Измерители прочности бетона

Бетон является строительным материалом, получаемым после смешивания правильного соотношения компонентов (цемент, щебень, песок, вода и прочие вяжущие вещества), с последующим затвердеванием смеси. Основным компонентом для затвердевания служит цемент.

Неразрушающий контроль бетона на твердость относится к важному фактору. Параметры эксплуатации бетона зависят от однородности бетонной смеси и качества компонентов. Поэтому, при заливке смеси, необходимо обеспечивать необходимый контроль бетона. Одним из способов неразрушающего контроля бетона является метод, который направлен на поиск дефектов в бетонных конструкциях и сооружениях. Благодаря использованию данного метода можно проверить однородность укладки, а также прочность при сжатии.

Факторы, влияющие на прочность:

• марка цемента и состав смеси;
• возраст сооружения (продолжительность его эксплуатации);
• время схватывания и затвердения;
• взаимодействие материала с углекислым газом (карбонизация);
• виды заполнителя.

При проверке качества бетонных изделий чаще всего применяют следующие методы неразрушающего контроля бетона:

• использование удара — излучение импульсов и определение реакции бетонного камня на полученный импульс;
• проверка ультразвуком — излучение ультразвуковых волн сквозь толщину.

В качестве инструментов при неразрушающем контроле бетона применяются акустические дефектоскопы, локаторы арматурных стержней, молоты Шмидта и прочие приборы.

Разрушающие методы

Стандартно качество бетонной смеси оценивают в ходе испытаний образцов. Их тестируют на сжатие, прочность, растяжение, изгиб. При этом используют разрушающие методики, не лишенные недостатков. Например, результаты после таких испытаний можно получить только спустя какое-то время, материал в исследуемых образцах часто отличается от реального в структуре конструкции. Кроме того, прочностные характеристики образца зависят от его конфигурации и размеров.

Разрушающие методы предполагают отбор образцов с исследуемой конструкции или изготовление проб, сделанных по той же технологии, что и планируемое сооружение. На образцы осуществляется воздействие с разной нагрузкой, в результате которого они разрушаются. Поэтому методы разрушающего контроля чаще применяют в лабораторных условиях.

Особенности неразрушающих методик

Испытание неразрушающими методиками подразумевает оценку бетонных конструкций посредством анализа разных факторов, влияющих на диаметр арматуры, прочность, влажность, адгезию и прочие свойства. Данный тип диагностики актуален тогда, когда сведений о характеристиках конструкции и арматуры нет, а объемы контроля значительные. Применяют неразрушающие способы как в полевых, так и в лабораторных условиях.

Главные преимущества методик:

• Сохранение свойств, целостности проверяемой конструкции.
• Возможность проведения непосредственно на объекте, без отбора образцов и доставки в лабораторию.
• Широкая сфера применения.

Основной показатель качества бетона – это прочность. От нее зависят условия использования, долговечность, надежность конструкции. Например, если материал пластичный и морозостойкий, но недостаточно прочный, здание разрушится. Поэтому проверка прочностных характеристик выполняется с особой тщательностью. Исследования проводят в соответствии с ГОСТ 17624, 22690, 18105. К неразрушающим относятся механические способы: скол, отрыв, вдавливание, удар, а также ультразвуковое и радиографическое обследование.

Проверки проводят по графику в возрасте сооружения, установленном проектом, либо при необходимости. Благодаря испытаниям удается оценить распалубочную/отпускную прочность, а также сравнить реальные показатели с теми, которые указаны в паспорте.

Неразрушающий контроль

Компоненты должны быть чистыми, без примесей, а вода – пресной.

Это такой вид контроля параметров и свойств, который не должен приводить к нарушению пригодности бетона к последующей эксплуатации или использованию. Контроль неразрушающего типа приобретает особую важность при возведении и во время эксплуатации особо важных компонентов, конструкций или изделий.

Проводя определение прочностных показателей при помощи неразрушающих методов контроля, очень важно понимать, что результаты всех этих методов основаны на косвенных характеристиках. Отдать предпочтение тому или иному методу невозможно, они все имеют свои плюсы, минусы и ограничения применения. Для более точного определения лаборатория должна быть оснащена аппаратами неразрушающего контроля, включающими все методы контроля. Начальный этап существования здания характеризуется осуществляемым контролем на соответствие линейных размеров проекту и отсутствие значительных отклонений от норм и правил строительства.

Для этого используют:

• всевозможные линейки;
• нутромеры;
• рулетки;
• скобы;
• штангенциркули;
• микроскопы;
• щупы и др. специальное оборудование.

Схема защиты

Отклонения конструкций от допустимых горизонтальных и вертикальных показателей обычно измеряются:

• нивелиром;
• теодолитом;
• поверочной линейкой.

В уже построенных зданиях прочностные показатели отдельных элементов конструкции обычно определяются двумя методами.

1. В одном из них конструкцию нагружают вплоть до момента ее разрушения, определяя таким образом максимальную несущую способность. Но такой метод является очень дорогостоящим и нецелесообразным с экономической точки зрения.
2. Намного привлекательнее и более удобнее неразрушающие методы, в которых подразумевается использование специальных приборов для оценки состояния конструкций. Такие случаи подразумевают обработку получаемых результатов и значений с помощью специальных компьютерных программ, позволяющих с достаточной точностью получать значения конечных характеристик.

Допустимая погрешность при проведении испытаний – наиболее весомый фактор определения методов и средств контроля и измерений. При этом очень важны легкость в обработке результатов и удобство в проведении работ.

Неразрушающие методы опираются на косвенные показатели:

• отпечаток;
• напряжение, приводящее к частичным (локальным) разрушениям конструкции;
• энергия, затрачиваемая при ударе.

Подробнее о наиболее часто применяемых методах контроля неразрушающего типа для бетона и др. строительных материалов будет описываться далее.

Виды неразрушающих методов контроля

На данный момент существует несколько методов оценки материала, условно их классифицируют на косвенные и прямые. Рассмотрим каждый из них подробно.

Прямые способы неразрушающего контроля

К таким способам относятся:

• Отрыв со скалыванием, при котором оценивают усилие, необходимое для разрушения бетона при вырывании из него анкера. Способ обладает высокой точностью, но не подходит для исследования тонкостенных или густоармированных сооружений. К тому же, он трудоемкий.
• Скалывание ребра. При таком исследовании измеряют усилие, которое требуется для скалывания бетона в углу конструкции. Способ применяют, чтобы выявить прочностные характеристики линейных сооружений – свай, опорных балок, колонн с квадратным сечением. Метод прост в реализации, не требует предварительной подготовки, но не подходит для поврежденных монолитов и бетона с толщиной больше 2 см.
• Отрыв диска из металла. Во время испытания фиксируется усилие, которое разрушает бетон при отрыве от него металлического диска. Эту методику часто применяли в Советском Союзе, а сегодня к ней практически не прибегают из-за ограничений в плане температуры. Способ подходит для густоармированных конструкций, отличается простотой выполнения, но требует дополнительной подготовки. На поверхность бетонной конструкции приходится заранее клеить металлические диски. Примерно за 3-24 часа до проверки.

У прямых методов есть ряд недостатков. При реализации исследований нужно рассчитывать глубину залегания и частоту армирования, тщательно готовиться. Кроме того, поверхность монолита частично повреждается, что может оказать несущественное, но все же влияние на эксплуатационные характеристики.

Испытания с применением ударного импульса

Испытание бетона методом неразрушающего контроля за счет ударно-импульсного воздействия более производительное, в сравнении с прямыми способами. Но с его помощью можно проверить бетон толщиной не больше 25-30 мм. Перед проверкой поверхность зачищается. Исследование проводится с использованием зонда Виндзора. Это специальный прибор, который состоит из пистолета, работающего от пороха, зондов из закаленного сплава, картриджей и глубиномера, который измеряет глубину проникновения. Также используется дополнительное оборудование.

Диаметр зонда 6,5 мм, длина – 8 см. Его вводят в бетон посредством порохового заряда. Показатель прочности на сжатие зависит от глубины проникновения зонда. Перед проведением испытания прибор калибруют по типу бетона, по виду и размеру заполнителя.

Этот неразрушающий метод дает переменные результаты, поэтому назвать его максимально точным нельзя. Но получить примерные расчеты на месте, непосредственно в конструкции, с его помощью можно. После теста на поверхности остаются небольшие пятна, других повреждений нет.

Испытания на отскок

Для проведения теста применяют молоток Шмидта. Весит инструмент 1,8 кг, используется в лабораторных и полевых условиях. Состоит из пружинной массы, которая находится в поршне внутри трубчатого корпуса. За счет пружины молоток прижимается к бетонной поверхности. Расстояние отскока измеряют по шкале. Применяют инструменты на горизонтальных, вертикальных, наклонных поверхностях. Главное, откалибровать прибор в правильном положении.

Калибровку выполняют посредством цилиндров из заполнителя и цемента, которые будут применять в работе. Закрытые цилиндры надежно фиксируются в аппарате. После нескольких измерений выводится среднее значение – это и есть прочность на сжатие.

Главные особенности исследования:

• Прочность определяется по градуированным кривым, которые учитывают положение молотка, т.к. величина отскока зависит от направления.
• Средний показатель высчитывается после 5-10 измерений. Расстояние между местами, где сделаны удары, составляет минимум 3 см.

Испытание бетона методом неразрушающего контроля с применением молота Шмидта – это простой, быстрый, недорогой способ исследования. Но абсолютной достоверностью способ не обладает – прочностные характеристики можно определить только в поверхностном слое материала толщиной 2-3 см. На достоверность результатов влияет ряд факторов: размер, конфигурация образца, гладкость поверхности, тип, влажность бетона, степень карбонизации поверхности.

Метод пластической деформации

Это самое недорогое исследование, которое определяет твердость поверхности посредством измерения следа, оставленного встроенным в молоток стальным шариком. Молоток ставят перпендикулярно поверхности конструкции, делают два удара. Затем измеряют отпечаток на бойке и бетонной поверхности. Данные фиксируют, рассчитывают среднее значение. По соотношению размеров определяют характеристики.

Работает прибор для испытания методом пластической деформации по принципу вдавливания штампа статическим давлением или ударом. Чаще применяют приборы ударного воздействия. Это ручные или пружинные молотки, маятниковые инструменты с шариковым или дисковым штампом.

Для проведения испытания действует ряд требований. Так, диаметр шарика не должен быть меньше 1 см, твердость стали – от HRC60, толщина диска – не менее 1 мм, а энергия удара – от 125 Нм. Такой способ используют для проверки бетона класса не выше В40, а также густоармированных конструкций.

Ультразвуковой неразрушающий контроль бетона

Ультразвуковое измерение на данный момент – самый точный метод испытания прочностных характеристик бетона на месте. Суть исследования – в измерении времени, за которое ультразвук проходит через бетон. Для проведения теста применяют специальные приборы, которые состоят из генератора и приемника импульсов.

Генерация ультразвука осуществляется за счет пьезоэлектрических кристаллов. Такие же кристаллы установлены в приемнике. Время прохождения измеряют электронные измерительные цепи.

Ультразвуковое тестирование проводится в полевых и лабораторных условиях – на образцах и в готовых конструкциях. На точность измерений влияет ряд факторов, например:

• Наличие ровного контакта с проверяемой поверхностью.
• Длина пути не меньше 30 см, иначе из-за неоднородности могут возникнуть ошибки.
• Подходящий температурный режим в пределах 5-30 градусов. Если температура ниже нуля, увеличивается частота импульсов.
• Наличие арматуры в бетонной конструкции, которая оказывает влияние на скорость импульсов. Поэтому при наличии стали на пути прохождения ультразвука придется делать поправки.

Ультразвуковой контроль – идеальный инструмент, который определяет однородность бетона. Применять метод можно на готовых или строящихся объектах. Учтите, что значительные различия скорости импульса внутри конструкции стопроцентно указывают на дефект. Если скорость высокая, бетон обладает хорошим качеством. Таким образом, ультразвуковой контроль позволяет установить однородность бетона, выявить трещины, дефекты.

Радиографический метод неразрушающего контроля бетона

Радиографическая методика используется для определения расположения арматуры, исследования плотности, установления пористости бетонной конструкции. Способ основан на использовании рентгеновских лучей. Для проверки материалов применяют специальное оборудование. Нужно учесть, что метод несет угрозу для здоровья людей, поэтому важно соблюдать требования по технике безопасности во время его использования.

Существуют и другие неразрушающие методики: акустическая, вибрационная, инфракрасная. Но применяют их редко. Базовые – это ультразвук, ударный импульс, отрыв со скалыванием. Сложнее всего тестировать конструкции, находящиеся под воздействием агрессивных сред: солей, кислот, масел, высоких или низких температур. В этом случае поверхностный слой, где нарушена структура, выявляют простукиванием, визуально, смачиванием фенолфталеиновым раствором. При подготовке бетонных конструкций такого типа удаляют поверхностный слой в зоне контроля, затем участок зачищают наждачным камнем. Прочностные характеристики определяют только разрушающими методами, путем отбора образцов.

У каждой технологии есть свои градации и рекомендованные значения прочностных характеристик. Максимальные показатели регламентируются значениями, полученными от производителей приборов, эмпирическими результатами. Данные исследований сводят в специальных таблицах.

Определение прочности бетона проводят на участках поверхности монолита, где нет аморфных отслоений и видимых повреждений.

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.

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).

Измерения диаметра арматуры и защитного слоя

Данные испытания также проводят в обязательном порядке, т.к. главная задача защитного слоя – обеспечение надежного сцепления бетона и арматуры при монтаже и эксплуатации конструкции. Также слой защищает от высокой влажности, перепадов температуры, агрессивного воздействия. Толщина защитного слоя регламентируется условиями эксплуатации монолита, диаметром и видом арматуры. Контроль толщины выполняют по ГОСТ 22904.

Для проверки качества арматуры и защитного слоя применяют специальные приборы – арматурные локаторы. Работа приборов основана на принципе импульсной магнитной индукции. Они измеряют толщину защитного слоя, находят арматуру в структуре бетона, определяют ее местоположение, фиксируют сечение, диаметр и прочие показатели. Также обязательными считаются контроль влажности, морозостойкости бетона, адгезии облицовочных и защитных покрытий.

Цель неразрушающих исследований

Методы НК предназначены:

• для оценки прочности и других свойств бетонных конструкций;
• для отслеживания и выявления коррозионных процессов;
• для измерения размеров трещин, определения локализации дефекта;
• для оценки качества раствора;
• для выявления уязвимых мест в бетонной конструкции.

Методики имеют прочную научную основу, но так как бетон неоднороден, интерпретация результатов сильно затруднена. На достоверность исследований влияют качество изготовления смеси, условия окружающей среды. Правильно интерпретировать результаты может только опытный специалист с необходимыми навыками и знаниями.

Основные цели и задачи неразрушающего контроля заключаются в оценке прочности, однородности и неоднородности бетонной конструкции, выявлении трещин, пустот, изменений в структуре, в определении содержания сульфатов, щелочей, хлоридов в материале.

Измерители прочности бетона от

представляет измерители прочности бетона в ассортименте:

• ОНИКС 2.5 – портативный электронный склерометр на основе метода ударного импульса;
• ОНИКС 2.6 – портативный измеритель прочности бетона с улучшенной системой визуализации результатов;
• ОНИКС 2М – самый компактный моноблочный склерометр;
• ОНИКС 1.ОС – прибор с ручным нагружением анкера, позволяющий провести определение прочности бетона методом отрыва со скалыванием;
• ОНИКС 1.ОС.Э – прибор для измерения прочности бетона методом отрыва со скалыванием с автоматическим электроприводным нагружением анкера;
• ОНИКС 1.СР – переносной прибор для контроля прочности бетона методом скола ребра.

Все перечисленные выше измерители прочности бетона обеспечивают проведение измерений в соответствии с требованиями современных стандартов. Модели ОНИКС-2.5, ОНИКС 2.6, ОНИКС-2М, ОНИКС-1.ОС имеют несколько вариантов исполнения, что позволяет подобрать прибор, полностью соответствующий Вашим потребностям.