Неразрушающий контроль бетона: прямые и косвенные методы Сравнительная характеристика и тестирование

• 1 Прямые методы контроля
  • 1.1 Отрыв со скалыванием
  • 1.2 Скалывание ребра
  • 1.3 Отрыв металлических дисков
• 2 Косвенные методы контроля
  • 2.1 Ультразвуковое тестирование
  • 2.2 Упругий отскок
  • 2.3 Придание ударного импульса
  • 2.4 Пластическая деформация
• 3 Сравнительная характеристика на примере
• 4 Тестирование без использования приборов
• 5 Государственный стандарт
• 6 Работа с бетоном
• 7 В качестве заключения

Строительные конструкции на базе смеси из вяжущего вещества, песка и заполнителя нуждаются в тестировании на предмет надежности и безопасности. Однако подобные исследования не должны стать причиной прерывания эксплуатации испытываемого объекта, поэтому производится  определение прочности бетона неразрушающим методом. Это позволяет сократить расходы, снизить трудоемкость и исключить локальные повреждения.

На фото демонстрируется анализ свойств бетона.

Прямые методы контроля

Данные способы необходимы для формирования градуировочных зависимостей и их последующей корректировки для косвенных методов, проводимых на тех же самых участках сооружения. Технология определения прочностных качеств бетона может быть применима при освидетельствовании на различных стадиях возведения строений, а также при эксплуатации и реконструкции готовых объектов.

Отрыв со скалыванием

Подобная операция производится в соответствии с государственными стандартами, где отражены основные сведения о способе проведения. На полученные результаты не оказывает никакого влияния состояние поверхности.

Для проведения исследований используются анкерные устройства трех типов.

Так делается отрыв со скалыванием.

Рабочий стержень, оснащенный анкерной головкой.

Прибор с наличием разжимного конуса и рифленых сегментных щек.

Устройство с полым разжимным конусом, который имеет специальный стержень для фиксации приспособления в одном положении.

Представлены основные типы приспособлений.

Условия высыхания смеси Тип применяемого устройства Глубина погружения анкера в мм Предполагаемая прочность в МПа Значение коэффициента Легкий состав Тяжелый раствор Тепловая обработка 1 4835 <50>50 1,2 1,32,6 2 4830 <50>50 1,0 1,12,7 3 35 <50 — 1,8 Естественное твердение 1 4835 <50>50 1,2 1,12,4 2 4830 <50>50 1,0 0,92,5 3 35 <50 — 1,5

В монолитных конструкциях проверка прочности бетона неразрушающим методом, предполагающим отрыв со скалыванием, производится сразу на трех участках. При корректировке градуировочных зависимостей совместно с данным способом осуществляются три косвенных теста.

Скалывание ребра

Данный метод подразумевает отсечение ребра испытуемой конструкции. В первую очередь он применяется для контроля линейных сегментов вроде ригелей, колонн, свай, перемычек и опорных балок. Проведение операции не требует дополнительной подготовки, однако при наличии защитного слоя толщиной менее 20 мм метод не может быть применим.

Этим инструментом производится скалывание ребра.

Отрыв металлических дисков

Еще одно мероприятие, которое позволяет осуществлять неразрушающий метод контроля бетона, не нашло широкого распространения в нашей стране, что связано с ограниченным температурным режимом. Еще одним отрицательным фактором считается необходимость проделывания борозды сверлом, а это снижает производительность исследования.

Сам способ предполагает снятие регистрации напряжения, которое требуется для местного разрушения затвердевшего состава при отрыве стального диска. При определении прочностных качеств учитывается приложенное усилие и площадь проекции поверхности.

Косвенные методы контроля

Подобные исследования проводятся, когда нужно оценить значение прочностных характеристик, используя их в качестве одного из нескольких факторов, дающих представление о техническом состоянии сооружения. Полученный результат не допускается использовать, если не была определена частная градуировочная зависимость ( см.также статью «Защита бетона от влаги: способы и применяемые материалы»).

Ультразвуковое тестирование

Широкое распространение получил способ испытания бетона неразрушающим методом, подразумевающим использование ультразвуковых волн. При проведении операции устанавливается связь между скоростью колебаний и плотностью затвердевшей смеси.

На зависимость могут влиять самые различные факторы.

Демонстрируется проведение операции.

• Фракция заполнителя и его количество в растворе.
• Выбранный способ приготовления состава.
• Степень уплотнения и напряжение.
• Изменение расхода вяжущего вещества более, чем на 30 процентов.

Упругий отскок

Неразрушающий контроль прочности бетона этим методом позволяет установить зависимость между прочностью на сжатие и упругостью материала. При исследовании металлический боек основного прибора после удара отдаляется на определенное расстояние, которое является показателем прочностных качеств конструкции.

Так осуществляется проверка отскоком.

Во время испытаний приспособление фиксируется так, чтобы стальной элемент плотно соприкасался с бетонной поверхностью, для чего применяются специальные винты. После крепления маятник устанавливается горизонтально. В этом случае он защелкивается непосредственно спусковым крючком.

Приложив устройство перпендикулярно к плоскости, нажимают на курок. Боек взводится автоматически, после чего самостоятельно освобождается и совершает удар под действием особой пружины. Металлический элемент отскакивает на какое-то расстояние, которое измеряется специальной шкалой.

Схема движения внутреннего стержня.

В качестве основного инструмента для испытаний используется прибор системы КИСИ, который имеет достаточно сложное строение. Прочность затвердевшей смеси удается определить на основании данных устройства после проведения 6-7 тестов по специальному графику.

Придание ударного импульса

Благодаря этому методу исследования можно зафиксировать энергию удара, освобождающуюся в момент соприкосновения бойка с бетонной конструкцией. Положительным моментом считается то факт, что приборы неразрушающего контроля бетона, работающие по принципу ударного импульса, имеют компактные размеры. Однако их цена достаточно высока.

Результаты испытаний составов разных классов.

Пластическая деформация

При проведении операции осуществляется измерение размеров следа, оставленного на бетонной поверхности стальным элементом. Метод считается несколько устаревшим, но в связи с дешевизной оборудования он продолжает активно использоваться в строительной среде. После нанесенного удара измеряются оставшиеся отпечатки.

Устройства для определения прочности такого типа базируются на вдавливании стержня непосредственно в плоскость путем статического давления нужной силы или обычного удара. В качестве основных приборов используются маятниковые, молотковые и пружинные изделия.

Ниже приводятся условия проведения операции.

Молоток Кашкарова для проведения пластической деформации.

• Испытания должны осуществляться на участке, площадь которого колеблется от 100 до 400 кв. см.
• При проведении данной операции следует делать не менее пяти измерений с высокой точностью.
• Ударная сила должна иметь перпендикулярное направление относительно испытываемой плоскости.
• Для определения прочностных характеристик требуется гладкая поверхность, которая достигается формованием в опалубке из металла.

Сравнительная характеристика на примере

В качестве объекта берется колодец, изготовленный из монолитного железобетона. Его глубина составляет 8 м, а радиус – 12 м. Заливка боковых поверхностей велась захватками, которые разделяют конструкцию на 7 ярусов по высоте.

Результаты исследований представлены в таблице ниже.

Ярус Косвенные методы исследования Ультразвуковой Ударный импульс Упругий отскок Испытание прессом Ср. знач. в м/c Процентное соотношение Ср. знач. в МПа Процентное соотношение Ср. знач. в у. ед. Процентное соотношение Ср. знач. в МПа 1 4058 3,9 41,9 23,4 46,2 7,8 41,6 2 4082 4,6 24,4 40,2 43,7 7,6 35,0 3 4533 5,2 49,6 28,7 49,7 9,9 36,5 4 4300 3,9 38,1 36,3 46,6 8,3 40,1 5 4094 4,1 38,2 28,5 48,2 8,5 42,1 6 4453 3,6 45,5 41,6 47,6 7,6 39,3 7 3836 4,5 42,8 26,5 44,6 7,3 30,6 Ср. знач. V ?4,26 ?32,2 ?8,14

Тестирование без использования приборов

Выше были рассмотрены исследования, проводимые при помощи специальных устройств, однако в случае необходимости незамысловатые испытания можно осуществить своими руками. Точную информацию о прочностных качествах получить не удастся, но определить класс бетона вполне реально.

Сначала подготавливается необходимый инструмент: зубило и молоток, вес которого колеблется в пределах 400-800 г. Ударно-режущее приспособление устанавливается перпендикулярно поверхности.

По нему наносятся удары средней силы, по следам которых и будет производиться анализ.

Использование молотка и зубила.

• Еле заметный отпечаток может свидетельствовать о том, что затвердевшая смесь относится к классу B25 и выше.
• Сильно заметные следы на поверхности конструкции остаются обычно при использовании бетона B15.
• Существенные углубления и наличие крошек позволяют отнести применяемый состав к классу B10.
• Если же острие инструмента вошло в плоскость на глубину более 1 см, то возможно для работ использовался бетон B5.

Государственный стандарт

Регламентируются неразрушающие методы контроля прочности бетона по ГОСТу 22690-88, пункты которого распространяются на легкие и тяжелые смеси. Однако в нем отражены только механические способы, не включающие ультразвуковое исследование. Их предельные значения представлены в таблице.

Метод определения Предельные значения в МПа Ударный импульс 5-50 Отрыв со скалыванием 5-100 Отрыв дисков 5-60 Скалывание ребра 10-70 Пластическая деформация и упругий отскок 5-50

Приборы и основные стандарты.

Работа с бетоном

• Для формирования конструкций на основе строительной смеси изготавливается деревянная или металлическая опалубка, способная придать нужную форму материалу.
• Для улучшения качественных характеристик в состав помещается сетка из стальной арматуры, скрепленная сваркой или проволокой. Обычно величина ячеек колеблется от 10 до 20 сантиметров.
• Если необходимо отделить от сооружения какую-то часть, то применяется резка железобетона алмазными кругами. Подобная операция может проводиться с использованием воды, чтобы избежать сильного запыления.
• Заливка раствора осуществляется, как правило, при плюсовых температурах. Однако при наличии специального оборудования для прогрева допустимо проводить работы при отрицательных показателях термометра.
• Для создания вентиляции внутри бетонной конструкции (например, для фундамента или чердачного помещения) осуществляется алмазное бурение отверстий в бетоне.
• Нагружать готовое сооружение допускается только после окончательного затвердевания смеси, то есть спустя 28 суток.

Пропорции для приготовления состава из цемента М400 и М500.

В качестве заключения

Представленная инструкция позволяет получить представление о проведении проверки прочностных качеств бетонных конструкций не только при помощи специального оборудования, но и с использованием подручных средств. Однако самостоятельный метод даст возможность сделать лишь предварительную оценку характеристик ( см.также статью «Коррозия бетона: причины и меры противодействия»).

Более подробную информацию о контроле можно получить после просмотра видео в этой статье.