Ультразвуковой прибор проверки прочности бетона. Методы ударного воздействия. Способы увеличения прочности бетона

Испытание бетона на прочность производится при помощи специальных приборов. Как правило, они состоят из датчиков, а также проводника. Модули для устройств подбираются с переходниками. Модели отличаются по точности измерений, и допустимой температуры. У многих приборов используются контроллеры. Если рассматривать электронные измерители, то у них имеется экран. Для того чтобы детально разобраться в указанном вопросе, рекомендуется ознакомиться с существующими прочности бетона.

прочности бетона

В первую очередь выделяют лабораторный метод. Он заключается в добавлении индикаторных веществ. С этой целью берется образец, и затем разбавляется в реагенте. Второй метод заключается в прессинге вещества. Испытание бетона на прочность происходит путем калькуляции давления. Последний метод называется неразрушающим тестированием. Для этого выпускаются специальные приборы.

Механические измерители

Проверить прочность бетона на сжатие можно при помощи механических измерителей. Они предоставляют собой трубку, к которой присоединен проводной датчик. От него отходит специальный контактор, который замыкается на пластине. Многие модификации работают со всеми марками бетона. Контакты в устройстве обладают высокой проводимостью. Чтобы проверить прочность бетона на сжатие используется улавливатель. Как правило, данные показываются стрелочкой.

Электронные измерители

В последнее время электронные модификации пользуются большим спросом. У моделей используется специальный блок. В него поступают данные о параметрах бетона. При помощи модуля вся информация просчитывается. У многих моделей имеется опция ввода первоначальных данных. Микросхемы у таких измерителей применяются контактного типа.

Расчет бетона осуществляется благодаря работе модуля. Улавливатели в данном случае отсутствуют. Датчики применяются с фильтрами низкой проводимости. Большинство устройств имеет высокий порог корреляции. Максимальная допустимая составляет 45 градусов. Корпуса довольно часто делаются из пластика, а датчики изготавливаются из сплава алюминия.

Устройства низкой точности

Измерители прочности бетона низкой точности, как правило, используются на строительных площадках. Данные устройства могут выпускаться с механическим датчиком. Большинство моделей оснащаются контактными передатчиками. Если рассматривать измеритель Beton Pro Condtrol, то он выдает погрешность в районе 0.3 %. При этом коэффициент корреляции у него довольно высокий.

Проводимость у измерителей данного типа не сильно хорошая. Минимальная допустимая температура составляет около -15 градусов. Если рассматривать прибор Оникс, то его не разрешается применять при повышенной влажности. Опция автокалибровки предусмотрена практически во всех измерителях. Минимальный уровень прочности для замера равняется 3 Н. Бетоны можно тестировать разных марок. Улавливатели у моделей применяются низкой чувствительности. Если говорить про преимущества, также стоит отметить, что устройства дешево стоят.

Модели высокой точности

Проверяя прочность бетона, прибор высокой точности может быть очень полезен. Устройства этого типа, как правило, применяются профессиональными строителями. Также модификации активно используются в лаборатории. У моделей устанавливаются специальные электродные датчики. Они обрабатывают данные по плотности и влажности образца. Также надо отметить, что они могут работать при повышенной температуре. Зонды в устройствах используются канального типа. Минимальная допустимая температура измерителей составляет примерно -10 градусов.

Контакторы в устройства используются с расширителями. Блоки управления применяются с микропроцессором. Если рассматривать электронные устройства, у них часто устанавливаются модули. Калькулятор бетона рассчитывается при помощи контроллера. Для хранения данных применяются карты. Точность обработки данных довольно высокая. При этом коэффициент погрешности максим составляет 0.2 %. Улавливатели используются с передатчиками, и без них.

Приборы с электронным блоком

Устройства на электронных блоках, как правило, продаются с зондом. Некоторые модификации оснащаются дисплеями для считывания данных. Модули для обработки обладают высокой проводимостью. Некоторые измерители работают при повышенной влажности. Для лабораторий модели подходят идеально. у них колеблется в районе 55%. Дополнительно важно отметить, что существуют измерители с канальными электродами. Микропроцессоры под них подбираются на оперативных усилителях. Калькулятор бетона рассчитывается устройством благодаря контроллеру. Большинство моделей работает с передатчиком. Минимальная допустимая равняется 5 Н.

Модели с датчиком

Измерители прочности бетона с датчиками ценятся за свою компактность. У многих моделей применяются канальные зонды. Также надо отметить, что существуют модификации на проводных транзисторах. Передатчики для них подбираются многоканального типа. Коэффициент проводимости в устройствах данного типа равняется не менее 5 мк. Минимальная допустимая температура измерителей стартует от -15 градусов. Большинство устройств работает при повышенной влажности.

Если рассматривать электронные модификации, то у них используется модуль с функцией автокалибровки. Контакты подбираются разной формы. Также на рынке представлены специализированные диодные устройства с системой индикации. Довольно часто они используются на крупных строительных предприятиях. Модули для них подходят с высокой проводимостью. Также надо отметить, что на измерители устанавливаются улавливатели, а работают устройства от литиевых аккумуляторов.

Устройства со склерометром

Измерители прочности бетона со склерометром отличаются высокой точностью показаний. Большинство моделей производятся с контактными датчиками. Некоторые устройства способны похвастаться высоким коэффициентом проводимости. При этом показатель чувствительности стартует от 4.5 мВ. Минимальная допустимая температура измерителей данного типа равняется -10 градусов. Склерометры устанавливаются с трубками, на конце которых находится улавливатель. Контактор крепится на специальном держателе. Данные, как правило, выводятся на дисплей. Для быстрой обработки данных устанавливается модулятор. Некоторые устройства делаются с чипом, который способен хранить данные.

Устройства с функцией архивации данных

Модели данного типа производятся с картами, которые считывают информацию с блока управления. Зонды в устройствах применяются разной направленности. Микропроцессоры, как правило, используются с импульсными проводниками. Контакторы применяются разной формы. Большинство устройств работает от дипольного модулятора. Если говорить про компактные устройства, у них имеется короткая трубка. При этом датчик используется одностороннего типа.

Коэффициент проводимости в устройствах достигает 4.3 мк. При этом чувствительность максимум равняется 9 мВ. Минимальная допустимая температура измерителей данного типа составляет -20 градусов. Передатчики используются с канальными проводниками. Фильтры часто ставятся на 4 пФ. Улавливатели устанавливаются довольно редко. Для зарядки моделей применяются аккумуляторы литиевого типа. Большинство измерителей поддерживают функцию автоматической калибровки.

Модели с импульсным склерометром

Измерители прочности бетона данного типа обладают хорошей чувствительностью. Они способны осуществлять автоматическую калибровку. Применяются устройства для разных марок бетона. Минимальная допустимая температура измерителей составляет -10 градусов. Контакты у них используются положительной проводимости. Большинство модификаций оснащаются только одним зондом. При этом передатчики используются на два выхода. Обработка данных у моделей отнимает много времени. Некоторые устройства делаются с дипольными модуляторами. Основным недостатком устройств считается низкий коэффициент корреляции.

Модификации с диодным склерометром

Устройства с диодными склерометрами способны быстро измерять прочность. При этом обработка данных не отнимает много времени. Некоторые устройства производятся с плоскими дисплеями, которые отличаются по параметру разрешения. Также надо отметить, что существуют измерители с контактными зондами.

Диагностика бетона происходит при помощи модулятора. Большинство моделей можно использовать при повышенной влажности. Минимальная допустимая температура измерителей данного типа равняется -10 градусов. Электроды в данном случае устанавливаются в трубке. Некоторые модели оснащаются дипольными улавливателями. Системы защиты у измерителей используются класса Р40.

Профессиональные модели

Профессиональные модификации работают только на проводных модулях. Контакты у них устанавливаются с проводимостью от 5.5 мк. Устройства хорошо защищены, и не боятся повышенной влажности. Дополнительно у них предусмотрена функция калибровки, и архивации данных. Блоки управления применяются с микросхемой. Некоторые устройства работают от литиевых аккумуляторов. Также есть модификации на батарейках. у приборов стартует от 98 %. Зонды используются трубчатого типа. Системы защиты, как правило, применяются класса Р55. Большинство измерителей делаются с дисплеями.

Компактные устройства

Компактные измерители производятся с дипольными улавливателями. При этом трубки применяются малого диаметра. Большинство устройств делаются без зондов. Также надо отметить, что существуют модификации низкой проводимости. Коэффициент корреляции у них равняется только 60 %. Микропроцессоры могут работать на фильтрах. Минимальная допустимая температура компактных измерителей равняется -10 градусов. Аккумуляторы довольно часто применяются малой емкости. Электроды в устройствах делаются с чувствительностью 3 мВ. Коэффициент диэлектрической проницаемости составляет не более 30 %. Функция автоматической калибровки имеется не во всех устройствах.

Модели компании Glatec

Устройства данной торговой марки выделяются качественными зондами. Некоторые модели активно используются на строительных предприятиях. Минимальный уровень прочности для измерения равняется 3 Н. Микросхемы в устройствах используются высокой проводимости. Расчет бетона происходит очень быстро. Контакты у моделей устанавливаются с передатчиками, и без них.

Датчики применяются на 3 и 5. мВ. Коэффициент корреляции, как правило, находится в районе 60 %. Минимальная допустимая температура у измерителей данной торговой марки равняется не менее -10 градусов. Дополнительно компания специализируется на производстве моделей высокой проводимости. Параметр чувствительности у них наводится на уровне 4.5 мВ. Многие модификации производятся с контакторами.

Бетон считается одним из самых важных строительных компонентов. Его основным показателем качества является прочность, так называемая способность противостоять разрушению, созданному силой внешнего влияния. Потому, чтобы понять, какого качества произведенный продукт, необходимо провести испытание бетона на прочность. Это испытание проводится в лабораторных условиях. Для его осуществления нужна соответствующая проба. Как правило, такой пробой выступает залитый бетонный куб с размерами 10*10*10 сантиметров.

Основные методики определения прочности бетона

Измерение дает возможность определить, насколько эффективно конструкция из данного состава сможет противостоять факторам давления, поступающим извне. Чем большим будет этот показатель, тем значительнее нагрузки сможет выдерживать конструкция из испытываемого материала. Есть несколько способов для увеличения значения показателя качества.

Первый способ - увеличение процентного отношения цемента в составе. Только главное здесь - не перестараться, иначе можно достичь обратного эффекта - избыточное количество цемента снижает надежность состава в целом. Второй способ - правильный выбор материала для заполнителя. То есть, заполнитель лучше выбирать крупный и качественный, например, гранит или щебень.

Третий способ известен всем и вполне логичен для повышения показателей, когда осуществляется определение прочности бетона - это армирование. Последний, четвертый способ, скорее можно назвать эксплуатационным, потому как рассчитан он на правильный уход за уложенной смесью. Главными здесь являются мероприятия, направленные на уплотнение. Так, к примеру, можно провести вибрирование, чтобы добиться большей монолитности массы. Но стоит упомянуть об одном нюансе - слишком длительное воздействие вибрации может привести к расслоению массы.

Методы определения прочности бетона бывают двух видов. В первом случае используется разрушающий способ, а во втором - неразрушающий. Суть разрушающего метода анализа состоит в том, чтобы раздавливать предварительно отобранные образцы в спецпрессе. Образцами называют кубики определенного размера, хотя это могут быть также цилиндры, по иному называемые кернами, которые выбурены из поверхности. Так получают непосредственное значение показателя.

Второй способ - неразрушающие методы контроля прочности бетона. Здесь не используется способ разрушения механического вида. Контроль можно осуществлять также, если измерить и пересчитать физвеличины, которые ответственны за качественные показатели.

Наиболее распространено на практике определение прочности бетона неразрушающим методом. Такой метод позволяет контролировать характеристики и свойства объекта, при которых не нарушится пригодность объекта к использованию. То есть, объект останется пригодным к дальнейшей эксплуатации.

Одним из видов исследований выступает ультразвуковой метод определения прочности бетона. Он заключается в том, что специальным прибором измеряется время прохождения ультразвукового импульса от излучателя к приемнику. Принцип метода - определение наличия функциональной связи между скоростью, с какой распространяются ультразвуковые колебания, и непосредственно прочностью самого испытуемого объекта. Способ ультразвукового определения прочности на сжатие рекомендуется проводить лишь относительно материалов класса В7,5 -В35.

Как правило, при неразрушающих методах анализа применяется прибор, который называется измеритель прочности бетона. Такие измерители бывают трех типов: электронные, склерометры, механические и ультразвуковые. Каждый из типов приборов характеризуется своим принципом действия и выявлением результата.

Обзор приборов для определения прочности бетона

Электронный прибор для измерения прочности бетона может быть разного способа воздействия. Принцип действия некоторых из них основан отскоке упругого типа. Такие, как правило, применяются для материалов толщиной свыше десяти сантиметров. Есть электронные измерители, принцип которых основан импульсе от удара. Его погрешность находится в пределах семи процентов. Также распространена двухпараметрическая модель, где происходит проверка двойного действия: удар и отскок. И последняя группа электронных измерителей, принцип действия которой - отрыв со скалыванием - это двухцилиндровые гидропрессы на двух опорах, в которые встроена электроника.

С помощью склерометра можно оценить физико-механические свойства разных стройматериалов, в том числе и бетона, как на готовых изделиях, так и на образцах. Склерометр выявляет неоднородность материала, зоны некачественного уплотнения. Данный прибор действует по такому принципу: боек ударяет по поверхности бетона с определенной энергией, при этом измеряется высота отскока. Именно высоту отскока принято считать косвенной характеристикой сжатия. Зачастую склерометры используются при необходимости проведения экспресс-анализа.

Механические измерители действуют способом упругого отскока. Погрешность их показателей может составлять до пятнадцати процентов. Используется для изделий и образцов с толщиной больше десяти сантиметров.

Ультразвуковые измерители определяют однородность массы, измеряют протяженность трещин, обнаруживают имеющиеся недостатки. Они применяются для сквозного и поверхностного контроля прочности. Как определить прочность бетона ультразвуковым измерителем? Просто обратить внимание на показатель скорости, с которой будет распространяться ультразвук. Эта скорость как раз и зависит от упругости, а также от плотности материала.

Наличие любых трещин или пустот сразу отражается на скорости, с которой распространяется ультразвук. Измерители этой группы часто используются в роли дефектоскопов. С помощью данных устройств легко вычислить, например, глубину трещины или выявить, где именно в объекте образовались пустоты. Вообще, ультразвуковой измеритель - прекрасный вариант для проведения глубокого анализа конструкции.

Определение прочности бетона является очень важным фактором. Эксплуатационные параметры данного материала зависят именно от этого качества. Прочностью является способность противостоять внешним агрессивным средам и механическим силам. При строительстве и обследовании конструкций из железобетона прочность на сжатие – самый контролируемый параметр.

Дефектоскоп предназначен для определения времени распространения ультразвуковых колебаний в бетоне. Удобен для определения качества бетона строящихся и эксплуатируемых зданий и там, где затруднен двусторонний доступ к проверяемым сооружениям.

Существует огромное количество методов контроля, которые используются на практике. Самый достоверный – определение по испытанию конструкции после того, как набрана проектная прочность. Способ испытания контрольных образцов дает возможность сделать оценку качества смеси, но не прочности в конструкции. Вызвано это невозможностью обеспечить аналогичные условия набора прочности (нагрев, вибрирование) для бетонных кубиков и бетона в конструкции. Способы контроля по классификации ГОСТ 18105-2010 делятся на 3 группы.

Методы определения прочности:

Разрушающие.
Прямые неразрушающие.
Косвенные неразрушающие.

К первой группе относят метод контрольных образцов, а также метод определения прочности вследствие испытания тех образцов, которые были отобраны из конструкций. Последний способ является базовым и его считают более достоверным и точным. Но при испытании его используют очень редко. Самыми главными причинами являются значительное нарушение целостности конструкции и большая стоимость исследований.

Именно по показателю прочности при сжатии определяется класс бетона. Кубики раздавливают гидравлическим прессом, а он выдает результат.

Зачастую используются методы неразрушающего контроля. Но большая часть работ делается косвенными методами. На сегодня самыми распространенными выступают ультразвуковой способ по ГОСТ 17624-87, метод ударного импульса и метод упругого отскока по ГОСТ 22690-88. При использовании этих методов очень редко соблюдают требования стандартов по построению градуировочных зависимостей. Некоторые просто не знают таких требований. Остальные знают, но не понимают величину ошибки результатов измерений при использовании зависимости, прилагаемой к прибору, вместо зависимости, которая построена на исследуемом бетоне.

Существуют мастера, которые знают об указанных требованиях норм, но не обращают на них внимания и ориентируются на финансовую выгоду и на то, что заказчик ничего не понимает в данном вопросе.

О факторах, которые влияют на неправильное измерение прочности без построения градуировочных зависимостей, существует достаточно информации.

В таблице 1 показаны данные о максимальной погрешности измерений разными методами.

Название способа	Диапазон использования, МПа	Погрешность измерения
Пластической деформации
Ударного импульса
Упругого отскока
		Нет данных
Отрыва со скалыванием		Нет данных
Скалывания ребра		Нет данных
Ультразвуковой

В дополнение к проблеме использования несоответствующих зависимостей добавляется еще одна, которая возникает при обследовании. По требованиям СП 13-102-2003 снабжение выборки параллельных исследований бетона прямым и косвенным методами на более 30 участках необходимо, но недостаточно, чтобы построить и использовать градуировочную зависимость.

Нужно, чтобы зависимость, которая получена парным корреляционно-регрессивным анализом, имела достаточно высокий коэффициент корреляции (больше 0,7) и низкое среднеквадратическое отклонение (меньше 15% средней прочности). Для того чтоб это условие было выполнено, точность измерений двух контролируемых параметров должна быть высокой, а прочность, который строит зависимость, должна меняться в достаточно широком диапазоне.

В приборе установлен молоток, который вдавливает шарик в бетон и по его отскоку определяется прочность бетона, показатели высвечиваются на дисплее.

Когда выполняется исследование конструкций, данные условия соблюдаются редко. Первым моментом является то, что базовый метод испытания часто сопровождается большой погрешностью. Вторым – то, что из-за неоднородности бетона прочность поверхностного слоя может не совпадать с прочностью того же участка на некоторой глубине. Если бетонирование имеет хорошее качество и бетон соответствует проектному классу, в пределах одного объекта редко встречаются однотипные конструкции с прочностью, которая изменяется в широком диапазоне. К примеру, от В20 до В60. Поэтому зависимость нужно строить по выборке измерений с небольшим изменением параметра, который исследуется.

Если не нарушать требования действующих норм для определения прочности при исследовании, нужно применять прямые неразрушающие либо разрушающие методы контроля.

Теперь подробнее о прямых методах контроля. К ним относят 3 метода по ГОСТ 22690-88:

метод отрыва;
метод отрыва со скалыванием;
метод скалывания ребра.

Список необходимых инструментов:

прибор для метода отрыва с диском для приклеивания;
анкеры;
дюбели;
электронный блок;
датчики;
эталонный металлический стержень.

График увеличения прочности во времени: линия А – вакуумной обработка; линия В – естественное твердение; С – увеличение прочности (в %) бетона после вакуумной обработки.

Определение прочности методом отрыва

Этот метод основан на измерении максимального усилия, которое необходимо для отрыва сегмента конструкции. Отрывающая нагрузка применяется к ровной поверхности конструкции, которая испытывается благодаря приклеиванию стального диска, который имеет тягу для соединения с прибором. Для приклеивания можно использовать разнообразные клеи на эпоксидной основе. В ГОСТ 22690-88 рекомендуют клеи ЭД20 и ЭД16 с цементным наполнением.

На сегодняшний день можно использовать современные двухкомпонентные клеи, производство которых хорошо налажено. В литературе, посвященной испытанию, методика испытания подразумевает приклеивание диска к участку исследования без дополнительных мер по ограничению зоны отрыва. Площадь отрыва непостоянная и ее необходимо определять после каждого испытания. В заграничной практике перед исследованием участок отрыва ограничивается бороздой, которая создается кольцевыми сверлами. В таком случае площадь отрыва является постоянной и известной. Именно это увеличивает точность измерений.

После отрыва фрагмента и после определения усилия определяют прочность бетона на растяжение (Rbt). По ней с помощью пересчета по эмпирической зависимости можно определить прочность на сжатие (R). Можно воспользоваться такой формулой:

Rbt = 0,5∛(R^2)

Для метода отрыва можно применять разные приборы, которые используют для метода отрыва со скалыванием. Это ПОС-50МГ4, ОНИКС-ОС, ПИБ и старые аналоги – ГПНВ-5, ГПНС-5. Чтобы провести испытание, необходимо наличие захватного устройства, которое соответствует тяге, расположенной на диске.

Способ отрыва со скалыванием

Устанавливают анкерное устройство после отвердения бетона в высверленное отверстие, а потом его вырывают с куском

Такой метод имеет много общего с методом, который описан выше. Главное различие – это способ крепления к материалу. Для приложения отрывающего усилия используют лепестковые анкеры разных размеров. При исследовании конструкций анкеры укладываются в шпур, пробуренный на участке измерения. Точно так же, как и при методе отрыва, измеряется разрушающее усилие (P). Переход к прочности на сжатие делается по указанной в ГОСТ 22690 зависимости:

где m1 – коэффициент, который учитывает максимальный размер большого заполнителя, а m2 – коэффициент перехода к прочности на сжатие, который зависит от вида бетона и условий затвердевания.

В России этот метод наиболее распространен вследствие своей универсальности (табл.1), относительной легкости и возможности испытания на любом участке конструкции. Главные ограничения для его применения: густое армирование и толщина исследуемой конструкции. Эта толщина должна быть больше, чем удвоенная длина анкера. Для выполнения исследований нужно использовать прибор для метода отрыва с диском для приклеивания к бетону.

По сравнению с методом отрыва в данном случае не обязательно наличие ровной поверхности. Важное условие: кривизна поверхности должна быть достаточной, чтобы установить прибор на тягу анкера.

Надо ударить по поверхности не менее 5 раз, а затем по размерам отпечатков и с помощью тарировочной таблицы определяется прочность.

Скалывание ребра

Последний прямой метод неразрушающего контроля – метод скалывания ребра. Главное его отличие заключается в том, что прочность определяется по усилию (P), которое необходимо для скалывания участка конструкции, расположенному на ребре с внешней стороны.

Недавно была разработана конструкция прибора, позволяющая установить его на исследуемый элемент с наличием одного внешнего ребра. Укрепление осуществляется к одной поверхности испытываемого элемента с помощью анкера с дюбелем. Это новшество несколько расширило диапазон применения прибора. Но вместе с этим и аннулировало главное преимущество метода скалывания, заключавшееся в отсутствии нужды сверления и потребности в источнике электроэнергии.

Прочность на сжатие с использованием метода скалывания ребра определяют по нормированной зависимости:

R = 0,058 * m * (30P + P2),

где m – коэффициент, который учитывает крупность заполнителя.

Ультразвуковое определение

Действие приборов ультразвукового контроля основано на связи, существующей между скоростью распространения ультразвуковых волн по материалу и его прочностью. В зависимости от способа прозвучивания различают две градуировочные зависимости:

скорость распространения волн – прочность;
время распространения волн ультразвука – прочность бетона.

Показания данного прибора неразрушающего метода используют для корректировки показаний приборов, действующих методом ударного импульса и ультразвуковым методом.

Метод сквозного прозвучивания в поперечном направлении используется для сборных линейных конструкций. Ультразвуковые преобразователи при таких исследованиях инсталлируются с двух противоположных сторон контролируемой конструкции.

Поверхностным прозвучиванием исследуют ребристые, плоские, многопустотные плиты перекрытия, стеновые панели. Волновой преобразователь инсталлируется с одной стороны конструкции.

Чтобы получить надежный акустический контакт между испытуемой конструкцией и рабочей поверхностью ультразвукового преобразователя, используют вязкие контактные материалы типа солидола. Можно установить «сухой контакт» с использованием конусных насадок и протекторов. Ультразвуковые преобразователи устанавливаются на расстоянии не меньше 3 см от края конструкции.

Приборы для ультразвукового контроля прочности состоят из электронного блока и датчиков. Датчики бывают раздельными или объединенными для поверхностного прозвучивания.

Определение прочности молотком Кашкарова

Испытания молотком Кашкарова необходимо выполнять в соответствии с ГОСТ 22690.2-77. Метод применяется для того, чтобы определить прочность в диапазоне 5-50 МПа. В местах исследования поверхность конструкции должна быть ровной. Если поверхность шероховатая и есть краска, то она зачищается металлической щеткой.

По подготовленной поверхности наносится удар средней силы. Его необходимо наносить перпендикулярно к испытываемой поверхности. В результате удара получаются одновременно 2 отпечатка – на поверхности бетона и на эталонном металлическом стержне. После каждого последующего удара эталонный металлический стержень перемещают в отверстие корпуса молотка не меньше чем на 10 мм, чтобы отпечатки были на одной линии. Удары наносят через листы копировальной белой бумаги. Отпечатки на бумаге и эталонном стержне вымеряют угловым масштабом с точностью до 0,1 мм.

Для каждой выполненной серии отпечатков одной области делают сумму диаметров всех полученных отпечатков отдельно на бетоне и на эталонном стержне. За косвенную характеристику прочности бетона принимают среднюю величину отношения измеренных отпечатков в одной области на бетоне и эталонном стержне.

Качественно изготовленные бетонные конструкции способны прослужить не один десяток лет. Одним из наиболее важных и ключевых методов, служащих для определения их надежности, является неразрушающий контроль бетона, выясняющий однородность материала, его прочность, толщину защитного слоя и другие немаловажные показатели готовых изделий.

Методы неразрушающего контроля

Наиболее значимым параметром для бетонных изделий является прочность материала на сжатие, хотя в некоторых конструкциях одним из основных показателей считается прочность бетона на растяжение при изгибе.

Контрольные замеры производятся как в лабораториях, так и непосредственно на строительных площадках.

Неразрушающим контролем называется определение свойств и характеристик бетонных конструкций без нарушения их пригодности и возможности дальнейшей эксплуатации. Следует отметить, что все существующие методы контроля представляют собой косвенные способы получения необходимых показателей. Каждый из способов имеет свои неоспоримые достоинства и некоторые ограничения в использовании, поэтому выделить какой-либо из них не представляется возможным.

Наиболее простым считается контроль линейных замеров изделия, а также соответствие возможным отклонениям в вертикальном и горизонтальном направлении конструктивных элементов сооружения в целом. При этом используют:

рулетки;
линейки;
щупы;
штангенциркули;
нивелиры;
теодолиты.

К неразрушающим методам контроля на прочностные характеристики и однородность внутренней структуры бетона относятся:

местные разрушения – на отрыв со скалыванием, на скалывание ребра, либо отрыв стальных дисков;
ударное воздействие – величина отскока, импульс при ударе, искусственная деформация;
ультразвук.

На точность контроля могут влиять некоторые факторы:

марка и состав цементной смеси;
разновидность заполнителя;
карбонизация – изменения, возникающие в поверхностном слое под воздействием углекислого газа;
условия схватывания и отвердевания;
возраст бетона;
влажностные и температурные параметры поверхности.

Методы местных разрушений

Подобные способы считаются наиболее точными из всех существующих неразрушающих методов, так как в них предусматривается использование универсальной и достаточно простой градуировочной зависимости, в которой принимаются во внимание два параметра:

разновидность бетона (относится к легкому или тяжелому типу);
крупность заполнителя.

Методом отрыва со скалыванием регистрируют сопротивление бетона при местном разрушении изделия в момент отрыва его фрагмента анкерным устройством. Данный способ является достаточно точным, но трудоемким. К тому же, его использование невозможно в конструкциях со слишком тонкими стенками и на густоармированных участках.

Метод скалывания ребра предусматривает скол выступающего угла бетонной конструкции. Для него не требуется выполнять высверливание и другие подготовительные работы, но при толщине защитной прослойки менее чем 20мм его использование не допустимо. Применяют скалывание ребра для контроля за линейными конструкциями, такими как ригели и сваи, перемычки и колонны, балки и др.

Метод стальных дисков используют в случаях, когда два предыдущих способа применять не допускается из-за различных ограничений. Он менее трудоемок, но имеет свои недостатки. Дело в том, что металлические диски, которые в дальнейшем необходимо будет оторвать, следует наклеивать до начала испытания за 5-24 часа, в зависимости от вида клеевого состава.

К недостаткам всех трех методов можно отнести:

частичное разрушение поверхности;
необходимость предварительного определения количества и глубины расположения арматуры;
длительность и трудоемкость процесса.

Методы ударного воздействия

Способ неразрушающего контроля методом ударного импульса считается наиболее востребованным, а поэтому – распространенным. Он предусматривает фиксацию энергии удара именно в тот момент, когда боек ударного инструмента соприкасается с бетонной поверхностью. Данный метод позволяет установить класс бетона, измерить его прочность, а также упругость относительно разных углов наклона к испытываемой поверхности. Он помогает выявить зоны недостаточного уплотнения, либо неоднородности структуры материала.

По показателям нескольких замеров производится усреднение показателей, что является окончательным результатом проверки.

Метод упругого отскока включает в себя замеры пути обратного хода ударника после его воздействия на поверхность бетона или прислоненную к ней стальную пластину. При данном варианте контроля кроме прочности материала определяется его твердость, для чего контролирующие приборы комплектуются склерометрами.

Метод пластической деформации предусматривает измерение габаритов отпечатка, оставленного на бетоне после ударения о поверхность стального шарика. Подобный способ является устаревшим, но из-за малой стоимости оборудования он до сих пор остается востребованным.

Ультразвуковой метод

Такой способ контроля позволяет при помощи ультразвука проверять прочностные свойства бетона в пределах всего «тела» конструкции. Кроме этого существует возможность определения:

глубины и размера трещин;
качества бетонирования;
возможных дефектов.

В процессе проведения проверки производится поверхностное и сквозное прозвучивание с использованием специальных датчиков, находящихся с одной или двух-четырех сторон подвергающегося тестированию бетонного изделия. К недостаткам данного вида контроля относится невозможность использования ультразвукового способа для исследования высокопрочных бетонов.

Приборы для измерений

Устройства, использующиеся для проведения неразрушающего контроля, представляют собой приборы, производящие оперативную диагностику состояния материала без нарушения его целостности. В технической литературе их называют приборами неразрушающего контроля с условным обозначением «ПНК».

Измерения производятся в соответствии с нормативами и техническим заданием заказчика. Неразрушающий метод контроля бетона включает в себя проверку следующих параметров:

прочности конструкции;
твердости материала;
наличия внутренних пустот;
глубины и качества заделки арматуры;
влагонепроницаемости;
морозоустойчивости;
величины защитной прослойки и др.

ПНК подразделяются на несколько групп.

Измерители прочности

Оборудование производит диагностику бетона на прочность без механических разрушений конструкции в целом. Результаты получаются путем косвенных замеров и перерасчетов полученных величин, непосредственно отвечающих за прочностные характеристики или статически с ними взаимосвязанные. Прочность характеризуется сопротивлением внешним механическим воздействиям путем появления внутренних напряжений, способных противостоять разрушению материала.

К оборудованию, предназначенному для неразрушающего контроля прочности, относятся:

механические измерители, позволяющие определять прочностные свойства способом упругого отскока. В зависимости от модели, они производят измерения тонкостенных (до 100мм) и толстостенных (более 100мм) изделий из бетона. В первом случае ПНК имеют уменьшенную энергию удара. Механические приборы отличаются наличием погрешности до 15-20 процентов;
электронные измерители способны получить измеряемые величины с высокой долей точности (погрешность менее чем 5 процентов для бетонных изделий со стенками до 100мм). Электронный прибор для измерения прочности бетона используют для стабильного измерения прочностных показателей методами упругого отскока с автоматическим учетом направления и угла наклона измерителя. К тому же, оборудование способно определить степень карбонизации. Данная разновидность ПНК имеет возможность подключения к компьютерной технике;
измерители электронного типа с выносными преобразователями. При определении прочности тонкостенных изделий они имеют небольшую погрешность – в пределах пяти процентов. Результаты измерений учитывают процессы карбонизации, а выводятся они в виде графических гистограмм. Допускается производить управление оборудованием через компьютер;
электронные измерители, использующие метод ударного импульса и передающие данные непосредственно на компьютер. Приборы имеют 7-15 процентную погрешность и усовершенствованные возможности. Одни модели оснащены самовзводными склерометрами, отвечающими за определение твердости бетона. Они производят удар с усиленной энергией. Другие модели имеют светодиодную индикацию и расширенный тепловой режим;
электронные измерители, работающие по методу отрыва со скалыванием. Они представляют собой двухцилиндровый гидравлический пресс, оснащенный опорами и имеющий встроенную электронику;
двухпараметрические электронные измерители, сочетающие методы и отскока, и ударного импульса. Их погрешность составляет 8 процентов, а отличаются приборы возможностью внесения оперативных корректировок в процессе работы;
ультразвуковые измерители способны определить прочность бетонной глыбы, ее однородность и внутренние дефекты на основании времени и, соответственно, скорости прохождения ультразвука сквозь тело бетона. Исследования и измерения производят на фиксированной прозвучивающей базе. Некоторые модели комплектуются выносными датчиками, другие подключаются к ПК через специальные кабели;
микроскоп, предназначающийся для определения величины трещин.

В ходе проводящихся проверок в приборах, производящих неразрушающие методы контроля прочности бетона, происходит изнашивание их механических частей, что влияет на точность результатов измерений. Для проверки соответствия показаний эталонным значениям измерители подвергают периодической диагностической проверке на калибровочных наковальнях.

Измерители твердости

Твердость представляет собой возможность сопротивления материала в случае пластического деформирования или местного воздействия на его поверхность более твердого материала. Данное свойство зависит одновременно от прочности и пластичности бетона, а определяется оно несколькими видами портативных твердомеров:

динамическими;
цифровыми;
ультразвуковыми.

Анализаторы влажности

Под термином «влажность» понимают процентное отношение массы влаги, содержащейся в исследуемом материале, к его массе в сухом или влажном состоянии. Основным направлением использования влагомеров является контроль за влажностью древесины, поэтому первоначально они настроены на показатели древесных пород. При необходимости контроля за бетонными поверхностями изготовители к приборам прилагают инструкции, в которых находятся таблицы соответствия влажности бетона или других материалов к влажности древесины.

Неразрушающий контроль подразумевает измерение не самой влажности, а связанного с ней параметра. В дальнейшем результат «переводят» в показатель влажности.

Влагомеры подразделяются на два основных виды:

игольчатые, производящие замеры электрического сопротивления, зависящего от показателя влажности, между погруженными в бетон контактными иглами;
бесконтактные, определяющие контролируемые величины на основании затухания электромагнитных волн.

Измерители защитного слоя

Оборудование можно с уверенностью отнести к приборам поиска арматуры. Принцип их действия состоит в искажении электромагнитного сигнала устройства в случае его «встречи» с арматурой, расположенной в теле бетона. В результате, полученные показатели преобразуются в информацию о месторасположении металлического каркаса.

В качестве аппаратуры применяются:

локаторы арматуры, использующиеся не только для обнаружения места нахождения стальных стержней, но и для определения размера защитной прослойки;
профометры, определяющие место расположения стержней, их диаметр, а также реальное отдаление от поверхности;
измерители, помогающие оперативно выявить положение и габариты арматуры, а также толщину защитного бетонного слоя.

Каждый из приборов контроля выполняет предназначенную для него функцию. В целом они создают реальную картину, относящуюся к качеству бетонного изделия, либо конструкции. Все измерители основаны на том или ином методе проверки, но в итоге полученные результаты помогают определить, насколько конструкция остается надежной и прочной.

Цель работы – освоить методику определения прочности бетона в конструкциях неразрушающими методами контроля.

Приборы и оборудование.

Приборы для определения прочности бетона «ОНИКС-2.3»; измерительный стабилизированный прибор ЕСТНА 1000; гидравлический пресс П-125; металлическая линейка; лабораторные образцы (бетонные кубы, 3 шт.).

Прибор для определения прочности бетона «оникс-2.3»

Назначение и область применения

Прочность бетона определяют по предварительно установленным градуировочным зависимостям между прочностью бетонных образцов по ДСТУ Б В.2.7-114:2009 и косвенным характеристикам прочности.

Прибор «ОНИКС-2.3 предназначен для определения прочности бетона на сжатие неразрушающим ударно-импульсным методом при технологическом контроле качества, обследовании сооружений и конструкций, также для определения твердости, однородности, плотности и пластичности различных материалов (кирпич, штукатурка, композиты и др.).

Основные технические характеристики

Диапазон измерений прочности -1...100 МПа; погрешность - 5%; энергия удара - 0,07...0,12 Дж; питание - от 2 аккумуляторных батарей или элементов типоразмера АА; масса измерителя - 0,14 кг; масса датчика - 0,16 кг; память - 1000 результатов; эталон - контрольное устройство из текстолита.

Принцип работы

Косвенной характеристикой прочности является значение отскока бойка от поверхности бетона (или прижатого к ней ударника).

Принцип работы прибора заключается в обработке импульсной переходной функции электрического сигнала, возникающего в чувствительном элементе при ударе о бетон. Преобразование получаемого электрического параметра в прочность или другой эквивалентный параметр производится по формулам:

где -условная твердость материала, МПа;

- эквивалент электрического параметра:

- прочность, МПа; - коэффициент преобразования;

- коэффициент возраста бетона; - коэффициент формы;

- коэффициенты аппроксимирующего полинома.

Устройство прибора

Прибор состоит из: электронного блока с сигнальным процессором, размещенным в корпусе; 9-ти клавишной клавиатуры и графического дисплея, расположенных на лицевой панели корпуса; датчика - склерометра, подключаемого к электронному блоку посредством кабеля через разъем, расположенный в верхней торцевой части корпуса. Рядом с разъемом расположено окно инфракрасного канала связи с компьютером для передачи и обработки результатов.

Доступ к элементам питания открывается после снятия крышки батарейного отсека на задней стенке корпуса. На левой боковой стенке имеется кистевой ремешок.

Прибор состоит из 9-ти клавиш (рис.1.1).

Клавиша « © » используется для включения и выключения прибора. Отключение производится также автоматически через заданный интервал времени, если с прибором не производится никаких действий.

Клавиша «  » служит для включения и выключения подсветки дисплея. При включении прибора подсветка всегда отключена.

Клавиша « М » служит для перевода прибора в режим измерения прочности.

Клавиша « F » является функциональной, предназначена для работы в режиме главного меню и меню.

Клавиши «←», «→» предназначены для управления курсором (мигающий знак, цифра 1 т.п.) в режиме установки рабочих параметров, а также для управления просмотром памяти результатов по номерам.

Клавиши «», «↓» предназначены для выбора строки меню, для установки значений параметров и для просмотра памяти по датам.

Клавиша « С » служит для сброса устанавливаемых параметров в начальное состояние и для удаления ненужных результатов.

Порядок работы

При подготовке прибора к работе необходимо:

– подсоединить к прибору датчик-склерометр;

– включить питание прибора нажатием клавиши «© », при этом на дисплее должно появиться сообщение о температуре и напряжении питания, а через 2 сек. - главное меню: если дисплей не работает или появляется сообщение "Зарядить АКБ", следует заменить элементы питания или зарядить аккумулятор.

Перед началом измерений необходимо выполнить ориентацию прибора в следующей последовательности:

Установить направление удара;

Выбрать вид материала через пункт главного меню «Материалы»: бетон (тяжелый, легкий, бетон X), кирпич (керамический, силикатный, кирпич X), раствор, материал X;

Установить возраст бетона (при необходимости);

Сориентировать прибор по количеству ударов;

При необходимости установить размерность измеряемого параметра: МПа или кгс/см 2 ;

Через пункт главного меню "Дополнительно" произвести первичную установку: даты и времени; интервала времени автоматического отключения и установить тип источника питания.

Рис.1.1. Ударно-импульсный прибор ОНИКС-2.3