Методы неразрушающего контроля бетона

Для уверенности в качестве, долговечности и сопротивляемости внешним факторам бетонных конструкций непосредственно во время их постройки и перед эксплуатацией необходимо измерить характеристики прочности бетона. Для этого есть два разных способа. При разрушающем способе контроля бетонных конструкций необходимо создать тестовый образец и определить характеристики бетона, разрушив его. Но такая возможность есть не всегда, поэтому на строительных площадках популярны методы неразрушающего контроля бетона. Они, в свою очередь, бывают условно-неразрушающие, или прямые, и косвенные. Среди последних особо выделяют ультразвуковой и радиографический, которые требуют специального оборудования и работы специалиста.

Прямые методы неразрушающего контроля

Прямые методы контроля бетона относятся к неразрушающим довольно условно, поскольку, хотя не разрушают бетонную конструкцию целиком, так или иначе связаны с повреждением этих конструкций. Это может повлиять на прочность целого сооружения, на его несущую способность, хотя и меньше, чем если бы для проверки прочности бетона использовались разрушающие методы. Основная причина их популярности и того, что к использованию прямых методов проверки часто прибегают на строительных площадках – большая точность результатов, как и в случае с разрушающими методами, но при этом конструкция фактически не повреждается. При применении прямых методов не может быть ошибки или погрешности, и сразу видны характеристики бетона.

К ним относятся метод отрыва со скалыванием, скалывания ребра и отрыва диска.

Метод отрыва со скалыванием

Этот метод измерения требует наличия специального измерительного прибора. В процессе проверки специальный анкер вставляется в стену, после чего с использованием измерительного прибора определяются характеристики конкретной бетонной конструкции. В этом случае характеристикой бетона становится размер усилия, которое нужно приложить для вырывания анкера из конструкции. Этот метод обеспечивает большую точность проверки, а кроме того, для полученных данных можно найти таблицы зависимостей, которые помогут в определении прочности бетона. Однако это довольно трудоемкий и не самый быстрый метод, который к тому же невозможно применять в бетонных конструкциях с густой арматурной сеткой. Тонкие бетонные слои для проверки таким методом тоже не подходят, он применяется только для конструкций достаточной толщины.

Метод скалывания ребра

При этом методе испытывается усилие, которое понадобится приложить, чтобы отколоть фрагмент от бетонной конструкции на ее углу. Лучше всего подходит для определения прочности колонн с квадратным сечением, балок, свай и других линейных фрагментов. Этот метод более простой в использовании, чем другие прямые способы неразрушающего контроля бетона, не требует какой-либо подготовки перед проведением или специфических приборов. Однако он не подойдет, если слой бетона слишком тонкий – то есть меньше двух сантиметров – или уже был сильно поврежден до проверки. Это может исказить картину и дать недостоверные результаты, так что перед использованием такого метода контроля бетона стоит убедиться, что конструкция не имеет дефектов.

Метод отрыва диска

Этот способ гораздо менее популярен, чем предыдущие. Чаще всего он использовался в советское время, а сейчас почти не применяется. Тем не менее, у него есть ряд преимуществ. К примеру, этот метод не требует столько усилий по подготовке и воплощению, как метод отрыва со скалыванием. Подходит он и для проверки прочности больших конструкций с густой арматурной сеткой, где способ отрыва со скалыванием или метод скалывания ребра не могут быть использованы. Однако и без нюансов не обходится. К примеру, при этом методе нужно очень точно придерживаться определенного температурного режима. Также он не может быть проведен за короткий отрезок времени: специальные диски необходимо приклеить на тестируемую конструкцию за некоторое время до проведения испытаний. Обычно это время составляет от трех часов до суток.

Косвенные методы

В отличие от прямых методов контроля бетона такие методы могут быть названы неразрушающими в полной мере. Они не повреждают тестируемую конструкцию, не сказываются на ее несущих характеристиках. Минусами косвенных методов проверки характеристик прочности бетона может быть названа большая погрешность результатов. В их точности нельзя быть уверенными наверняка. Именно поэтому при проверке объектов на строительных площадках часто косвенные методы используют одновременно с прямыми. Сначала каким-либо из прямых методов проверяют подходящие части конструкции, одновременно проверяя их же методами косвенными. После этого составляют таблицы зависимости с использованием данных, полученных от обоих методов. После этого можно проверять любые детали только косвенными методами, будучи более уверенными в точности полученных результатов.

К косвенным методам относятся метод упругого отскока, метод пластической деформации, метод ударного импульса. Также косвенными считаются радиографический и ультразвуковой методы неразрушающего контроля бетона, но они требуют более специфической техники и умений специалиста, который проводит проверку.

Метод упругого отскока

Суть этого метода – в определении и измерении пути специального бойка после того, как он ударяется о бетон. Метод был изначально предназначен для определения твердости металла, но хорошо подходит и для измерения параметров бетона. Для проведения такого исследования необходим специальный прибор – склерометр, или молоток Шмидта. Он представляет собой молоток с системой пружин внутри, которые после удара о поверхность допускают свободный отскок и измеряют его величину и направление. Для определения точных характеристик нужно провести до десятка проверок на одном участке бетонной конструкции и определить среднее значение полученных величин. Измерения проводятся достаточно быстро, без предварительной подготовки, и при этом молоток Шмидта может с достаточной степенью достоверности определить прочность как обычных объектов из бетона, так и густоармированных, в отличие от прямых способов, которые не всегда подходят для всех типов бетонных конструкций. Также этот метод хорошо работает с тонкими слоями бетона. Но он может проверить прочность только верхнего слоя бетона, в среднем толщина проверочного слоя – до трех сантиметров, а прибор необходимо часто проверять на наличие погрешности.

Метод пластической деформации

Этот метод – самый простой, быстрый и бюджетный из косвенных методов контроля бетона. С его помощью определяют твердость материала по следу, который после удара оставит шарик или стержень из стали. Шарик или стержень встроен в молоток, которым и ударяют по поверхности под углом 90 градусов. После удара отпечатки на бойке и бетоне измеряют, сопоставляют и вычисляют среднее значение по результатам нескольких ударов. Соотношение размеров отпечатков и определит прочность бетона. Метод простой и быстрый. Так же, как и предыдущий, может использоваться в бетонных объектах с арматурной сеткой. Но не обошлось без недостатков. Среди них – не только неточность способа и то, что проверяет только внешний слой бетона, но еще и невозможность применить метод для определения прочности бетона, который должен выдерживать нагрузку больше 500 кг.

Метод ударного импульса

Этот метод считается самым популярным. Он простой в исполнении и универсальный в применении. Измерения прочности бетона также проводятся при помощи молотка, или склерометра Шмидта. Специальный боек устройства ударяется о бетон, после чего происходит его деформация. Прибор измеряет реакцию бетонной конструкции и выдает результат – параметры прочности на сжатие материала. Этот метод также не универсален. Как и предыдущие, он подходит для контроля только внешнего слоя бетона, не глубже пяти сантиметров. Зато он хорошо проверяет армированные бетонные конструкции, легкий и быстрый в использовании.

Радиографический метод неразрушающего контроля

Такой метод состоит в просвечивании конструкций рентгеновскими лучами. Он может быть использован не только для определения прочности бетона и наличия в глубине конструкции дефектов, но и, к примеру, для определения мест пролегания арматурной сетки. С помощью этого метода также можно получить данные и про другие характеристики бетона, такие как пористость или плотность. Он довольно эффективен и дает малую погрешность. Но для его применения необходима специальная аппаратура и специалист, занимающийся работой с ней. В отличие от других способов, метод радиографического контроля бетона небезопасен для людей, поэтому необходимо соблюдать технику безопасности при выборе этого способа проверки.

Ультразвуковой метод неразрушающего контроля

Заключается в просвечивании бетонных конструкций ультразвуковыми волнами. После прохождения волн через бетонную конструкцию они регистрируются, и по скорости их прохождения можно определить прочность бетона. У этого метода существуют две разновидности: поверхностное прозвучивание, когда прибор, испускающий волны, установлен с одной стороны; и сквозное прозвучивание, когда датчики расположены с обеих сторон. Последняя разновидность позволяет определить, нет ли дефектов не только во внешнем, но и в глубинных слоях бетона. Этот метод, как и предыдущий, может использоваться для определения дополнительных характеристик бетона и определения внутри конструкций арматурной сетки.

Заключение

Прямые способы контроля бетонных конструкций, несмотря на то, что повреждают бетонный монолит готовой конструкции, не настолько влияют на прочность конструкции в целом, как разрушающие методы контроля. Также они сопряжены с довольно длительной подготовкой или большими усилиями. При этом прямые способы обеспечивают большую точность результата практически без погрешностей, не требуя особо сложного и технологичного оборудования. Косвенные же методы контроля бетона оставляют конструкцию неповрежденной, никак не влияют на ее прочность и несущие способности. Но при этом их точность существенно ниже, чем у прямых методов, в проверке задействовано технологичное оборудование, которое необходимо регулярно проверять на погрешность, и для получения окончательных результатов нужно проводить дополнительные вычисления. Тем не менее, радиографический и ультразвуковой методы контроля, несмотря на трудности в применении, связанные с тем, что они требуют специального оборудования и участия специалиста, обеспечивают высокую точность проверки бетона.