Современные методы и средства неразрушающего контроля качества бетонных и железобетонных конструкций

Качество бетонных и железобетонных изделий и конструкций в значительной степени зависит от эффективности и действенности контроля прочности и однородности бетона, защитного слоя бетона и расположения арматуры, напряжений в арматуре предварительно напряженных железобетонных конструкций.

Определение прочности бетона может производиться стандартными методами [1] путем изготовления и испытания образцов, однако, достоверность контроля прочности и однородности бетона по стандартным образцам является недостаточной в силу ряда причин: объем испытания стандартных образцов не превышает 0,01 % уложенного в конструкцию бетона, условия виброформования и режимы твердения образцов и конструкций 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 бетона на прочность обусловили развитие неразрушающих методов контроля и методов, связанных с испытаниями бетона в нестандартных образцах, извлекаемых из конструкции.

Для неразрушающего контроля прочности бетона используются приборы, основанные на методах местных разрушений (отрыв со скалыванием, скалывание ребра, отрыв стальных дисков), ударного воздействия на бетон (ударный импульс, упругий отскок, пластическая деформация) и ультразвукового 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 [2] или отбора образцов (кернов) [3].

При выборе методов НК и приборов для проведения испытаний бетона пользователь должен знать их особенности и рекомендуемые области применения.

Достаточно полно методы НК классифицированы Б.Г. Скрамтаевым и М.Ю. Лещинским М.Г. Коревицкой [4, 5], в их работах 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 рекомендуе-мой авторами. С начала 90-х годов прошлого столетия 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

Испытание бетона методом отрыва 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

Испытание бетона методом скалывания 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, внесенные в Госреестр СИ РФ

ПОС-30МГ4	ПОС-50МГ4	ПОС-2МГ4	ПБЛР
ВМ-2.4	Оникс-ОС	ПОС-30(50)МГ4 «Скол»

Приборы, основанные на методах местных разрушений, применяются в основном в монолитном домостроении и при обследовании конструкций зданий и сооружений. Недостатки этих методов, обусловленные повышенной трудоемкостью и необходимостью определения оси арматуры и глубины ее залегания ограничивают их применение определением прочности бетона отдельных конструкций или их участков, а также уточнением градуировочных зависимостей ультразвуковых и ударно-импульсных приборов в соответствии с Приложением 9 [2].

Основные объемы НК прочности бетона выполняются, как правило, высокопроизводительными приборами после установления корреляции их косвенной характеристики (базовой зависимости) с фактической прочностью контролируемого бетона. Для этих целей применяются приборы ударного действия, основанные на методах ударного импульса (упругого отскока, пластической деформации) и ультразвуковые измерители скорости (времени) распространения УЗ колебаний в бетоне. Характеристики основных приборов ударного действия, выпускаемых в РФ, приведены в таблице 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 / USB	0,85	СКБ Стройприбор, Челябинск
ИПС-МГ4.02	10...100 цифровая	±10	1	500 / USB	1,2	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	ок ±20	нет	нет	1,2	Фирма ВНИР, Москва, ИТЦ Контрос, Москва

             - приборы, внесенные в Госреестр СИ РФ

ИПС-МГ4.01	ИПС-МГ4.02	ИПС-МГ4.03	Beton Pro Condtrol
ОМШ-1	ОМШ-1	Молоток Кашкарова

Следует отметить, что погрешности приборов, указанные в таблице 3, обеспечиваются после уточнения их базовых градуировок в соответствии с требованиями [2], либо в случае установления пользователем 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 таблице 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-МГ4С*	120	15...2000	±(0,01Т+0,1)	70± 15	1,0	СКБ Стройприбор, Челябинск
А1212	Дефектоскопия и толщинометрия бетона на глубину до 1050 мм			20...150	1,6	ООО АКС, Москва

            * - имеют функцию сквозного прозвучивания

             - приборы, внесенные в Госреестр СИ РФ

УК1401	УК-14ПМ	УК-10ПМС	Пульсар-1.0
Бетон-32	УКС-МГ4	А1212

При использовании ультразвуковых приборов для определения прочности бетона следует учитывать, что диапазон контролируемых прочностей ограничивается классами В7,5...В35 (10...40 МПа) [6]. При более высоких прочностях возможна лишь дефектоскопия бетона и локализация скрытых дефектов (трещины, раковины, несплошности и т.п.).

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 конструкций 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 уточнены.

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 [7].

Литература

1. ГОСТ 10180. Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам.
2. ГОСТ 22690. Бетоны. Определение прочности бетона методами неразрушающего контроля.
3. ГОСТ 28570. Бетоны. Методы определения прочности по образцам, отобранным из конструкции.
4. Скрамтаев Б.Г., Лещинский М.Ю. Испытание прочности бетона. М., 1964, с.144-150.
5. Коревицкая М.Г. Неразрушающие методы контроля качества железобетонных конструкций. М., 1989.
6. ГОСТ 17624-87. Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности.
7. Лещинский М.Ю. Испытание бетона. М., 1980, с.135-146.

Все публикации
Архив по годам: 2006; 2008; 2013; 2015; 2016; 2018; 2019; 2020; 2021; 2022; 2023; 2024;