книги / Оценка технического состояния бетонных и железобетонных конструкций при инструментальном обследовании

контактным методом на измерительный прибор, где преобразуется в электрические сигналы, которые фиксируются. Используя зависимость между напряжениями и деформациями (закон Гука), определяют напряжения по измеренным деформациям.

В диагностике бетонных и железобетонных конструкций находят свое применение струнные датчики (рис. 2.2). Чувствительный элемент такого датчика – натянутая металлическая струна. Принцип действия основан на зависимости частоты колебаний струны от силы ее натяжения. Струна находится в механическом контакте с хомутами датчика, закрепленными на конструкции. При деформации поверхности хомуты перемещаются относительно друг друга, изменяя силу натяжения струны. Узел считывания снимает показания со струны и передает их на преобразование в расчетные показатели деформаций и напряжений.

Рис. 2.2. СтрунныйдатчикдеформацииSJ-2000 c монтажнымихомутами

Для оценки деформаций бетонных и железобетонных конструкций используются деформометры, основой конструкции которых является индикатор часового типа. Измерение деформаций и усилий, возникающих в железобетонных конструкциях, производится путем фиксации изменения длины мерной базы, распо-

11

ложенной между зафиксированными в конструкции стальными маячками. Такой метод широко используется в случае мониторинга динамики раскрытия зазоров в стыках сборных железобетонных конструкций.

На рис. 2.3 показан штанговый деформометр, который устанавливается на вертикальные поверхности для измерения горизонтальных деформаций.

Рис. 2.3. Штанговый деформометр для измерения горизонтальных деформаций

На рис. 2.4 приведен штанговый деформометр для измерения вертикальных деформаций.

Большинство методов диагностики напряженно-деформиро- ванного состояния железобетонных сборных и монолитных конструкций зданий и сооружений основано на современных методах неразрушающего контроля. Недостатком таких методов является калибровка используемых приборов и оборудования на стандартных образцах, что может привести к появлению погрешностей при определении напряженно-деформированного состояния элементов реальных конструкций. Также при создании единых эталонных образцов необходимо учитывать масштабный фактор, характер действующих нагрузок и расположение зон наибольших напряже-

12

ний. Все это вызывает дополнительные проблемы, связанные с адекватностью и точностью данных, получаемых с помощью таких приборов. Для повышения точности подобного рода методов испытаний разработан стандарт ГОСТ Р 55047–2012 [3], устанавливающий общие требования к порядку безэталонной калибровки средств измерений, применяемых при диагностировании напря- женно-деформированного состояния строительных конструкций с использованием методов неразрушающего контроля.

Рис. 2.4. Штанговый деформометр для измерения вертикальных деформаций

13

Контрольные вопросы

1.Каковы параметры напряженно-деформированного состояния железобетонных конструкций?

2.Какие приборы используются для оценки напряжений в железобетонных конструкциях?

3.В чем заключается метод разгрузки при работе фотоупругого датчика?

4.На каком принципе основано определение напряжений и деформаций тензометрическим датчиком?

5.По какому принципу работают струнные датчики?

6.Какие приборы используются для оценки деформаций в стыках сборных железобетонных конструкций?

7.Каким документом регламентируется безэталонная калибровка средств измерений?

14

3.СХЕМЫ КОНТРОЛЯ ПРОЧНОСТИ БЕТОННЫХ

ИЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Контроль прочности и приемку бетона для бетонных и железобетонныхизделий заводского изготовления проводят в соответствии

сп. 7 ГОСТ18105–2018 [4] по следующим схемамиспытаний:

−при массовом производстве и контроле по образцам – по схеме А;

−при отсутствии возможности получить необходимое количество результатов для контроля по схеме А при контроле по образцам – по схеме Б;

−при контроле прочности бетона в изделиях – по схеме В;

−в начальный период производства, или при изготовлении единичных изделий, или при невозможности выполнить необходимое число испытаний для вычисления статистических характеристик однородности бетона по прочности – по схеме Г.

Согласно ГОСТ 18105–2018 [4] вышеперечисленные схемы контроля имеют следующие особенности:

–схема А. Для определения характеристик однородности бетона по прочности используют не менее 30 единичных результатов определения прочности, полученных при контроле прочности бетона предыдущих партий бетонной смеси или изделий в анализируемом периоде;

–схема Б. Для определения характеристик однородности бетона по прочности используют не менее 15 единичных результатов определения прочности бетона, в том числе в контролируемой партии бетонной смеси или изделий и в предыдущих проконтролированных партиях в анализируемом периоде;

–схема В. Для определения характеристик однородности бетона по прочности используют результаты контроля прочности бетона конструкций одной текущей контролируемой партии или группы конструкций;

–схема Г. Прямое определение характеристик однородности бетона по прочности не проводят.

15

К изделиям, производимым вне заводских условий и вне места их окончательного применения (для последующего монтажа), следует применять те же правила, что и для монолитных конструкций согласно п. 7 ГОСТ 18105–2018 [4].

В соответствии с п. 8.2.1 ГОСТ 18105–2018 [4] контроль прочности бетона монолитных конструкций проводят неразрушающими методами по ГОСТ 22690 [5] и ГОСТ 17624 [6] или разрушающими методами по ГОСТ 28570 [7], если это не приводит к нарушению эксплуатационной пригодности конструкций.

Контрольные вопросы

1.Какие схемы контроля прочности бетона для изделий заводского изготовления предусмотрены по ГОСТ 18105–2018?

2.В чем принципиальные отличия каждой из схем друг от

друга?

3.Какими нормативными документами регламентируется контроль прочности бетона монолитных конструкций?

4.Какими методами контролируют прочность бетона монолитных конструкций?

16

4. НЕРАЗРУШАЮЩИЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ПРОЧНОСТИ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

4.1. Основные понятия

Контроль прочности бетона косвенными неразрушающими методами проводят с обязательным использованием градуировочных зависимостей, предварительно установленных или привязанных к конкретным условиям в соответствии с требованиями стан-

дартов ГОСТ 22690 [5], ГОСТ 17624 [6], п. 8.2.2 ГОСТ 18105 [4].

При определении прочности бетона монолитных конструкций неразрушающими методами в промежуточном возрасте контролируют не менее одной конструкции каждого вида (колонна, стена, перекрытие, ригель и т. д.) из партии бетона, уложенной в течение суток, или части конструкции в случае, если ее бетонирование выполнялось более 24 ч.

При контроле прочности бетона сборных конструкций неразрушающими методами число контролируемых конструкций каждого вида принимают не менее 10 % и не менее 12 штук из партии по ГОСТ 13015 [8]. Если партия состоит из 12 конструкций и менее, осуществляют сплошной контроль.

Согласно ГОСТ 18105 [4] и ГОСТ 22690 [5] основными понятиями, относящимися к неразрушающим методам определения прочности бетона, являются следующие:

1.Неразрушающие методы определения прочности бетона – методы определения прочности бетона при локальном воздействии на бетон конструкций или образцов без их общего разрушения, основанныенасвязи косвенныхпоказателей и прочности бетона[4].

2.Прямые неразрушающие методы определения прочности бетона – методы (по ГОСТ 22690), предусматривающие стандартные схемы испытаний и допускающие применение известных градуировочных зависимостей без их привязки и корректировки.

3.Косвенные неразрушающие методы определения прочно-

сти бетона – неразрушающие методы определения прочности бе-

17

тона по предварительно устанавливаемым градуировочным зависимостям [4].

4.Косвенные характеристики прочности (косвенный пока-

затель) – показания прибора при измерении прочности бетона неразрушающими методами [4].

5.Градуировочная зависимость – графическая или аналити-

ческая зависимость между косвенной характеристикой прочности

ипрочностью бетона на сжатие, определенной одним из разрушающих или прямых неразрушающих методов [5].

Выделяют механические и физические методы неразрушающего контроляпрочностибетонажелезобетонныхконструкций.

Контрольные вопросы

1.Каковы особенности неразрушающих методов контроля прочности бетона?

2.Укажите особенности определения прочности бетона монолитных и сборных конструкций неразрушающими методами.

3.Какие методы неразрушающего контроля прочности бетона относятся к прямым, а какие к косвенным?

4.Какие характеристики прочности бетона называются косвенными?

5.Каким образом осуществляется построение взаимосвязи между методами разрушающего и неразрушающего контроля прочности бетона?

6.Что такое градуировочная зависимость?

4.2. Механические методы неразрушающего контроля прочности бетонных и железобетонных конструкций

4.2.1. Градуировочные зависимости для оценки прочности бетона при испытаниях механическими методами неразрушающего контроля

В общем случае неразрушающие механические методы определения прочности бетона являются косвенными, хотя среди

18

них имеются и прямые. Прочность бетона определяют по экспериментально установленным градуировочным зависимостям.

Показания приборов, градуированных в единицах прочности бетона, следует рассматривать как косвенный показатель прочности бетона. Указанные приборы следует использовать только после установления градуировочной зависимости «показание прибора – прочность бетона» или конкретной привязки зависимости, установленной в приборе.

Градуировочная зависимость устанавливает связь между косвенной характеристикой прочности и прочностью бетона на сжатие, определенной одним из разрушающих или прямых неразрушающих методов, согласно ГОСТ 22690 [5]. Зависимость может быть получена графическими или аналитическими методами.

Градуировочная зависимость может быть построена по результатам испытания прочности бетона в конструкции или в контрольных образцах бетона.

Прочность тяжелых бетонов, имеющих класс прочности на сжатие В60 и более, в монолитных конструкциях определяется по ГОСТ 31914–2012 [10].

При построении градуировочной зависимости по результа-

там испытаний прочности бетона в конструкциях зависимость устанавливают по единичным значениям косвенного показателя и прочности бетона одних и тех же участков конструкций. За единичное значение косвенного показателя принимают среднее значение косвенного показателя на участке. За единичное значение прочности бетона принимают прочность бетона участка, определенную прямым неразрушающим методом или испытанием отобранных образцов [5].

При построении градуировочной зависимости по контрольным образцам зависимость устанавливают по единичным значениям косвенного показателя и прочности бетона стандартных образцов-кубов. За единичное значение косвенного показателя принимают среднее значение косвенных показателей для серии образцов или для одного образца (если градуировочную зависи-

19

мость устанавливают по отдельным образцам). За единичное значение прочности бетона принимают прочность бетона в серии по ГОСТ 10180–2012 [11] или в одном образце (градуировочная зависимость по отдельным образцам) [5].

Градуировочная зависимость – это зависимость «косвенная характеристика – прочность бетона». Уравнение градуировочной зависимости приведено в приложении Е ГОСТ 22690 [5] и является линейным:

где R – прочность бетона, МПа; H – косвенная характеристика; a и b – коэффициенты, вычисляемые по формулам:

где Rфi – фактическая прочность бетона на i-м участке (в образце), определенная путем испытания прямым неразрушающим методом или методом разрушения образцов-кернов, МПа; Hi – косвенная характеристика на i-м участке (в образце); N – число участков или отдельных образцов, использовавшихся для построения градуировочной зависимости.

Средние значения прочности бетона Rф и косвенной характеристики H рассчитывают по формулам:

20