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

Рис. 4.12. Схема испытания методом скалывания ребра по ГОСТ 22690 [5]: 1 – прибор с нагружающим устройством и силоизмерителем; 2 – опорная рама; 3 – скалываемый бетон; 4 – испытуемая конструкция; 5 – захват со скобой; P0 – прилагаемое усилие

Рис. 4.13. Схема прибора ПОС–МГ4 для оценки прочности бетона методом скалывания ребра

41

Метод скалывания ребра при проведении испытаний в соответствии со стандартной схемой по приложению Б является прямым неразрушающим методом определения прочности бетона. Градуировочная зависимость для указанного метода приведена в приложении В ГОСТ 22690 [5].

Контрольные вопросы

1.Что является основой оценки прочности бетона методом скалывания ребра?

2.Какие требования предъявляются к участкам конструкции, подлежащей испытаниям методом скалывания ребра?

3.В чем заключается стандартная схема испытания методом скалывания ребра?

4.В каких случаях применима стандартная схема испытания методом скалывания ребра?

5.Опишите приборы, используемые для испытаний прочности бетона методом скалывания ребра.

4.3.Физические методы неразрушающего контроля прочности бетонных и железобетонных конструкций

Для определения прочности бетона и железобетона кроме механических используются еще и физические методы неразрушающего контроля. К физическим методам исследования прочности бетона относятся:

−ультразвуковой;

−акустико-эмиссионный;

−резонансный.

Ультразвуковой метод

Ультразвуковой метод определения прочности бетона реализуется в соответствии с ГОСТ 17624–2021 [6].

Ультразвуковой метод – неразрушающий метод определения прочности бетона, основанный на зависимости косвенной харак-

42

теристики (показания прибора) от прочности бетона. Косвенная характеристика прочности (косвенный показатель) здесь – это скорость, время распространения ультразвука или другое показание прибора при измерении прочности бетона.

Существующие зависимости между скоростью распространения звуковых волн и прочностью материала являются основой для ультразвукового метода измерений прочности бетона. Эти зависимости бывают аналитические или графические. Такие градуировочные зависимости связывают скорость распространения ультразвука и прочность бетона или время распространения ультразвука и прочность. Вид зависимости соответствует технологии прозвучивания.

Существует два метода ультразвукового прозвучивания:

−сквозное прозвучивание, когда определяется зависимость прочности бетона от скорости прохождения звуковой волны через него;

−поверхностное прозвучивание, при котором устанавливается зависимость прочности бетона от времени прохождения волны сквозь бетон.

База прозвучивания – это расстояние между центрами рабочих поверхностей ультразвуковых преобразователей (излучателя и приемника), установленных на одну и ту же поверхность конструкции при поверхностном прозвучивании и установленных между центрами рабочих поверхностей преобразователей при сквозном прозвучивании. Вариантыпрозвучиванияпоказаны нарис. 4.14.

Скорость прохождения ультразвуковой волны через бетонный элемент зависит от следующих показателей:

−плотности и деформативности;

−наличия дефектов.

Исследование ультразвуком элементов конструкций позволяет получить данные:

−о прочности;

−сплошности структуры;

43

−деформативности;

−наличии, расположении и количестве дефектов, а также их конфигурации.

а

б

Рис. 4.14. Варианты прозвучивания конструкций: а – сквозное; б – поверхностное (УП – ультразвуковые преобразователи; l – база прозвучивания)

Для ультразвукового исследования прочности бетона и железобетона используется прибор «Пульсар-2.2» (рис. 4.15). Прибор предназначен для замера времени прохождения ультразвукового импульса через бетон.

Для контроля бетона, железобетона и каменных конструкций используется ультразвуковой томограф А1040 MIRA. Контроль возможен даже в том случае, если доступ к конструкции есть только с одной из ее сторон. При этом исследуется сплошность материала в конструкции, ведется поиск включений, пустот или трещин, возможно определение толщины исследуемого элемента до 2,5 м. Контроль проводится по схеме пошагового сканирования объекта контроля с последующим суммированием данных по всей отсканированной площади объекта контроля. Ра-

44

бота прибора основана на автоматическом измерении скорости распространения ультразвуковой волны в конструкции. Общий вид прибора показан на рис. 4.16.

Рис. 4.15. Прибор для исследования прочности бетона ультразвуком «Пульсар-2.2»

Рис. 4.16. Ультразвуковой томограф А1040 MIRA

Процесс сквозного прозвучивания конструкции показан на рис. 4.17.

Для контроля прочности бетона данным методом также устанавливают градуировочные зависимости.

Градуировочную зависимость при поверхностном прозвучивании бетона устанавливают на основании следующих данных:

45

–результатов параллельных испытаний одних и тех же участков конструкций ультразвуковым методом и методом отрыва со скалыванием по ГОСТ 22690 [5];

–результатов испытаний конструкций ультразвуковым методом и механических испытаний образцов-кернов, отобранных из тех же участков конструкций и испытанных в соответствии с ГОСТ 28570–2019 [7];

–результатов испытаний ультразвуковым методом и механических испытаний одних и тех же стандартных бетонных об-

разцов по ГОСТ 10180–2012 [11].

Рис. 4.17. Сквозное прозвучивание железобетонной трубы

Градуировочную зависимость при сквозном прозвучивании бетона устанавливают на основании следующих данных:

–результатов испытаний ультразвуковым методом участков конструкций и испытаний в соответствии с ГОСТ 28570 [7] об- разцов-кернов, отобранных из тех же участков конструкций;

–результатов испытаний ультразвуковым методом и механических испытаний одних и тех же стандартных бетонных образцов по ГОСТ 10180 [11].

Градуировочную зависимость устанавливают по единичным значениям косвенного показателя и прочности бетона. За единичное

46

значение косвенного показателя принимают среднее значение косвенных показателей на участке. За единичное значение прочности бетона принимают прочность бетона участка, определенную методомотрывасо скалываниемилииспытаниемотобранныхобразцов.

При установлении градуировочной зависимости для методов поверхностного и сквозного прозвучивания по результатам испыта- нийобразцов-кубовизмеренияпроводят всоответствии срис. 4.18.

а

б

Рис. 4.18. Схемы испытания образцов-кубов при прозвучивании по ГОСТ 17624 [6]: а – схема испытания образцов-кубов способом сквозного прозвучивания; б – схема испытания образцов-кубов способом поверхностного прозвучивания; УП – ультразвуковые преобразователи; l – база прозвучивания; 1 – направление формования; 2 – направление

испытания при сжатии по ГОСТ 17624 [6]

При построении градуировочной зависимости по результатам испытаний образцов-кубов за единичное значение прочности

47

бетона принимают среднюю прочность бетона в серии образцов, определенную по ГОСТ 10180 [11].

Уравнение градуировочной зависимости «косвенный показатель – прочность» принимают линейным по формулам (4.1)–(4.7), гдеH – косвенныйпоказатель(времяt или скоростьультразвукаV).

Для того чтобы значение прочности бетона железобетонной конструкции, определенное с помощью косвенного метода, максимально точно соответствовало значению прочности, определенному прямым методом, вычисляют коэффициент совпадения b по формуле

где Rфi – прочность бетона на i-м участке, определяемая прямым методом испытания; RVi – прочность бетона на i-м участке, определяемая косвенным методом (ультразвуком) с использованием градуировочнойзависимости; n – числоучастковиспытаний.

При расчете b должны соблюдаться следующие условия:

–число участков n, на которых выполняются испытания, должно быть не менее трех;

–должно выполняться следующее условие:

Те значения Rфi и RVi, которые не удовлетворяют этому условию, не учитываются при вычислении коэффициента совпадения.

Значение прочности бетона, который отличается от испытуемого, определенное с использованием градуировочной зависимости, рассчитывают по формуле

Методика привязки и использования градуировочной зависимости состоит в следующем:

48

–определяют косвенное значение прочности бетона;

–определяют значение прочности бетона с использованием построенной градуировочной зависимости;

–прибавляют к полученной прочности бетона коэффициент

совпадения b и получают приведенную прочность бетона Ri. Минимальное число единичных значений прочности бетона,

установленных косвенным методом, используемых для построения градуировочных зависимостей, устанавливается по ГОСТ 17624 (п. 6.2 и п. 6.3).

Контрольные вопросы

1.На чем основан ультразвуковой метод определения прочности бетона?

2.Какие методики исследования прочности бетона ультразвуком применяются?

3.От чего зависит прочность бетона при сквозном и поверхностном прозвучивании?

4.Что такое база прозвучивания?

5.От каких показателей зависит скорость прохождения ультразвуковой волны через исследуемый бетон?

6.Какую информацию можно получить по результатам ультразвукового исследования бетона и железобетона?

7.Какие приборы используются для ультразвукового определения прочности бетона и железобетона?

8.На основании каких данных устанавливают градуировочную зависимость при поверхностном и сквозном прозвучивании?

9.Какие формулы используются для вывода уравнения градуировочной зависимости?

10.Как вычисляется коэффициент совпадения b?

Акустико-эмиссионный метод

Метод акустической эмиссии используют для изучения трещин, развивающихся в бетонных и железобетонных конструкциях при нагружении. Также метод применяется при оценке повреждений в железобетонных балках при циклическом нагружении.

49

Под акустической эмиссией понимается изучение объекта контроля с помощью акустических волн под воздействием нагрузки или иных факторов по ГОСТ 59938–2021 [12].

Система для проведения акустико-эмиссионного контроля в бетонных и железобетонных конструкциях включает в себя преобразователи акустической эмиссии, электронные блоки для усиления и обработки сигналов акустической эмиссии, а также элек- тронно-вычислительные блоки для обработки и хранения данных.

Преобразователь акустической эмиссии принимает, регистрирует и преобразует акустический сигнал в электрический, а также определяет рабочий частотный диапазон.

Преобразователи акустической эмиссии устанавливают на конструкцию через контактную среду (пластилин, жидкости, обеспечивающие акустический контакт) и фиксируют с помощью струбцин или магнитных держателей. Магнитные держатели устанавливают на заранее приклеенные металлические пластины.

По результатам испытаний вычисляют значения параметров, которые позволяют выполнить классификацию источников акустической эмиссии по трещинам растяжения, трещинам сдвига и другим типам трещин.

Контрольные вопросы

1.Для каких целей применяется метод акустической эмиссии при обследовании бетонных и железобетонных конструкций?

2.Что такое акустическая эмиссия?

3.Что включает в себя система для проведения акустикоэмиссионного контроля в бетонных и железобетонных конструкциях?

4.Какие параметры вычисляют по результатам проведения испытанийбетонаи железобетонаакустико-эмиссионнымметодом?

Резонансный метод

Метод основан на измерении частоты собственных колебаний и определении характеристики их затухания. Особенности реализации метода состоят в следующем.

50