подготовки поверхности бетона.

Адгезия

Методика оценки измерения прочности без разрушения адгезионного контакта определена ГОСТ 28574-2014. Неразрушающий способ состоит в измерении ультразвуковых либо электромагнитных волн.

Метод испытания с использованием адгезиметра применяется в диагностике повреждения штукатурных, окрасочных, облицовочных и прочих покрытий, для контроля и оценки качества стройматериалов и антикоррозийных работ.

Устройство определяет интенсивность адгезии величиной давления отрыва, необходимого для отделения покрывающего слоя.

Испытание слоя монолита и параметров заложенной арматуры

Защитный слой обеспечивает прочность сцепления арматуры, устраняет воздействие агрессивных реагентов, предохраняет бетон от излишней влажности и температурных перепадов при эксплуатации. Толщина слоя зависит от характеристик применяемой арматуры, условий применения и назначения конструкции.

Методика неразрушающего контроля определена ГОСТом 2290493. Поиск арматуры с определением диаметра осуществляется с использованием специальных устройств – локаторов.

Морозостойкость

Количество циклов замораживания и размораживания бетона определяет показатель морозостойкости. ГОСТами обозначены 11 марок по устойчивости к перепадам температур. Количество допустимых переходов нулевой температурной отметки, после превышения которых начинается снижение характеристик прочности бетона, указывается в маркировке.

Для контроля по показателю морозостойкости проводится испытание ультразвуковыми неразрушающими методами. Стоимость испытания невысока. Предъявляются повышенные квалификационные требования к исполнителям.

Влажность

Для получения достоверных результатов измерений влажности неразрушающим способом целесообразно применение различных методов. Устройства для определения показателей влажности основаны на взаимосвязи диэлектрической проницаемости конструкций и количестве содержащейся в них влаги.

Лаборатория «СтройЛаб-ЦЕНТР» оказывает услуги по испытанию строительных бетонов в Москве и области с выдачей соответствующих заключений и протоколов испытаний.

Читайте также:  Использование листового паронита в строительстве: преимущества материала и характеристики
Добавить комментарий