Заполните форму
Мы свяжемся с вами в ближайшее время
Нажимая на кнопку "Отправить", вы соглашаетесь на обработку ваши персональных данных

Неразрушающий контроль - определение прочности бетона.

Контроль прочности бетона в конструкциях – важный и ответственный участок работы, который необходим не только на протяжении строительства, но и на этапе 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 задача бетона - быть прочным и долговечным.

Существует 2 основных направления:

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 направления 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

Испытания образцов бетона на прочность разрушающими методами
Вообще на нашем сайте есть отдельная статья на эту тему, но тут мы тоже скажем пару слов про это. Разрушающие методы, как уже было описано выше, рассчитаны на испытание бетона вне конструкции при помощи гидравлического пресса. Суть метода состоит в помещении образца бетона под гидравлический пресс. Пресс является аналогом постоянно возрастающей статической нагрузки. И нет – это не два взаимно заменяемых слова. Эта нагрузка в момент времени Dt имеет постоянную нагрузку на всю площадь поверхности образца S. Иначе говоря, она равна во всех точках в определенный момент времени и постепенно возрастает. Это дает возможность получить максимально точные данные по конкретному образцу для его условий эксплуатации, ведь пресс имитирует фактическое давление, оказываемое на конструкцию извне, без различных дополнительных параметров и отклонений. Именно поэтому этот метод, пусть и повреждает целостность бетона, все равно является необходимым и, невзирая на трудность изъятия и устранения повреждений, применяется повсеместно при возведении мостов, туннелей, зданий гражданского и промышленного назначения и прочих сложных конструкций. Однако, в процессе возведения объектов капитального строительства наиболее часто применяются методы, о которых мы поговорим ниже.

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, а также мы с вами получаем возможность использования всех преимуществ неразрушающего метода. Это и становится причиной популярности данного способа.

Давайте более подробно рассмотрим каждый метод. Стоит заметить, чтобы получить максимально точные данные – вы можете комбинировать их использование. О каждом отдельном методе 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 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 и влияния, 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 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. Теперь 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 учитывать в расчет. Причиной этих цифр 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 фиксации на поверхности, 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

Метод пластических деформаций осуществляет измерение прочности в пределах от 5 до 50 МПа, количество испытаний неразрушающего контроля бетона – 5. Существует 3 прибора. 1-й прибор – это молоток Физделя. Представляет он ручной молоток с шариком на одном из концов. 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? В нашей статье про молоток Кашкарова, мы рассказываем вам о его устройстве, и, если мы сделаем краткую выжимку из всех, описанных ранее данных, то мы увидим эту причину. В конструкции молотка, вернее в его ударной части расположен цилиндр. В цилиндре находится металлический шарик, устройство для крепления стержня и сам эталонный стержень, закрепленный между ручкой молотка при помощи крепления и шариком. Поэтому, 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, и от этого по диаметру полученного отверстия в бетоне, вывести его прочность. Тем самым, молоток Кашкарова, обладающий все теми же преимуществами, что и молоток Физделя, ликвидировал его недостатки по точности, 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 обладают несколько большей громоздкостью, а также значительно в меньшей степени износоустойчивые – необходимо регулярно проводить поверку пружины прибора на соответствие эталонному значению, в обратном случае вы просто будете получать неточные данные по измерению бетона и не знать об этом. 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 дачи нагрузки конструкции, а также после температурного воздействия. Впрочем, это касается всех методов. Проводим испытания посредством ударов о поверхность бетона, заносим диаметры лунок, выбираем из них те, которые не отличаются друг от друга не более чем в 1,2 раза и берем 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, по большей части из-за серьезности повреждений конструкции. Да, несущая характеристика остается неизменной, но эстетический вид бетона оставляет желать лучшего. Метод завязан 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 полученное отверстие необходимо закрепить анкер, установить испытательный прибор и произвести вырыв этого анкера. По итогам испытания, если все было проведено верно 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 испытание и среднее арифметическое по 3-м значениям и будет прочностной характеристикой бетона с максимальной точностью.


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 требованиям к их проведению, 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 поверке

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.
В неразрушающем контроле бетона имеются серьезные преимущества перед разрушающими. 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 на 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 в конструкции.
Для того, чтобы предоставить вам максимально объективную картину о неразрушающих методах испытания, нам стоит поговорить и о минусах подобных методов.

Первый существенный недостаток методик – недостаточная точность. Да, проводя больше испытаний, применяя необходимые коэффициенты, мы приближаемся к истинной картине прочности бетона. Но все же не один эксперимент не даст нам столь же точные данные, как испытания керна на гидравлическом прессе. Гидравлический пресс дает необходимую точность, а также 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 на поверхности конструкции. Все эти параметры повлияют на чистоту эксперимента и могут, при незнании о их существовании, предоставить сильно разнящиеся данные, которые приведут либо к несвоевременным и затратным мероприятиям на увеличение прочности бетона, либо еще более дорогой реконструкции, а что еще хуже, покажут более высокие прочностные характеристики бетона, что 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. Но при всех преимуществах методов неразрушающего контроля, данные минусы несущественны, так как привязаны, в большей мере, к определенным условиям.


Заключение

Итак, подводя итоги, мы с вами выяснили, что неразрушающие методы имеют серьезные преимущества перед разрушающим. Да, гидравлический пресс имеет высокую точность проведения испытания, но для этого нам надо повредить конструкцию, в чем существенное преимущество неразрушающих методов.

Выбирая определенный метод испытания, всегда важно помнить о подготовке поверхности конструкции, очищении 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. А последствия этого пункта мы подробно описали в статье.

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