Не пропусти
Главная » Фундамент » Определение прочности бетона неразрушающими методами контроля

Определение прочности бетона неразрушающими методами контроля

Определение прочности бетона при обследовании зданий и сооружений

В предлагаемой статье рассмотрены основные методы неразрушающего контроля прочности бетона, применяемые при обследовании конструкций зданий и сооружений. Приведены результаты экспериментов по сопоставлению данных, получаемых неразрушающими методами контроля и испытанием образцов. Показывается преимущество метода отрыва со скалыванием перед другими методами контроля прочности. Описываются мероприятия, без выполнения которых применение косвенных неразрушающих методов контроля недопустимо.

Прочность бетона на сжатие является одним из наиболее часто контролируемых параметров при строительстве и обследовании железобетонных конструкций. Имеется большое число методов контроля, применяемых на практике. Более достоверным, сточки зрения авторов, является определение прочности не по контрольным образцам (ГОСТ 10180-2012), изготовляемым из бетонной смеси, а по испытанию бетона конструкции после набора им проектной прочности. Метод испытания контрольных образцов позволяет оценить качество бетонной смеси, но не прочность бетона конструкции. Это вызвано тем, что невозможно обеспечить идентичные условия набора прочности (вибрирование, прогрев и др.) для бетона в конструкции и бетонных кубиков образцов.

Методы контроля по классификации ГОСТ 18105-2010 разделены на три группы:

  1. Разрушающие;
  2. Прямые неразрушающие;
  3. Косвенные неразрушающие.

К методам первой группы относится упомянутый метод контрольных образцов, а также метод определения прочности путем испытания образцов, отобранных из конструкций. Последний является базовым и считается наиболее точным и достоверным. Однако при обследовании к нему прибегают довольно редко. Основными причинами этого являются существенное нарушение целостности конструкций и высокая стоимость исследований.

Таблица 1. Характеристики методов неразрушающего контроля прочности бетона.

** по данным источника [3] без построения частной градуировочной зависимости

В основном применяются методы неразрушающего контроля. При этом большая часть работ выполняется косвенными методами. Среди них наиболее распространенными на сегодняшний день являются ультразвуковой метод по ГОСТ 17624-2012, методы ударного импульса и упругого отскока по ГОСТ 22690. Однако при использовании указанных методов редко соблюдаются требования стандартов по построению частных градуировочных зависимостей. Некоторые исполнители не знают этих требований. Другие знают, но не понимают, насколько велика ошибка результатов измерений при использовании зависимостей, заложенных или прилагаемых к прибору, вместо зависимости, построенной на конкретном исследуемом бетоне. Есть «специалисты», которые знают об указанных требованиях норм,но пренебрегают ими, ориентируясь на финансовую выгоду и неосведомленность заказчика в данном вопросе.

Про факторы, влияющие на ошибку измерения прочности без построения частных градуировочных зависимостей, написано много работ, в том числе приведенные в списке литературы [1,2]. В табл. 1 представлены данные по максимальной погрешности измерений различными методами, приведенные в монографии по неразрушающему контролю бетона [3].

В дополнение к обозначенной проблеме использования несоответствующих («ложных») зависимостей обозначим еще одну, возникающую при обследовании. Согласно требованиям СП 13-102-2003 обеспечение выборки измерений (параллельных испытаний бетона косвенным и прямым методом) на более чем 30 участках является необходимым, но не достаточным для построения и использования градуировочной зависимости. Необходимо, чтобы полученная парным корреляционнорегрессионным анализом зависимость имела высокий коэффициент корреляции (более 0,7) и низкое СКО (менее 15% от средней прочности). Чтобы данное условие выполнялось, точность измерений обоих контролируемых параметров (например, скорость ультразвуковых волн и прочность бетона) должна быть достаточно высокой, а прочность бетона, по которому строится зависимость, должна изменяться в широком диапазоне.

При обследовании конструкций указанные условия выполняются редко. Во-первых, даже базовый метод испытания образцов нередко сопровождается высокой погрешностью. Во-вторых, за счет неоднородности бетона и других факторов [4] прочность в поверхностном слое (исследуемая косвенным методом) может не соответствовать прочности того же участка на некоторой глубине (при использовании прямых методов). И наконец, при нормальном качестве бетонирования и соответствии класса бетона проектному в пределах одного объекта редко можно встретить однотипные конструкции с прочностью, изменяющейся в широком диапазоне (например, от В20 до В60). Таким образом, зависимость приходится строить по выборке измерений с малым изменением исследуемого параметра.

Определение прочности бетона неразрушающими методами контроля Рис. 1 . Зависимость между прочностью бетона и скоростью ультразвуковых волн

В качестве наглядного примера вышеуказанной проблемы рассмотрим градуировочную зависимость, представленную на рис.1. Линейная регрессионная зависимость построена по результатам ультразвуковых измерений и испытаний на прессе образцов бетона. Несмотря на большой разброс результатов измерений, зависимость имеет коэффициент корреляции 0,72, что допустимо по требованиям СП 13-102- 2003. При аппроксимации функциями, отличными от линейной (степенной, логарифмической и пр.) коэффициент корреляции был менее указанного. Если бы диапазон исследуемой прочности бетона был меньше, например от 30 до 40 МПа (область, выделенная красным цветом), то совокупность результатов измерений превратилась бы в «облако», представленное в правой части рис. 1. Данное облако точек характеризуется отсутствием связи между измеряемым и искомым параметрами, что подтверждается максимальным коэффициентом корреляции 0,36. Иными словами, градуировочную зависимость здесь не построить.

Также необходимо отметить, что на рядовых объектах количество участков измерения прочности для построения градуировочной зависимости сопоставимо с общим количеством измеряемых участков. В данном случае прочность бетона может быть определена по результатам только прямых измерений, а в градуировочной зависимости и использовании косвенных методов контроля уже не будет смысла.

Таким образом, без нарушения требований действующих норм для определения прочности бетона при обследовании в любом случае необходимо в том или ином объеме использовать прямые неразрушающие либо разрушающие методы контроля [2]. Учитывая это, а также обозначенные выше проблемы, далее более подробно рассмотрим прямые методы контроля.

К данной группе по ГОСТ 22690-2015 относится три метода:

  1. Метод отрыва;
  2. Метод отрыва со скалыванием;
  3. Метод скалывания ребра.

Метод отрыва основан на измерении максимального усилия, необходимого для отрыва фрагмента бетонной конструкции. Отрывающая нагрузка прилагается к ровной поверхности испытываемой конструкции за счет приклеивания стального диска (рис. 2), имеющего тягу для соединения с прибором. Для приклеивания могут использоваться различные клеи на эпоксидной основе. В ГОСТ 22690 рекомендуются клеи ЭД20 и ЭД16 с цементным наполнителем. На сегодняшний день могут применяться современные двухкомпонентные клеи,производство которых хорошо налажено (POXIPOL, «Контакт», «Момент» и др.). В отечественной литературе по испытанию бетона [5, 6] методика испытания предполагает приклеивание диска к участку испытания без дополнительных мероприятий по ограничению зоны отрыва. В таких условиях площадь отрыва является непостоянной и должна определяться после каждого испытания. В зарубежной практике перед испытанием участок отрыва ограничивается бороздой, создаваемой кольцевыми сверлами (коронками). В данном случае площадь отрыва постоянна и известна, что увеличивает точность измерений.

Определение прочности бетона неразрушающими методами контроля Рис. 2. Прибор для метода отрыва с диском для приклеивания к бетону

После отрыва фрагмента и определения усилия определяется прочность бетона на растяжение (Rbt),по которой с помощью пересчета по эмпирической зависимости может быть определена прочность на сжатие (R). Для перевода можно воспользоваться выражением, указанным в пособии [7]:

Определение прочности бетона неразрушающими методами контроля

Для метода отрыва могут применяться различные приборы, используемые и для метода отрыва со скалыванием, такие как ПОС-50МГ4, ПИВ, DYNA (рис. 2), а также старые аналоги: ГПНВ-5, ГПНС-5. Для проведения испытания необходимо наличие захватного устройства, соответствующего тяге, расположенной на диске.

В России метод отрыва не нашел широкого распространения. Об этом свидетельствует и отсутствие серийно выпускаемых приборов, приспособленных для крепления к дискам, а также самих дисков. В нормативных документах отсутствует зависимость для перехода от усилия вырыва к прочности на сжатие. В новом ГОСТ 18105-2010, а также предшествующем ГОСТ Р 53231-2008 метод отрыва не включен в перечень прямых методов неразрушающего контроля и вообще не упоминается. Причиной этому, по всей видимости, является ограниченный температурный диапазон применения метода, что связано с продолжительностью твердения и (или) невозможностью использования эпоксидных клеев при низкой температуре воздуха. Большая часть России расположена в более холодных климатических зонах, чем страны Европы, поэтому данный метод, широко применяемый в европейских странах, в нашей стране не используется. Другим отрицательным фактором является необходимость сверления борозды, что дополнительно снижает производительность контроля.

Контроль прочности бетона методом отрыва со скалыванием

Данный метод имеет много общего с описанным выше методом отрыва. Основным отличием является способ крепления к бетону. Для приложения отрывающего усилия используются лепестковые анкеры различных размеров. При обследовании конструкций анкеры закладываются в шпур, пробуренный на участке измерения. Так же, как и при методе отрыва, измеряется разрушающее усилие (Р). Переход к прочности бетона на сжатие осуществляется по указанной в ГОСТ 22690 зависимости:

Определение прочности бетона неразрушающими методами контроля

где m1— коэффициент, учитывающий максимальный размер крупного заполнителя, m2 — коэффициент перехода к прочности на сжатие, зависящий от вида бетона и условий твердения.

В нашей стране данный метод нашел, пожалуй, самое широкое распространение благодаря своей универсальности (табл.1), относительной простоте крепления к бетону, возможности испытания практически на любом участке конструкции. Основными ограничениями для его применения являются густое армирование бетона и толщина испытываемой конструкции, которая должна быть больше, чем удвоенная длина анкера. Для выполнения испытаний могут использоваться приборы, указанные выше.

Помимо более простого и быстрого крепления к бетону конструкции по сравнению с методом отрыва, не требуется обязательное наличие ровной поверхности. Главным условием является необходимость того, чтобы кривизна поверхности была достаточной для установки прибора на тягу анкера. В качестве примера на рис. 3 представлен прибор ПОС-МГ4, установленный на деструктированную поверхность устоя гидротехнического сооружения.

Контроль прочности бетона методом скалывания ребра

Последним прямым методом неразрушающего контроля является модификация метода отрыва — метод скалывания ребра. Основное отличие заключается в том, что прочность бетона определяют по усилию (Р), необходимому для скалывания участка конструкции, расположенному на внешнем ребре. В нашей стране долгое время выпускались приборы типа ГПНС-4 и ПОС-МГ4 Скол, конструкция которых предполагала обязательное наличие двух рядом расположенных внешних углов конструкции. Захваты прибора подобно струбцине крепились на испытываемый элемент, после чего через захватывающее устройство прилагалось усилие к одному из ребер конструкции. Таким образом, испытание можно было проводить только на линейных элементах (колонны, ригели) или в проемах на краях плоских элементов (стены, перекрытия). Несколько лет назад была разработана конструкция прибора, которая позволяет устанавливать его на испытываемый элемент с наличием только одного внешнего ребра. Закрепление осуществляется к одной из поверхностей испытываемого элемента при помощи анкера с дюбелем. Данное изобретение несколько расширило диапазон применения прибора, но одновременно с этим уничтожило основное преимущество метода скалывания, которое заключалось в отсутствии необходимости сверления и потребности в источнике электроэнергии.

Прочность бетона на сжатие при использовании метода скалывания ребра определяется по нормированной зависимости:

Определение прочности бетона неразрушающими методами контроля

где m — коэффициент, учитывающий крупность заполнителя.

Таблица 2. Сравнительные характеристики прямых методов неразрушающего контроля

О admin

Оставить комментарий

Ваш email нигде не будет показанОбязательные для заполнения поля помечены *

*

x

Check Also

Опалубка перекрытий на стойках: объемная, съемная и несъемная

Опалубка перекрытий — виды и особенности Опалубка перекрытий является одним из основных элементов, применяемых при монолитном строительстве. На сегодняшний день существует множество разновидностей таких систем, которые позволяют выполнять монтаж конструкций на различной высоте с соблюдением ...

Металлическая опалубка съемная и несъемная: вес и характеристики, ГОСТ, производство, цена

Металлическая опалубка для фундамента Опалубкой называют временную формообразующую конструкцию, которая предназначена для получения железобетонных и бетонных элементов. Для изготовления опалубки применяют различные материалы. Из пенополистирола и железобетонных плит изготавливается несъемная опалубка; металлическая, деревянная, комбинированная, изготовленная ...

Как сделать дренаж фундамента и возвести дренажную систему на участке?

Инструкция по созданию дренажа фундамента Тема нашей статьи — как сделать дренаж фундамента для частного дома или коттеджа самостоятельно, без привелечения сторонних специалистов и сложных расчетов. Причем наши рекомендации коснутся, и пристенного, и кольцевого варианта ...

Стоимость несъемной опалубки из пенополистирола

Сколько стоит квадратный метр несъемной опалубки? На территории России существует большое количество компаний, которые занимаются производством блоков из пенополистирола для монтажа несъемного вида опалубки. Челябинская компанияООО «ДСМ Строй» — занимается производством и реализацией пенополистирольных блоков, ...

Фундамент на глине: какое основание лучше делать на глинистой почве?

Выбор и строительство фундамента на глинистой почве Глина относится к категории пучинистых грунтов, поэтому фундамент на глинистой почве может повести себя достаточно капризно. Глина хорошо и быстро размывается водой, теряя свою первоначальную форму. Ее пластичность ...

Высота фундамента над землей: как рассчитать полную высоту для двухэтажного деревянного дома

Минимальная высота фундамента над землей и полная высота Известно, что бетонный фундамент любого типа обязательно должен возвышаться на какое-то расстояние над уровнем почвы. Благодаря этому удается добиться изоляции стен постройки от его основания. Тем самым ...

Деревянные сваи: дома на деревянных опорах, забивка, монтаж, цена

Деревянные сваи — виды и особенности применения Деревянные сваи – это классические, висячие опоры забивного типа. Для заглубления такой опоры используют копр, пресс или вибропогружатель. Хотя небольшую сваю можно вбить в землю обычным молотом. Заглубленная ...

Расчет свайного фундамента: расстояние между сваями, цена

Расчет свайного фундамента — что принимать во внимание? Расчет свайного фундамента, как правило, ведется по максимальным нагрузкам, превышение которых вызовет разрушение всей конструкции жилища. Причем при расчетах свайного фундамента указанные нагрузки следует проецировать и на ...

Утепление цоколя фундамента: как утеплить пенополистиролом, керамзитом, нужно ли делать

Утепление цоколя фундамента — технология проведения работ Утепление цоколя фундамента позволяет сэкономить на процессе строительства основания. Ведь толщина стенки, определяемая по несущей способности фундамента, будет намного меньше того же параметра, определенного по теплостойкости строительного материала. ...

Столбовой фундамент: устройство и монтаж фундаментных столбиокв

Столбовой фундамент — особенности устройства основания Выбор фундамента для своего жилища задача не простая. Из нескольких видов основания для дома нужно выбрать то, которое больше подойдет для вашей местности, типу постройки и бюджету. Фундамент, как ...

Какой цемент для фундамента лучше: выбор марки

Выбор цемента для фундамента — какой лучше? Цемент – вещество, обладающее вяжущими свойствами. Он не заменим в строительстве, в том числе для возведения фундамента. Если его смешать с наполнителями, такими как песок, гравий, щебень и ...

Армирование свай: армокаркасы для укрепления буронабивных опор, цена

Армирование свай — варианты и методики укрепления Опоры для свайного фундамента подразделяются на готовые, т.е. изготовленные в заводских условиях и устраиваемые на месте. По характеру работы в грунте сваи делятся на висячие и сваи – ...

Пропорции бетона для фундамента: оптимальный состав раствора на 1 м3

Оптимальный состав и пропорции бетона для фундамента Пропорции для приготовления бетонной смеси определяют эксплуатационные характеристики любого строения, сооруженного с применением подобного строительного материала. Ведь от рецепта приготовления бетона зависит и прочность, и морозостойкость, и влагостойкость, ...

Усиление фундамента сваями: буроинъекционными, винтовыми, буронабивными

Фундаменты усиливаются с использованием свай на стадии выполнения проектных работ, когда при проведении инженерных изысканий оказывается, что несущий грунт достаточно мощного слоя располагается на значительной глубине или высоком УГВ. Выполнение таких работ не представляет особой ...

Облицовка фундамента дома пластиковыми панелям, природным или искусственным камнем

Облицовка фундамента дома: материалы и особенности Хороший фундамент – это основа прочного и долговечного строения. Поэтому он должен быть надежно защищен от неблагоприятного внешнего воздействия: механических повреждений или разрушений из-за попадания атмосферных осадков. Кроме этого, ...

Строительная свая для малоэтажного строительства

Строительная свая — типы и особенности Строительная свая используется при сборке фундамента, в качестве вертикального опорного элемента, удерживающего плиту или балку ростверка. Причем от типа и качества сваи зависят все характеристики фундамента. И в данной ...

Рейтинг@Mail.ru