Неразрушающий контроль бетона – методы и оборудование

Неразрушающий контроль прочности бетона: методы измерения, проверки

Неразрушающий контроль бетона – это группа методов испытаний материала, благодаря которым можно определить его технические характеристики без нарушения целостности и явных деформаций. Определение прочности бетонного монолита является обязательным условием контроля качества бетонных и ЖБ изделий/конструкций в процессе производства.

Неразрушающий контроль прочности бетона дает возможность выявить все самые важные значения, напрямую влияющие на эксплуатационные характеристики монолита и безопасность, длительность службы изделий. На прочность бетонного монолита влияет множество факторов – таких, как качество и пропорции компонентов, соблюдение технологии производства смеси, условия заливки, правильность сушки и т.д.

По прочности бетона устанавливается его марка – к примеру, марка М400 может выдержать максимальную нагрузку в районе 400 кг/см2, марка М500 – 500 кг/см2 и т.д.

Обычно испытание бетона на прочность предполагает приложение к застывшему материалу контрольной нагрузки, которая направлена на разрушение целостности структуры. Таким образом определяют, какие максимальные значения нагрузок способен выдержать бетон, для каких условий подходит, в каких конструкциях может использоваться.

Разрушающие методы предполагают отбор проб бетона с обследуемого монолита или приготовление из жидкой смеси контрольных образцов, а потом их разрушение. Кроме того, существуют неразрушающие методы, которые не предусматривают деформации и явной порчи структуры материала.

Основные методы испытания бетона на прочность:

Разрушающие методы – используют контрольные образцы, которые готовятся и твердеют так же, как и конструкция (либо изымаются из монолита), воздействуют на них разными силами. Это самая точная проверка.
Неразрушающие косвенные методы – ультразвуковые исследования, методы ударного импульса и упругого отскока. Прочность оценивается косвенно через иные параметры (скорость ультразвука, к примеру), погрешность в полученных данных может составлять 30-50%.
Неразрушающие прямые методы – это могут быть отрыв металлического анкера (заделанного предварительно в бетон), использование специального оборудования (измерение скалыванием ребра и другие).

Неразрушающие технологии контроля прочности бетона

Испытание бетона неразрушающим методом предполагает оценку состояния бетонных конструкций через анализ различных факторов, что влияют на прочность, диаметр арматуры, толщину защитного слоя, влажность, теплопроводность, адгезию и т.д. Особенно актуален данный тип исследований в случаях, когда не известны характеристики бетонного монолита и арматуры, а вот объемы контроля большие.

Указанная группа методов позволяет выполнять исследования как в условиях лаборатории, так и непосредственно на строительной площадке и даже в процессе эксплуатации.

Главные преимущества неразрушающего контроля:

Сохранение целостности конструкции, которая проверяется.
Возможность избежать необходимости организовывать лабораторную оценку непосредственно на строительном объекте.
Полное сохранение эксплуатационных свойств зданий и сооружений.
Достаточно широкая сфера применения.

Несмотря на то, что методов и способов исследования жидкого и застывшего бетона очень много, характеристик также немало, основным свойством и показателем является прочность. Именно от прочности зависят сфера применения и условия эксплуатации, надежность и долговечность конструкции. Так, например, если бетон будет морозостойким и пластичным при заливке, с лучшими разноплановыми характеристиками, но недостаточно прочным для выдерживания проектных нагрузок, здание просто обрушится.

Прочность – определяющий фактор бетона и проверять ее нужно очень тщательно. Все испытания проводят на базе ГОСТов: 22690-2015, 17624-2012 (процедура обследований), 18105-2010 (описаны общие правила проверки). Использование неразрушающих методов предполагает применение механических способов (вдавливание, скол, отрыв, удар) и ультразвукового исследования.

Исследование неразрушающего контроля бетона осуществляется по графику, обязательно в установленном проектом возрасте или же по необходимости. Благодаря исследованиям удается оценить отпускную/распалубочную прочность, сравнить полученные реальные показатели свойств материала с паспортными.

Используемые методы неразрушающего контроля:

Прямые (местные разрушения) – скалывание ребра, выполнение отрыва со скалыванием, отрыв диска из металла.
Косвенные – упругий отскок, ударный импульс, использование пластической деформации, а также метод ультразвукового исследования.

Прямые неразрушающие методы контроля прочности бетона:

Отрыв со скалыванием – оценивается усилие, нужное для разрушения бетона в процессе вырывания из него анкера. Из преимуществ стоит отметить высокий уровень точности, наличие градуировочных зависимостей по ГОСТу, из недостатков – невозможность применять для оценки густоармированных и тонкостенных сооружений, трудоемкость.
Скалывание ребра – измеряется усилие, нужное для скалывания бетона в углу конструкции. Обычно способ используют для выявления прочности линейных сооружений (колонны квадратного сечения, сваи, опорные балки). Главные плюсы метода – простота реализации, отсутствие необходимости в предварительной подготовке, минусы – не применяется для бетона слоем больше 2 сантиметров и поврежденного монолита.
Отрыв металлического диска – фиксируют усилие, разрушающее бетон в момент отрыва от него диска из металла. Метод использовали часто в советское время, сегодня практически не применяют из-за наличия ограничений в плане температурного режима. Достоинства: можно проверять густоармированные конструкции, низкий уровень трудоемкости, недостатки – необходимость в предварительной подготовке (диски клеят на поверхность бетонного монолита за 3-24 часа до начала проверки).

Главные недостатки местных разрушений для измерения прочности бетона – необходимость рассчитывать глубину пролегания арматуры, высокая трудоемкость, частичное повреждение поверхности монолита, что может (пусть и несущественно) влиять на эксплуатационные свойства.

Методы ударно-импульсного воздействия более производительны, но проверяют лишь верхний слой бетона толщиной в 25-30 миллиметров, поэтому их применение ограничено. Поверхность нужно зачистить, удалить поврежденный слой, привести градуированные зависимости приборов в полное соответствие с фактической прочностью монолита по результатам испытаний в прессе контрольных партий.

Для измерения прочности бетона часто используют метод ударного импульса – наиболее распространенный вариант, который дает возможность выявить класс бетона, выполняя исследования под различными углами к поверхности, с учетом упругости и пластичности материала.

Боек со сферическим ударником благодаря пружине ударяется о поверхность бетона, при этом энергия удара тратится на его деформацию, появляется лунка (пластические деформации) и реактивная сила (упругие деформации).

Электромеханический преобразователь механическую энергию выполненного удара превращает в электрический импульс, реальные результаты получают в единицах определения прочности на сжатие. Для исследований используют молоток Шмидта.

Особенности метода упругого отскока:

В испытаниях используют склерометры – специальные пружинные молотки со сферическими штампами. За счет системы пружин реализуется свободный отскок после удара. Фиксация пути ударника при отскоке осуществляется по шкале со стрелкой.
Прочность материала определяют по градуированным кривым, учитывающим положение молотка, ведь величина отскока напрямую зависит от направления.
Средний показатель исследований считают по данным 5-10 выполненных измерений, между местами ударов расстояние должно быть равно минимум 3 сантиметрам.
Диапазон измерений методов – 5-50 МПа, используются специальные приборы.
Главные преимущества: простота/скорость исследований, возможность оценить прочность густоармированных изделий. Недостатки: определение прочности бетона реализуется в поверхностном слое глубиной 2-3 сантиметра, проверки нужно делать часто и много.

Проверка прочности бетона методом пластической деформации – самый дешевый способ, определяющий твердость поверхности бетона измерением следа, оставленного стальным стержнем/шариком, что встроен в молоток. Молоток располагают в перпендикулярной плоскости поверхности монолита, делают пару ударов. Отпечатки на бетоне и бойке измеряют. Полученные данные фиксируют, ищут среднее значение, по полученному соотношению размеров отпечатков определяют характеристики бетонной поверхности.

Прибор для исследований способом пластических деформаций работает на вдавливании штампа ударом или статическим давлением. Редко применяют устройства статических давлений, чаще используются приборы ударного действия (пружинные/ручные молотки, маятниковые устройства с дисковым/шариковым штампом).

Выдвигаются такие требования: диаметр шарика минимум 1 сантиметр, твердость стали штампов хотя бы HRC60, диск толщиной минимум 1 миллиметр, энергия удара 125 Н и более. Метод простой, подходит для густоармированных конструкций, быстрый, но используется для определения прочности бетона марки максимум М500.

Самым сложным считается контроль конструкций, на которые воздействуют агрессивные среды (химические в виде кислот, солей, масел, термические в формате высоких/низких температур, атмосферные – карбонизация верхнего слоя).

При проведении обследования простукиванием и визуально, смачиванием раствором фенолфталеина ищут слой с нарушенной структурой, удаляют его на участке для контроля, зачищают наждачной бумагой. Потом определяют прочность способами отбора образцов или местных разрушений. В случае использования ультразвуковых и ударно-импульсных приборов шероховатость поверхности монолита должна быть максимум Ra 25.

Испытание бетона методом неразрушающего контроля ГОСТ 17624-2012

Ультразвуковой метод проверки прочности бетона заключается в регистрации скорости прохождения волн сквозь монолит. Есть сквозное ультразвуковое прозвучивание с установкой датчиков с разных сторон касательно тестируемого образца, а также поверхностное с креплением датчиков по одной стороне. Метод сквозной дает возможность контролировать прочность не только поверхностных, но и глубоких слоев конструкции.

Ультразвуковые приборы контроля используют для дефектоскопии, проверки качества бетонирования, выявления глубины залегания арматуры в бетоне и самого монолита. Устройства дают возможность многократно исследовать разные формы, осуществлять непрерывный контроль снижения/нарастания прочности.

С учетом высокой скорости прохождения ультразвука в монолите материала (около 4500 м/с), градуировочная зависимость скорости волны и прочности бетона считается для каждого испытуемого состава предварительно. Использование двух градуированных зависимостей в отношении конкретного бетона и непонятного состава может дать большую ошибку.

Основной особенностью проверки прочности бетона неразрушающим ультразвуковым методом является возможность осуществлять массовые исследования изделий любой формы многократно, эффективно вести непрерывный контроль нарастания/снижения прочности конструкции в онлайн-режиме.

Виды испытаний: таблица значений

Каждая технология неразрушающего контроля прочности бетона предполагает свои диапазоны значений и рекомендованные значения прочности на сжатие. Максимальные значения измерений регламентируют полученными производителями приборов и эмпирическими результатами. Для более удобной интерпретации данных исследований диапазоны и погрешности сводятся в таблицах.

Прочность бетона обычно определяют на участках поверхности монолита нужной площади, на которых отсутствуют видимые повреждения и аморфные отслоения, температура окружающего воздуха должна быть плюсовой.

Заключение

Для определения прочности бетона актуально использование разнообразных неразрушающих методов, которые дают возможность быстро и без серьезных финансовых затрат проверить все нужные значения и не разрушать изделие/конструкцию. Наиболее актуальными методиками сегодня считаются упругий отскок и пластическая деформация.

Все затраты на проверку составляют стоимость покупки прибора. Для проведения вышеуказанных исследований применяют склерометр Шмидта или молоток Кашкарова. Стоимость данных приборов не очень высока, а аренда обходится и того меньше.

При выборе того или иного метода проверки прочности бетона нужно тщательно изучить особенности анализа и интерпретации результата, свести все значения в таблицы и определить искомые значения.

Методы неразрушающего контроля прочности бетона

Чтобы убедиться в надежности бетонных конструкций необходимо проводить их тестирование. Контроль прочности бетона заключается в измерении однородности, прочности материала, а также других показателей ЖБК. Подобные исследования, как правило, проводят без прерывания эксплуатационного процесса неразрушающим методом, что значительно сокращает расходы, снижает трудоемкость и практически исключает какие-либо повреждения. Контрольные замеры производят как на стройплощадке, так и в лабораторных условиях.

Методы контроля

Существует несколько методов проверки качества ЖБК и каждый из них имеет как свои плюсы, так и некоторые ограничения в применении.

Контроль линейных размеров

Очень простой метод, который заключается в контроле линейных размеров конструкций, а также насколько они соответствуют допустимым отклонениям по вертикали и горизонтали. Применяя этот метод, используют измерительные инструменты (рулетку, линейку, штангенциркуль) и геодезические приборы (нивелир и теодолит).

Измерение прочности и однородности

Чтобы определить прочность бетона, а также однородность его структуры применяют следующие методы:

осуществляют местные частичные разрушения (скалывание небольшого куска или ребра, отрыв приклеенных металлических дисков);
производят искусственные ударные воздействия: при этом измеряют силу удара и величину отскока;
применяют ультразвук.

Все неразрушающие методы контроля прочности бетона хорошо себя зарекомендовали, но полученные с помощью них результаты имеют погрешность, так как точность измеряемых показаний зависит от:

влажности изделия;
температуры;
срока эксплуатации бетона;
марки бетона;
условий заливки, трамбовки и схватывания;
разновидностей пластификаторов.

Осуществление местных разрушений

Производя отрыв со скалыванием, измеряют сопротивление бетона в момент, когда происходит отрыв его фрагмента с помощью анкерного устройства. Используя этот метод, получают довольно точные результаты, но он является трудоемким.

Важно! Подобный метод нельзя использовать при работе со слишком тонкими конструкциями и с густоармированными стенами.

Если надо продиагностировать качество свай, опорных колонн или балок, то чаще всего применяют метод скалывания ребра. При применении данного метода нет необходимости высверливать какие-либо отверстия или проводить дополнительные подготовительные мероприятия.

Важно! Если толщина защитного слоя составляет менее 20 мм, то использовать этот метод не рекомендуется.

Метод стальных дисков заключается в отрыве ранее приклеенных металлических дисков (за 6÷12 часов до начала проверки: зависит от клеящего состава). Данный метод применяют в том случае, если нет возможности использовать два предыдущих из-за различных ограничений.

Все три метода имеют несколько минусов:

в процессе работ происходит частичное разрушение стены;
до начала работ необходимо определить, на какую глубину заложены арматурные прутья, а также их количество;
работы отличаются длительностью и трудоемкостью.

Метод ударного воздействия

Самый широко применяемый метод диагностики, при котором измеряют энергию удара (в момент, когда ударный элемент прикасается к бетонной поверхности). Использование данного метода позволяет получить информацию о классе бетона, его прочности, упругости; качестве уплотнения материала и его однородности. Делают несколько замеров и высчитывают средний показатель.

Сутью метода упругого отскока является измерение длины отскока ударника после его соприкосновения с бетоном. В данном случае производят измерение не только прочности материала, но и его твердости с помощью склерометра.

Используя метод пластической деформации, измеряют размеры отпечатка, который образуется в результате удара шарика из стали о поверхность бетона. Этот способ довольно востребован (из-за невысокой стоимости оборудования), но считается уже устаревшим.

Метод ультразвуковой диагностики

Используя этот метод, проверяют прочность бетона всей конструкции, а также насколько качественно произведено бетонирование; определяют глубину и размер трещин, а также выявляют наличие каких-либо дефектов. С помощью специальных датчиков осуществляют прозвучивание (поверхностное и сквозное). Минусом данного метода является то, что он непригоден для осуществления проверки прочности высокопрочных бетонов.

Приборы, которые применяют для диагностики

Измеряющие приборы, которые дают информацию о состоянии материала, не нарушая его целостности, называются приборами неразрушающего контроля (ПНК).

Оборудование, применяемое для контроля прочности бетона:

Механические измерители. Производят измерение прочности как тонкостенных бетонных конструкций (до 10 см), так и толстостенных (более 10 см) методом отрыва со скалыванием и скалывания ребра. Полученные результаты имеют погрешность до 17÷21%. Типовой прибор «ПОС-50МГ4-ОД» от производителя РосПрибор на сегодняшний день стоит 96000÷97000 рублей.

Электронные измерители. Погрешность полученных результатов – менее 5%. Данное оборудование можно подключить к компьютеру. Электронный склерометр (с системой измерения: удар – отскок) «Оникс 2-6» в зависимости от комплектации (с пирометром или без) стоит 80000÷82500 рублей.

Ультразвуковые измерители (на основе измерения времени распространения импульсных ультразвуковых колебаний на установленной базе прозвучивания). Модель «Пульсар 2-1» в зависимости от комплекта датчиков (поверхностного, сквозного или обоими) стоит 81000÷83000 рублей.

В заключении

При сомнениях в качестве индивидуально изготовленных железобетонных конструкций, особенно фундаментов для возведения зданий, стоит взять прибор для контроля прочности бетона в аренду. Например, аренда электронного склерометра стоит 400÷500 рублей в сутки, зато вы будете уверены в прочности вашей конструкции.

Неразрушающий контроль бетона – методы и оборудование

Товары

Услуги

Полезная информация

Главная ::
Статьи по неразрушающему контролю ::
Твердомеры Proceq ::
Неразрушающий контроль бетона ::
Методы и приборы неразрушающего контроля бетона

Методы и приборы неразрушающего контроля бетона

Для оценки состояния бетонных конструкций необходим всесторонний анализ факторов, влияющих на их эксплуатационные характеристики, такие как прочность, толщина защитного слоя, диаметр арматуры, теплопроводность, влажность, адгезия покрытий и т.д. Неразрушающие методы контроля особенно актуальны, когда характеристики бетона и арматуры неизвестны, а объёмы контроля значительны. Методы НК дают возможность контроля как в лабораторных условиях, так и на строительных площадках в процессе эксплуатации.

В чём плюсы неразрушающего контроля:

Возможность не организовывать на площадке лабораторию оценки бетона.
Сохранение целостности проверяемой конструкции.
Сохранение эксплуатационных характеристик сооружений.
Широкая сфера применения.

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.

Процедура обследований регламентирована ГОСТ 22690-2015 и ГОСТ 17624-2012. Общие правила проверки качества бетона изложены в ГОСТ 18105-2010. Неразрушающий контроль прочности бетона подразумевает применение механических методов (удар, отрыв, скол, вдавливание) и ультразвукового сканирования.

Контроль прочности готовых бетонных конструкций как правило проводится по графику, в установленном проектом возрасте, либо при необходимости, например, когда планируется реконструкция. Контроль прочности строящихся конструкций даёт возможность оценить распалубочную и отпускную прочность, сравнить реальные характеристики материала с паспортными.

Методы неразрушающего контроля прочности бетона делят на две группы

Прямые (методы местных разрушений)	Косвенные
Скалывание ребра Отрыв со скалыванием Отрыв металлических дисков	Ударный импульс Упругий отскок Пластическая деформация Ультразвуковое обследование

Прямые методы испытания бетона (методы местных разрушений)

Методы местных разрушений относят к неразрушающим условно. Их основное преимущество – достоверность. Они дают настолько точные результаты, что их используют для составления градуировочных зависимостей для косвенных методов. Испытания проводятся по ГОСТ 22690-2015.

Метод	Описание	Плюсы	Минусы
Метод отрыва со скалыванием	Оценка усилия, которое требуется, чтобы разрушить бетон, вырывая из него анкер (видео).	– Высокая точность. – Наличие общепринятых градуировочных зависимостей, зафиксированных ГОСТом.	– Трудоёмкость. – Невозможность использовать в оценке прочности густоармированных сооружений, сооружений с тонкими стенами.
Скалывание ребра	Измерение усилия, которое требуется, чтобы сколоть бетон на углу конструкции. Метод применяется для исследования прочности линейных сооружений: свай, колонн квадратного сечения, опорных балок.	– Простота использования. – Отсутствие предварительной подготовки.	– Не применим, если слой бетона меньше 2 см или существенно повреждён.
Отрыв дисков	Регистрация усилия для разрушения бетона при отрыве от него металлического диска. Способ широко использовался в советское время, сейчас почти не применяется из-за ограничений по температурному режиму.	– Подходит для проверки прочности густоармированных конструкций. – Не такой трудоёмкий, как отрыв со скалыванием.	– Необходимость подготовки: диски нужно наклеить на бетонную поверхность за 3-24 часа до проверки.

Основные недостатки методов местных разрушений – высокая трудоёмкость, необходимость расчёта глубины прохождения арматуры, её оси. При испытаниях частично повреждается поверхность конструкций, что может повлиять на их эксплуатационные характеристики.

Косвенные методы испытания бетона

В отличие от методов местных разрушений, методы, основанные на ударно-импульсном воздействии на бетон, имеют большую производительность. Однако, контроль прочности бетона ведется в поверхностном слое толщиной 25-30 мм, что ограничивает их применение. В упомянутых случаях необходима зачистка поверхности контролируемых участков бетона или удаление поврежденного поверхностного слоя.

Неразрушающий контроль прочности бетона на заводах ЖБИ и в строительных лабораториях осуществляется после приведения градуировочных зависимостей приборов в соответствие с фактической прочностью бетона по результатам испытания контрольных партий в прессе.

Метод	Описание	Плюсы	Минусы
Ударного импульса	Регистрация энергии, которая появляется при ударе специального бойка. Для обследований используется молоток Шмидта. Как работает молоток Шмидта	– Компактное оборудование. – Простота. – Возможность одновременно устанавливать класс бетона.	– Относительно невысокая точность
Упругого отскока	Измерение пути бойка при ударе о бетон. Для обследования используют склерометр Шмидта и аналогичные устройства.	– Простота и скорость исследования.	– Жёсткие требования к процедуре подготовки контрольных участков. – Техника требует частой поверки.
Пластической деформации	Измерение отпечатка, оставшегося на бетоне при ударе металлическим шариком. Метод устаревший, но используется часто. Для оценки применяют молоток Кашкарова и аппараты статического давления. Оценка прочности бетона молотком Кашкарова.	– Доступность оборудования. – Простота.	– Невысокая точность результатов.
Ультразвуковой метод	Измерение скорости колебаний ультразвука, проходящего сквозь бетон.	– Возможность проводить массовые изыскания неограниченное число раз. – Невысокая стоимость исследований. – Возможность оценить прочность глубинных слоёв конструкции.	– Повышенные требования к качеству поверхности. – Требуется высокая квалификация сотрудника.

Метод ударного импульса

Метод ударного импульса – самый распространённый среди неразрушающих методов из-за простоты измерений. Он позволяет определять класс бетона, производить измерения под разными углами к поверхности, учитывать пластичность и упругость бетона.

Суть метода. Боёк со сферическим ударником под действием пружины ударяется о поверхность. Энергия удара расходуется на деформации бетона. В результате пластических деформаций образуется лунка, в результате упругих возникает реактивная сила. Электроме¬ханический преобразователь превращает механическую энергию удара в эле¬ктрический импульс. Результаты выдаются в единицах измерения прочности на сжатие.

К достоинствам метода относят оперативность, низкие тру¬дозатраты, отсутствие сложных вычислений, слабую за¬висимость от состава бетона. Недостатком считается определение прочности в слое глубиной до 50 мм.

Метод упругого отскока

Метод упругого отскока заимствован из практики определения твёрдости металла. Для испытаний применяют склерометры – пружинные молотки со сферическими штампами. Система пружин допускает свободный отскок после удара. Шкала со стрелкой фиксирует путь ударника при отскоке. Прочность бетона определяют по градуировочным кривым, которые учитывают положение молотка, так как величина отскока зависит от его направления. Среднюю величину вычисляют по данным 5-10 измерений, выполненных на определённом участке. Расстояние между местами ударов – от 30 мм.

Диапазон измерений методом упругого отскока – 5-50 МПа. К достоинствам метода относят простоту и скорость измерений, возможность оценки прочности густоармированных конструкций. Ключевые недостатки такие же, как у других ударных методов: контроль прочности в поверхностном слое (глубина 20-30 мм), необходимость частых поверок (каждые 500 ударов), построение градуировочных зависимостей.

Ниже представлены измерители прочности бетона, работающие по принципу ударного импульса, из ассортимента нашей компании

Метод пластической деформации

Метод пластической деформации считается одним из самых дешёвых. Его суть – в определении твёрдости поверхности посредством измерения следа, который оставляет стальной шарик/стержень, встроенный в молоток. При проведении испытаний молоток располагают перпендикулярно поверхности бетона и совершают несколько ударов. С помощью углового масштаба измеряют отпечатки на бойке и бетоне. Для облегчения измерений диаметров используют листы копировальной или белой бумаги. Полученные характеристики фиксируют и вычисляют среднее значение. Бетонная прочность определяется по соотношению размеров отпечатков.

Принцип действия приборов для испытаний методом пластических деформаций основан на вдавливании штампа при помощи удара либо статического давления. Устройства статических давлений применяются ограниченно, более распространены приборы ударного действия – ручные и пружинные молотки, маятниковые устройства с шариковым/дисковым штампом. Твёрдость стали штампов минимум HRC60, диаметр шарика — минимум 10 мм, толщина диска — не меньше 1 мм. Энергия удара должна быть равна или больше 125 H.

Метод прост, может применяться в густоармированных конструкциях, отличается быстротой, но подходит для оценки прочности бетона не больше М500.

Ультразвуковое обследование

Ультразвуковой метод – это регистрация 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. Сквозной метод позволяет, в отличие от всех остальных методов НК прочности, контролировать прочность в приповерхностных и глубоких слоях конструкции.

Ультразвуковые приборы неразрушающего контроля бетона могут использоваться не только для контроля прочности бетона, но и для дефектоскопии, контроля качества бетонирования, определения глубины и поиска арматуры в бетоне. Они позволяют многократно проводить массовые испытания изделий любой формы, вести непрерывный контроль нарастания или снижения прочности.

На зависимость «прочность бетона – скорость ультразвука» влияют количество и состав заполнителя, расход цемента, способ приготовления бетонной смеси, степень уплотнения бетона. Недостатком метода считается довольно большая погрешность при переходе от акустических характеристик к прочностным.

Ниже даны ссылки на приборы неразрушающего контроля бетона, представленные в ассортименте нашей компании

Ультразвуковой томограф А1040 MIRAУльтразвуковой дефектоскоп А1220 МонолитУльтразвуковой тестер UK1401Измеритель прочности бетона УКС-МГ4Ультразвуковой тестер бетона PunditУльтразвуковой индикатор прочности бетона БЕТОН-70

Кроме перечисленных способов контроля прочности существуют менее распространённые. На стадии экспериментального использования метод электрического потенциала, инфракрасные, вибрационные, акустические методы.

Опыт ведущих специалистов по неразрушающему контролю прочности бетона показывает, что в базовый комплект специалистов, занятых обследованием, должны входить приборы, основанные на разных методах контроля: отрыв со скалыванием (скалывание ребра), ударный импульс (упругий отскок, пластическая деформация), ультразвук, а также измерители защитного слоя и влажности бетона, оборудование для отбора образцов.

Погрешность методов неразрушающего контроля прочности бетона

№	Наименование метода	*Диапазон применения, МПа**	Погрешность измерения**
1	Пластическая деформация	5 . 50	± 30 . 40%
2	Упругий отскок	5 . 50	± 50%
3	Ударный импульс	10 . 70	± 50%
4	Отрыв	5 . 60	нет данных
5	Отрыв со скалыванием	5 . 100	нет данных
6	Скалывание ребра	10 . 70	нет данных
7	Ультразвуковой	10 . 40	± 30 . 50%
* по ГОСТ 17624 и ГОСТ 22690; ** источник: Джонс Р., Фэкэоару И. Неразрушающие методы испытаний бетонов. М., Стройиздат, 1974. 292 с.

Процедура оценки

Общие правила контроля прочности бетона изложены в ГОСТ 18105-2010. Требования к контрольным участкам приведены в следующей таблице

Методы неразрушающего контроля бетона

В статье речь пойдет о методах неразрушающего контроля бетона, приборах неразрушающего контроля и способах определения прочности бетона.

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

Определить прочность бетона можно стандартными методами путем изготовления и испытания образцов. Но достоверность контроля прочности и однородности бетона по стандартным образцам недостаточна из-за ряда причин: объем испытания стандартных образцов к 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.

Эти недостатки стандартных методов испытания прочности бетона 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 или отбора образцов (кернов).

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

Достаточно полно методы неразрушающего контроля классифицированы в работах Б.Г. Скрамтаева и М.Ю. Лещинского «Испытание прочности бетона» (М., 1964) и М.Г. Коревицкой «Неразрушающие методы контроля качества железобетонных конструкций» (М., 1989). В этих изданиях даны рекомендации по выбору методов и средств неразрушающего контроля в зависимости от вида контролируемого изделия и условий его эксплуатации.

Однако современная приборная база неразрушающего контроля существенно отличается от рекомендуемой авторами. С начала 90-х годов XX века активно ведется разработка и производство приборов неразрушающего контроля 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).

Приборы, основанные на методах местных разрушений, применяются в основном в монолитном домостроении и при обследовании конструкций зданий и сооружений. Недостатки этих методов обусловлены повышенной трудоемкостью и необходимостью определения оси арматуры и глубины ее залегания, что ограничивает их применение при определении прочности бетона отдельных конструкций или их участков, а также при уточнении градуировочных зависимостей ультразвуковых и ударноимпульсных приборов в соответствии с ГОСТ 22690.

Таблица 1. Отрыв со скалыванием.

Тип	Предельное усилие вырыва, кН, индикация	Тип анкера	Предел погрешности, %	Масса, кг	Изготовитель
ПОС-50МГ4, внесен в Госреестр РФ	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 маномер	III – 35	± 4	4,0	ИТЦ “Контрос”, Москва
ВМ-2.4	50 цифровая	I – 35, II – 35	± 3	3,2	ВЗ “Эталон”, Москва

Таблица 2. Скалывание ребра.

Тип	Предельное усилие вырыва, кН, индикация	Размер грани контролируемого изделия, мм	Предел погрешности, %	Масса, кг	Изготовитель
ПОС-50МГ4 “Скол”, внесен в Госреестр РФ	60 цифровая	II – 30, II – 35, II – 48	± 2	5,0	“СКБ Стройприбор”, Челябинск

Неразрушающего контроля прочности бетона выполняется, 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 ультразвуковых колебаний в бетоне. Характеристики основных приборов ударного действуя, выпускаемых в РФ, приведены в табл. 3.

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 пользователем индивидуальных градуировок для конкретного вида бетона (в приборах типа ИПС предусмотрена возможность установления до 20 индивидуальных градуировок).

Тип	Предельное усилие вырыва, кН, 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, внесен в Госреестр РФ	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
ОМШ-1	5. 40 стрелочная	± 20	нет	нет	1,5	Фирма ВНИР, Москва ИТЦ “Контрос”, Москва
Молоток Кашкарова	5. 40 нет	± 20	нет	нет	1,2	Фирма ВНИР, Москва ИТЦ “Контрос”, Москва

Характеристики ультразвуковых приборов, выпускаемых в РФ и Молдове, приведены в табл. 4. При использовании ультразвуковых приборов для определения прочности бетона следует учитывать, что диапазон контролируемых прочностей ограничивается классами В7,5…В35 (10…40 МПа) согласно ГОСТ 17624. При более высоких прочностях возможна лишь дефектоскопия бетона и локализация скрытых дефектов (трещины, раковины, несплошности).

Тип	База прозвучивания, мм	Диапазон измерения времени, мкс	Предел погрешности измерения времени, %	Рабочая частота, кГц	Масса,кг	Изготовитель
УК 1401, внесен в Госреестр РФ	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
Бетон-32	120	15. 6500	± (0,01Т+0,1)	60	1,4	ИТЦ “Контрос”, Москва
УКС-МГ4, внесен в Госреестр РФ	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

Контроль прочности ударными и ультразвуковыми методами ведется в поверхностных слоях бетона (кроме сквозного ультразвукового прозвучивания), из-за чего состояние поверхностного слоя может оказывать существенное влияние на результаты контроля. При воздействии 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 при этом определяют преимущественно приборами, основанными на методах местных разрушений, или путем отбора образцов. При использовании ударно-импульсных и ультразвуковых приборов контролируемая поверхность должна иметь шероховатость не более Ra 25, а градуировочные характеристики приборов требуют 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).

В.В. Гулунов, директор ООО «СКБ Стройприбор»

Неразрушающие методы контроля прочности бетона и схемы контроля прочности для монолитных конструкций

При возведении зданий, в рамках проведении контроля качества монолитных конструкций, производится проверка прочности бетона, при которой, согласно ГОСТ 18105-2010, п 4.2, контролю подлежат:
– прочность в проектном возрасте;
– прочность в промежуточном возрасте (при снятии несущей опалубки; нагружении конструкций, до достижения ими проектной прочности). В случае достижения 90% проектной прочности бетона, при испытании в промежуточном возрасте, испытания бетона в проектном возрасте могут не производится.

Согласно ГОСТ 18105-2010, п 4.4. для монолитных конструкций контроль прочности бетона проводится по схемам В или Г, которые подразумевают применение неразрушающих методов контроля прочности (см. п. 4.8). И только в исключительных случаях согласно примечания к п. 4.3— «….при невозможности проведения сплошного контроля прочности бетона монолитных конструкций с использованием неразрушающих методов, допускается определять прочность бетона по контрольным образцам, изготовленным на строительной площадке и твердевшим в соответствии с требованиями 5.4, или по контрольным образцам, отобранным из конструкций. ».

Неразрушающие методы контроля прочности делятся на два основных вида:
– прямой неразрушающий метод контроля — метод отрыва со скалыванием.
– косвенные неразрушающие методы контроля
• ультразвуковой метод;
• метод отскока;
• метод ударного импульса;
• метод пластических деформаций

Что же касается схем контроля прочности бетона, то попробуем разобраться в чем основное отличие этих схем с точки зрения потребителя.

Схема В –для определения требуемой прочности бетона рассчитывается коэффициент вариации. При данной схеме контроля прочности не происходит завышения требуемого значения прочности бетона, но чтобы провести контроль прочности бетона монолитной конструкции по схеме В необходимо, либо все испытания проводить методом отрыва со скалыванием, либо предварительно построить градуировочные зависимости используемых косвенных методов для данной партии бетона, а для этого требуется провести не менее 12 параллельных испытаний косвенным методом и методом отрыва со скалыванием (при этом процедуру придется повторять при изменении вида нормируемой прочности бетона)(п 6.2.2 ГОСТ 22690-2015, п 6.5. ГОСТ 17624-2012). И в том и в другом случае проведение таких испытаний требует значительных затрат и негативно отразится на внешнем виде конструкции, учитывая требуемое количество измерений методом отрыва со скалыванием, зато проводимая статистическими методами оценка прочности бетона максимально близка по значению к фактической прочности.

Схема Г – коэффициент вариации не рассчитывается, но при оценке класса бетона происходит завышение требуемого значения прочности бетона. Следует отметить, что в случае испытаний по схеме Г, все равно придется проводить испытания с применением метода отрыва со скалыванием – необходимо выполнить процедуру привязки универсальной градуировочной зависимости (обычно указывается в паспорте прибора или в иной нормативной документации на метод контроля) к контролируемой партии бетона путем проведения не менее трех параллельных испытаний косвенным методом и методом отрыва со скалыванием и расчета коэффициента совпадения Кс по приложению Ж (ГОСТ 22690-2015), на который будут умножаться все измеренные значения прочности.

Для иллюстрации выше сказанного приведем пример использования схемы Г для контроля прочности:
Бетонный завод (контроль прочности по схеме А) поставил на объект бетон с классом по прочности на сжатие в проектном возрасте В15 с коэффициентом вариации прочности 10%. Требуемая прочность такого бетона согласно ГОСТ 18105-2010 составит Rт=Kт*Внорм=1,14*15=17,1 МПа (соответственно и фактические значения прочности в проектном возрасте при правильной укладки и уходу за бетонам будут близки к этой цифре). Однако требуемая прочность при контроле по схеме Г должна составить Rт=Kт*Внорм=1,28*15=19,2МПа. Что выше фактического значения прочности и поэтому возможны выбраковки партий бетона. Чтобы избежать таких моментов рекомендуется оговаривать с поставщиком бетона схему контроля прочности.

Наша лаборатория осуществляет контроль прочности бетона, используя как лабораторные (разрушающие) методы контроля прочности бетона (по контрольным образцам и образцам , отобранным из конструкций), так и неразрушающие методы контроля прочности бетона. Для этих целей используется следующее оборудование:
– Испытательный пресс ТП-1-1500
– Испытательный пресс ТП-1-100
– Ультразвуковой прибор контроля прочности бетона УКС-МГ4
– Измеритель прочности бетона ПОС-50МГ4.О
– Бур машина KEOS KS-250

Неразрушающий контроль прочности бетона: методы измерения, проверки

Неразрушающий контроль прочности бетона дает возможность выявить все самые важные значения, напрямую влияющие на эксплуатационные характеристики монолита и безопасность, длительность службы изделий. На прочность бетонного монолита влияет множество факторов – таких, как качество и пропорции компонентов, соблюдение технологии производства смеси, условия заливки, правильность сушки и т.д.

Читайте также: про строительство и ремонт.

Основные методы испытания бетона на прочность:

При определении прочности бетона используют разнообразные приборы, специальные инструменты, таблицы данных и т.д. Благодаря этому удается получать точную информацию и достоверные результаты исследований.

Неразрушающие технологии контроля прочности бетона

Главные преимущества неразрушающего контроля:

Сохранение целостности конструкции, которая проверяется.
Возможность избежать необходимости организовывать лабораторную оценку непосредственно на строительном объекте.
Полное сохранение эксплуатационных свойств зданий и сооружений.
Достаточно широкая сфера применения.

Используемые методы неразрушающего контроля:

Местные разрушения условно относятся к неразрушающим методам. Их главный плюс – достоверность и точность результатов. Испытания регламентирует ГОСТ 22690-2015.

Прямые неразрушающие методы контроля прочности бетона:

Отрыв со скалыванием – оценивается усилие, нужное для разрушения бетона в процессе вырывания из него анкера. Из преимуществ стоит отметить высокий уровень точности, наличие градуировочных зависимостей по ГОСТу, из недостатков – невозможность применять для оценки густоармированных и тонкостенных сооружений, трудоемкость.
Скалывание ребра – измеряется усилие, нужное для скалывания бетона в углу конструкции. Обычно способ используют для выявления прочности линейных сооружений (колонны квадратного сечения, сваи, опорные балки). Главные плюсы метода – простота реализации, отсутствие необходимости в предварительной подготовке, минусы – не применяется для бетона слоем больше 2 сантиметров и поврежденного монолита.
Отрыв металлического диска – фиксируют усилие, разрушающее бетон в момент отрыва от него диска из металла. Метод использовали часто в советское время, сегодня практически не применяют из-за наличия ограничений в плане температурного режима. Достоинства: можно проверять густоармированные конструкции, низкий уровень трудоемкости, недостатки – необходимость в предварительной подготовке (диски клеят на поверхность бетонного монолита за 3-24 часа до начала проверки).

Преимущества метода: простота, компактное оборудование, возможность установить класс материала, недостатки – низкая точность из-за определения прочности слоя до 5 сантиметров.

Особенности метода упругого отскока:

В испытаниях используют склерометры – специальные пружинные молотки со сферическими штампами. За счет системы пружин реализуется свободный отскок после удара. Фиксация пути ударника при отскоке осуществляется по шкале со стрелкой.
Прочность материала определяют по градуированным кривым, учитывающим положение молотка, ведь величина отскока напрямую зависит от направления.
Средний показатель исследований считают по данным 5-10 выполненных измерений, между местами ударов расстояние должно быть равно минимум 3 сантиметрам.
Диапазон измерений методов – 5-50 МПа, используются специальные приборы.
Главные преимущества: простота/скорость исследований, возможность оценить прочность густоармированных изделий. Недостатки: определение прочности бетона реализуется в поверхностном слое глубиной 2-3 сантиметра, проверки нужно делать часто и много.

Кроме того, есть и другие методы неразрушающего контроля – инфракрасные, акустические, вибрационные, способ электрического потенциала и т.д. Но они используются реже, базовыми считаются ударный импульс, отрыв со скалыванием, ультразвук.

Испытание бетона методом неразрушающего контроля ГОСТ 17624-2012

На зависимость между марочной прочностью бетона и скоростью прохождения ультразвука влияют состав и объем наполнителя, расход вяжущего, метод приготовления бетонного раствора, степень его уплотнения. Главный недостаток метода – существенная погрешность в результатах исследования.