Неразрушающий контроль бетона и его прочности

Неразрушающий контроль бетона

 

Крайне важно знать существующие методы контроля прочности бетона, при которых бетон не будет терять свои эксплуатационные качества. Помимо того, не будет нарушаться целостность изделия.

Крайне важно проводить проверку прочности бетона, при которой он не испортится и не потеряет своих свойств.

Бетон является искусственным каменным строительным материалом, который получен в результате затвердения уплотненной и рационально подобранной смеси вяжущего вещества (цемента либо другого), воды, заполнителей. В некоторых случаях может содержать и некоторые специальные добавки.

Смесь подобных материалов до затвердевания называется бетонной смесью. Зерна щебня и песка составляют каменное основание бетона. Цементное тесто, которое образуется после затворения смеси бетона водой, обволакивает зерна щебня и песка, заполняет промежутки между ними, вначале играет роль смазки заполнителей, которая придает текучесть (подвижность) бетонной смеси, впоследствии, затвердевая, свяжет зерна заполнителей, образовывая при этом искусственный камень – бетон.

Основные понятия

В сочетании со стальной арматурой бетон называется железобетоном.

Неразрушающий контроль – это контроль свойств, параметров объектов, при котором ни в коем случае не должна нарушаться пригодность объекта к эксплуатации и использованию.

График соотношения компонентов бетона.

Контроль бетона особенно важен при эксплуатации и создании жизненно важных изделий, конструкций и компонентов.

При проведении определения бетонной прочности при помощи неразрушающего контроля понадобится учитывать, что все данные являются косвенными. Выделить какой-либо единственный метод нельзя, у всех есть свои достоинства, недостатки и ограничения в использовании. В связи с этим лаборатория должна быть оснащена приборами неразрушающего контроля, которые позволят использовать все данные.

На начальном этапе существования конструкции чаще всего осуществляется контроль соответствия линейных размеров проекту и отсутствия каких-либо существенных отклонений от нормативных значений. Для выполнения подобного действия понадобится использовать линейку, рулетку, нутромер, скобы, штангенциркуль, щупы, микроскопы и некоторый другой специальный инвентарь.

Инструменты для работы

Для того чтобы замерить отклонения конструкций от горизонтали и вертикали, чаще всего используются нивелиры, поверочные линейки и теодолиты. Оценка прочностных показателей конструктивных единиц в существующем здании чаще всего осуществляется двумя способами. Первый основан на нагружении конструкции до самого ее разрушения, следовательно, таким образом есть возможность определить предельную несущую способность.

Метод отрыва со скалыванием дает самый точный результат, однако считается самым трудоемким.

Однако применение является экономически нецелесообразным по понятным причинам. В этом плане гораздо более привлекательными являются неразрушающие, подразумевающие применение специальных приборов для оценки состояния конструкции.

Обработка результатов измерений, которые были получены, в подобном случае будет осуществляться при помощи специального компьютерного программного обеспечения, что дает возможность получить значительную достоверность конечных характеристик.

Самым весомым фактором является максимально допустимая погрешность измерений. Немаловажным является и удобство проведения всех работ, простота в обработке результатов.

Основой неразрушающего метода являются косвенные характеристики. К ним можно отнести следующие:

• отпечаток на бетоне;
• энергия, которая была затрачена на удар;
• напряжение, которое привело к местному разрушению бетона.

Методы местных разрушений

Данные методы являются самыми точными, потому как для них есть возможность использования универсальной градуировочной зависимости, в которой будут меняться всего 2 параметра:

1. Крупность заполнителя, которая принимается 1,0 при крупности меньше, чем 50 мм и 1,1 при крупности больше, чем 50 мм.
2. Тип бетона – легкий либо тяжелый.

Схема устройства измерителя адгезии.

Метод скалывания и отрыва со скалыванием ребра конструкции заключается в выполнении регистрации усилия, которое необходимо для скалывания бетонного участка на ребре конструкции либо местного бетонного разрушения во время выравнивания анкерного устройства из него.

Как сделать газобетон

Метод отрыва со скалыванием – это единственный неразрушающий контроль прочности, в стандартах для которого прописываются градуировочные зависимости. Подобный метод характеризуется самой большой точностью, однако и самой большой трудоемкостью испытаний, которая обусловлена необходимостью в подготовке шурупов для выполнения монтажа анкера. К недостаткам необходимо отнести и невозможность использования в тонкостенных и густоармированных конструкциях.

Метод отрыва стальных дисков используется при испытании бетона в густоармированных конструкциях тогда, когда метод отрыва со скалыванием и метод скалывания ребра конструкций (с учетом ограничений, которые существуют) не могут использоваться. Он менее трудоемок по сравнению с методом отрыва со скалыванием, помимо того, он более точен.

К недостаткам можно отнести необходимость наклеивания дисков за 4-24 часа до момента проведения испытания (в зависимости от того, какой тип клея планируется применять).

Схема устройства молотка Кашкарова.

Метод скалывания ребра конструкции главным образом применяется для контроля линейных элементов (колонны, сваи, балки, ригели, перемычки и так далее). Он не требует каких-либо подготовительных работ. Однако данный метод неприменим при защитном слое меньше, чем 20 мм и его повреждениях.

Метод отрыва стальных дисков состоит из регистрации напряжения, которое необходимо для местного разрушения бетоне в случае отрыва металлического диска от него, равного усилию отрыва, которое делится на площадь проекции поверхности бетонного отрыва на плоскость диска. На сегодняшний день метод используется достаточно редко. Недостатки:

• надобность в определении оси арматуры, глубины ее залегания;
• повышенная трудоемкость;
• невозможность применения в густоармированных участках;
• частично будет повреждать поверхность конструкции.

Ударное воздействие

Во время проверки прочности бетона методом ударного импульса прибор измеряет энергию, образующуюся при ударе бойка о поверхность бетона.

Наиболее распространенным методом контроля прочности бетона со всех неразрушающих является метод ударного импульса.

Метод ударного импульса работает по принципу регистрации энергии удара, которая возникает в момент соударения бойка с бетонной поверхностью.

Приборы, которые используют данный метод, отличаются компактностью и небольшим весом. Определение бетонной прочности при помощи метода ударного импульса является весьма простой операцией. Результаты измерения есть возможность получить в единицах измерения прочности на сжатие. При помощи них можно определить класс бетона, производить измерение прочности к поверхности объекта под различными углами, переносить данные, которые были накоплены, на портативный компьютер.

Ударные импульсы являются ударными волнами малой энергии, которые генерируются подшипниками качения в результате соударений и изменений в давлении в зоне качения данных подшипников на протяжении полностью всего срока службы подшипников и деталей подшипника, которые распространяются в материалах, подшипникового узла и деталей, которые прилегают к ним.

http://youtu.be/Uu5hfcOLqfM

Применение метода ударных импульсов имеет следующие основные задачи:

1. Сведение к минимуму простоев оборудования.
2. Получение заблаговременного предупреждения об ухудшении условий смазки подшипников для того, чтобы была возможность осуществить своевременную замену смазки по фактическому ее состоянию.
3. Сведение к минимуму рисков отказа оборудования и возможность обеспечения надежности работы его.
4. Получение заблаговременного предупреждения о появлении дефектов подшипников для того, чтобы была возможность планировать своевременные замены подшипников.
5. Получение заблаговременного предупреждения об ухудшении работы подшипников в связи с различными внешними воздействиями для того, чтобы была возможность принять своевременные меры по устранению данных воздействий (к примеру, существенного дисбаланса, перегрузки, несоосности и так далее).

Добавка жидкого стекла в бетон

Метод упругого отскока состоит из измерения величины обратного отскока при соударении с бетонной поверхностью ударника. Основным представителем приборов для испытаний по данному методу является склерометр Шмидта либо его многочисленные аналоги. Метод упругого отскока так же, как и метод пластической деформации, основывается на измерении поверхностной бетонной твердости.

Метод упругого отскока позаимствовали из практики, которая используется для того, чтобы определить твердость металла. Для испытания бетона применяются приборы, которые называются склерометрами. Они представляют собой пружинные молотки, которые имеют сферические штампы. Молоток устраивается так, чтобы пружинная система допускала свободный отскок ударника после удара по стальной пластинке, которая прижимается к бетону либо по бетону.

Контроль бетона

http://youtu.be/VG8F7cI0LL4

Прибор снабжается шкалой со стрелкой, которая фиксирует путь ударника в процессе его обратного отскока. Энергия приборного удара должна быть как минимум 0,75 Нм, радиус сферической части на конце ударника должен быть не меньше, чем 5 мм. Тарировку (проверку) приборов следует проводить через каждые 500 ударов.

После каждого удара, при проведении испытаний, по шкале прибора берется отсчет (с точностью до одного деления) и записывается в журнал. Требования для подготовки участков для испытаний, к количеству мест удара и расположению, экспериментам для построения тарировочных кривых являются те же, что и в методе пластической деформации.

Метод пластической деформации основывается на измерении размеров отпечатков, которые остались на бетонной поверхности после соударения стального шарика с ней. Данный метод несколько устаревший, однако он до сих пор используется в связи с дешевизной оборудования.

Для подобных испытаний наиболее широко используется молоток Кашкарова. Принцип действия здесь достаточно прост. В молоток следует вставить металлический стержень необходимой прочности. Далее при помощи прибора наносится удар по бетонной поверхности. С помощью углового масштаба измеряется размер отпечатков, которые получились на стержне и бетоне. Бетонная прочность определяется из соотношения размера отпечатков (прочность стержня при этом известна).

http://youtu.be/hzcT0Q_8kxM

Приборы, которые применяются для испытания методом пластических деформаций, основываются на вдавливании штампа в бетонную поверхность при помощи удара либо статического давления необходимой силы. Устройства статических давлений применяются ограниченно. Приборами ударного действия являются ручные и пружинные молотки со сферическим шариком (штампом), помимо того, приборы маятникового типа с шариковым либо дисковым штампом.

Твердость стали штампов прибора ударного действия обязательно должна быть как минимум HRC60, а шероховатость – Ra < 0,32 мкм с износом во время работы до 5 мкм. Диаметр шарика – минимум 10 мм, толщина диска – не меньше, чем 1 мм. Энергия удара обязательно должна быть равна или больше 125 H-см.

Применение ультразвукового метода

График зависимости скорости распространения ультразвука от прочности бетона.

Он заключается в регистрации скорости прохождения ультразвуковой волны. Следует выделить по технике проведения испытаний сквозное ультразвуковое прозвучивание (датчики располагаются с разных сторон образца, который тестируется) и поверхностное (располагаются с одной стороны).

Метод ультразвукового сквозного прозвучивания в отличие от всех других позволяет контролировать прочность в приповерхностных бетонных слоях и прочность тела бетона конструкции.

Зависимость между бетонной прочностью на сжатие и скоростью распространения ультразвука определяется предварительно для необходимого состава бетона. Связано это с тем, что использование 2 градуировочных зависимостей для бетона неизвестных составов приведет к ошибкам в определении прочности. На данную зависимость влияют следующие факторы:

• зерновой состав заполнителя и количество;
• способ приготовления смеси бетона;
• степень уплотнения;
• напряженное состояние;
• изменение расхода цемента больше, чем на 30%.

http://youtu.be/rcv82Qv3TRs

Ультразвуковые приборы есть возможность использовать не только для контроля бетонной прочности, но и для контроля качества бетонирования, дефектоскопии, определения глубины.