Методы и средства неразрушающего контроля качества бетонных конструкций
_1.jpg)
Качество бетонных и железобетонных изделий и конструкций в значительной степени зави-сит от эффективного и действенного контроля прочности и однородности бетона, защитного слоя бетона и расположения арматуры, напряжений в арматуре предварительно напряженных железо-бетонных конструкций.
Прочность бетона может определяться стандартными методами путем изготовления и испытания образцов. Однако достоверность контроля прочности и однородности бетона по стандартным образцам является недостаточной из-за ряда причин: объем испытания стандартных образцов не превышает 0,01 % уложенного в конструкцию бетона, условия виброформования и режимы твердения образцов и кон-струкций различны, стандартными методами невозможно определить однородность бетона в изделии и прочность отдельных его участков. При обследовании конструкций зданий и сооружений стандартные методы испытания бетона вообще неприменимы.
Перечисленные недостатки стандартных методов испытания прочности бетона обусловили разви-тие неразрушающих методов контроля и методов, связанных с испытаниями бетона в нестандартных образцах, извлекаемых из конструкции.
Для неразрушающего контроля (НК) прочности бетона используются приборы, основанные на ме-тодах местных разрушений (отрыв со скалыванием, скалывание ребра, отрыв стальных дисков), ударно-го воздействия на бетон (ударный импульс, упругий отскок, пластическая деформация) и ультразвуко-вого прозвучивания.
При обследовании монолитных конструкций и больших массивов бетона применение ударно-импульсных и ультразвуковых приборов должно сочетаться с испытаниями бетона методами отрыва со скалыванием, скалывания ребра или отбора образцов (кернов).
При выборе методов НК и приборов для проведения испытаний бетона пользователь должен знать их особенности и рекомендуемые области применения.
Достаточно полно методы НК классифицированы в работах Б.Г. Скрамтаева и М.Ю. Лещинского Испытание прочности бетона (М., 1964) и М.Г. Коревицкой Неразрушающие методы контроля качест-ва железобетонных конструкций (М., 1989). В этих изданиях даны рекомендации по выбору методов и средств НК в зависимости от вида контролируемого изделия и условий его эксплуатации.
Однако современная приборная база НК существенно отличается от рекомендуемой авторами. С начала 90-х годов ХХ века активно ведется разработка и производство приборов НК нового поколения с применением электроники и микропроцессорной техники, наращиваются их функциональные возможности.
Особого внимания заслуживают методы отрыва со скалыванием, скалывания ребра и отрыва стальных дисков, которые часто называют методами местных разрушений. Эти методы характеризуются большей точностью по сравнению с другими методами неразрушающего контроля.
В настоящее время в РФ выпускается несколько модификаций сертифицированных приборов, реализующих перечисленные методы (таблицы 1 и 2).
Таблица 1. Отрыв со скалыванием
Тип
Предельное усилие вырыва, кН, индикация
Тип анкера
Предел погрешности, %
Масса, кг
Изготовитель
ПОС-30МГ4
30 цифровая
II-30, II-35
2
3,5
СКБ Стройприбор, Челябинск
ПОС-50МГ4
60 цифровая
II-30, II-35, II-48
2
5,0
СКБ Стройприбор, Челябинск
ПОС-2МГ4
2 цифровая
спиральный для ячеистых бетонов
3
1,1
СКБ Стройприбор, Челябинск
ПБЛР
50 манометр
III-35
4
4,0
ИТЦ Контрос, Москва
ВМ-2.4
30 стрелочный индикатор
I-35, II-35
3
3,2
ВЗ Эталон, Москва
Оникс-ОС
50 цифровая
II-35, II-48
2
4,0
НПП Интерприбор, Челябинск
Таблица 2. Скалывание ребра
Тип
Предельное усилие, кН,индикация
Размер грани контролируемого изделия, мм
Предел погрешности, %
Масса, кг
Изготовитель
ПОС-30МГ4 Скол
30 цифровая
200&400
2
7,9
СКБ Стройприбор, Челябинск
ПОС-50МГ4 Скол
60 цифровая
200...600
2
9,8
СКБ Стройприбор, Челябинск
Приборы, основанные на методах местных разрушений, применяются в основном в монолитном до-мостроении и при обследовании конструкций зданий и сооружений. Недостатки этих методов обусловле-ны повышенной трудоемкостью и необходимостью определения оси арматуры и глубины ее залегания, что ограничивает их применение при определении прочности бетона отдельных конструкций или их уча-стков, а также при уточнении градуировочных зависимостей ультразвуковых и ударно-импульсных при-боров в соответствии с ГОСТ 22690.
НК прочности бетона выполняется, как правило, высокопроизводительными приборами после уста-новления корреляции их косвенной характеристики (базовой зависимости) с фактической прочностью контролируемого бетона. Для этих целей применяются приборы ударного действия, основанные на мето-дах ударного импульса (упругого отскока, пластической деформации) и ультразвуковые измерители ско-рости (времени) распространения УЗ колебаний в бетоне. Характеристики основных приборов ударного действия, выпускаемых в РФ, приведены в табл. 3.
Таблица 3
Тип
Диапазон, МПа индикация
Основная погрешность %, не более
Количество базовых градуировок
Объем памяти связь с ПК
Масса, кг
Изготовитель
ИПС-МГ4.01
3...100
цифровая
10
1
500 /
RS-232
0,85
СКБ Стройприбор, Челябинск
ИПС-МГ4.03
3...100
цифровая
8
44
15000 /
USB
0,85
СКБ Стройприбор, Челябинск
Beton Pro
Condtrol
3...100
цифровая
10
1
1000 /
RS-232
0,95
НПП Кондтроль, Челябинск
Оникс-2,5
0,5...100
цифровая
8
12
18000 /
USB
0,3
НПП Интерприбор, Челябинск
ОМШ-1
5...40
стрелочная
ок 20
нет
нет
1,5
Фирма ВНИР, Москва, ИТЦ Контрос, Москва
Молоток
Кашкарова
5...40
нет
ок 20
нет
нет
1,2
Фирма ВНИР, Москва, ИТЦ Контрос, Москва
Следует отметить, что погрешности приборов, указанные в табл. 3, обеспечиваются после уточнения их базовых градуировок в соответствии с требованиями ГОСТ 22690 либо в случае установления пользо-вателем индивидуальных градуировок для конкретного вида бетона (в приборах типа ИПС предусмотрена возможность установления до 20 индивидуальных градуировок).
Характеристики ультразвуковых приборов, выпускаемых в РФ и Молдове, приведены в табл. 4.
Таблица 4
Тип
База прозвучивания, мм
Диапазон измерения времени, мкс
Предел погрешности измерения времени, %
Рабочая частота, кГц
Масса, кг
Изготовитель
УК1401
150
15...100
1
70
0,35
ООО АКС,
Москва
УК-14ПМ*
120
20...9900
(0,01Т+0,1)
20...300
2,3
АО Интроскоп, Молдова
УК-10ПМС*
--
10...5000
0,5
25...1000
8,7
АО Интроскоп, Молдова
Пульсар 1.0*
120
10...9999
1
ок 60
1,04
НПП Интерприбор, Челябинск
Бетон-32*
120
15...6500
(0,01Т+0,1)
ок 60
1,4
ИТЦ Контрос, Москва
УКС-МГ4*
110
15...2000
(0,01Т+0,1)
60&70
0,95
СКБ Стройприбор,
Челябинск
А1212
Дефектоскопия и толщинометрия бетона на глубину до 1050 мм
20...150
1,6
ООО АКС,
Москва
При использовании ультразвуковых приборов для определения прочности бетона следует учиты-вать, что диапазон контролируемых прочностей ограничивается классами В7,5...В35 (10...40 МПа) со-гласно ГОСТ 17624-87. При более высоких прочностях возможна лишь дефектоскопия бетона и локали-зация скрытых дефектов (трещины, раковины, несплошности).
Контроль прочности ударными и ультразвуковыми методами ведется в поверхностных слоях бетона (кроме сквозного УЗ-прозвучивания), в связи с чем состояние поверхностного слоя может оказывать существенное влияние на результаты контроля. В случаях воздействия на бетон агрессивных факторов (химических, термических или атмосферных) необходимо выявить толщину поверхностного слоя с нарушенной структурой.
Подготовка бетона таких конструкций для испытаний неразрушающими методами заключается в удалении поверхностного слоя на участке контроля и зачистке поверхности наждачным камнем. Прочность бетона в этих случаях необходимо определять преимущественно приборами, основанными на методах местных разрушений, либо путем отбора образцов. При использовании же ударно-импульсных и ультразвуковых приборов контролируемая поверхность должна иметь шероховатость не более Ra 25, а градуировочные характеристики приборов требует уточнения.
Пользователь должен знать, что базовая либо типовая градуировочная зависимость, с которой может поставляться прибор, с достаточной степенью точности воспроизводит прочность бетона того вида (класса), на котором прибор калибровался. Изменение вида крупного заполнителя, влажности, возраста бетона и условий его твердения приводит к увеличению погрешности измерений. Для ультразвуковых приборов перечень факторов, влияющих на точность измерений, еще шире (Лещинский М.Ю. Испытание бетона. М., 1980).