Неразрушающие методы контроля прочности бетона

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

ФГОУ СПО

Ульяновский строительный колледж

РЕФЕРАТ

дисциплина: Строительное материаловедение

Неразрушающие методы контроля прочности бетона

выполнил

студент гр. ДА-21

Егоров Андрей

Ульяновск

2010

Введение

метод неразрушающий контроль бетон

Бетон -- строительный материал, искусственный каменный материал, получаемый в результате затвердевания рационально подобранной и уплотненной смеси вяжущего вещества (цемент или др.), заполнителей, воды. В ряде случаев может содержать специальные добавки. Смесь этих материалов до затвердевания называют бетонной смесью.

Зерна песка и щебня составляют каменную основу бетона. Цементное тесто, образующееся после затворения бетонной смеси водой, обволакивает зерна песка и щебня, заполняет промежутки между ними и играет вначале роль смазки заполнителей, придающей подвижность (текучесть) бетонной смеси, а впоследствии, затвердевая, связывает зерна заполнителей, образуя искусственный камень -- бетон. Бетон в сочетании со стальной арматурой называют железобетвердения, обеспечивающие получение бетонных конструкций высоких прочности и долговечности.

Бетон как строительный материал применяли еще в глубокой древности. С течением времени использование его в строительстве почти прекратилось, и только с XIX столетия после изобретения новых гидравлических вяжущих, в первую очередь портландцемента, бетон снова стали широко применять для строительства различных инженерных сооружений

Русские ученые уже с конца XIX в. уделяли большое внимание созданию плотного бетона и правильному расчету его состава. Крупный вклад в науку о бетоне внесли военные инженеры, были изложены результаты исследований зависимости прочности бетона от содержания воды, уплотнения бетонной смеси, крупности песка и щебня или гравия. Заслугой советских ученых является создание способов производства зимних бетонных работ и широкое внедрение их в практику.

Крупные успехи имеются также в создании легкого, кислотоупорного и жароупорного бетонов. Технология легких бетонов, разработанная Н.А. Поповым, в настоящее время получила широкое развитие. Все более широко применяют пенобетон и газобетон, обладающие малыми объемной массой и теплопроводностью. Получать бетонную смесь и бетон высокого качества можно только при глубоком знании технологии, умении выбирать материалы необходимого качества и устанавливать их оптимальное соотношение, изыскивать режимы приготовления бетонной смеси, методы ее укладки, уплотнения и условий тоном.

1. Неразрушающий контроль

Неразрушающий контроль -- контроль свойств и параметров объекта, при котором не должна быть нарушена пригодность объекта к использованию и эксплуатации. Неразрушающий контроль особенно важен при создании и эксплуатации жизненно важных изделий, компонентов и конструкций.

При проведении определения прочности бетона с помощью методов неразрушающего контроля необходимо учитывать, что все эти методы являются косвенными. Выделить какой-то один метод нельзя, все они обладают своими достоинствами, недостатками и ограничениями в применении. Поэтому лаборатория оснащена приборами неразрушающего контроля, позволяющими использовать все методы. На начальном этапе существования здания обычно осуществляется контроль соответствия проекту линейных размеров и отсутствия их существенных отклонений от нормативных значений. Для этого применяются линейки, рулетки, нутромеры, скобы, штангенциркули, щупы микроскопы и другой специальный инвентарь. Для замеров отклонений конструкций от вертикали и горизонтали обычно используются нивелиры, теодолиты и поверочные линейки. В существующем здании оценка прочностных показателей конструктивных единиц обычно осуществляется двумя способами. Первый основывается на нагружении конструкции вплоть до ее разрушения, и, таким образом, определяется предельная несущая способность. Однако применение такого метода является, по понятным причинам, экономически нецелесообразным. Гораздо более привлекательны в этом плане неразрушающие методы, которые подразумевают применение для оценки состояния конструкций специальных приборов. В этом случае обработка полученных результатов измерений осуществляется при помощи компьютерных программ, что позволяет получить значительную достоверность конечных характеристик. Наиболее весомым фактором, определяющим метод и средства измерения и контроля, является предельно допустимая погрешность измерений. Так же немаловажно удобство проведения работ, простота обработки результатов. Основой неразрушающих методов являются косвенные характеристики, такие как отпечаток на бетоне; энергия, затраченная на удар; напряжение, приведшее к местному разрушению бетона. Рассмотрим подробнее часто применяемые методы неразрушающего контроля для основных строительных материалов.

2. Методы испытания бетона

Качество бетонных и железобетонных изделий и конструкций в значительной степени зависит от эффективного и действенного контроля прочности и однородности бетона, защитного слоя бетона и расположения арматуры, напряжений в арматуре предварительно напряженных железобетонных конструкций. Для неразрушающего контроля (НК) 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 или отбора образцов (кернов). При выборе методов НК и приборов для проведения испытаний бетона пользователь должен знать их особенности и рекомендуемые области применения. 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.

Классификация неразрушающих методов контроля бетона

Обзор методов неразрушающего контроля прочности бетона

Одной из основных характеристик бетона является его прочность. В соответствии с действующими нормативными документами контроль прочности бетона может производиться следующими методами.

1. Метод стандартных образцов. Образцы кубической или цилиндрической формы, изготовленные из бетонной смеси, испытывают через 28 суток после изготовления. Образцы устанавливают в пресс и нагружают его непрерывно и равномерно до разрушения образца. Разрушающая нагрузка фиксируется, и затем по ней рассчитывают прочность бетона.

2. Использование выбуренных из конструкции кернов, которые затем испытывают подобно стандартным образцам под прессом.

3. Методы неразрушающего контроля.

Используемые для методов неразрушающего контроля приборы в отечественной технической литературе условно называют «приборы неразрушающего контроля» (ПНК), чаще всего это приборы для толщинометрии и дефектоскопии покрытий и материалов, для определения твердости и прочности материалов, а также ряда других характеристик.

Параметрами, подвергаемыми неразрушающему контролю в бетонах, являются прочность, величина защитного слоя, влажность, морозоустойчивость, влагонепроницаемость. В производстве железобетонных изделий также контролируют натяжение арматуры и величину вибрации при уплотнении бетонной смеси. Но основным контролируемым параметром для бетонов является прочность на сжатие.

При использовании методов неразрушающего контроля для определения прочности бетонов руководствуются следующими стандартами:

ГОСТ 18105-86 «Бетоны. Правила контроля прочности»,

ГОСТ 22690-88 «Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля»,

СТО 3655 4501 009 (2007г.) «Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности».

Все методы неразрушающего контроля прочности бетона требуют построения индивидуальных градуировочных (тарировочных) зависимостей по результатам испытаний стандартных образцов-кубов, изготовленных из бетона такого же состава и возраста, что и испытываемый образец. То есть, непосредственно измеряемой величиной в методах неразрушающего контроля является какой-либо физический показатель, связанный с прочностью корреляционной зависимостью. И для установления этой корреляционной зависимости, а, значит, и для определения прочности бетона, предварительно устанавливают градуировочную зависимость между прочностью бетона и косвенной характеристикой.

На точность измерения прочности при измерении неразрушающими методами могут оказывать влияние такие факторы как: тип цемента, состав цемента, тип заполнителя, условия твердения, возраст бетона, влажность и температура поверхности, тип поверхности, карбонизация поверхностного слоя бетона и еще ряд других факторов.

При проведении контроля прочности бетона с помощью неразрушающих методов необходимо учитывать то обстоятельство, что все эти методы являются косвенными.

Выделить какой-то один метод или сказать, что он лучше другого, нельзя. Все они обладают своими достоинствами, недостатками и ограничениями в применении.

1) Методы местных разрушений

Это самые точные из методов неразрушающего контроля прочности, поскольку для них допускается использовать универсальную градуировочную зависимость, в которой изменяются всего два параметра:

1) крупность заполнителя, которую принимают равной 1,0 при крупности менее 50 мм и 1,1 при крупности более 50 мм;

2) тип бетона - тяжелый либо легкий.

Метод отрыва со скалыванием и скалывания ребра конструкции заключаются в регистрации усилия, необходимого для скалывания участка бетона на ребре конструкции, либо местного разрушения бетона при вырыве из него анкерного устройства.

Метод отрыва со скалыванием является единственным неразрушающим методом контроля прочности, для которого в стандартах прописаны градуировочные зависимости. Метод отрыва со скалыванием характеризуется наибольшей точностью, но и наибольшей трудоемкостью испытаний, обусловленной необходимостью подготовки шпуров для установки анкера. К недостаткам метода следует отнести также невозможность использования в густоармированных и тонкостенных конструкциях.

Метод отрыва стальных дисков может быть использован при испытании бетона в густо-армированных конструкциях, когда метод отрыва со скалыванием, а нередко и метод скалывания ребра конструкции (с учетом его ограничений) не могут быть использованы. Он точен и менее трудоемок по сравнению с методом отрыва со скалыванием. К недостаткам метода следует отнести необходимость наклеивания дисков за 3-24 часа до момента испытания ( в зависимости от применяемого клея).

Метод скалывания ребра конструкции используется главным образом для контроля линейных элементов (сваи, колонны, ригели, балки, перемычки и т.п.). В отличие от методов отрыва и отрыва со скалыванием, он не требует подготовительных работ. Однако при защитном слое менее 20мм и повреждениях защитного слоя метод неприменим.

Метод отрыва стальных дисков заключается в регистрации напряжения, необходимого для местного разрушения бетона при отрыве от него металлического диска, равного усилию отрыва, деленному на площадь проекции поверхности отрыва бетона на плоскость диска. В настоящее время метод используется крайне редко. Недостатки методов местных разрушений: повышенная трудоемкость; необходимость определения оси арматуры и глубины ее залегания; невозможность использования в густоармированных участках; частично повреждает поверхность конструкции.

Приборы, основанные на методах местных разрушений, применяются в основном в монолитном домостроении и при обследовании конструкций зданий и сооружений.

Наиболее распространенными в России являются приборы серии ПОС.

Таблица 1. Отрыв со скалыванием. Приборы.

Таблица 2. Скалывание ребра. Приборы.

Методы ударного воздействия на бетон

Самый распространенный метод контроля прочности бетона из всех неразрушающих - метод ударного импульса.

Метод ударного импульса заключается в регистрации энергии удара, возникающей в момент соударения бойка с поверхностью бетона.

Приборы, использующие данный метод, отличаются небольшим весом и компактностью, а определение прочности бетона методом ударного импульса является достаточно простой операцией. Результаты измерений выдаются в единицах измерения прочности на сжатие. После соответствующей настройки данные приборы можно использовать для работы с различными строительными материалами. Также с их помощью можно определять класс бетона, производить измерение прочности под различными углами к поверхности объекта, переносить накопленные данные на компьютер.

Погрешности приборов обеспечиваются после уточнения их базовых градуировок в соответствии с требованиями ГОСТ 22690, либо в случае установления пользователем индивидуальных градуировок для конкретного вида бетона (в приборах типа ИПС предусмотрена возможность установления до 20 индивидуальных градуировок).

Ударные импульсы - это ударные волны малой энергии, генерируемые подшипниками качения вследствие соударений и изменений давления в зоне качения этих подшипников в течение всего срока службы подшипников и распространяющиеся в материалах деталей подшипника, подшипникового узла и прилегающих к ним деталей.

Метод ударных импульсов был впервые разработан в 1969 году. С течением времени метод был дополнен и усовершенствован, и в настоящее время он позволяет оценивать условия смазки даже неповрежденных подшипников. Поэтому технический персонал может не только вовремя обнаруживать возникающие повреждения тел и дорожек качения, но и предотвращать само их появление путем поддержания и улучшения условий смазки - самой главной причины выхода из строя подшипников.

На сегодняшний день метод ударных импульсов стал всемирно признанной философией, используемой для обеспечения надежности работы оборудования.

Основные задачи применения метода ударных импульсов:

- получение заблаговременного предупреждения об ухудшении условий смазки подшипников для осуществления своевременной замены смазки по ее фактическому состоянию.

- получение заблаговременного предупреждения об ухудшении условий работы подшипников вследствие различных внешних воздействий для принятия своевременных мер по устранению этих воздействий (например, перегрузки, существенного дисбаланса, несоосности и т.п.)

- получение заблаговременного предупреждения о появлении дефектов подшипников для планирования своевременных замен подшипников

- сведение к минимуму простоев оборудования

- сведение к минимуму рисков отказов оборудования и обеспечение надежности его работы.

Измерения по методу ударных импульсов могут выполняться с помощью ряда переносных диагностических приборов и с помощью стационарных диагностических систем фирмы SPM Instrument наряду со спектральным анализом ударных импульсов Спектр, измерениями интенсивности вибрации по стандартам ISO, спектральным анализом вибрации EVAM® и другими измерительными функциями.

Функциональные возможности и допускаемые параметры настроек метода ударных импульсов в большинстве случаев почти одинаковы для различных приборов и систем, исключая определенную разницу между LR/HR и dBm/dBc. Просим Вас при выборе диагностического оборудования всегда обращать внимание на технические данные конкретных измерительных устройств.

Таблица 3. Метод ударного импульса. Приборы.

Метод упругого отскока заключается в измерении величины обратного отскока ударника при соударении с поверхностью бетона. Типичным представителем приборов для испытаний по этому методу является склерометр Шмидта и его многочисленные аналоги. Метод упругого отскока, как и метод пластической деформации, основан на измерении поверхностной твердости бетона.

Метод упругого отскока заимствован из практики определения твердости металла. Для испытания бетона применяют приборы, называемые склерометрами, представляющие собой пружинные молотки со сферическими штампами. Молоток устроен так, что система пружин допускает свободный отскок ударника после удара по бетону или по стальной пластинке, прижатой к бетону. Прибор снабжен шкалой со стрелкой, фиксирующей путь ударника при его обратном отскоке. Энергия удара прибором должна быть не менее 0,75 Н-м; радиус сферической части на конце ударника - не менее 5 мм. Проверку (тарировку) приборов проводят после каждых 500 ударов.

При проведении испытаний после каждого удара берут отсчет по шкале прибора (с точностью до одного деления) и записывают в журнал. Требования к подготовке участков для испытаний, к расположению и количеству мест удара, а также к экспериментам для построения тарировочных кривых такие же, как в методе пластической деформации.

Таблица 4. Метод упругого отскока. Приборы.

Метод пластической деформации основан на измерении размеров отпечатка, который остался на поверхности бетона после соударения с ней стального шарика. Метод устаревший, но до сих пор его используют из-за дешевизны оборудования. Наиболее широко для таких испытаний используют молоток Кашкарова.

Принцип действия прост. В молоток вставляется металлический стержень определенной прочности, после чего прибором наносят удар по поверхности бетона. С помощью углового масштаба измеряют размеры отпечатков, получившихся на бетоне и стержне. Прочность бетона определяется из соотношения размеров отпечатков (прочность стержня известна).

Приборы для испытания. Приборы, применяемые для испытания методом пластических деформаций, основаны на вдавливании штампа в поверхность бетона путем удара или статического давления заданной силы. Устройства статического давления применяют ограниченно. Приборами ударного действия служат пружинные и ручные молотки со сферическим штампом (шариком) и приборы маятникового типа с дисковым или шариковым штампом. Твердость стали штампов приборов ударного действия должна быть не менее HRC60, шероховатость -- Ra < 0,32 мкм с износом в процессе работы до Ra = 5 мкм диаметр шарика -- не менее 10 мм, толщина диска -- не менее 1 мм, энергия удара должна быть больше или равна 125 Н -см.

Таблица 5. Метод пластической деформации. Приборы.

Ультразвуковой метод

Ультразвуковой метод заключается в регистрации скорости прохождения ультразвуковых волн. По технике проведения испытаний можно выделить сквозное ультразвуковых прозвучивание, когда датчики располагают с разных сторон тестируемого образца, и поверхностное прозвучивание, когда датчики расположены с одной стороны.

Метод сквозного ультразвукового прозвучивания позволяет, в отличие от всех остальных методов неразрушающего контроля прочности, контролировать прочность не только в приповерхностных слоях бетона, но и прочность тела бетона конструкции.

Ультразвуковые приборы могут использоваться не только для контроля прочности бетона, но и для дефектоскопии, контроля качества бетонирования, определения глубины. Скорость распространения ультразвука в бетоне велика , до 4500 м/с.

Градуировочную зависимость между скоростью распространения ультразвука и прочностью бетона на сжатие определяют предварительно для конкретного состава бетона. Это связано с тем , что применение2градуировочных зависимостей для бетонов других или неизвестных составов может привести к ошибкам в определении прочности .

На зависимость «прочность бетона- скорость ультразвука» влияют следующие факторы , колебания которых нужно учитывать при применении ультразвукового метода контроля :

-количество и зерновой состав заполнителя ;

-изменение расхода цемента более, чем на 30%;

-способ приготовления бетонной смеси ;

-степень уплотнения бетона;

-напряженное состояние бетона.

Ультразвуковой метод позволяет осуществлять массовые испытания изделий любой формы многократно, вести непрерывный контроль нарастания или снижения прочности. Недостатком метода является погрешность при переходе от акустических характеристик к прочностным. Нельзя ультразвуковые приборы использовать для контроля качества высокопрочных бетонов , ультразвуковые приборы нельзя использовать для контроля качества высокопрочных бетонов, т.е. диапазон контролируемых прочностей ограничивается классами В7,5...В35 (10...40 МПа) согласно ГОСТ 17624-87

Метод сквозного ультразвукового прозвучивания позволяет контролировать прочность не только в приповерхностных слоях бетона, но и прочность тела бетона конструкции.

Таблица 5. Ультразвуковой метод. Приборы.

3. Современные средства неразрушающего контроля бетонных и железобетонных изделий

В последнее десятилетие отрасль неразрушающего контроля развивается особенно бурно. Появились приборы неразрушающего контроля нового поколения. Это микропроцессорные приборы, которые имеют возможность связи с компьютерами, съема огромного количества характеристик, вывода их на компьютер, распечатки в автоматизированном режиме результатов контроля. Однако такие приборы не выпускаются на территории Беларуси. Известен ряд российских фирм, выпускающих подобную технику. Это НПП "Интерприбор" (Челябинск), СКБ "Стройприбор" (Челябинск), ООО "Звук" (Санкт-Петербург), а также компания "Акустические системы" (Москва). Анализируя еще пять лет назад совместно с НПП РУП "Стройтехнорм" методы неразрушающего контроля и нормативные документы по контролю состояния строительных конструкций, изделий, материалов, БАНКиТД отметила, что основные применяемые методы -- это, во-первых, визуально-измерительный, во-вторых, ультразвуковой, в-третьих, магнитный, в-четвертых, радиографический. Нужно сказать, что сегодня в России очень бурно развивается тепловой метод неразрушающего контроля на основе использования инфракрасного излучения. Метод применяется для оценки энергетического состояния зданий и сооружений, для составления теплотехнического паспорта энергопотерь. В Беларуси этот метод совершенно не развит.

Оценка здания (сооружения) всегда предполагает внешний осмотр с дальнейшим составлением протокола его результатов. При этом применяются в лучшем случае лупы различной степени увеличения.

Следует сказать, что сегодняшний уровень развития оптики позволяет множеству фирм предлагать свою аналитическую технику. Так, специалистами Белорусско-российского университета (Могилев) разрабатываются эндоскопы (как жесткие, так и гибкие), а также программное обеспечение для расшифровки результатов. Все это можно успешно применять в строительстве. Речь идет в первую очередь о контроле состояния несущих конструкций, в частности, об установлении наличия пустот. Всевозможные модификации эндоскопов предлагает и фирма "Энтекс", с которой сегодня сотрудничает БАНКиТД.

Что же касается ультразвуковых методов контроля, то сегодня приборы, работа которых на них основывается, можно подразделить на 4 класса. Это измерители времени распространения ультразвуковых колебаний, устройства прозвучивания с осциллографическими индикаторами, приборы, использующие эхоимпульсный метод, а также всевозможные томографы. Конечно, самое большое распространение получили приборы трех первых групп.

Компания "Акустические системы" создана на базе Института инфраскопии и спектроскопии. Предлагаемый, в частности, ультразвуковой низкочастотный дефектоскоп А12-20 включает электронный блок, а также решетки, собирающие сигналы с объектов контроля. Прибор применяется на предприятиях по производству сборного железобетона, определяет прочность бетона, устанавливает наличие инородных включений и пустот, измеряет толщину железобетонных конструкций, а кроме того, исследует внутреннюю структуру различных материалов.

Еще одно предложение компании -- ультразвуковой тестер УК 14-01. Прибор также применяется для контроля прочности бетона, а также определения скорости распространения в нем ультразвуковых колебаний. По этим параметрам можно судить о физико-механических характеристиках бетона. В чем особенность УК 14-01? Как правило, бывает необходимо, используя ту или иную контактную жидкость, организовывать акустический контакт. В данном же случае применен сухой точечный контакт преобразователя с поверхностью объекта контроля.

Компания "Интерприбор" предлагает ряд приборов на единой конструктивной платформе. В первую очередь это приборы "Оникс" (несколько модификаций). Их функция -- контроль прочности, плотности и однородности материалов. "Оникс" -- это малогабаритный микропроцессорный прибор, внутрь которого зашито все его программное обеспечение; вся настройка легко осуществляется ручками на передней панели. Используется для контроля качества легких бетонов и композитных материалов.

Микропроцессорные приборы "Пульсар" той же фирмы определяют прочность и модуль упругости твердых материалов. А приборы "Поиск" (2.3 и 2.4) служат для определения толщины защитного слоя и расположения (а также диаметра арматуры). В их составе -- те же преобразователь и электронный блок.

ПО "Интроскоп" (Кишинев) всегда традиционно выпускало приборы контроля натяжения арматуры УК 23 ПР. Но теперь данное предприятие выпускает также ультразвуковые приборы УК 14 ПМ контроля прочности бетона и определения наличия в нем пустот.

СКБ "Стройприбор" выпускает следующие приборы неразрушающего контроля: измерители прочности бетона методом ударного импульса ИПФ-МГ4, измерители прочности бетона методом отрыва со скалыванием, а также приборы для измерения толщины защитного слоя и определения расположения арматуры в железобетонных конструкциях ИПА-МГ4.

Известно, что сегодня для контроля состояния бетонных и железобетонных конструкций широко применяются также средства и методы вибродиагностики. Однако следует отметить, что такого широкого распространения, как вышеперечисленные, они все же пока не получили. Например, той же компанией "Интерприбор" выпускается виброанализатор "Вибран-1", который используется для контроля механических напряжений в арматуре и параметров виброколебаний различных объектов.

В свое время, будучи головной организацией в сфере испытаний средств неразрушающего контроля, БАНКиТД совместно с фирмой "Звук" испытывала выпускаемый ею прибор "Звук-203". В основе работы этого прибора -- возбуждение в объекте контроля частот собственных колебаний при соударении с ним. Он регистрирует частоты, возбуждаемые ударным импульсом и регистрирует скорость распространения ультразвуковых колебаний, которая, в свою очередь, зависит от прочности бетона. Тогда, года три назад, в качестве объектов контроля была выбрана выпускаемая одним из минских предприятий тротуарная плитка. А в прошлом году прибор был опробован в лаборатории модифицированного бетона (БНТУ). В обоих случаях были получены позитивные результаты.

Что же касается вышеупомянутого тепловидения, широко используемого в целях контроля объектов стройиндустрии, то едва ли не самые лучшие приборы в СНГ выпускает московская компания "Ирпис". Возможно, в конце 2004 г. либо в начале 2005 г. БАНКиТД проведет для специалистов стройиндустрии Беларуси семинар по тепловым методам контроля объектов стройиндустрии.

Чем объяснить то, что в строительной отрасли Беларуси сдерживается применение приборов неразрушающего контроля? Во-первых, отсутствием нормативных документов на методы контроля. ГОСТ 22960-88 был принят в 1988 г. С тех пор на рынке появилось немало новой контрольно-измерительной техники, в том числе и вышеназванной. Но стандарт не отреагировал на это появлением каких-либо изменений, так или иначе отражающих возможности приборов нового поколения. Во-вторых, отсутствием рекомендаций по применению приборов контроля строительных объектов и конструкций с помощью новых приборов (есть надежда, что в каком-то виде такие рекомендации скоро появятся в строительной отрасли Беларуси). В-третьих, отсутствием метрологического обеспечения на территории Беларуси приборов, предлагаемых сегодня на рынке. Все они выпускаются за пределами Беларуси. И очень часто методики поверки этих приборов не проходят через Госстандарт Беларуси: Госстандарт вынужден менять их, так как в Беларуси и России сегодня используется разное поверочное оборудование (во всяком случае, в области неразрушающего контроля). Поэтому процесс признания результатов государственных испытаний и внесения в реестр приборов, выпущенных на территории России и других стран СНГ, надолго затягивается.

Есть нормативный документ, в соответствии с которым признаются результаты испытаний и утверждаются типы средств измерений. Это "Правила межгосударственной стандартизации" ПМГ 06-2001. Уже больше года БАНКиТД работает над внесением в реестр прибора УК 14-01. И вот, наконец, он туда внесен (пока что только он). Сегодня с УК 14-01 работают специалисты лаборатории модифицированного бетона БНТУ, набирая необходимую статистику, с тем чтобы разработать рекомендации по применению этого прибора.

И четвертый, весьма немаловажный вопрос, который, в частности, ставился на повестку дня прошедшего в Санкт-Петербурге круглого стола, посвященного сертификации персонала, работающего в области неразрушающего контроля. Это проблема отсутствия в строительной отрасли сертифицированных специалистов, способных грамотно и достоверно осуществлять необходимый контроль и оценивать его результаты. Да, в отрасли есть система оценки квалификации специалистов. Но сегодня в Беларуси действует ГОСТ 30.489-97, разработанный на базе евронорм. Все специалисты по неразрушающему контролю должны проходить сертификацию в соответствии с этим стандартом.

На сегодняшний день орган, работающий под руководством БАНКиТД, сертифицировал около 3,5 тыс. специалистов (в том числе и из стран Балтии). К сожалению, среди них в основном специалисты в области энергетики, химии, нефтехимии, и буквально единицы представляют стройиндустрию. А ведь проблема контроля качества бетона и железобетона имеет много аспектов. Неграмотный же контроль ведет просто-напросто к дискредитации и используемой методики, и применяемого прибора. Светланой Попоудиной разработана программа обучения различным методам неразрушающего контроля, которая была рассмотрена в НПП РУП "Стройтехнорм". И видится необходимость создания в строительной отрасли учебных центров, где специалисты обучались бы методам неразрушающего контроля с последующей сертификацией по ГОСТ 30.489-97. Существующая версия этого стандарта доживает последние месяцы. На смену ей идет новая -- СТБ ЕН 473-2005. Ее-то и следует иметь в виду при подготовке специалистов.

4. Особенности применения новых приборов неразрушающего контроля прочности бетона

В последние годы отмечается значительный рост производства и применения средств неразрушающего контроля строительной продукции. Динамика развития НК обусловлена расширением сферы его применения и постоянно растущими потребностями отрасли.

Преимущества неразрушающего контроля, обусловленные его высокой производительностью, становятся очевидными при обследовании зданий и сооружений, когда неизвестны характеристики бетона и арматуры, а объемы контроля значительны.

Для оценки состояния конструкций зданий и сооружений необходим всесторонний анализ факторов, влияющих на их эксплуатационные характеристики - прочность бетона, защитный слой и диаметр арматуры, теплопроводность и влажность бетона, адгезия защитных и облицовочных покрытий, морозостойкость и водонепроницаемость бетона и др.

Однако при всем многообразии контролируемых параметров контроль прочности бетона занимает особое место, поскольку при оценке состояния конструкции определяющим фактором является соответствие фактической прочности бетона проектным требованиям.

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 отбора образцов (кернов) [1], отрыва со скалыванием или скалывания ребра [2]с определением коэффициента совпадения Кс градуировочных зависимостей.

Достоверность НК прочности бетона зависит от ряда факторов:

- наличия программы и методики проведения испытаний, включающей выбор участков испытаний, их количества, учет состояния поверхности, возраста, условий твердения бетона;

- оптимального выбора метода (методов) контроля и приборов, обеспечивающих НК в соответствии с программой испытаний;

- правильного подхода к определению класса бетона с учетом изменчивости прочности бетона конструкции (группы конструкций) [3];

- уточнения градуировочных характеристик применяемых приборов и наличия метрологического обеспечения.

Правильность учета перечисленных факторов и дальнейшей оценки результатов НК зависят от квалификации персонала, осуществляющего НК. Можно иметь качественные результаты испытаний бетона отдельных участков или конструкций, но при недостаточном объеме контроля определение коэффициента вариации прочности и, соответственно, класса бетона окажется ошибочным.

Наиболее сложными для контроля бетона конструкций являются случаи воздействия на него агрессивных факторов: химических (соли, кислоты, масла и др.), термических (высокие температуры, замораживание в раннем возрасте, либо переменное замораживание и оттаивание в водонасыщенном состоянии), атмосферных (карбонизация поверхностного слоя).

Эти факторы воздействуют, в первую очередь, на поверхностные слои бетона, в связи с чем, при обследовании необходимо визуально, простукиванием, либо смачиванием раствором фенолфталеина (случаи карбонизации бетона), выявить поверхностный слой 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 в соответствии с Приложением 9 [2].

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 [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 рекомендуемой 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, методики же контроля, разработанные авторами ГОСТ 22690 не претерпели существенных изменений и остаются основой развития средств НК в отрасли.

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.

Метод отрыва со скалыванием характеризуется наибольшей точностью, но и наибольшей трудоемкостью испытаний, обусловленной необходимостью подготовки шпуров для установки анкера. К недостаткам метода следует отнести также невозможность использования в густоармированных и тонкостенных конструкциях.

Метод отрыва стальных дисков может быть использован при испытании бетона в густоармированных конструкциях, когда метод отрыва со скалыванием, а нередко и метод скалывания ребра конструкции (с учетом его ограничений) не могут быть использованы. Он точен и менее трудоемок по сравнению с методом отрыва со скалыванием. К недостаткам метода следует отнести необходимость наклеивания дисков за 3-24 часа до момента испытания ( в зависимости от применяемого клея).

Метод скалывания ребра конструкции используется главным образом для контроля линейных элементов (сваи, колонны, ригели, балки, перемычки и т.п.). В отличие от методов отрыва и отрыва со скалыванием, он не требует подготовительных работ. Однако при защитном слое менее 20мм и повреждениях защитного слоя метод неприменим.

Заключение

Бетон -- один из важнейших строительных материалов, применяемый во всех областях современного строительства. Разнообразием свойств бетона, получаемых путем использования соответствующего качества вяжущих и каменных материалов и применения специальных методов механической и физико-химической обработки. Легкостью механической обработки бетонной смеси, обладающей пластичностью и позволяющей без значительных затрат труда изготовлять самые разнообразные по форме и размерам долговечные строительные конструкции. Возможностью полной механизации бетонных работ; экономичностью бетона (80--90% его объема составляют заполнители из местных каменных материалов). Обследование технического состояния строительных конструкций является самостоятельным направлением строительной деятельности, охватывающим комплекс вопросов, связанных с обеспечением эксплуатационной надежности зданий, с проведением ремонтно-восстановительных работ, а также с разработкой проектной документации по реконструкции зданий и сооружений. Объем проводимых обследований зданий и сооружений увеличивается с каждым годом, что является следствием ряда факторов: физического и морального их износа, перевооружения и реконструкции производственных зданий промышленных предприятий, реконструкции малоэтажной старой застройки, изменения форм собственности и резкого повышения цен на недвижимость, земельные участки и др. Особенно важно проведение обследований при реконструкции старых зданий и сооружений, что часто связано с изменением действующих нагрузок, изменением конструктивных схем и необходимостью учета современных норм проектирований зданий. В процессе эксплуатации зданий вследствие различных причин происходят физический износ строительных конструкций, снижение и потери их несущей способности, деформации как отдельных элементов, так и здания в целом. Для разработки мероприятий по восстановлению эксплуатационных качеств конструкций, необходимо проведение их обследования с целью выявления причин преждевременного износа понижения их несущей способности.

При обследовании зданий и сооружений применяется лучшее оборудование и приборы, внесенные в Госреестр средств измерения РФ.

Обследование выполняются в соответствии с СП13-102-2003 «Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений».

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.

Размещено на Allbest.ru