Качество бетонных и железобетонных изделий и конструкций в значительной степени зави-сит от эффективного и действенного контроля прочности и однородности бетона, защитного слоя бетона и расположения арматуры, напряжений в арматуре предварительно напряженных железо-бетонных конструкций.
Прочность бетона может определяться стандартными методами путем изготовления и испытания образцов. Однако достоверность контроля прочности и однородности бетона по стандартным образцам является недостаточной из-за ряда причин: объем испытания стандартных образцов не превышает 0,01 % уложенного в конструкцию бетона, условия виброформования и режимы твердения образцов и кон-струкций различны, стандартными методами невозможно определить однородность бетона в изделии и прочность отдельных его участков. При обследовании конструкций зданий и сооружений стандартные методы испытания бетона вообще неприменимы.
Перечисленные недостатки стандартных методов испытания прочности бетона обусловили разви-тие неразрушающих методов контроля и методов, связанных с испытаниями бетона в нестандартных образцах, извлекаемых из конструкции.
Для неразрушающего контроля (НК) прочности бетона используются приборы, основанные на ме-тодах местных разрушений (отрыв со скалыванием, скалывание ребра, отрыв стальных дисков), ударно-го воздействия на бетон (ударный импульс, упругий отскок, пластическая деформация) и ультразвуко-вого 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.
Достаточно полно методы НК классифицированы в работах Б.Г. Скрамтаева и М.Ю. Лещинского «Испытание прочности бетона» (М., 1964) и М.Г. Коревицкой «Неразрушающие методы контроля качест-ва железобетонных конструкций» (М., 1989). В этих изданиях 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 ХХ века активно ведется разработка и производство приборов НК нового поколения с применением электроники и микропроцессорной техники, наращиваются их функциональные возможности.
Особого внимания заслуживают методы отрыва со скалыванием, скалывания ребра и отрыва стальных дисков, которые часто называют методами местных разрушений. Эти методы характеризуются большей точностью по сравнению с другими методами неразрушающего контроля.
В настоящее время в РФ выпускается несколько модификаций сертифицированных приборов, реализующих перечисленные методы (таблицы 1 и 2).
Таблица 1. Отрыв со скалыванием
Тип | Предельное усилие вырыва, кН, индикация | Тип анкера | Предел погрешности, % | Масса, кг | Изготовитель |
ПОС-30МГ4 | 30 цифровая | II-30, II-35 | ±2 | 3,5 | СКБ «Стройприбор», Челябинск |
ПОС-50МГ4 | 60 цифровая | II-30, II-35, II-48 | ±2 | 5,0 | СКБ «Стройприбор», Челябинск |
ПОС-2МГ4 | 2 цифровая | спиральный для ячеистых бетонов | ±3 | 1,1 | СКБ «Стройприбор», Челябинск |
ПБЛР | 50 манометр | III-35 | ±4 | 4,0 | ИТЦ «Контрос», Москва |
ВМ-2.4 | 30 стрелочный индикатор | I-35, II-35 | ±3 | 3,2 | ВЗ «Эталон», Москва |
Оникс-ОС | 50 цифровая | II-35, II-48 | ±2 | 4,0 | НПП «Интерприбор», Челябинск |
Таблица 2. Скалывание ребра
Тип | Предельное усилие, кН, индикация | Размер грани контролируемого изделия, мм | Предел погрешности, % | Масса, кг | Изготовитель |
ПОС-30МГ4 «Скол» | 30 цифровая | 200…400 | ±2 | 7,9 | СКБ «Стройприбор», Челябинск |
ПОС-50МГ4 «Скол» | 60 цифровая | 200...600 | ±2 | 9,8 | СКБ «Стройприбор», Челябинск |
Приборы, основанные на методах местных разрушений, применяются в основном в монолитном до-мостроении и при обследовании конструкций зданий и сооружений. Недостатки этих методов обусловле-ны повышенной трудоемкостью и необходимостью определения оси арматуры и глубины ее залегания, что ограничивает их применение при определении прочности бетона отдельных конструкций или их уча-стков, а также при уточнении градуировочных зависимостей ультразвуковых и ударно-импульсных при-боров в соответствии с ГОСТ 22690.
НК прочности бетона выполняется, как правило, высокопроизводительными приборами после уста-новления корреляции их косвенной характеристики (базовой зависимости) с фактической прочностью контролируемого бетона. Для этих целей применяются приборы ударного действия, основанные на мето-дах ударного импульса (упругого отскока, пластической деформации) и ультразвуковые измерители ско-рости (времени) распространения УЗ колебаний в бетоне. Характеристики основных приборов ударного действия, выпускаемых в РФ, приведены в табл. 3.
Таблица 3
Тип | Диапазон, МПа индикация | Основная погрешность %, не более | Количество базовых градуировок | Объем памяти связь с ПК | Масса, кг | Изготовитель |
ИПС-МГ4.01 | 3...100 цифровая | ±10 | 1 | 500 / RS-232 | 0,85 | СКБ «Стройприбор», Челябинск |
ИПС-МГ4.03 | 3...100 цифровая | ±8 | 44 | 15000 / USB | 0,85 | СКБ «Стройприбор», Челябинск |
Beton Pro Condtrol | 3...100 цифровая | ±10 | 1 | 1000 / RS-232 | 0,95 | НПП «Кондтроль», Челябинск |
Оникс-2,5 | 0,5...100 цифровая | ±8 | 12 | 18000 / USB | 0,3 | НПП «Интерприбор», Челябинск |
ОМШ-1 | 5...40 стрелочная | ок ±20 | нет | нет | 1,5 | Фирма ВНИР, Москва, ИТЦ «Контрос», Москва |
Молоток Кашкарова | 5...40 нет | ок ±20 | нет | нет | 1,2 | Фирма ВНИР, Москва, ИТЦ «Контрос», Москва |
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 пользо-вателем индивидуальных градуировок для конкретного вида бетона (в приборах типа ИПС предусмотрена возможность установления до 20 индивидуальных градуировок).
Характеристики ультразвуковых приборов, выпускаемых в РФ и Молдове, приведены в табл. 4.
Таблица 4
Тип | База прозвучивания, мм | Диапазон измерения времени, мкс | Предел погрешности измерения времени, % | Рабочая частота, кГц | Масса, кг | Изготовитель |
УК1401 | 150 | 15...100 | ±1 | 70 | 0,35 | ООО АКС, Москва |
УК-14ПМ* | 120 | 20...9900 | ±(0,01Т+0,1) | 20...300 | 2,3 | АО «Интроскоп», Молдова |
УК-10ПМС* | -- | 10...5000 | ±0,5 | 25...1000 | 8,7 | АО «Интроскоп», Молдова |
Пульсар 1.0* | 120 | 10...9999 | ±1 | ок 60 | 1,04 | НПП «Интерприбор», Челябинск |
Бетон-32* | 120 | 15...6500 | ±(0,01Т+0,1) | ок 60 | 1,4 | ИТЦ «Контрос», Москва |
УКС-МГ4* | 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 |
При использовании ультразвуковых приборов для определения прочности бетона следует учиты-вать, что диапазон контролируемых прочностей ограничивается классами В7,5...В35 (10...40 МПа) со-гласно ГОСТ 17624-87. При более высоких прочностях возможна лишь дефектоскопия бетона и локали-зация скрытых дефектов (трещины, раковины, несплошности).
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.
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).