Неразрушающий контроль бетона

Бетон является строительным материалом, получаемым после смешивания правильного соотношения компонентов (цемент, щебень, песок, вода и прочие вяжущие вещества), с последующим затвердеванием смеси. Основным компонентом для затвердевания служит цемент.

Неразрушающий контроль бетона на твердость относится к важному фактору. Параметры эксплуатации бетона зависят от однородности бетонной смеси и качества компонентов. Поэтому, при заливке смеси, необходимо обеспечивать необходимый контроль бетона. Одним из способов неразрушающего контроля бетона является метод, который направлен на поиск дефектов в бетонных конструкциях и сооружениях. Благодаря использованию данного метода можно проверить однородность укладки, а также прочность при сжатии.

Факторы, влияющие на прочность:

марка цемента и состав смеси;
возраст сооружения (продолжительность его эксплуатации);
время схватывания и затвердения;
взаимодействие материала с углекислым газом (карбонизация);
виды заполнителя.

При проверке качества бетонных изделий чаще всего применяют следующие методы неразрушающего контроля бетона:

использование удара - излучение импульсов и определение реакции бетонного камня на полученный импульс;
проверка ультразвуком - излучение ультразвуковых волн сквозь толщину.

В качестве инструментов при неразрушающем контроле бетона применяются акустические дефектоскопы, локаторы арматурных стержней, молоты Шмидта и прочие приборы.

Методы неразрушающего контроля бетона

Рассмотрим различные методы проверки на прочность, применяемые в строительстве:

Способ ударного импульса либо упругого отскока

Предлагаемый способ основывается в выявлении параметров обратной отдачи ударника при отражении от поверхности изделия. Оценивается прочность, твердость и неоднородность структуры материала. В качестве используемого аппарата для исследования этим способом является склерометр Шмидта.

Одним из таких устройств является электронный аппарат ИПС-МГ4, который состоит из двух блоков:

электронного;
склерометра (преобразователя).

Неразрушающий контроль бетона данным прибором выполняется на контрольных образцах с габаритами не меньше 100х100х100 мм или в сооружениях и конструкциях.

Порядок проведения контроля:

- подсоединяется склерометр к электронному блоку и включается электропитание;

- склерометр располагается таким образом, чтобы импульс направлялся перпендикулярно к проверяемой поверхности, с опорой в трех точках;

- прижатие склерометра должно быть плотным, чтобы при нажатии на спусковой крючок и ударе бойка о бетонную поверхность инструмент не отрывался от опор под воздействием реактивных сил;

- склерометр приводится в действие путем нажатия на крючок запуска. Полученное измерение заносится в память для последующего анализа. Для полной картины необходимо выполнить 10-15 импульсов;

- после каждого замера на дисплее отображается результат прочности испытываемого материала (Мпа);

- при сильном разбросе информации, контроль бетона требуется выполнить повторно;

- средняя прочность изделия вычисляется, как среднеарифметический показатель проведения замеров.

Ультразвуковой метод

НК бетона с применением ультразвука регламентируется ГОСТ(ом) 17624-2012. Данный метод разработан НИИЖБ им. А. А. Гвоздева и структурным отделом ОАО "НИЦ "Строительство". Принят Межгосударственной комиссией по стандартизации, тех-нормированию и оценке качества в строительстве (МНТКС) 18.12.2012 г., протокол N 41.

Ультразвуковой метод используют при проверке прочности бетона: на стадии отпуска, передачи, в процессе затвердения, а также при контрольном анализе.
Осуществляется с использованием связи между скоростью излучения волн ультразвука и твердостью испытываемого материала.
Ультразвуковые измерения выполняются сквозным или поверхностным просвечиванием.
Прочность проверяется на участках сооружений, без видимых дефектов (отслоения слоя, трещин и др.).

К недостатку такого способа можно отнести то, что испытания можно осуществлять только при плюсовой температуре материала. При минусовой температуре выполнение ультразвуковых испытаний возможно, если температура среды менее минус 10°С и относительная воздушная влажность не превышает 70 %.

Отрыва со скалыванием

Основывается в вычислении силы, необходимой для скалывания кусочка бетонного камня на ребре сооружения, либо местного разлома материала при изъятии из бетона анкерных изделий. Является наиболее точным способом проверки прочности, так как для него используется универсальная градуированная зависимость с двумя параметрами:

1. крупность структуры, которая обозначена «1» при зернистости до 50-ти мм и «1,1» - при зернистости свыше 50-ти мм;

2. вид материала – облегченный или тяжелый.

Достоинства:

независимость от электропитания;
возможность произведения коррозионных испытаний при низких температурах;
быстрая и удобная установка приспособления для проверки.

К недостаткам такого метода относится:

высокая трудоемкость;
невозможность использования на участках с густым армированием;
частичное повреждение поверхности сооружения.

Метод пластической деформации

Предлагаемый вариант исследований разработан на принципе отражения параметров отпечатка, который отображается на поверхности испытываемого материала после удара стальным шариком. Данный способ является устаревшим, однако иногда используется благодаря дешевизне оборудования. Для испытаний данным методом используется молоток Кашкарова.

Можно определять качество бетона упрощенным методом, оценивая результаты удара зубилом или молотком по поверхности изделия. При этом используют молоток массой от 0,3-х до 0,4-х кН, делают 10 ударов среднего усилия по изделию или по зубилу. Для вычисления твердости применяется специальная таблица.

Вырывание стальных дисков

Способ основывается в выявлении напряжения, требуемого для местного разлома бетона при вырывании из него металлического диска. Сегодня такой способ применяется очень редко.

Приборы

Аппарат ИПС-МГ4

Использует методы неразрушающего контроля бетона, основанного на ударном импульсе. Определяет прочность в диапазоне от 3-х до 100МПа при температурных режимах -10 до +400ºС, относительной воздушной влажности до 80%, с величиной погрешности ±10%.

Принцип функционирования базируется на определении параметров звукового импульса, излучаемого из склерометра при ударе бойка о плоскость испытываемого бетона.

Для проведения исследования образцы-кубики со стороной 100 мм зажимаются в прессе с нагрузкой до (30±5) кН (3000кгс). Расстояние между испытываемыми точками должно быть не меньше 15мм, а от края кубика – не меньше 50мм. Число контрольных импульсов на участке равняется не меньше 10-ти, проверяемая поверхность должна быть ровной. При необходимости нужно зачистить поверхность кубика наждачным камнем. Место для точки излучения выбирается между крупными фракциями заполнителя.

Сегодня - это наиболее популярный прибор, имеющий удобный пользовательский интерфейс. Выбор параметров замеров при неразрушающем контроле бетона можно выполнить при включении прибора во всплывающем меню с возможностью прокрутки списка.

Приборы семейства ПОС

Данное оборудование имеет несколько модификаций:

Устройства ПОС-50МГ4"Скол" и ПОС-30МГ4 "Скол"

Используют методы неразрушающего контроля бетона путем вырывания со скалыванием и вырывания стальных дисков согласно ГОСТ(у) 22690-88. Инструменты не сложные и удобные для крепления на любой бетонной поверхности.

Оборудование имеет три опоры, обладает универсальной конструкцией, позволяющей выполнять исследования, как отрывным методом, так и способом скалывания ребра сооружения. Отличаются мощностью отрыва анкера - 50 и 30 кН соответственно.

Устройства ПОС-50МГ4 и ПОС-30МГ4

Оснащены двумя опорами и служат для проверки образцов круглого сечения.

Устройство ПОС-2-МГ4

Специалисты применяют для проверки ячеистого бетона путем отрыва спирального анкера. Устройство можно использовать при проверке прочности пеноситалла и полистиролбетона.

Приборы семейства ПУЛЬСАР

ПУЛЬСАР-2.1

Ультразвуковой аппарат, осуществляющий проверку прочности и однородности структуры (ГОСТ 17624) при сквозном и поверхностном излучении в строительных бетонных сооружениях. Обеспечивает неразрушающий контроль бетона неизвестной структуры по характеристикам ЦНИИОМТП. Способен определять глубину трещин при поверхностном излучении.

ПУЛЬСАР-2.2

Дефектоскоп (ультразвуковой контроль с визуализацией). Обладает функцией визуального просмотра излучаемого сигнала. Эффективен при выявлении трещин, пустот и дефектов, образованных при производстве и эксплуатации бетонных изделий. Исследования осуществляются при обследовании зданий и сооружений.

ПУЛЬСАР-2М

Данный ультразвуковой моноблочный аппарат используют для проверки качества материала (ГОСТ 17624) при поверхностном излучении волн в зданиях и сооружениях, на строительных площадках, при технологическом контроле. Обеспечивает неразрушающий контроль бетона неизвестной структуры по характеристикам ЦНИИОМТП. Обладает функцией выявления глубины трещин при поверхностном излучении волн.

Прибор УК1401

Используется в эксплуатируемых зданиях в сочетании со способом отрыва со сколом. Это довольно удобный агрегат с установленными ультразвуковыми датчиками, обеспечивающими возможность проведения испытаний одной рукой.

Обеспечивает:

оценку несущей возможности бетонных столбов и опор, изготовленных из центрифугированного бетона;
обнаружение поверхностных дефектов в изделиях;
оценку пористости и наличия трещин горных пород;
оценку упругих свойств при изменении возраста материала;
обладает ИК-портом для подсоединения к ПК.

ОНИКС-2.51/ОНИКС-2.52

Используется при двухпараметрическом контроле бетона - по ударному импульсу и упругому отскоку, благодаря чему повышается достоверность полученных результатов.

Особенности:

две градуированные зависимости (для облегченных и тяжелых бетонов) с определением возраста бетонного изделия от 1го дня до 100 дней с шагом одни сутки и от 100 дней до 1000 дней с шагом 10 суток;
небольшие габаритные размеры;
легкая конструкция склерометра;
погрешность замеров до 8%;
светящийся дисплей;
наличие встроенного термометра;
выбор языка (английский/русский);
наблюдение за промежуточными замерами;
наличие ИК-порта для подключения ПК.

Кроме перечисленного оборудования, существуют множество другой продукции, базирующейся на инфракрасном, вибрационно-акустическом, акустико-эмиссионном излучении. Имеются также приборы, которые находятся на этапе опытной разработки. Все перечислить в данной статье невозможно.