Проверка бетона на прочность неразрушающим методом: Методы и приборы неразрушающего контроля бетона

Содержание

Методы и приборы неразрушающего контроля бетона

Для оценки состояния бетонных конструкций необходим всесторонний анализ факторов, влияющих на их эксплуатационные характеристики, такие как прочность, толщина защитного слоя, диаметр арматуры, теплопроводность, влажность, адгезия покрытий и т.д. Неразрушающие методы контроля особенно актуальны, когда характеристики бетона и арматуры неизвестны, а объёмы контроля значительны. Методы НК дают возможность контроля как в лабораторных условиях, так и на строительных площадках в процессе эксплуатации.

В чём плюсы неразрушающего контроля:

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

При всем многообразии контролируемых параметров контроль прочности бетона занимает особое место, поскольку при оценке состояния конструкции определяющим фактором является соответствие фактической прочности бетона проектным требованиям.

Процедура обследований регламентирована ГОСТ 22690-2015 и ГОСТ 17624-2012. Общие правила проверки качества бетона изложены в ГОСТ 18105-2010. Неразрушающий контроль прочности бетона подразумевает применение механических методов (удар, отрыв, скол, вдавливание) и ультразвукового сканирования.

Контроль прочности готовых бетонных конструкций как правило проводится по графику, в установленном проектом возрасте, либо при необходимости, например, когда планируется реконструкция. Контроль прочности строящихся конструкций даёт возможность оценить распалубочную и отпускную прочность, сравнить реальные характеристики материала с паспортными.

Методы неразрушающего контроля прочности бетона делят на две группы

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

Прямые методы испытания бетона (методы местных разрушений)

Методы местных разрушений относят к неразрушающим условно. Их основное преимущество – достоверность. Они дают настолько точные результаты, что их используют для составления градуировочных зависимостей для косвенных методов. Испытания проводятся по ГОСТ 22690-2015.

Метод Описание Плюсы Минусы
Метод отрыва со скалыванием Оценка усилия, которое требуется, чтобы разрушить бетон, вырывая из него анкер (видео). - Высокая точность.
- Наличие общепринятых градуировочных зависимостей, зафиксированных ГОСТом.
- Трудоёмкость.
- Невозможность использовать в оценке прочности густоармированных сооружений, сооружений с тонкими стенами.
Скалывание ребра Измерение усилия, которое требуется, чтобы сколоть бетон на углу конструкции. Метод применяется для исследования прочности линейных сооружений: свай, колонн квадратного сечения, опорных балок. - Простота использования.
- Отсутствие предварительной подготовки.
- Не применим, если слой бетона меньше 2 см или существенно повреждён.
Отрыв дисков Регистрация усилия для разрушения бетона при отрыве от него металлического диска. Способ широко использовался в советское время, сейчас почти не применяется из-за ограничений по температурному режиму. - Подходит для проверки прочности густоармированных конструкций.
- Не такой трудоёмкий, как отрыв со скалыванием.
- Необходимость подготовки: диски нужно наклеить на бетонную поверхность за 3-24 часа до проверки.

 


Основные недостатки методов местных разрушений – высокая трудоёмкость, необходимость расчёта глубины прохождения арматуры, её оси. При испытаниях частично повреждается поверхность конструкций, что может повлиять на их эксплуатационные характеристики.

Косвенные методы испытания бетона

В отличие от методов местных разрушений, методы, основанные на ударно-импульсном воздействии на бетон, имеют большую производительность. Однако, контроль прочности бетона ведется в поверхностном слое толщиной 25-30 мм, что ограничивает их применение. В упомянутых случаях необходима зачистка поверхности контролируемых участков бетона или удаление поврежденного поверхностного слоя.

Неразрушающий контроль прочности бетона на заводах ЖБИ и в строительных лабораториях осуществляется после приведения градуировочных зависимостей приборов в соответствие с фактической прочностью бетона по результатам испытания контрольных партий в прессе.

Метод
Описание
Плюсы Минусы
Ударного импульса Регистрация энергии, которая появляется при ударе специального бойка. Для обследований используется молоток Шмидта.
Как работает молоток Шмидта
- Компактное оборудование.
- Простота.
- Возможность одновременно устанавливать класс бетона.
- Относительно невысокая точность
Упругого отскока Измерение пути бойка при ударе о бетон. Для обследования используют склерометр Шмидта и аналогичные устройства. - Простота и скорость исследования. - Жёсткие требования к процедуре подготовки контрольных участков.
- Техника требует частой поверки.
Пластической деформации Измерение отпечатка, оставшегося на бетоне при ударе металлическим шариком. Метод устаревший, но используется часто. Для оценки применяют молоток Кашкарова и аппараты статического давления.
Оценка прочности бетона молотком Кашкарова.
- Доступность оборудования.
- Простота.
- Невысокая точность результатов.
Ультразвуковой метод Измерение скорости колебаний ультразвука, проходящего сквозь бетон. - Возможность проводить массовые изыскания неограниченное число раз.
- Невысокая стоимость исследований.
- Возможность оценить прочность глубинных слоёв конструкции.
- Повышенные требования к качеству поверхности.
- Требуется высокая квалификация сотрудника.

 


Метод ударного импульса

Метод ударного импульса – самый распространённый среди неразрушающих методов из-за простоты измерений. Он позволяет определять класс бетона, производить измерения под разными углами к поверхности, учитывать пластичность и упругость бетона.

Суть метода. Боёк со сферическим ударником под действием пружины ударяется о поверхность. Энергия удара расходуется на деформации бетона. В результате пластических деформаций образуется лунка, в результате упругих возникает реактивная сила. Электромеханический преобразователь превращает механическую энергию удара в электрический импульс. Результаты выдаются в единицах измерения прочности на сжатие.

К достоинствам метода относят оперативность, низкие трудозатраты, отсутствие сложных вычислений, слабую зависимость 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

Кроме перечисленных способов контроля прочности существуют менее распространённые. На стадии экспериментального использования метод электрического потенциала, инфракрасные, вибрационные, акустические методы.

Опыт ведущих специалистов по неразрушающему контролю прочности бетона показывает, что в базовый комплект специалистов, занятых обследованием, должны входить приборы, основанные на разных методах контроля: отрыв со скалыванием (скалывание ребра), ударный импульс (упругий отскок, пластическая деформация), ультразвук, а также измерители защитного слоя и влажности бетона, оборудование для отбора образцов.

Погрешность методов неразрушающего контроля прочности бетона

Наименование метода Диапазон применения*, МПа Погрешность измерения**
1 Пластическая деформация 5 ... 50 ± 30 ... 40%
2 Упругий отскок 5 ... 50 ± 50%
3 Ударный импульс 10 ... 70 ± 50%
4 Отрыв 5 ... 60 нет данных
5 Отрыв со скалыванием 5 ... 100 нет данных
6

Определение прочности бетона неразрушающим методом – Испытания по ГОСТу

Прочность бетона – основная характеристика, по которой устанавливают способность бетонной или железобетонной конструкции выдерживать проектные нагрузки. Бетон набирает необходимую прочность постепенно в процессе твердения. Поэтому очень важно определять с высокой точностью значение прочности этого материала перед использованием изделий или конструкций в строительстве. Для определения прочности бетона используют два способа: исследование образца материала разрушающим методом и испытание качества бетона неразрушающим методом. Испытание разрушающим методом заключается в отборе образцов выпиливанием или выбуриванием из тела конструкции. Затем каждый образец подвергается максимальному сжатию до разрушения с помощью специального лабораторного пресса, оснащенного измерительными приборами. Этот метод используется редко, так как трудоемок, требует дорогостоящего оборудования, при исследовании бетон конструкций получает повреждения. К тому же каждый образец материала должен твердеть в тех же условиях, что и основная конструкция. Неразрушающий метод, напротив, не требует больших затрат, отбора образцов материала, и позволяет получить результаты испытаний с достаточной точностью, при этом бетон конструкций не подвергается повреждениям.

Виды испытаний

Неразрушающий метод контроля качества бетона подразделяется на две группы испытаний: прямых и косвенных. Прямые в свою очередь делятся на три вида: