Способы неразрушающих испытаний бетона в железобетонных конструкциях

Способы неразрушающих испытаний бетона в железобетонных конструкциях


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

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.

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

Читать еще:  Толщина фундаментной плиты для дома из газобетона

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:

Неразрушающий контроль прочности бетона: методы измерения, проверки

Неразрушающий контроль бетона – это группа методов испытаний материала, благодаря которым можно определить его технические характеристики без нарушения целостности и явных деформаций. Определение прочности бетонного монолита является обязательным условием контроля качества бетонных и ЖБ изделий/конструкций в процессе производства.

Неразрушающий контроль прочности бетона дает возможность выявить все самые важные значения, напрямую влияющие на эксплуатационные характеристики монолита и безопасность, длительность службы изделий. На прочность бетонного монолита влияет множество факторов – таких, как качество и пропорции компонентов, соблюдение технологии производства смеси, условия заливки, правильность сушки и т.д.

По прочности бетона устанавливается его марка – к примеру, марка М400 может выдержать максимальную нагрузку в районе 400 кг/см2, марка М500 – 500 кг/см2 и т.д.

Обычно испытание бетона на прочность предполагает приложение к застывшему материалу контрольной нагрузки, которая направлена на разрушение целостности структуры. Таким образом определяют, какие максимальные значения нагрузок способен выдержать бетон, для каких условий подходит, в каких конструкциях может использоваться.

Читать еще:  Сейсмопояс при строительстве дома из газобетона

Разрушающие методы предполагают отбор проб бетона с обследуемого монолита или приготовление из жидкой смеси контрольных образцов, а потом их разрушение. Кроме того, существуют неразрушающие методы, которые не предусматривают деформации и явной порчи структуры материала.

Основные методы испытания бетона на прочность:

  1. Разрушающие методы – используют контрольные образцы, которые готовятся и твердеют так же, как и конструкция (либо изымаются из монолита), воздействуют на них разными силами. Это самая точная проверка.
  2. Неразрушающие косвенные методы – ультразвуковые исследования, методы ударного импульса и упругого отскока. Прочность оценивается косвенно через иные параметры (скорость ультразвука, к примеру), погрешность в полученных данных может составлять 30-50%.
  3. Неразрушающие прямые методы – это могут быть отрыв металлического анкера (заделанного предварительно в бетон), использование специального оборудования (измерение скалыванием ребра и другие).

Неразрушающие технологии контроля прочности бетона

Испытание бетона неразрушающим методом предполагает оценку состояния бетонных конструкций через анализ различных факторов, что влияют на прочность, диаметр арматуры, толщину защитного слоя, влажность, теплопроводность, адгезию и т.д. Особенно актуален данный тип исследований в случаях, когда не известны характеристики бетонного монолита и арматуры, а вот объемы контроля большие.

Указанная группа методов позволяет выполнять исследования как в условиях лаборатории, так и непосредственно на строительной площадке и даже в процессе эксплуатации.

Главные преимущества неразрушающего контроля:

  • Сохранение целостности конструкции, которая проверяется.
  • Возможность избежать необходимости организовывать лабораторную оценку непосредственно на строительном объекте.
  • Полное сохранение эксплуатационных свойств зданий и сооружений.
  • Достаточно широкая сфера применения.

Несмотря на то, что методов и способов исследования жидкого и застывшего бетона очень много, характеристик также немало, основным свойством и показателем является прочность. Именно от прочности зависят сфера применения и условия эксплуатации, надежность и долговечность конструкции. Так, например, если бетон будет морозостойким и пластичным при заливке, с лучшими разноплановыми характеристиками, но недостаточно прочным для выдерживания проектных нагрузок, здание просто обрушится.

Прочность – определяющий фактор бетона и проверять ее нужно очень тщательно. Все испытания проводят на базе ГОСТов: 22690-2015, 17624-2012 (процедура обследований), 18105-2010 (описаны общие правила проверки). Использование неразрушающих методов предполагает применение механических способов (вдавливание, скол, отрыв, удар) и ультразвукового исследования.

Исследование неразрушающего контроля бетона осуществляется по графику, обязательно в установленном проектом возрасте или же по необходимости. Благодаря исследованиям удается оценить отпускную/распалубочную прочность, сравнить полученные реальные показатели свойств материала с паспортными.

Используемые методы неразрушающего контроля:

  1. Прямые (местные разрушения) – скалывание ребра, выполнение отрыва со скалыванием, отрыв диска из металла.
  2. Косвенные – упругий отскок, ударный импульс, использование пластической деформации, а также метод ультразвукового исследования.

Прямые неразрушающие методы контроля прочности бетона:

  • Отрыв со скалыванием – оценивается усилие, нужное для разрушения бетона в процессе вырывания из него анкера. Из преимуществ стоит отметить высокий уровень точности, наличие градуировочных зависимостей по ГОСТу, из недостатков – невозможность применять для оценки густоармированных и тонкостенных сооружений, трудоемкость.
  • Скалывание ребра – измеряется усилие, нужное для скалывания бетона в углу конструкции. Обычно способ используют для выявления прочности линейных сооружений (колонны квадратного сечения, сваи, опорные балки). Главные плюсы метода – простота реализации, отсутствие необходимости в предварительной подготовке, минусы – не применяется для бетона слоем больше 2 сантиметров и поврежденного монолита.
  • Отрыв металлического диска – фиксируют усилие, разрушающее бетон в момент отрыва от него диска из металла. Метод использовали часто в советское время, сегодня практически не применяют из-за наличия ограничений в плане температурного режима. Достоинства: можно проверять густоармированные конструкции, низкий уровень трудоемкости, недостатки – необходимость в предварительной подготовке (диски клеят на поверхность бетонного монолита за 3-24 часа до начала проверки).

Главные недостатки местных разрушений для измерения прочности бетона – необходимость рассчитывать глубину пролегания арматуры, высокая трудоемкость, частичное повреждение поверхности монолита, что может (пусть и несущественно) влиять на эксплуатационные свойства.

Методы ударно-импульсного воздействия более производительны, но проверяют лишь верхний слой бетона толщиной в 25-30 миллиметров, поэтому их применение ограничено. Поверхность нужно зачистить, удалить поврежденный слой, привести градуированные зависимости приборов в полное соответствие с фактической прочностью монолита по результатам испытаний в прессе контрольных партий.

Для измерения прочности бетона часто используют метод ударного импульса – наиболее распространенный вариант, который дает возможность выявить класс бетона, выполняя исследования под различными углами к поверхности, с учетом упругости и пластичности материала.

Боек со сферическим ударником благодаря пружине ударяется о поверхность бетона, при этом энергия удара тратится на его деформацию, появляется лунка (пластические деформации) и реактивная сила (упругие деформации).

Электромеханический преобразователь механическую энергию выполненного удара превращает в электрический импульс, реальные результаты получают в единицах определения прочности на сжатие. Для исследований используют молоток Шмидта.

Особенности метода упругого отскока:

  • В испытаниях используют склерометры – специальные пружинные молотки со сферическими штампами. За счет системы пружин реализуется свободный отскок после удара. Фиксация пути ударника при отскоке осуществляется по шкале со стрелкой.
  • Прочность материала определяют по градуированным кривым, учитывающим положение молотка, ведь величина отскока напрямую зависит от направления.
  • Средний показатель исследований считают по данным 5-10 выполненных измерений, между местами ударов расстояние должно быть равно минимум 3 сантиметрам.
  • Диапазон измерений методов – 5-50 МПа, используются специальные приборы.
  • Главные преимущества: простота/скорость исследований, возможность оценить прочность густоармированных изделий. Недостатки: определение прочности бетона реализуется в поверхностном слое глубиной 2-3 сантиметра, проверки нужно делать часто и много.

Проверка прочности бетона методом пластической деформации – самый дешевый способ, определяющий твердость поверхности бетона измерением следа, оставленного стальным стержнем/шариком, что встроен в молоток. Молоток располагают в перпендикулярной плоскости поверхности монолита, делают пару ударов. Отпечатки на бетоне и бойке измеряют. Полученные данные фиксируют, ищут среднее значение, по полученному соотношению размеров отпечатков определяют характеристики бетонной поверхности.

Прибор для исследований способом пластических деформаций работает на вдавливании штампа ударом или статическим давлением. Редко применяют устройства статических давлений, чаще используются приборы ударного действия (пружинные/ручные молотки, маятниковые устройства с дисковым/шариковым штампом).

Выдвигаются такие требования: диаметр шарика минимум 1 сантиметр, твердость стали штампов хотя бы HRC60, диск толщиной минимум 1 миллиметр, энергия удара 125 Н и более. Метод простой, подходит для густоармированных конструкций, быстрый, но используется для определения прочности бетона марки максимум М500.

Самым сложным считается контроль конструкций, на которые воздействуют агрессивные среды (химические в виде кислот, солей, масел, термические в формате высоких/низких температур, атмосферные – карбонизация верхнего слоя).

При проведении обследования простукиванием и визуально, смачиванием раствором фенолфталеина ищут слой с нарушенной структурой, удаляют его на участке для контроля, зачищают наждачной бумагой. Потом определяют прочность способами отбора образцов или местных разрушений. В случае использования ультразвуковых и ударно-импульсных приборов шероховатость поверхности монолита должна быть максимум Ra 25.

Испытание бетона методом неразрушающего контроля ГОСТ 17624-2012

Ультразвуковой метод проверки прочности бетона заключается в регистрации скорости прохождения волн сквозь монолит. Есть сквозное ультразвуковое прозвучивание с установкой датчиков с разных сторон касательно тестируемого образца, а также поверхностное с креплением датчиков по одной стороне. Метод сквозной дает возможность контролировать прочность не только поверхностных, но и глубоких слоев конструкции.

Ультразвуковые приборы контроля используют для дефектоскопии, проверки качества бетонирования, выявления глубины залегания арматуры в бетоне и самого монолита. Устройства дают возможность многократно исследовать разные формы, осуществлять непрерывный контроль снижения/нарастания прочности.

С учетом высокой скорости прохождения ультразвука в монолите материала (около 4500 м/с), градуировочная зависимость скорости волны и прочности бетона считается для каждого испытуемого состава предварительно. Использование двух градуированных зависимостей в отношении конкретного бетона и непонятного состава может дать большую ошибку.

Основной особенностью проверки прочности бетона неразрушающим ультразвуковым методом является возможность осуществлять массовые исследования изделий любой формы многократно, эффективно вести непрерывный контроль нарастания/снижения прочности конструкции в онлайн-режиме.

Виды испытаний: таблица значений

Каждая технология неразрушающего контроля прочности бетона предполагает свои диапазоны значений и рекомендованные значения прочности на сжатие. Максимальные значения измерений регламентируют полученными производителями приборов и эмпирическими результатами. Для более удобной интерпретации данных исследований диапазоны и погрешности сводятся в таблицах.

Прочность бетона обычно определяют на участках поверхности монолита нужной площади, на которых отсутствуют видимые повреждения и аморфные отслоения, температура окружающего воздуха должна быть плюсовой.

Заключение

Для определения прочности бетона актуально использование разнообразных неразрушающих методов, которые дают возможность быстро и без серьезных финансовых затрат проверить все нужные значения и не разрушать изделие/конструкцию. Наиболее актуальными методиками сегодня считаются упругий отскок и пластическая деформация.

Все затраты на проверку составляют стоимость покупки прибора. Для проведения вышеуказанных исследований применяют склерометр Шмидта или молоток Кашкарова. Стоимость данных приборов не очень высока, а аренда обходится и того меньше.

При выборе того или иного метода проверки прочности бетона нужно тщательно изучить особенности анализа и интерпретации результата, свести все значения в таблицы и определить искомые значения.

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.

Читать еще:  Ремонт швов в бетонных полах

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:

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector