Испытание бетона, растворов, ж/б конструкций

Ультразвуковой контроль прочности бетона – это неразрушающий метод определения прочностных характеристик материала, который основан на зависимости косвенной характеристики (показаний прибора) от прочности бетона. Косвенный показатель – это время и скорость распространения ультразвука или другие показания, которые получают при измерении прочностных характеристик. Косвенный показатель с прочностью материала связывает градуировочная зависимость (аналитическая или графическая).

Согласно ГОСТ 17624, контроль монолитных сооружений с помощью УЗК выполняется методом сквозного прозвучивания. Также опыт работы лаборатории ГУП НИИЖБ показал, что относительно монолитных конструкций возможно применение ультразвукового метода контроля способом поверхностного прозвучивания. База прозвучивания – это расстояние между центрами излучателя и приемника, т.е. ультразвуковых преобразователей, которые установлены при поверхностном прозвучивании на одну и ту же поверхность, либо между центрами ультразвуковых преобразователей при сквозном прозвучивании.

Особенности УЗК

УЗК применяют, чтобы определить прочность бетона в промежуточном и проектном (обычно 28 суток) возрасте, а также в возрасте, который превышает проектный при обследовании конструкций. Возраст устанавливается проектной документацией. При ультразвуковом контроле прочности бетона используют сквозное или поверхностное прозвучивание. При этом чаще применяют поверхностное прозвучивание. Сквозной способ используют, если есть возможность измерения базы с относительной погрешностью не более 0,5%.

Прочностные характеристики определяют по градуировочным зависимостям, установленным экспериментально, на участках конструкций, которые не имеют видимых повреждений, например, трещин, каверн, отслоений защитного слоя. Температура материала при этом не должна быть ниже -5 градусов.

Выдвижные испытания на бетоне при неразрушающим контроле бетона

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 при испытание на выдвижения

Хотя испытания на выдвижение или 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 конструкции.

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

Виды ультразвукового оборудования для дефектоскопии бетона

Испытание бетона выполняют приборами, которые измеряют время и скорость распространения ультразвука. Оборудование должно быть аттестовано и проверено в установленном порядке. Погрешность измерения времени распространения ультразвука на стандартных образцах, входящих в комплектацию прибора, не должна превышать +/-0,01t+0,1 (t – это время распространения ультразвукового излучения, мкс).

Если определение прочности бетона методом УЗК выполняется несколькими приборами на одном объекте, показания перед построением градуировочной зависимости оттаривают на одном эталоне таким образом, чтобы они не превышали 0,5%. Размер базы при поверхностном прозвучивании должен составлять 120-200 мм. Между поверхностью материала и рабочими поверхностями ультразвуковых приборов обеспечивается надежный акустический контакт. При этом способ обеспечения контакта не различается и при контроле бетона, и при построении градуировочной зависимости. Применять УЗ-приборы, градуированные в единицах прочности бетона, чтобы определить его характеристики, недопустимо. Косвенный показатель используют только после того, как установлена или уточнена градуировочная зависимость, установленная в приборе согласно требованиям ГОСТ.

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.

ультразвуковой метод

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 ультразвука в бетоне

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.

Подготовительные мероприятия

Подготовка к испытанию проводится поэтапно и включает проверку приборов согласно инструкции по их эксплуатации, а также получение сведений для построения градуировочных зависимостей.

Построение градуировочных зависимостей при поверхностном прозвучивании выполняется на основании результатов:

• параллельных испытаний одинаковых участков конструкций УЗ-методом и способа отрыва со скалыванием (ГОСТ 22690);
• испытаний УЗ-методом и механических испытаний кернов, которые отобранны из тех же участков сооружений и испытаны по ГОСТ 28570;
• испытаний УЗ-способом и механических испытаний одинаковых стандартных бетонных образцов (ГОСТ 10180).

При сквозном прозвучивании градуироворочную зависимость строят на основании следующих результатов:

• испытаний УЗ-методом участков конструкций и исследований по ГОСТ 28570 образцов-кернов, которые отобраны из тех же участков;
• испытаний УЗ-методом и механических испытаний одинаковых стандартных бетонных образцов (ГОСТ 10180).

Построение градуировочных зависимостей выполняется отдельно по каждому типу нормируемой прочности для бетонов с одним номинальным составом. Допустимо строить одну зависимость для материала одного вида, если он отличается по значению нормируемой прочности и номинальному составу, но не больше 3-х нормированных классов.

Возраст бетона на отдельных участках не может отличаться больше чем на 25% от среднего возраста материала зоны конструкции или группы сооружений, где проводятся испытания. Возраст на отдельных участках не учитывают, если градуировочная зависимость устанавливается для сооружений, построенных не больше 2-х месяцев назад. Предварительно на исследуемых участках определяют положение арматуры.

Методы инструментального обследования строительных конструкций

Целью инструментального обследования зданий является получение количественных данных о состоянии несущих и ограждающих конструкций: деформациях, прочности, трещинообразовании и влажности.

Инструментальному обследованию подлежат конструкции с явно выраженными дефектами и разрушениями, обнаруженными при визуальном осмотре, либо конструкции, определяемые выборочно по условию: не менее 10% и не менее трёх штук в температурном блоке. Методы инструментального обследования и используемая для этого аппаратура приводятся ниже в таблице.

Особое внимание при инструментальном обследовании зданий уделяют прочности материалов конструкций. Прочность бетона определяется как неразрушающими методами (ультразвук, пластическая деформация), так и с частичным разрушением тела конструкции (отрыв со скалыванием, извлечение кернов для лабораторных испытаний и пр.).

Следует подчеркнуть, что наиболее достоверную информацию о прочности бетона даёт испытание кернов. Именно этот метод рекомендуется использовать при инструментальном обследовании ответственных конструкций. Показатели прочности арматуры устанавливают испытанием образцов, вырезанных из конструкций, в наибольшей степени поврежденных пожаром. Если отсутствуют экспериментальные данные, то величину снижения прочности бетона и арматуры определяют через понижающие коэффициенты, регламентируемые нормами проведения технического обследования здания.

Как проводится контроль прочности

Ультразвуковой метод исследования бетона – сложный процесс. Испытания проводятся в соответствии с ГОСТ 17624. Согласно стандарту, число и расположение исследуемых в конструкции участков должно соответствовать требованиям ГОСТ 18105 и указываться в проектных документах либо устанавливаться с учетом:

• вида конструкции: балки, колонны, плиты и пр.;
• задач контроля: установление фактического класса бетона, отпускной либо разопалубочной прочности, выявление зон пониженной прочности и пр.;
• порядка бетонирования и размещения захваток;
• армирования конструкции.

Определяют прочностные характеристики на каждом участке методами поверхностного либо сквозного прозвучивания. В монолитных или сборных конструкциях, где применение сквозного прозвучивания затрудняется, проводят поверхностное. Это ребристые, плоские или многопустотные панели перекрытий, трубы, стеновые панели и др.

При поверхностном прозвучивании база должна быть аналогична той, которая была при построении градуировочной зависимости. При этом возраст бетона исследуемой конструкции не может отличаться от возраста материала образца, который был испытан для построения градуировочной зависимости больше чем на 50% при установлении нормируемой прочности и больше чем на 25% при определении характеристики в процессе твердения материала.

При сквозном прозвучивании измерения проводят в направлении, которое перпендикулярно направлению рабочей арматуры. Чтобы исключить влияние арматуры на результаты, полученные при поверхностном прозвучивании, исследования проводят по специальной схеме. При этом при поверхностном прозвучивании каждый участок измеряют не меньше 2-х раз, а при сквозном – 1 раз.

Ультразвуковой прибор для контроля прочности бетона УКС-МГ4

Прибор УКС-МГ4 предназначен для контроля дефектов, определения прочности бетона ультразвуковым методом в сборных и монолитных бетонных и железобетонных изделиях и конструкциях по ГОСТ 17624, определения прочности силикатного кирпича по ГОСТ 24332 и других твердых материалов на основе измерения времени распространения импульсных ультразвуковых колебаний (УЗК) на установленной базе прозвучивания. Снабжены устройством автоматического определения силы прижатия ПЭП с заданием параметров УЗК импульсов, подсветкой дисплея.

При работе с прибором УКС-МГ4 используется поверхностный метод прозвучивания.

Основные функции приборов:

• Измерение времени и скорости распространения ультразвука в материалах при сквозном и поверхностном прозвучивании
• Определение прочности строительных материалов по установленной градуировочной зависимости
• Оценка прочности бетонов неизвестного состава по градуировочным характеристикам ЦНИИОМПТ
• Возможность установки индивидуальных градуировок для различных видов стройматериалов
• Определение глубины трещин
• Поиск дефектов по аномальному уменьшению скорости распространения ультразвука
• Архивация получаемой в результате измерений информации в памяти прибора, с фиксацией времени, даты, вида, характеристики стройматериала и коэффициента вариации (объем памяти 10000 результатов).
• Передача информации, полученной в результате измерений, на ПК

Электронный блок прибора совмещен с преобразователями для поверхностного прозвучивания (база 120мм), что обеспечивает удобство в работе, малые габариты и вес.

Область применения приборов — строящиеся и эксплуатируемые здания и сооружения, гидротехнические сооружения, сооружения с затрудненным двухсторонним доступом к контролируемым участкам, предприятия стройиндустрии.

Примечание: В соответствии с ГОСТ 18105 ультразвуковой метод отнесен к косвенным методам определения прочности бетона. В связи с чем, определение прочности бетона производится по предварительно установленным градуировочным зависимостям между прочностью бетона, установленной одним из разрушающих или прямых неразрушающих методов, и косвенными характеристиками прибора.

КОМПЛЕКТ ПОСТАВКИ

Электронный блок, совмещенный с ПЭП для поверхностного прозвучивания, контрольный образец, упаковочный футляр, кабель связи с ПК, CD с программным обеспечением, руководство по эксплуатации.

Гарантийный срок эксплуатации 18 месяцев. Обеспечивается сервисное и метрологическое обслуживание в течение всего срока эксплуатации.

Другие популярные приборы: толщиномер ультразвуковой, динамометр.

Протокол ультразвукового метода проверки бетона

Протокол испытаний оформляют в рамках приложения ГОСТ 17624. Здесь указывают участок, где выполнялись исследования УЗ-методом, а также прочность материала на данном участке. Далее фиксируют среднюю прочность бетона по конструкции, а на основании полученных результатов материалу присваивают класс. Результаты испытаний представляют в форме таблицы. В ней указан тип конструкции, проектный класс материала, возраст, прочность бетона на каждом контролируемом участке и фактический класс по прочности, рассчитанный согласно ГОСТ 18105. Формат таблицы результатов исследований можно посмотреть в приложении Ж ГОСТ 17624.

Метод проникновения в бетон

Зонд, как правило, считается лучшим средством при проверки прочности бетона методом проникновения. Оборудование состоит из пистолета, приводимого в действие порохом, ряда датчиков из закаленного сплава, заряженных картриджей, глубиномера для измерения проникновения зонда 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.

В каждом зонде есть 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 бетона. Испытание по сути неразрушающее, поскольку бетонные и конструкционные элементы могут быть испытаны на месте, в результате теста получаются незначительные пятна отверстий на открытых поверхностях.