Определение качества бетона неразрушающим способом

Определение прочности бетона неразрушающим методом

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.

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 конструкция 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.

№ п/п	Наименование испытаний	Нормативный документ	Цена за ед. испытаний в руб.
Испытание бетона (строительного раствора)
1	Определение прочности бетона неразрушающим методом на участке конструкции (упругий отскок, УЗК).	ГОСТ 22690-2015 ГОСТ 17624-2012 ГОСТ 18105-2010 ГОСТ 31914-2012	300 руб.

Виды испытаний

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

с помощью отрыва металлических дисков; посредством отрыва со скалыванием; методом скалывания ребра.

Косвенный неразрушающий контроль прочности бетона осуществляется с помощью следующих исследований:

ультразвукового способа; метода упругого отскока; способа воздействия на бетон ударного импульса; метода пластической деформации.

Прямые виды испытаний

Испытание неразрушающим методом отрыва металлических дисков заключается в измерении напряжения, возникающего при отрыве от поверхности бетонной конструкции стального диска из стали. На основании результатов производится расчет прочности с учетом площадей диска и используемой площади конструкции. Следует указать, что этот способ используется редко из-за повышенной трудоемкости и невозможности применения для густоармированных конструкций. По результатам исследования неразрушающим способом составляется протокол, куда заносятся все полученные данные.

Неразрушающий вид испытаний методом отрыва со скалыванием состоит в измерении усилия, возникающего при отрыве специально установленного анкера из тела бетонной структуры. Величина усилия затем используется в расчете прочности, результаты исследований фиксируются в протоколе. Проверки этим способом характеризуются повышенной трудоемкостью, связанной с пробуриванием шпуров для установки анкера и невозможностью измерений прочности густоармированных конструкций и тонкостенных элементов.

Исследования методом скалывания ребра заключается в измерении усилия, которое необходимо для повреждения небольшого участка ребра конструкции и последующем расчете прочности бетона.

Косвенные виды испытаний бетона

С помощью ультразвука . Неразрушающий способ исследований с помощью ультразвуковых волн осуществляется путем измерения скорости их прохождения сквозь тело конструкции. Генерация и регистрация волн ультразвука производится специальными приборами, оборудованными датчиками. Бетон исследуется не только близко к поверхности, но и по всей толще конструкций. При этом можно установить не только марку по прочности, но и выявить дефекты, образовавшиеся при бетонировании. Расчет фактической прочности осуществляется на основании установленной зависимости скорости прохождения волн и прочности определенных марок бетона. Результаты заносятся в протокол.

Методом упругого отскока . Неразрушающий способ исследования посредством упругого отскока осуществляется с помощью специального ударного инструмента – склерометра или его разновидностей. Наиболее известным инструментом для измерений является склерометр (молоток) Шмидта. Склерометр оснащен пружиной и сферическим штампом. При ударе по поверхности происходит отскок ударника на определенное расстояние, которое фиксируется на специальной шкале и записывается в протоколе. Расчет фактической прочности материала производится на основании зависимости твердости поверхности и величины отскока штампа при ударе.

Методом ударного импульса . Определение прочности посредством ударного импульса производится специальными приборами, оборудованными узлом измерения с подшипником качения. При ударе бойком прибора по поверхности конструкции происходит вращение подшипника под воздействием возникающей волны энергии. Величина ударного импульса вращения подшипника фиксируется прибором и выдается в виде готового результата единицы измерения прочности, которая записывается в протоколе проверок.

Методом пластической деформации . Испытание неразрушающим способом пластической деформации осуществляется с помощью специальных инструментов – молотка Кашкарова и других приборов, способных оставлять отпечатки после ударного или вдавливающего воздействия. Молотком наносят удары по поверхности конструкции, измеряют глубину отпечатков и установленному соотношению размера отпечатка и твердости ударной части инструмента рассчитывают прочность материала.

Сравнительная таблица методов контроля прочности бетона

Неразрушающий метод	Описание	Особенности	Недостатки
Отрыв со скалыванием	Расчёт и оценка усилий вырывания анкера	Наличие стандартных градировочных зависимостей	Невозможность измерения сооружений с насыщенным армированием
Скалывание ребра	Определение усилия откалывания угла бетонной конструкции	Простота применения метода	Не применим для бетонного слоя менее 2 см
Отрыв дисков	Оценка усилия отрыва диска из металла	Подходит при высокой армированности конструкций	Необходимость наклейки дисков. Метод применяется редко
Ударный импульс	Измерение энергии удара бойка	Инструмент проведения диагностики – молоток Шмидта. Компактность и простота измерительного оборудования	Невысокая точность оценки
Упругий отскок	Измеряется путь ударного бойка склерометром Шмидта	Доступность и простота диагностики	Требования к подготовке поверхности контрольных участков высокие
Пластическая деформация	Оценка параметров отпечатка удара специального шарика молотком Кашкарова	Несложное оборудование	Низкая точность результатов диагностики.
Ультразвуковой	Измерение показателей колебаний ультразвука, пропущенного через бетон	Возможность оценки глубинных слоёв бетона	Необходимо высокое качество контрольной поверхности

Неразрушающий контроль – основные характеристики

К сложным факторам контроля конструкций относятся химическое, термическое и атмоферное воздействие. Неразрушающие методы испытаний требуют тщательной подготовки поверхности.

Адгезия

Методика оценки измерения прочности без разрушения адгезионного контакта определена ГОСТ 28574-2014. Неразрушающий способ состоит в измерении ультразвуковых либо электромагнитных волн.

Метод проверки с использованием адгезиметра применяется в диагностике повреждения штукатурных, окрасочных, облицовочных и прочих покрытий, для контроля и оценки качества стройматериалов и антикоррозийных работ.

Устройство определяет интенсивность адгезии величиной давления отрыва, необходимого для отделения покрывающего слоя.

Испытание слоя монолита и параметров заложенной арматуры

Защитный слой обеспечивает прочность сцепления арматуры, устраняет воздействие агрессивных реагентов, предохраняет бетон от излишней влажности и температурных перепадов при эксплуатации. Толщина слоя зависит от характеристик применяемой арматуры, условий применения и назначения конструкции.

Методика неразрушающего контроля определена ГОСТом 2290493. Поиск арматуры с определением диаметра осуществляется с использованием специальных устройств – локаторов.

Морозостойкость

Количество циклов замораживания и размораживания бетона определяет показатель морозостойкости. ГОСТами обозначены 11 марок по устойчивости к перепадам температур. Количество допустимых переходов нулевой температурной отметки, после превышения которых начинается снижение характеристик прочности, указывается в маркировке.

Для контроля по показателю морозостойкости проводится испытание ультразвуковыми неразрушающими методами. Стоимость испытания невысока. Предъявляются повышенные квалификационные требования к исполнителям.

Влажность

Для получения достоверных результатов измерений влажности неразрушающим способом целесообразно применение различных способов. Устройства для определения показателей влажности основаны на взаимосвязи диэлектрической проницаемости конструкций и количестве содержащейся в них влаги.

Лаборатория «СтройЛаб-ЦЕНТР» оказывает услуги по испытанию строительных бетонов в Москве и области с выдачей соответствующих заключений и протоколов испытаний.

Источник

Неразрушающий контроль прочности бетона: методы измерения, проверки

Неразрушающий контроль бетона – это группа методов испытаний материала, благодаря которым можно определить его технические характеристики без нарушения целостности и явных деформаций. Определение прочности бетонного монолита является обязательным условием контроля качества бетонных и ЖБ изделий/конструкций в процессе производства.

Неразрушающий контроль прочности бетона дает возможность выявить все самые важные значения, напрямую влияющие на эксплуатационные характеристики монолита и безопасность, длительность службы изделий. На прочность бетонного монолита влияет множество факторов – таких, как качество и пропорции компонентов, соблюдение технологии производства смеси, условия заливки, правильность сушки и т.д.

По прочности бетона устанавливается его марка – к примеру, марка М400 может выдержать максимальную нагрузку в районе 400 кг/см2, марка М500 – 500 кг/см2 и т.д.

Обычно испытание бетона на прочность предполагает приложение к застывшему материалу контрольной нагрузки, которая направлена на разрушение целостности структуры. Таким образом определяют, какие максимальные значения нагрузок способен выдержать бетон, для каких условий подходит, в каких конструкциях может использоваться.

Разрушающие методы предполагают отбор проб бетона с обследуемого монолита или приготовление из жидкой смеси контрольных образцов, а потом их разрушение. Кроме того, существуют неразрушающие методы, которые не предусматривают деформации и явной порчи структуры материала.

Неразрушающие технологии контроля прочности бетона

Испытание бетона неразрушающим методом предполагает оценку состояния бетонных конструкций через анализ различных факторов, что влияют на прочность, диаметр арматуры, толщину защитного слоя, влажность, теплопроводность, адгезию и т.д. Особенно актуален данный тип исследований в случаях, когда не известны характеристики бетонного монолита и арматуры, а вот объемы контроля большие.

Указанная группа методов позволяет выполнять исследования как в условиях лаборатории, так и непосредственно на строительной площадке и даже в процессе эксплуатации.

• Сохранение целостности конструкции, которая проверяется.
• Возможность избежать необходимости организовывать лабораторную оценку непосредственно на строительном объекте.
• Полное сохранение эксплуатационных свойств зданий и сооружений.
• Достаточно широкая сфера применения.

Несмотря на то, что методов и способов исследования жидкого и застывшего бетона очень много, характеристик также немало, основным свойством и показателем является прочность. Именно от прочности зависят сфера применения и условия эксплуатации, надежность и долговечность конструкции. Так, например, если бетон будет морозостойким и пластичным при заливке, с лучшими разноплановыми характеристиками, но недостаточно прочным для выдерживания проектных нагрузок, здание просто обрушится.

Прочность – определяющий фактор бетона и проверять ее нужно очень тщательно. Все испытания проводят на базе ГОСТов: 22690-2015, 17624-2012 (процедура обследований), 18105-2010 (описаны общие правила проверки). Использование неразрушающих методов предполагает применение механических способов (вдавливание, скол, отрыв, удар) и ультразвукового исследования.

Исследование неразрушающего контроля бетона осуществляется по графику, обязательно в установленном проектом возрасте или же по необходимости. Благодаря исследованиям удается оценить отпускную/распалубочную прочность, сравнить полученные реальные показатели свойств материала с паспортными.

Главные недостатки местных разрушений для измерения прочности бетона – необходимость рассчитывать глубину пролегания арматуры, высокая трудоемкость, частичное повреждение поверхности монолита, что может (пусть и несущественно) влиять на эксплуатационные свойства.

Методы ударно-импульсного воздействия более производительны, но проверяют лишь верхний слой бетона толщиной в 25-30 миллиметров, поэтому их применение ограничено. Поверхность нужно зачистить, удалить поврежденный слой, привести градуированные зависимости приборов в полное соответствие с фактической прочностью монолита по результатам испытаний в прессе контрольных партий.

Для измерения прочности бетона часто используют метод ударного импульса – наиболее распространенный вариант, который дает возможность выявить класс бетона, выполняя исследования под различными углами к поверхности, с учетом упругости и пластичности материала.

Боек со сферическим ударником благодаря пружине ударяется о поверхность бетона, при этом энергия удара тратится на его деформацию, появляется лунка (пластические деформации) и реактивная сила (упругие деформации).

Электромеханический преобразователь механическую энергию выполненного удара превращает в электрический импульс, реальные результаты получают в единицах определения прочности на сжатие. Для исследований используют молоток Шмидта.

• В испытаниях используют склерометры – специальные пружинные молотки со сферическими штампами. За счет системы пружин реализуется свободный отскок после удара. Фиксация пути ударника при отскоке осуществляется по шкале со стрелкой.
• Прочность материала определяют по градуированным кривым, учитывающим положение молотка, ведь величина отскока напрямую зависит от направления.
• Средний показатель исследований считают по данным 5-10 выполненных измерений, между местами ударов расстояние должно быть равно минимум 3 сантиметрам.
• Диапазон измерений методов – 5-50 МПа, используются специальные приборы.
• Главные преимущества: простота/скорость исследований, возможность оценить прочность густоармированных изделий. Недостатки: определение прочности бетона реализуется в поверхностном слое глубиной 2-3 сантиметра, проверки нужно делать часто и много.

Проверка прочности бетона методом пластической деформации – самый дешевый способ, определяющий твердость поверхности бетона измерением следа, оставленного стальным стержнем/шариком, что встроен в молоток. Молоток располагают в перпендикулярной плоскости поверхности монолита, делают пару ударов. Отпечатки на бетоне и бойке измеряют. Полученные данные фиксируют, ищут среднее значение, по полученному соотношению размеров отпечатков определяют характеристики бетонной поверхности.

Прибор для исследований способом пластических деформаций работает на вдавливании штампа ударом или статическим давлением. Редко применяют устройства статических давлений, чаще используются приборы ударного действия (пружинные/ручные молотки, маятниковые устройства с дисковым/шариковым штампом).

Выдвигаются такие требования: диаметр шарика минимум 1 сантиметр, твердость стали штампов хотя бы HRC60, диск толщиной минимум 1 миллиметр, энергия удара 125 Н и более. Метод простой, подходит для густоармированных конструкций, быстрый, но используется для определения прочности бетона марки максимум М500.

Самым сложным считается контроль конструкций, на которые воздействуют агрессивные среды (химические в виде кислот, солей, масел, термические в формате высоких/низких температур, атмосферные – карбонизация верхнего слоя).

При проведении обследования простукиванием и визуально, смачиванием раствором фенолфталеина ищут слой с нарушенной структурой, удаляют его на участке для контроля, зачищают наждачной бумагой. Потом определяют прочность способами отбора образцов или местных разрушений. В случае использования ультразвуковых и ударно-импульсных приборов шероховатость поверхности монолита должна быть максимум Ra 25.

Испытание бетона методом неразрушающего контроля ГОСТ 17624-2012

Ультразвуковой метод проверки прочности бетона заключается в регистрации скорости прохождения волн сквозь монолит. Есть сквозное ультразвуковое прозвучивание с установкой датчиков с разных сторон касательно тестируемого образца, а также поверхностное с креплением датчиков по одной стороне. Метод сквозной дает возможность контролировать прочность не только поверхностных, но и глубоких слоев конструкции.

Ультразвуковые приборы контроля используют для дефектоскопии, проверки качества бетонирования, выявления глубины залегания арматуры в бетоне и самого монолита. Устройства дают возможность многократно исследовать разные формы, осуществлять непрерывный контроль снижения/нарастания прочности.

С учетом высокой скорости прохождения ультразвука в монолите материала (около 4500 м/с), градуировочная зависимость скорости волны и прочности бетона считается для каждого испытуемого состава предварительно. Использование двух градуированных зависимостей в отношении конкретного бетона и непонятного состава может дать большую ошибку.

Основной особенностью проверки прочности бетона неразрушающим ультразвуковым методом является возможность осуществлять массовые исследования изделий любой формы многократно, эффективно вести непрерывный контроль нарастания/снижения прочности конструкции в онлайн-режиме.

Виды испытаний: таблица значений

Каждая технология неразрушающего контроля прочности бетона предполагает свои диапазоны значений и рекомендованные значения прочности на сжатие. Максимальные значения измерений регламентируют полученными производителями приборов и эмпирическими результатами. Для более удобной интерпретации данных исследований диапазоны и погрешности сводятся в таблицах.

Прочность бетона обычно определяют на участках поверхности монолита нужной площади, на которых отсутствуют видимые повреждения и аморфные отслоения, температура окружающего воздуха должна быть плюсовой.

Заключение

Для определения прочности бетона актуально использование разнообразных неразрушающих методов, которые дают возможность быстро и без серьезных финансовых затрат проверить все нужные значения и не разрушать изделие/конструкцию. Наиболее актуальными методиками сегодня считаются упругий отскок и пластическая деформация.

Все затраты на проверку составляют стоимость покупки прибора. Для проведения вышеуказанных исследований применяют склерометр Шмидта или молоток Кашкарова. Стоимость данных приборов не очень высока, а аренда обходится и того меньше.

При выборе того или иного метода проверки прочности бетона нужно тщательно изучить особенности анализа и интерпретации результата, свести все значения в таблицы и определить искомые значения.

Источник