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.

ris.jpg

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

Упругий отскок

5

30

50

100

Ударный импульс

10

15

50

50

Пластическая деформация

5

30

50

70

Скалывание ребра

2

200

-

170

Отрыв

1

2 диаметра диска

50

50

Отрыв со скалыванием

1

5 глубин вырыва

150

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"

original_schmidt_n.jpg

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. 

grafik.jpg

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:

R = m1 * m2 *P,

где:

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

Естественное

I

? 50

48

1,1

1,2

> 50

35

2,4

-

II

? 50

48

0,9

1,0

> 50

30

2,5

-

III

? 50

35

1,5

-

Тепловая обработка

I

? 50

48

1,3

1,2

> 50

35

2,6

-

II

? 50

48

1,1

1,0

> 50

30

2,7

-

III

? 50

35

1,8

-

 

Прибор для замера показателя прочности бетона методом отрыва со скалыванием «Оникс-ОС»

oniks_os.jpg

Для проведения замеров необходим участок ровной поверхности размером 200х200 мм. В центре участка пробивается или пробуривается (шлямбургом или электромеханическим инструментом) отверстие глубиной 55x10-3 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

pulsar.jpg

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:

V=N/t

где:

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.

varianty_prozvuchivaniya.jpg

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

udarno-impulsnyy_metod.jpg

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:

Пределы замеров прочности, МПа

3...100

Величина погрешности замера, %

± 10

Количество сохраняемых в памяти прибора показаний замеров

500

Количество индивидуальных градуировочных зависимостей, шт.

9

Количество базовых градуировочных зависимостей, шт.

1

Принцип работы ударно-импульсного оборудования заключается в проверке показателей твердости и упругости строительной конструкции  с помощью ударного импульса. Для этого проводится серия ударов (15 шт.) в одно место поверхности стройконструкции. Далее прибор производит пересчет полученных значений и определяет средний показатель. На основании полученного показателя и определяется фактическая марка бетона строительной конструкции.

Главным достоинством данной методики является его простота и возможность работы в сложных условиях. Однако следует учитывать, что полученных данных недостаточно для экспертной оценки прочности бетона.  Для этого необходимы другие методики контроля, в частности отрыв со скалыванием.

Разделы статей: 
5 причин сотрудничать с нами
prichina1.png prichina2.png prichina3.png prichina4.png prichina5.png
Профессионально Оперативно Выгодно Удобно Конфиденциально

 

ПОЯВИЛИСЬ ВОПРОСЫ? НАШ СПЕЦИАЛИСТ С РАДОСТЬЮ ОТВЕТИТ НА НИХ!