Условия контроля прочности бетона неразрушающими методами
Alkstroy.ru

Строительный портал

Условия контроля прочности бетона неразрушающими методами

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.

Основные методы испытания бетона на прочность:

  1. Разрушающие методы – используют контрольные образцы, которые готовятся и твердеют так же, как и конструкция (либо изымаются из монолита), воздействуют на них разными силами. Это самая точная проверка.
  2. Неразрушающие косвенные методы – ультразвуковые исследования, методы ударного импульса и упругого отскока. Прочность оценивается косвенно через иные параметры (скорость ультразвука, к примеру), погрешность в полученных данных может составлять 30-50%.
  3. Неразрушающие прямые методы – это могут быть отрыв металлического анкера (заделанного предварительно в бетон), использование специального оборудования (измерение скалыванием ребра и другие).

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.

Главные преимущества неразрушающего контроля:

  • 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.

Используемые методы неразрушающего контроля:

  1. Прямые (местные разрушения) – скалывание ребра, выполнение отрыва со скалыванием, отрыв диска из металла.
  2. Косвенные – упругий отскок, ударный импульс, использование пластической деформации, а также метод ультразвукового исследования.

Прямые неразрушающие методы контроля прочности бетона:

  • Отрыв со скалыванием – оценивается усилие, нужное для разрушения бетона в процессе вырывания из него анкера. Из преимуществ стоит отметить высокий уровень точности, наличие градуировочных зависимостей по ГОСТу, из недостатков – невозможность применять для оценки густоармированных и тонкостенных сооружений, трудоемкость.
  • Скалывание ребра – измеряется усилие, нужное для скалывания бетона в углу конструкции. Обычно способ используют для выявления прочности линейных сооружений (колонны квадратного сечения, сваи, опорные балки). Главные плюсы метода – простота реализации, отсутствие необходимости в предварительной подготовке, минусы – не применяется для бетона слоем больше 2 сантиметров и поврежденного монолита.
  • Отрыв металлического диска – фиксируют усилие, разрушающее бетон в момент отрыва от него диска из металла. Метод использовали часто в советское время, сегодня практически не применяют из-за наличия ограничений в плане температурного режима. Достоинства: можно проверять густоармированные конструкции, низкий уровень трудоемкости, недостатки – необходимость в предварительной подготовке (диски клеят на поверхность бетонного монолита за 3-24 часа до начала проверки).

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.

Особенности метода упругого отскока:

  • 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.

Читать еще:  Расчет объема бетона для сваи

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.

Неразрушающие методы контроля прочности бетона

Методы неразрушающего контроля бетона

Метод неразрушающего контроля бетона – это метод получения прочности на сжатие и других свойств бетона от существующих конструкций. Этот тест обеспечивает немедленные результаты и дает информацию о фактической прочности и свойств бетонной конструкции.

Стандартный методы оценки качества бетона в зданиях или сооружениях заключается в испытании образцов одновременно на прочность, на сжатие, изгиб и растяжение.

Основными недостатками являются то, что результаты не получены сразу; бетон в исследуемых образцах может отличаться от таковоже в реальной структуре в результате различных условий отверждения и уплотнения; А также прочностные свойства конкретного образца зависят от его размера и формы.

Для определения в измерение прочностных свойств конструкционного бетона, было разработано несколько неразрушающих методов оценки.

Эти методы оценки измеряют свойства бетона: твердость, устойчивость к проникновению зарядов, способность к отскоку и способность передавать ультразвуковые импульсы или рентгеновские и гамма-лучи.

Эти методы неразрушающего контроля бетона могут быть классифицированы как тесты на проникновение, тесты на отскок, методы путем извлечения, динамические тесты, радиоактивные тесты, ультразвуковые тесты.

Методы неразрушающего контроля бетона

Метод проникновения в бетон

Зонд Виндзора, как правило, считается лучшим средством проверки проникновения. Оборудование состоит из пистолета или пистолета, приводимого в действие порохом, ряда зондов из закаленного сплава, заряженных картриджей, глубиномера для измерения проникновения зондов и другого сопутствующего оборудования.

Зонд диаметром 6,5 мм и длиной 8,0 см вводится в бетон с помощью точного порохового заряда. Глубина проникновения обеспечивает показатель прочности бетона на сжатие.

Хотя калибровочные таблицы предоставлены производителем, прибор должен быть откалиброван по типу бетона, а также по типу и размеру используемого заполнителя.

Ограничения и преимущества

Испытание с помощью зонда дает весьма переменные результаты, и не следует ожидать, что оно даст точные значения прочности бетона. Однако он обладает потенциалом для обеспечения быстрых средств проверки качества и зрелости бетона на месте.

Это также дает возможность оценить развитие силы при отверждении. Испытание по сути неразрушающее, поскольку бетонные и конструкционные элементы могут быть испытаны на месте, в результате теста получаются незначительные пятна отверстий на открытых поверхностях.

Метод отскока молота

Отбойный молоток – это твердомер поверхности, для которого была установлена ​​эмпирическая корреляция между прочностью и числом отскока.

Единственным известным инструментом, использующим принцип отскока для испытания бетона, является молоток Шмидта, который весит около 1,8 кг и подходит как для лабораторных, так и для полевых работ. Он состоит из пружинной молотковой массы, которая скользит по поршню внутри трубчатого корпуса.

Молоток прижимается к поверхности бетона пружиной, а расстояние отскока измеряется по шкале. Поверхность испытания может быть горизонтальной, вертикальной или под любым углом, но прибор должен быть откалиброван в этом положении.

Калибровка может быть выполнена с помощью цилиндров (6 на 12 дюймов, 15) из того же цемента и заполнителя, которые будут использоваться в работе. Цилиндры закрываются и надежно удерживаются в компрессионной машине.

Когда несколько измерений взяты среднее значение представляет прочность на сжатие.

Ограничения и преимущества

Молот Шмидта обеспечивает недорогой, простой и быстрый метод получения показателя прочности бетона, но точность в пределах ± 15–20% возможна только для образцов, отвержденных и испытанных в условиях, для которых были установлены калибровочные кривые.

На результаты влияют такие факторы, как гладкость поверхности, размер и форма образца, влажность бетона, тип бетона и крупного заполнителя, а также степень карбонизации поверхности.

Выдвижные испытания на бетоне

Испытание на выдвижение измеряет с помощью специального плунжера усилие требуемое для того, чтобы вытащить из бетона стальной стержень специальной формы, увеличенный конец которого был залит в бетон на глубину 7,6 см.

Бетон одновременно проверяется на растяжение и сдвиг, но сила, необходимая для вытягивания бетона может быть связана с его прочностью на сжатие.

Таким образом, метод выдвижения может количественно измерить прочность бетона на месте, когда были сделаны соответствующие корреляции. Было обнаружено, что в широком диапазоне значений прочность на разрыв имеет коэффициент вариации, сравнимый с коэффициентом прочности при сжатии. Другими словами они почти равны.

Ограничения и преимущества

Хотя испытания на вынос не измеряют внутреннюю прочность массового бетона, они дают информацию о зрелости и развитии прочности его характерной части. Такие испытания имеют преимущество в количественном измерении прочности бетона на месте.

Их главный недостаток заключается в том, что они должны быть спланированы заранее, а сборочные узлы должны быть установлены в опалубку до укладки бетона. Выдвижение, конечно, создает небольшой ущерб.

Испытание может быть неразрушающим, однако, если приложено минимальное усилие отрыва, которое разрушает опалубку и гарантирует, что была достигнута минимальная сила. Это информация имеет особую ценность и в случаи, когда тест не пройдет, бракуется вся партия бетона.

Ультразвуковой метод исследования бетона

В настоящее время ультразвуковой метод измерения скорости импульса является единственным методом такого типа, который демонстрирует потенциал для испытания прочности бетона на месте. Он измеряет время прохождения ультразвукового импульса, проходящего через бетон.

Основные конструктивные особенности всех имеющихся в продаже приборов очень похожи, они состоят из генератора импульсов и приемника импульсов.

Импульсы генерируются ударно-возбуждающими пьезоэлектрическими кристаллами с аналогичными кристаллами, используемыми в приемнике. Время прохождения импульса через бетон измеряется электронными измерительными цепями.

Тесты скорости импульса могут быть выполнены как на лабораторных образцах, так и на готовых бетонных конструкциях, но некоторые факторы влияют на измерение:

  1. Должен быть ровный контакт с тестируемой поверхностью; Обязательная среда, такая как тонкий слой масла.
  2. Желательно, чтобы длина пути составляла не менее 30 см, чтобы избежать любых ошибок, вызванных неоднородностью.
  3. Следует признать, что при температуре ниже нуля происходит увеличение частоты импульса вследствие замерзания воды; – от 5 до 30 ° C скорости импульса не зависят от температуры.
  4. Наличие арматурной стали в бетоне заметно влияет на скорость импульса. Поэтому желательно и часто обязательно выбирать пути прохождения импульсов, которые исключают влияние арматурной стали, или вносить поправки, если сталь находится на пути прохождения импульсов.

Приложения и ограничения

Метод измерения скорости импульса (ультразвуковой метод) является идеальным инструментом для определения однородности бетона. Его можно использовать как на существующих, так и на строящихся сооружениях.

Обычно, если большие различия в скорости импульса обнаруживаются внутри конструкции без видимой причины, есть веские основания полагать, что имеется дефектный или поврежденный бетон.

Показания высокой скорости импульса, как правило, свидетельствуют о хорошем качестве бетона. Общее соотношение между качеством бетона и скоростью импульса приведено в табл.

Методы определения прочности бетона

Прочность бетона — важнейшая характеристика, которая применяется при проектировании и расчете конструкций для строительства различных сооружений. Она задается маркой М (в кг/см²) или классом В (в МПа) и выражает максимальное давление сжатия, которое выдерживает материал без разрушения.

При определении марочной прочности бетона строительные организации и изготовители конструкций должны руководствоваться требованиями нормативных документов — ГОСТ 22690-88, 28570, 18105-2010, 10180-2012. Они регламентируют методику проведения испытаний, обработку результатов.

Что влияет на прочность?

Затвердевшая в условиях строительной площадки бетонная смесь может давать отличные от лабораторных результаты. Помимо качества цемента и заполнителей на характеристику влияют:

  • условия транспортировки;
  • способ укладки в опалубку;
  • размеры и форма конструкции;
  • вид напряженного состояния;
  • влажность, температура воздуха на всем протяжении твердения смеси;
  • уход за монолитом после заливки.

Качество смеси и ее прочностные характеристики ухудшаются, если при производстве работ совершались грубые нарушения технологии:

  • доставка производилась не в миксере;
  • время в пути превысило допустимое;
  • при заливке смесь не уплотнялась вибраторами или трамбовками;
  • при монтаже была слишком низкая или высокая температура, ветер;
  • после укладки в опалубку не поддерживались оптимальные условия твердения.

Неправильная транспортировка приводит к схватыванию, расслоению и потере подвижности смеси. Без уплотнения в толще конструкции остаются пузырьки воздуха, которые ухудшают качество монолита.

При температуре 15°-25°С и высокой влажности в первые 7-15 суток бетон достигает прочности 70%. Если условия не выдерживаются, то сроки затягиваются. Опасно как охлаждение смеси, так и ее пересушивание. Зимой опалубку утепляют или прогревают, летом поверхность монолита увлажняют, накрывают пленкой.

На заводах ЖБИ осуществляют пропаривание или автоклавную обработку конструкций, чтобы уменьшить время набора прочности. Процесс занимает от 8 до 12 часов.

Чтобы определить, насколько характеристики конструкции соответствуют проектным, а также при обследованиях и мониторинге технического состояния зданий проводят проверку прочности бетона. Она включает лабораторные испытания образцов, неразрушающие прямые и косвенные методы исследования объектов.

Факторы, влияющие на погрешность измерений при контроле и оценке прочности бетона:

  • неравномерность состава;
  • дефекты поверхности;
  • влажность материала;
  • армирование;
  • коррозия, промасливание, карбонизация внешнего слоя;
  • неисправности прибора — износ пружины, слабую зарядка аккумуляторной батареи.

Самый информативный способ проверки бетонных конструкций — изъятие образцов из тела монолита с последующим их испытанием. Такой метод сводит к минимуму ошибки, но достаточно дорог и трудоемок. Поэтому чаще пользуются более доступными исследованиями с помощью приборов, измеряющих зависимые от прочности характеристики — твердость, усилие на отрыв или скол, длину волны. Зная их, можно с помощью переходных формул вычислить искомую величину.

Требования к проверке

С точки зрения заказчика наиболее предпочтительно проводить испытания неразрушающими методами контроля фактической прочности бетона. Сегодня созданы приборы, которые позволяют быстро получить результаты без бурения, высверливания или вырубки образца, портящих целостность конструкции.

Для осуществления контроля и оценки прочности бетона рассматривают три показателя:

  • точность измерений;
  • стоимость оборудования;
  • трудоемкость.

Наиболее дорогими являются испытания кернов на лабораторном прессе и отрыв со скалыванием. Исследования по величине ударного импульса, упругого отскока, пластических деформаций или с помощью ультразвука имеют меньшую затратную часть. Но применять их рекомендуется после установления градуировочной зависимости между косвенной характеристикой и фактической прочностью.

Читать еще:  Как правильно залить площадку бетоном под машину?

Параметры смеси могут существенно отличаться от тех, при которых была построена градуировочная зависимость. Чтобы определить достоверную прочность бетона на сжатие, проводят обязательные испытания кубиков на прессе или определяют усилие на отрыв со скалыванием.

Если пренебречь этой операцией, неизбежны большие погрешности при контроле и оценке прочности бетона. Ошибки могут достигать 15-75 %.

Целесообразно пользоваться косвенными методами при оценке технического состояния конструкции, когда необходимо выявить зоны неоднородности материала. Тогда правила контроля допускают применение неточного относительного показателя.

Как определить прочность бетона?

В производстве материалов и строительстве применяются методы для испытания бетона на прочность:

  • разрушающие;
  • неразрушающие прямые;
  • неразрушающие косвенные.

Они позволяют с той или иной точностью проводить контроль и оценку фактической прочности бетона в лабораториях, на площадках или в уже построенных сооружениях.

Разрушающие методы

Из готовой смонтированной конструкции выпиливают или выбуривают образцы, которые затем разрушают на прессе. После каждого испытания фиксируют значения максимальных сжимающих усилий, выполняют статистическую обработку.

Этот метод, хотя и дает объективные сведения, часто не приемлем из-за дороговизны, трудоемкости и причинения локальных дефектов.

На производстве исследования проводят на сериях образцов, заготовленных с соблюдением требований ГОСТ 10180-2012 из рабочей бетонной смеси. Кубики или цилиндры выдерживают в условиях, максимально приближенным к заводским, затем испытывают на прессе.

Неразрушающие прямые

Неразрушающие методы контроля прочности бетона предполагают испытания материала без повреждений конструкции. Механическое взаимодействие прибора с поверхностью производится:

  • при отрыве;
  • отрыве со скалыванием;
  • скалывании ребра.

При испытаниях методом отрыва на поверхность монолита приклеивают эпоксидным составом стальной диск. Затем специальным устройством (ПОС-50МГ4, ГПНВ-5, ПИВ и другими) отрывают его вместе с фрагментом конструкции. Полученная величина усилия переводится с помощью формул в искомый показатель.

При отрыве со скалыванием прибор крепится не к диску, а в полость бетона. В пробуренные шпуры вкладывают лепестковые анкеры, затем извлекают часть материала, фиксируют разрушающее усилие. Для определения марочной характеристики применяют переводные коэффициенты.

Метод скалывания ребра применим к конструкциям, имеющим внешние углы — балки, перекрытия, колонны. Прибор (ГПНС-4) закрепляют к выступающему сегменту при помощи анкера с дюбелем, плавно нагружают. В момент разрушения фиксируют усилие и глубину скола. Прочность находят по формуле, где учитывается крупность заполнителя.

Внимание! Способ не применяют при толщине защитного слоя менее 20 мм.

Неразрушающие косвенные методы

Уточнение марки материала неразрушающими косвенными методами проводится без внедрения приборов в тело конструкции, установки анкеров или других трудоемких операций. Применяют:

  • исследование ультразвуком;
  • метод ударного импульса;
  • метод упругого отскока;
  • пластической деформации.

При ультразвуковом методе определения прочности бетона сравнивают скорость распространения продольных волн в готовой конструкции и эталонном образце. Прибор УГВ-1 устанавливают на ровную поверхность без повреждений. Прозванивают участки согласно программе испытаний.

Данные обрабатывают, исключая выпадающие значения. Современные приборы оснащены электронными базами, проводящими первичные расчеты. Погрешность при акустических исследованиях при соблюдении требований ГОСТ 17624-2012 не превышает 5%.

При определении прочности методом ударного импульса используют энергию удара металлического бойка сферической формы о поверхность бетона. Пьезоэлектрическое или магнитострикционное устройство преобразует ее в электрический импульс, амплитуда и время которого функционально связаны с прочностью бетона.

Прибор компактен, прост в применении, выдает результаты в удобном виде — единицах измерения нужной характеристики.

При определении марки бетона методом обратного отскока прибор — склерометр — фиксирует величину обратного движения бойка после удара о поверхность конструкции или прижатой к ней металлической пластины. Таким образом устанавливается твердость материала, связанная с прочностью функциональной зависимостью.

Метод пластических деформаций предполагает измерение на бетоне размеров следа после удара металлическим шариком и сравнение его с эталонным отпечатком. Способ разработан давно. Наиболее часто на практике используется молоток Кашкарова, в корпус которого вставляют сменный стальной стержень с известными характеристиками.

По поверхности конструкции наносят серию ударов. Прочность материала определяется из соотношения полученных диаметров отпечатков на стержне и бетоне.

Заключение

Для контроля и оценки прочности бетона целесообразно пользоваться неразрушающими методами испытаний. Они более доступны и недороги по сравнению с лабораторными исследованиями образцов. Главное условие получения точных значений — построение градуировочной зависимости приборов. Необходимо также устранить факторы, искажающие результаты измерений.

Методы проверки бетона на прочность

Проверка качества применяемого материала производится в обязательном порядке при монтаже зданий и сооружений. Для подтверждения соответствия заявленных характеристик проектным нормам, проводят испытание бетона на прочность, сопротивление на изгиб и растяжение. Данная мера позволяет подрядчику отчитаться перед заказчиком о проведении работ в соответствии с проектом, а производителю — подтвердить качество выпускаемой продукции. Своевременно выполненные испытания позволят внести изменения в ход работ и избежать ошибок.

Испытания проводят в сертифицированных лабораториях на основании ГОСТ 22690-2015, для чего специалисты используют различные способы измерения и воздействия на отобранные образцы материала. В качестве них обычно используют бетонные кубики, которые испытывают на сжатие, но существуют и другие методики исследования.

В ходе проверки получают следующие результаты:

  • Определяют соответствие качества материала проектным документам. Испытания проводят не менее трех раз за весь период строительства.
  • При отклонении характеристик, производится замена конструкций из забракованного материала, что позволяет удержать общие показатели сооружения в рамках проекта.
  • Предварительные испытания обязательны при производстве ремонтных работ в технических помещениях и подвалах.
  • Испытания конструкций из железобетона позволяет принять решение о судьбе старых зданий и сооружений.

От чего зависит и на что влияет прочность бетона

Способность бетона сопротивляться внешнему воздействию за счет внутреннего напряжения зависит от состава раствора и марки цемента. При подтверждении прочности материала, соответствующего определенной марке, на образце не должны выявляться признаки разрушения в виде сколов, трещин, расслоения структуры.

Порой строители при выполнении работ стараются сэкономить на материалах, используя более дешевый бетон низких марок, но нарушение проектных значений может привести к серьезным последствиям, поэтому такое средство экономии неприемлемо.

Помимо соотношения наполнителя и цемента, на прочность состава влияют присадки и пластификаторы, используемые для придания изделию особых свойств (кислотоустойчивость, водонепроницаемость, скорость вставания, пластичность). Для получения конструкций, способных выдерживать высокие нагрузки, в обязательном порядке производится армирование элементов металлической проволокой различного сечения.

Кроме состава раствора, на прочность бетона влияют внешние условия, при которых осуществляется заливка. При качественном удалении пузырьков воздуха из бетонной массы путем уплотнения смеси, прочность изделий заметно повышается.

Также надо учитывать, что при использовании раствора при отрицательных температурах, следует принимать меры по подогреву материала путем установки электродов в заливку и подключению к ним электричества. В такой ситуации еще применяется укрытие основания опилками.

При работе с бетоном важно поддерживать необходимую влажность для недопущения растрескивания поверхности заливки при быстром испарении влаги, что также влияет на качество материала и его прочность. Чтобы избежать этого процесса, необходимо укрывать бетон пленкой или другими подручными средствами, а также периодически увлажнять поверхность.

В итоге можно утверждать, что прочность бетона зависит от множества факторов, а поэтому контроль качества особенно важен при установке несущих конструкций, так как даже если технологические процессы соблюдаются в полной мере, всегда могут найтись факторы, которые повлияют на бетон и станут причиной проблем в будущем.

Классификация методов испытаний

Для проверки бетона применяют несколько методов:

  • Проверка образцов, отливаемых в лабораторных условиях. Данный метод предусматривает изготовление кубиков или цилиндров из испытуемой смеси с последующей проверкой прочности материала на прессе;
  • Проверка образцов, выпиленных или вырубленных из уже готовой конструкции. Получают такие образцы с помощью бурения алмазными коронками. Далее полученные керны направляют в лабораторию для определения прочностных характеристик, как и в первом случае, с применением пресса. Данный метод связан с существенными затратами по получению образца и с угрозой ослабления целостности элемента, из которого был получен керн;
  • Способ проверки бетона на прочность неразрушающим методом. В данном случае используются инструменты и приборы, с помощью которых можно изучать характеристики бетона без размещения образцов в специальных устройствах. Для данных исследований могут задействовать ультразвук, проверять качество основания с помощью ударно-импульсного метода испытания бетона и т.д.

Наиболее популярным методом, позволяющим получить самые точные показатели свойств бетона, является проверка образцов на сжатие под прессом.

Допустимые варианты контрольных проб.

Этапы проведения испытаний

Проверка бетона производится путем исследования образцов на прочность неразрушающими и разрушающими методами.

Разрушающие методы

Данный способ подразумевает проведения испытаний с помощью пресса, когда на образец, полученный в ходе лабораторной отливки или выпиленный из основания уже готовой конструкции, оказывают постепенно возрастающее давление. Оказание воздействия продолжается до фиксации разрушения образца.

Данный метод является самым точным и обязательным при производстве работ по возведению ответственных сооружений.

Неразрушающие методы

Для получения результатов при использовании неразрушающих методов контроля, используют специальные приборы и устройства. Частичное разрушение производят с помощью фиксации на бетонной поверхности специального инструмента, который позволяет исследовать бетон на отрыв, фиксируя необходимое усилие.

Также изучается реакция материала на скалывание, когда прибор устанавливается на угол бетонного основания и под нагрузкой производится разрушение материала.

Отрыв со скалыванием.

При ударных нагрузках изучают поведение бетона при осуществлении удара специальным устройством и фиксируют реакцию на упругий отскок — замеряется значение отскока металлического шарика, выпущенного с определенным усилием.

При ультразвуковом контроле качества бетона, применяется специальное устройство, которое дает возможность фиксировать прохождение волн внутри конструкции. По реакции на отражение делают вывод о качестве материала.

Как проверить прочность бетона самостоятельно? Получить полноценное исследование материала в домашних условиях невозможно. Контроль качества материала можно производить исключительно визуальными методами. Качественная смесь обычно имеет серый или серо-зеленый цвет, структура раствора должна быть однородной, с нормальной вязкостью.

Читать еще:  Чем приклеить полистирол к бетону?

Если материал имеет желтоватый оттенок, то это означает, что качество такого раствора невысокое и в его составе присутствуют примеси, снижающие прочностные характеристики. Хорошим признаком является обнаружение на поверхности раствора цементного молочка густой консистенции.

При ударных нагрузках (ударе молотком по набравшему полную прочность материалу), инструмент должен отскакивать от основания без существенных изменений на поверхности, оставляя почти невидимые вмятины.

Порядок проведения проверки на удобоукладываемость

Для определения этой характеристики, специалисты лаборатории применяют вискозиметр. Этот прибор позволяет измерить время в секундах, которое требуется для укладки материала.

Используя вискозиметр, начинают укладку, одновременно запуская отсчет времени. По окончании процесса фактическое время фиксируют. Качество бетона определяется временем, потраченным на укладку данным методом. Чем меньше времени проходит, тем выше качество материала.

Порядок проведения испытаний на растяжение

Для производства испытаний на растяжение потребуется приготовить образец вытянутой формы типа призмы. Этот образец помещают в специальный прибор в горизонтальном положении, далее на середину образца оказывается силовое воздействие с нарастанием нагрузки. Шаг оказываемого воздействия на образец – 0,5 МПа/с.

Фиксация результата происходит после разрушения структуры бетона в центральной части образца.

Порядок проведения испытаний на сжатие

Данный способ испытания позволяет определить марку материала. Для проведения испытания отливают кубики из бетона, применяемого в строительстве, или вырезают образцы из уже отлитого изделия. Размер кубиков для испытания бетона варьируется от 100 до 300 мм по грани. Помимо кубической формы, образцы можно изготавливать в виде цилиндров или призм.

При отливке образцов в лабораторных условиях, используют вибростол, чтобы смесь получила максимальную плотность. Испытания проводятся на 3, 7 и 28 сутки после приобретения образцом прочности. Основные испытания проводят на 28 день после полного набора прочности материала.

Образец помещают под пресс, который давит на кубик с мощностью в 140 кгс/м 2 с шагом в 3,5 кгс/м 2 . Вектор силы строго перпендикулярен основанию образца. По показаниям определяется возможность сопротивления материала сжатию, и в протокол испытания записывается марка бетона.

Образец протокола испытаний.

Марки прочности бетона и сфера их применения

Для определения характеристик бетона ему присваивают маркировку согласно ГОСТ: букву М и цифру, обозначающую сопротивление материала на сжатие. Чем выше значение, тем более прочным является изделие из данного материала — прочность зависит от количества цемента в составе смеси.

По прочностным характеристикам бетон делят на марки от М100 до М500 с шагом значения 50. Еще одна характеристика — класс бетона —, определяет способность материала работать в агрессивных средах.

Бетоны марки М100, М150, М200 и М250 относят к категории легких и ячеистых. Их используют для заливки конструкций, которые не несут значительной нагрузки. Применяют при устройстве бордюров, фундаментов для малых строений, пешеходных дорожек.

Бетон М300 и М350 можно использовать для отливки плит перекрытия, устройства фундамента в многоэтажном строительстве, отливке монолитных стен.

Самые прочные бетоны марок, М400, М450 и М500, находят применение в производстве железобетонных конструкций, работающих в сложных условиях с повышенной нагрузкой (например, для возведения гидротехнических сооружений).

Коровин Сергей Дмитриевич

Магистр архитектуры, закончил Самарский Государственный Архитектурно-Строительный Университет. 11 лет опыта в сфере проектирования и строительства.

Неразрушающие методы контроля прочности бетона

Для увеличения продолжительности срока службы бетонных конструкций требуется периодическая проверка состояния материала. Основной способ, позволяющий определить степень их надежности – неразрушающий контроль бетона, при котором выявляется прочность, однородность, толщина защитного слоя и иные показатели.

Неразрушающий контроль бетона – определение и методы

Неразрушающим контролем называется выявление характеристик и свойств объектов, изготовленных из бетона, при которых их пригодность к эксплуатации не нарушается. Контроль качества может проводиться как непосредственно на стройплощадке, так и в лабораториях.

Существует множество способов определения свойств, не нарушающих пригодности конструкций, каждый из которых имеет свои достоинства, поэтому выделить и рекомендовать проведение определенного метода невозможно.

Самые простые способы – линейные измерения, проверяющие соответствие элементов сооружения на горизонтальные и вертикальные отклонения. Такие измерения делаются:

  • линейками;
  • рулетками;
  • нивелирами;
  • щупами;
  • теодолитами;
  • штангенциркулями.

Кроме этого существуют более сложные неразрушающие методы контроля прочностных характеристик:

  1. локальные разрушения – отрыв со скалыванием, скалывание ребра и отрыв стальных дисков;
  2. ударное воздействие – упругий отскок, придание ударного импульса, пластическая деформация;
  3. ультразвуковое тестирование.

Точность контрольных измерений зависит от следующих факторов:

  • состав и марка цементной смеси;
  • условия отвердения и схватывания;
  • состав заполнителя;
  • возраст бетона;
  • карбонизация материала – изменения, которым подвергается поверхностный бетонный слой при взаимодействии с углекислым газом;
  • температура и влажность исследуемой поверхности.

Прямые методы контроля

Методы местных разрушений, кроме получения конкретных данных, формируют и корректируют градуировочные зависимости, на которых в дальнейшем строятся косвенные способы контроля, которые будут проводиться на тех же самых участках. Локальные способы применяются как на стадии возведения объектов, так и в процессе их эксплуатации или перед реконструкцией. Эти способы считаются самыми точными среди всех неразрушающих методов, потому что используют простую градуировочную зависимость, учитывающую следующие параметры:

  • разновидность (легкий или тяжелый тип) бетона;
  • крупность заполнителя.

Oтpыв co скaлывaниeм

Операция выполняется в соответствии с правилами, обговоренными в государственных стандартах, и определяет сопротивление бетона в момент отрыва его фрагмента от основания при помощи одного из анкерных устройств:

  • рабочего стержня с анкерной головкой;
  • устройства с разжимным полым конусом и стрежнем, фиксирующим положение приспособления;
  • прибора с рифлеными разжимными щеками и разжимным корпусом.

При выборе приспособления и глубины погружения анкера учитывается размер заполнителя и предполагаемая прочность исследуемого состава. При контроле бетона монолитных конструкций, процедура проводится одновременно на трех участках – в результате проводится исследование трех тестов.

Результаты исследования получаются точными, но сама процедура контроля достаточно трудоемка. Кроме того, отрыв со скалыванием нельзя провести на участках с густым армированием и конструкциях, имеющих тонкие стенки.

Метод скалывания ребра

Заключается в скалывании выступающего бетонного угла, не требует предварительных работ и сверления поверхности. Используется при контроле прочности линейных бетонных сегментов: свай, колонн, ригелей, опорных балок. Однако может использоваться только на конструкциях, толщина защитного слоя которых не меньше 20мм.

Метод отрыва стальных дисков

Для выполнения металлические диски приклеиваются на исследуемую поверхность и отрываются от нее через достаточно длительное время (5-24 часа). При отрыве диска от бетона измеряется напряжение, возникающее при подобном разрушении поверхности.

Данный способ не нашел широкого распространения в России из-за ограниченного температурного режима. Еще один недостаток метода – требуется создание борозды, что понижает производительность исследований. Обычно используется в случаях, когда два предыдущих исследования невозможны.

У всех прямых методов контроля имеются общие недостатки:

  • поверхность частично разрушается;
  • процесс достаточно трудоемкий и длительный;
  • до начала работ требуется определить количество арматуры и глубину ее нахождения.

Косвенные методы контроля

Такие способы проводятся для оценки прочностных характеристик как одного из факторов, определяющих общее состояние сооружения. Но полученные результаты должны использоваться только после определения частной градуировочной зависимости.

Метод упругого отскока

Представляет собой измерение расстояние, на которое отскакивает специальный боек от бетонной поверхности или от стальной пластины, закрепленной на ней. Для проведения испытаний используются достаточно сложные приборы системы КИСИ. Применяются специальные болты, обеспечивающие плотное прилегание стальной пластины, автоматически взведенный маятник, совершающий удар под воздействием пружины и шкала, с помощью которой фиксируется расстояние отскока. Кроме контроля прочности при этом измеряется твердость бетона, для чего прибор оснащается склерометром. Способ упругого отскока позволяет установить зависимость между упругостью и прочностью на сжатие.

Методы ударного импульса и пластической деформации

Метод ударного импульса – самый востребованный и распространенный метод контроля. Фиксирует энергию удара, возникающую при соприкосновении ударного бойка и бетонной поверхности. Такой способ позволяет измерить прочность бетона, установить его класс, упругость по отношению к различным углам наклона воздействия удара.

При этом выявляются зоны, в которых материал имеет неоднородную структуру и недостаточное уплотнение. Показатели вычисляются в результате нескольких замеров. Приборы, используемые для проведения контроля ударным импульсом, имеют компактные размеры, но довольно дороги.

Контроль методом пластической деформации проводится исследованием отпечатка, оставленного на бетоне стальным шариком или стержнем. Приборы, применяемые при контроле, основаны на действии пружины, молотка или маятника. Способ считается устаревшим, но из-за невысокой цены приборов, повсеместно используется.

Ультразвуковой метод

Способ основывается на измерении скорости прохождения через измеряемую конструкцию ультразвуковых волн. Исследования проводятся либо сквозным ультразвуковым прозвучиванием (с установкой датчиков с обратной стороны образца) или поверхностным прозвучиванием (датчики устанавливаются с одной стороны). Ультразвуковой метод контроля позволяет проверять ультразвуком прочность бетона на всем объеме конструкции. Кроме прочности могут измеряться:

  • размеры и глубина трещин;
  • наличие дефектов;
  • общее качество бетонирования.

В процессе производится сквозное или поверхностное прозвучивание. Зависимость между прочностью материала и скоростью прохождения ультразвуковых волн зависит от нескольких факторов, которые необходимо учитывать при проведении измерений:

  • зернистость и состава заполнителя;
  • уплотненность бетона;
  • метода, используемый при подготовке бетонной смеси;
  • колебание расхода цемента;
  • напряженность бетона.

Этот способ доступен для многократного измерения состояния бетонных конструкций любой формы. Это позволяет проводить постоянное контролирование показателей прочности.

К недостаткам метода относятся погрешности, которые могут возникнуть при переводе акустических показателей в прочностные и невозможность исследования высокопрочных бетонов. Нормы ГОСТ и СНиП определяют возможность измерения ультразвуком марок В7,5-В35.

Кроме вышеописанных методов, которые предназначены, прежде всего, для измерения прочности бетона, существуют методы и приборы, исследующие:

  • защитный слой;
  • влажность материала;
  • твердость и другие показатели.

Каждый из приборов и методов предназначен для выполнения определенной функции. В целом получается реальная картина, определяющая качество бетонной конструкции, ее прочность и возможность надежной эксплуатации или необходимость проведения реставрационных работ.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector