Стандартно качество бетонной смеси оценивают в ходе испытаний образцов-кубов, изготавливаемых в процессе бетонирования. Их тестируют по показателям прочности – сжатие и растяжение. Данная методика не лишена недостатков, так как результаты после таких испытаний можно получить только спустя какое-то время. Кроме того, прочностные характеристики образца зависят от его конфигурации и размеров.
Разрушающие методы также предполагают отбор образцов с исследуемой конструкции. Этот метод является арбитражным, то есть применяется только в спорных ситуациях, так как подразумевает нарушение целостности конструкции.
Испытание неразрушающими методиками подразумевает оценку свойств бетонных конструкций, не нарушая ее целостности. Эти методы позволяют определить такие свойства, как прочность, влажность, толщина защитного слоя и пр. Применяют неразрушающие способы как в полевых, так и в лабораторных условиях.
Главные преимущества методик:
— Конструкция остается целой.
— Мобильность – испытания проводятся непосредственно на объекте, необходимо только иметь откалиброванные приборы.
— Широкая сфера применения.
Основной показатель качества бетона – это прочность. От нее зависят условия использования, долговечность, надежность конструкции. Поэтому проверка прочностных характеристик выполняется с особой тщательностью. Исследования проводят по с ГОСТ 17624, 22690, 18105. К неразрушающим относятся механические способы: скол, отрыв, вдавливание, удар, а также ультразвуковое и радиографическое обследование.
Бетон подвергается проверкам как в проектном возрасте, так и промежуточном. С помощью испытаний мы можем выяснить, соответствует ли фактические качества бетона тому, что указан в проекте.
На данный момент существует несколько методов оценки материала неразрушающими методами, они делятся на косвенные и прямые.
Прямые способы неразрушающего контроля
— Отрыв со скалыванием, В этом методе оценивают усилие, необходимое для вырыва анкера из тела бетона. Данный способ является трудоемким, но обладает высокой точностью. Однако он не подходит для исследования тонкостенных или густоармированных сооружений.
— Скалывание ребра. При таком исследовании измеряют усилие, которое требуется для скалывания бетона в углу конструкции. Способ применяют, чтобы выявить прочностные характеристики линейных сооружений – свай, опорных балок, колонн с квадратным сечением. Метод прост в реализации, не требует предварительной подготовки, но не подходит для поврежденных монолитов и бетона с толщиной менее 17 см.
— Отрыв диска из металла. Во время испытания фиксируется усилие, которое необходимо для отрыва диска от поверхности бетонной конструкции. Эту методику часто применяли в Советском Союзе, а сегодня к ней практически не прибегают из-за ограничений работ в зимнее время. Способ подходит для густоармированных конструкций, отличается простотой выполнения, но требует дополнительной подготовки. На поверхность бетонной конструкции приходится заранее клеить металлические диски. Примерно за 3-24 часа до проверки.
Несмотря на то, что прямые методы являются наиболее точными, они обладают рядом недостатков: долгая тщательная подготовка, предварительные испытания по поиску арматуры в конструкции, необходимость проводить небольшие ремонтные работы после проведения испытания.
Испытания с применением ударного импульса
Этот метод основан на связи прочности бетона с изменением энергии удара бойка о поверхность бетона. Его применяют для бетонов толщиной более 5 см. Перед проведением испытания поверхность бетона необходимо зачистить, как правило в комплекцию приборов ударного импульса входит специальный абразив.
Для того, чтобы получить результаты испытаний по этому методу, необходима градуировочная зависимость, заблаговременно построенная для этого типа бетона. Преимущество данного метода в том, что он практически не оставляет следов на поверхности бетона, а диапазон измерений составляет от 5 до 150 МПа.
Метод упругого отскока
Метод упругого отскока основан на связи прочности бетона со значением отскока бойка прибора от поверхности бетона. Для проведения испытания применяют молоток Шмидта. Данное средство измерения имеет массу около 2-х кг, используется в лабораторных и полевых условиях. Расстояние отскока измеряют по шкале. Применяют молоток на горизонтальных, вертикальных, наклонных поверхностях, главное расположить прибор перпендикулярно поверхности испытываемой конструкции.
Испытание бетона методом неразрушающего контроля с применением молота Шмидта – это простой, быстрый, недорогой способ исследования. Но абсолютной достоверностью способ не обладает – прочностные характеристики можно определить только в поверхностном слое материала толщиной 2-3 см. На достоверность результатов влияет ряд факторов: гладкость поверхности, тип, влажность бетона, степень карбонизации поверхности и пр.
Метод пластической деформации
Данное испытание определяет твердость поверхности бетона посредством измерения следа, оставленного встроенным в молоток стальным шариком. Молоток ставят перпендикулярно поверхности конструкции и производят необходимое количество ударов. Затем измеряют отпечаток на бойке и бетонной поверхности. Данные фиксируют, рассчитывают среднее значение. По соотношению размеров определяют прочность.
Ультразвуковой неразрушающий контроль бетона
Ультразвуковое измерение на данный момент – самый точный косвенный, неразрушающий метод испытания прочностных характеристик бетона непосредственно на объекте. Метод основан на измерении времени, за которое ультразвук проходит через бетон. Для проведения теста применяют специальные приборы, которые состоят из генератора и приемника импульсов.
Испытания ультразвуком проводятся в полевых условиях на готовых конструкциях, а также в лаборатории на стандартных образцах. На точность измерений влияет ряд факторов, например:
Ультразвуковой контроль – идеальный инструмент, который определяет однородность бетона. Применять метод можно на готовых или строящихся объектах.
Радиографический метод неразрушающего контроля бетона
Радиографическая методика используется для определения расположения арматуры, исследования плотности, установления пористости бетонной конструкции. Способ основан на использовании рентгеновских лучей. Для проверки материалов применяют специальное оборудование. Нужно учесть, что метод несет угрозу для здоровья людей, поэтому важно соблюдать требования по технике безопасности во время его использования.
Существуют и другие неразрушающие методики: акустическая, вибрационная, инфракрасная. Но применяют их редко. Базовые – это ультразвук, упругий отскок, ударный импульс, отрыв со скалыванием. Сложнее всего тестировать конструкции, находящиеся под воздействием агрессивных сред: солей, кислот, масел, высоких или низких температур. В этом случае поверхностный слой, где нарушена структура, выявляют простукиванием, визуально, смачиванием фенолфталеиновым раствором. При подготовке бетонных конструкций такого типа удаляют поверхностный слой в зоне контроля, затем участок зачищают наждачным камнем. Прочностные характеристики определяют только разрушающими методами, путем отбора образцов.
У каждой технологии есть свои градации и рекомендованные значения прочностных характеристик. Максимальные показатели регламентируются значениями, полученными от производителей приборов, эмпирическими результатами. Данные исследований сводят в специальных таблицах.
Измерения диаметра арматуры и защитного слоя
Эти испытания являются обязательными т.к. главная задача защитного слоя – обеспечить надежное сцепление бетона и арматуры при монтаже и эксплуатации конструкции. Также защитный слой защищает арматуру от высокой влажности, перепадов температуры, агрессивного воздействия. Толщина защитного слоя регламентируется условиями эксплуатации монолита, диаметром и видом арматуры. Испытания проводят по ГОСТ 22904.
Для проверки качества арматуры и защитного слоя применяют специальные приборы – арматурные локаторы. Работа приборов основана на принципе импульсной магнитной индукции. Они измеряют толщину защитного слоя, находят арматуру в структуре бетона, определяют ее местоположение, фиксируют диаметр.
Методы НК предназначены:
— для оценки прочности и других свойств бетонных конструкций;
— для выявления коррозионных процессов;
— для измерения размеров трещин, определения локализации дефекта;
— для выявления уязвимых мест в бетонной конструкции.
Методики имеют прочную научную основу, но так как бетон неоднороден, интерпретация результатов сильно затруднена. На достоверность исследований влияют соблюдение регламентов проведения испытаний, техническое состояние оборудование и условия окружающей среды. Правильно интерпретировать результаты может только опытный специалист с необходимыми навыками и знаниями.
Основные цели и задачи неразрушающего контроля заключаются в оценке прочности, однородности бетона в конструкции, выявлении трещин и пустот.
Таким образом, чтобы определить прочность бетонной конструкции, особенно в полевых условиях, актуально применение разнообразных неразрушающих методик, с помощью которых можно быстро и без внушительных финансовых затрат проверить показатели без разрушения монолита.