Методы и средства неразрушающего контроля качества бетонных конструкций

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

Таблица 2. Скалывание ребра

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

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

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).