Неразрушающий контроль - определение прочности бетона.

Контроль прочности бетона в конструкциях – важный и ответственный участок работы, который необходим не только на этапе строительства, но и на протяжении всего срока эксплуатации конструкции. Один из самых эффективных методов контроля – неразрушающий метод, который насчитывает множество способов и инструментов. Изучив каждый способ, мы сможем прийти к выводам о преимуществах каждого метода, а также выбрать наиболее удобный и точный способ для любых эксплуатационных условий.

Методы определения прочности бетона в конструкции

Азы строительной науки повествуют нам о том, что бетон прекрасно работает на сжатие и крайне плохо на растяжение. Оставим методы увеличения сопротивляемости бетона для данных групп напряжений и поговорим о том, как же нам проверить прочностные характеристики бетона, ведь эта основная его задача - быть прочным и долговечным.

Существует 2 основных способа:

1) Разрушающие методы контроля прочности бетона – испытания образцов бетона при помощи пресса.

2) Неразрушающие методы контроля прочности бетона – испытания бетона, не допускающие разрушения конструкции или бетонного образца.

Разрушающие методы в свою очередь делятся на 2 вида по способу создания образца:

· Изготовленный образец

· Образец, отобранный из конструкции

Основная задача метода – выявить предельную нагрузку бетона на сжатие путем раздавливания образца под воздействием гидравлического пресса, имитирующего предельные разрушающие напряжения, возникающие в процессе эксплуатации. Зачастую образец изготавливается и крайне редко выпиливается из конструкции, чтобы не ухудшать ее эксплуатационных свойств, однако второй вариант дает наиболее четкое представление о сопротивлении бетона возникающим напряжениям на конкретном участке. Когда образец отбирают непосредственно из конструкции, это называется выбуривание кернов, про это у нас тоже есть отдельная статья.

Неразрушающая экспертиза бетона имеет одну очень важную особенность, которая состоит в том, что мы можем проверить прочность конструкции во время её эксплуатации. К ней относятся следующие методы, которыми испытывают бетон:

· Испытание методом упругого отскока

· Методом ударного импульса

· Методом пластической деформации

· Методом отрыва

· Методом скалывания ребра

· Методом отрыва со скалыванием
Определение прочности бетона неразрушающим методом
Неразрушающий метод предусматривает собой испытания различными приборами без разрушения конструкции и потери ею эксплуатационных характеристик. Данный метод позволяет производить испытания непосредственно на площадке, получать данные оперативно. С одной стороны, этот метод не обладает такими же показателями точности, как испытание при помощи гидравлического пресса, однако эта точность повышается с каждым годом благодаря улучшению оборудования, с другой, у него есть ряд серьезных преимуществ. Это и становится причиной популярности данного способа.

Давайте более подробно рассмотрим каждый метод. Стоит заметить, что получение максимально точных данных возможно при комбинированном их использовании. О каждом методе отдельно вы можете почитать в статьях на нашем сайте.

1) Метод упругого отскока

Упругий отскок предназначен для измерения прочностных показателей бетона в диапазоне от 5 до 50 МПа. Основное положение, которое следует соблюдать при измерении прочности бетонной конструкции этим методом, – это перпендикулярное расположение оборудования. Один из самых популярных инструментов в этом направлении – склерометр.

Склерометр – это прибор для определения прочностных характеристик бетона посредством замера величины отскока ударного механизма после контакта с поверхностью бетона. В случае расположения склерометра перпендикулярно к поверхности (обязательное требование), но под углом к поверхности земли, необходимо учитывать еще и этот угол. Все данные для расчета имеются на графике, прилагаемом к склерометру.
Также необходимо соблюдать некоторые условия размещения прибора во время проведения испытания. Первое условие – это расстояние минимум в 3 сантиметра между точками проведения испытаний, а также 5 сантиметров до края конструкции. Так вы избавите себя от дополнительных расчетов погрешности, а также сможете получить максимально точные данные. Помните, что прибор выдает вам косвенную характеристику, а не прямую, как в случае с испытаниями на гидравлическом прессе, а значит и погрешность в результате будет присутствовать. Для максимально точного определения характеристики, рекомендуется произвести не менее 9 испытаний. Минимальная толщина конструкции для испытания этим методом – 100 миллиметров. Таким образом, при соблюдении всех условий будут получены максимально точные данные.

2) Ударный импульс

Для проведения испытаний при помощи ударного импульса необходимо провести уже не менее 10 испытаний, однако данная методика позволяет работать с конструкциями толщиной не менее 50 миллиметров, а значит диапазон работы расширяется. Также существенно уменьшается расстояние между местами измерений. В этом случае оно составляет всего 1,5 сантиметра, и это дает нам расширенное поле действий и возможность провести более точные измерения.

Наиболее часто применяемый измеритель - ИПС-МГ4. Помимо стандартных требований к применению прибора, есть еще и допустимые границы состояния окружающей среды и конструкции. Влажность окружающего воздуха не должна быть больше 95%. Так вы не повредите электронные механизмы и провода прибора. Температура воздуха не должна быть ниже -10 градусов и выше 40. Предел исследуемой прочности варьируется от 3-х до 100 мегапаскалей. Необходимо провести 10-15 испытаний. Как правило, для получения точных данных берется среднее арифметическое по всем результатам, но следует учесть, что, если в определенной точке вы получили какие-либо далеко отстоящие цифры, их не нужно брать в расчет. Причиной этих расхождений может быть малое расстояние до стержня арматуры или конца конструкции, а также неверное расположение прибора.

Состоит прибор из двух блоков – измерителя и преобразователя. Измеритель представляет собой сложный механизм с цифровым экраном, на котором отображаются текущие настройки и результаты измерения.
Преобразователь – это прибор, имеющий 3 точки закрепления, дающий фиксацию на поверхности конструкции под прямым углом. Преобразователь передает импульс на конструкцию и считывает данные возврата. Это и дает необходимую нам характеристику. Если применить данный метод предстоит в лабораторных условиях, заранее изготовьте кубики с ребром 10 сантиметров, образцы следует зафиксировать при помощи пресса с давлением в 30 килоньютонов.

3) Пластическая деформация

Методом пластических деформаций осуществляется измерение прочности в пределах от 5 до 50 МПа. Количество испытаний неразрушающего контроля бетона – 5.
Существует 3 прибора. 1-й прибор – это молоток Физделя. Он представляет собой ручной молоток с шариком на одном конце. Конструкция молотка неимоверно проста, и воспользоваться им может человек абсолютно любой квалификации. Другое дело, что провести испытание с необходимой точностью способен не просто специалист, а, пожалуй, несколько десятков специалистов по всей стране. И причина как раз в простой конструкции молотка. Молоток не дает точно рассчитать силу удара и угол. Необходимо фиксировать локоть, бить всегда с одной силой, сверять данные. Эти и множество других нюансов сделали молоток Физделя непопулярным среди строителей.

В отличие от молотка Физделя, молоток Кашкарова позволяет получить значительно более точные данные. За счет чего же это достигается? Водной из наших статей мы уже рассказывали вам о его устройстве. Если говорить кратко, то причина эта заключается в конструкции молотка, вернее, в расположенном в его ударной части цилиндре. В нем находится металлический шарик, устройство для крепления стержня и сам эталонный стержень, закрепленный между ручкой молотка при помощи крепления и шарика. Когда мы производим удар по поверхности, изменяется не только поверхность бетона, но и поверхность эталонного стержня, прочность которого нам известна. Благодаря этому мы сможем получить соотношение, характеризующее нашу силу удара, а с учетом диаметра полученного отверстия в бетоне легко вывести его прочность. Таким образом, молоток Кашкарова, обладающий все теми же преимуществами, что и молоток Физделя, лишен его недостатков по уровню точности измерений, и в этом причина его популярности среди работников стройки и службы эксплуатации.

В последнее время также набирают популярность и пружинные молотки, дающие достаточно точные результаты, но они более громоздкие, а также значительно в меньшей степени износоустойчивые, поэтому необходимо регулярно проводить поверку пружины прибора на соответствие эталонному значению, в противном случае вы просто будете получать неточные данные по измерению бетона, даже не догадываясь об этом.
Именно поэтому наиболее часто применяемый инструмент при методе пластической деформации – молоток Кашкарова.

Для проведения испытаний необходимо выбрать площадь около 50 квадратных сантиметров на поверхности бетона, очистить ее от неровностей, подготовить точки для нанесения ударов. Помните, что проводя испытания в помещении с повышенной влажностью, вы также рискуете получить неточные данные, ведь влага оседает на поверхностном слое, давая свое сопротивление и распределение удара. Бетон необходимо просушить. Также нельзя проводить испытания бетона сразу после применения нагрузки на конструкцию и после температурного воздействия. Впрочем, это касается всех методов.
Проводим испытания посредством ударов о поверхность бетона, заносим диаметры лунок, выбираем из них те, которые отличаются друг от друга не более чем в 1,2 раза, и рассчитываем среднее арифметическое значение. Чтобы иметь максимально достоверные сведения, необходимо в расчет среднего арифметического включить около 6-ти лунок.

4) Отрыв

Метод отрыва также не обрел достаточной популярности из-за серьезности повреждений конструкции при его применении. Да, несущая характеристика остается неизменной, но эстетический вид бетона оставляет желать лучшего. Метод основан на применении металлического диска, прикрепленного к поверхности бетона при помощи клейкого материала на основе эпоксидной смолы. Далее при помощи тяги диск соединяется с измерительным прибором и происходит процесс испытания, в ходе которого фиксируется сила, приложенная к тяге до состояния отрыва бетона. Разумеется, увеличение силы происходит равномерно и постепенно, без резких рывков и существенного увеличения нагрузки. Полученные данные фиксируются. Для достоверности данных достаточно провести 1 испытание – оно даст вам точную картину прочностной характеристики бетона.

5) Скалывание ребра

Скалывание ребра – достаточно сложный и долгий в применении метод, который не нашел большой популярности. При испытании методом скалывания ребра на участке испытания не должно быть трещин, сколов бетона, наплывов или раковин высотой (глубиной) более 5 мм. Участки должны располагаться в зоне наименьших напряжений, вызываемых эксплуатационной нагрузкой или усилием обжатия предварительно напряженной арматуры. Толщина конструкции не должна быть меньше 17-ти сантиметров.

6) Отрыв со скалыванием

Данный метод стал одним из самых востребованных. Для его проведения не нужно вырубать кусок бетона, изготавливать кубы и прочее. Необходимо просверлить отверстие в бетоне, в него необходимо закрепить анкер, установить испытательный прибор и вырвать этот анкер. По итогам испытания, если оно было проведено правильно и аккуратно, на месте останется углубление на длину анкера, которому легко придать первоначальный вид. Для точности необходимо располагать анкер на расстоянии от арматуры и краев конструкции, а также стоит провести 3 испытания и вывести среднее арифметическое по 3-м значениям. Это и будет максимально точная прочностная характеристика бетона.


Стоит отметить, что все неразрушающие методы контроля качества бетона должны происходить не только на подготовленной поверхности, но и при соответствующих температурных и влажностных условиях. Наилучшее время – сухая погода с температурой воздуха около 20-25 градусов. Соблюдая данные требования, а также пожелания по количеству экспериментов и правила их проведения, вы сможете получить необходимые данные с максимальной точностью, а значит и вовремя отреагировать на изменения прочностных характеристик бетона и выявить первопричины такого изменения. Одной из таких причин могут быть высолы, нахождение бетона в агрессивной среде, перегруз конструкции и прочее.
Протокол испытания прочности бетона неразрушающим методом
Поскольку испытания бетона – обязательная задача при вводе конструкции в эксплуатацию, а также на протяжении всего времени пользования, то для того, чтобы фиксировать данные в надлежащем виде, существует протокол испытания прочности бетона.

В протокол указывается:

1) Номер и дата документа

2) Адрес объекта исследования

3) Дата проведения испытания

4) Проектный класс бетона

5) Применяемый метод неразрушающего контроля прочности бетона

6) Прибор, его заводской номер и данные о его проверке

7) Сведения о введении поправочных коэффициентов

8) Таблица с результатами испытаний и расчетов

9) Подписи и данные проверяющих

Далее этот протокол отдается на проверку, копии сохраняются. В дальнейшем этот протокол позволяет контролировать изменение прочностных характеристик бетона и давать своевременные сигналы о проведении мероприятий по упрочнению бетона.
Плюсы неразрушающего контроля бетона
У неразрушающего контроля бетона имеются серьезные преимущества перед разрушающим. В первую очередь, это связано с удобством проведения испытаний: вам не нужно изготавливать или отбирать образцы.

Вторым важным преимуществом является точность измерения в реальной конструкции и под действием фактической нагрузки. Как мы знаем, на прочность бетона влияет множество дополнительных моментов.

Далее следует учитывать отсутствие серьезных повреждений самой конструкции. Все же выбуривание керна может ухудшить как эксплуатационные характеристики бетона, так и эстетический вид. Это потребует от нас дополнительного вмешательства, нового замеса бетона, который не будет обладать ровно теми же характеристиками в силу, к примеру, возраста, наличия минеральных образований и прочего. С этой стороны, у прямого неразрушающего метода определения прочности бетона гораздо больше преимуществ.
Минусы испытания бетона неразрушающими методами
Для того, чтобы предоставить вам максимально объективно неразрушающие методы испытания, нам стоит поговорить и об их минусах.

Первый существенный недостаток методик – недостаточная точность. Да, проводя больше испытаний, применяя необходимые коэффициенты, мы приближаемся к истинным показателям прочности бетона. Но все же ни один эксперимент не даст нам столь же точных данных, как испытания керна на гидравлическом прессе. Гидравлический пресс также обеспечивает необходимую для точных измерений среду. Про кубики мы такого сказать не можем, все-таки они не отбираются непосредственно из конструкции.

Минусом является и временные задержки в проведении испытаний: необходимо ждать плюсовой температуры, сухости бетона и низкой влажности в помещении. Необходимо произвести удаление минеральных отложений с поверхности конструкции. Все эти параметры могут повлиять на чистоту эксперимента, тогда получатся сильно разнящиеся данные, которые приведут либо к несвоевременным и затратным мероприятиям на увеличение прочности бетона, либо к еще более дорогой реконструкции, а что еще хуже, покажут более высокие прочностные характеристики бетона, а это в дальнейшем может привести к появлению трещин или обвалу конструкции. Качественно проведенный технический аудит конструкции при помощи неразрушающих методов контроля прочности бетона способен дать достаточно точные данные. При всех преимуществах методов неразрушающего контроля данные минусы несущественны, так как зависят в большей мере от определенных условий.


Заключение

Итак, подводя итоги, можно сделать вывод, что неразрушающие методы имеют серьезные преимущества перед разрушающим. Да, гидравлический пресс имеет высокую точность проведения испытания, но для этого нам придется повредить саму конструкцию.

Выбирая определенный метод испытания, всегда важно помнить о подготовке поверхности конструкции, избавлении ее от выступов и неровностей, а также о расстоянии до края конструкции и арматуры. Любая, даже самая маленькая неточность в соблюдении требований проведения испытаний, способна дать уже значительно более весомые неточности при определении прочностных характеристик. Последствия этого мы подробно описали в статье.

Помните: лучше обратиться к высококвалифицированным специалистам, которые могут выдать вам протоколы Росаккредитованной лаборатории, чем потом исправлять последствия неточных испытаний

Испытания бетона в лаборатории Санкт-Петербурга

Вакансии


Строительная лаборатория ООО "Бюро "Строительные исследования" занимается испытаниями конструкций и материалов в Санкт-Петербурге и Москве

Основная специализация лаборатории:


Бесплатно вызвать лаборанта на объект или задать вопрос эксперту можно:

1. Заполнив форму на нашем сайте

2. По телефонам:

+7(812)386-11-75 - главный офис в Санкт-Петербурге

+7(965)006-94-59 (WhatsApp, Telegramm) - отдел по работе с клиентами Санкт-Петербург и Москва

3. Написать нам на почту

Подписывайтесь на наши социальные сети и YouTube канал, там много интересной информации и лайфхаков.
Задайте вопрос по этой статье, заполнив форму (телефон не обязателен)