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

В середине пролета изделия устанавливают электродинамический возбудитель, с помощью которого создаются незатухающие колебания. На заданном расстоянии от возбудителя колебаний располагают приемник. Он преобразует колебания изделия в электрический сигнал. Индикатор резонанса принимает этот сигнал. Частота колебаний, возбуждаемых в конструкции, изменяется. Наступает момент, когда частота этих колебаний совпадает с частотой собственных колебаний конструкции, что приводит к резонансу, т.е. колебаниям с максимальной амплитудой.

По результатам измерений строят резонансную кривую. По кривой определяют: динамический модуль упругости, модуль сдвига, логарифмический декремент колебаний и показатель прочности бетона.

Схематично принцип работы установки, предназначенной для определения прочностных характеристик бетона резонансным методом, представлен на рис. 4.19.

Рис. 4.19. Принципиальная схема установки резонансного исследования бетона: 1 – генератор звуковых частот; 2 – возбудитель колебаний; 3 – приемник колебаний; 4 – образец; 5 – усилитель; 6 – осциллограф; 7 – опоры

Кроме механических характеристик, таких как наличие микротрещин, нарушение сцепления арматуры с бетоном, метод позволяет определить изменение влажности материала. Диагностике резонансным методом также подлежат дефекты, обусловленные нарушениемтехнологическогорежимауплотненияи твердениябетона.

51

Резонансный метод особенно актуален в случаях, когда значительно изменяются микроструктура бетона и его реологические характеристики. Метод представляет интерес при исследовании изменения прочности бетона в процессе эксплуатации (в условиях замораживания иоттаивания, прикоррозионномизносе).

Контрольные вопросы

1.На чем основан резонансный метод исследования бетонных и железобетонных конструкций?

2.Какой график строят по результатам измерений резонансным методом?

3.Какие показатели определяют по графику?

4.Какие характеристики бетона, кроме механических, определяются резонансным методом?

5.В каких случаях преимущественно используется резонансный метод определения прочности бетона?

52

5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДОВ ГЕОРАДИОЛОКАЦИИ ПРИ ОБСЛЕДОВАНИИ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

«Техническая геофизика» как наука [13, 14] включает в себя элементы инженерной геофизики и дефектоскопии. Эта наука несет в себе информацию, в том числе, о косвенных неразрушающих методах контроля качества бетона и железобетона.

Волновые методы базируются на анализе процессов возбуждения и распространения в среде упругих и высокочастотных электромагнитных волн. Волны рассматриваются в акустическом и ультразвуковом диапазонах частот. Такие методы нашли свое применение при контроле качества плит, заглубленных в грунт, и других фундаментныхконструкций, атакжеэлементовподземныхсооружений.

Российский документ в области геофизических исследований в строительстве [15] допускает использование георадиолокационного профилирования для обследования плитных конструкций (толщина конструкции в шесть раз и более меньше ее линейных габаритов). Георадиолокация широко применяется для нахождения внутренних поврежденийи дефектовжелезобетонныхконструкций.

Использование георадарного оборудования позволяет решить ряд вопросов, возникающих при возведении и эксплуатации заглубленных конструкций. Георадары позволяют определить толщину бетона конструкции, величину защитного слоя бетона до арматуры и ее шаг. Исследование радаром помогает выявить участки арматуры, подверженные коррозии, а также пустоты, нежелательные включения и внутренние трещины в бетоне.

Георадиолокация – это геофизический метод, основанный на излучении импульсов электромагнитных волн и регистрации сигналов, отраженныхотразличныхобъектовзондируемой среды[16].

Георадар – радиотехнический прибор поверхностного зондирования, предназначенный для обнаружения точечных и протяженных металлических и неметаллических объектов в различных неметаллических средах (грунт, вода, строительные конструкции и т.п.) [16].

53

Профилирование – это запись радарограммы по длине намеченного профиля [16].

Зондирование – это запись георадиолокационных данных на разных глубинах в одной точке [16].

Радарограмма – это совокупность георадиолокационных трасс, формирующая непрерывный временной электрофизический разрез изучаемой среды [16].

Георадар регистрирует результаты исследования и отображает их на экране в реальном времени. Результаты сохраняются в файл и доступны для вывода на печать.

Прибор может эксплуатироваться при температуре окружающей средыот–20 до +50 °С приотносительной влажностидо95 %.

Обследование железобетонной плиты георадаром ОКО-2 показано на рис. 5.1. Результаты обследования представлены на радарограммах (рис. 5.2, 5.3). На радарограмме 1 (см. рис. 5.2) четко различаются две арматурные сетки с шагом арматуры 200 мм. Глубина залегания верхней арматуры 80–130 мм. Расстояние от поверхности до нижней сетки 200–230 мм.

Рис. 5.1. Использование георадара ОКО-2 при обследовании железобетонной плиты

На радарограмме 2 (см. рис. 5.3) различимы два ряда арматуры. Арматура верхнего ряда уложена без определенного шага. Шаг нижней арматуры равен 300 мм.

54

Рис. 5.2. Радарограмма 1

Рис. 5.3. Радарограмма 2

Контрольные вопросы

1.На чем основан метод георадиолокации?

2.Контроль качества каких конструкций преимущественно ведется методами георадиолокации?

3.Какие параметры конструкций определяются методами георадиолокации?

4.Какие приборы используются для этих методов?

5.Что такое профилирование и зондирование при выполнении георадиолокационных исследований?

6.Объясните термин «радарограмма».

55

6.МЕТОДЫ ПОИСКА АРМАТУРЫ

ВЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЯХ

Расположение арматуры в железобетонной конструкции – важный показатель, требующийся для проведения обследований и для работы эксплуатирующих служб. Различные детекторы арматуры в бетоне позволяют решить задачу по поиску ее месторасположения. Эти приборы устанавливают расположение и диаметр арматуры, ее шаг, величину защитного слоя бетона.

Согласно ГОСТ 22904–93 [17] в сборных и монолитных железобетонных конструкциях зданий и сооружений из бетона различных видов используется магнитный метод определения толщины защитного слоя бетона и расположения стальной арматуры.

Данный метод применяется для контроля качества на производственных и строительных площадках, при изготовлении и монтаже сборных изделий. Оценка расположения арматуры и определение толщины защитного слоя бетона требуется также при возведении монолитных железобетонных конструкций; при обследовании технического состояния существующих железобетонных конструкций; при оценке точности фиксации арматурных элементов в проектном положении.

Магнитный метод основан на взаимодействии магнитного или электромагнитного поля прибора со стальной арматурой железобетонной конструкции. Толщину защитного слоя бетона и расположение стальной арматуры в конструкции определяют на основе экспериментально установленной зависимости между показаниями прибора и указанными контролируемыми параметрами конструкции.

Исследование толщины защитного слоя бетона и расположения стальной арматуры в железобетонной конструкции проводится при помощи приборов магнитного и электромагнитного действия. Эти приборы включают, как правило, блок для измерений, блок для преобразования измерений и блок питания.

56

Расположение арматуры в конструкции и толщина защитного слоя бетона t определяются в зависимости от номинального диаметра арматуры d согласно табл. 6.1 (ГОСТ 22904 [17]).

Таблица 6.1

Данные для определения расположения арматуры и измерения толщины защитного слоя бетона, мм

По ГОСТ 22904 [17] допускается применение приборов, обеспечивающих измерения только в одном или двух из указанных в табл. 6.1 диапазонов, а также приборов, позволяющих определять только расположение стальной арматуры.

Для установления градуировочной зависимости на стенде устанавливают образцы арматурного стержня требуемого диаметра или фрагмента армирования конструкции, затем обеспечивают необходимый зазор и выполняют измерения.

Градуировочная зависимость оформляется в графическом или табличном виде.

Приведем пример установления индивидуальной градуировочной зависимости для определения толщины защитного слоя бетона в диапазоне 10–50 мм при армировании конструкции продольными стержнями диаметром 16 мм с шагом 50 и 100 мм.

Приустановлении градуировочнойзависимостииспользованы:

–серийный прибор типа ИЗС-10Н (измерения проводят по равномернойшкале прибора, оцифрованнойвусловных единицах);

–испытательный стенд, соответствующий требованиям ГОСТ 22904.

Результаты проведенных измерений приведены в табл. 6.2. Графики полученных по этим результатам градуировочных

зависимостей приведены на рис. 6.1.

57

Рис. 6.1. Градуировочные зависимости для продольных стержней

(d = 16 мм): 1 – при s = 50 мм; 2 – при s = 100 мм

Измеритель защитного слоя ИЗС-10Н (рис. 6.2) используется для измерения толщины защитного слоя бетона и позволяет определить проекцию арматурного стержня на поверхности бетона. Прибор позволяет осуществлять поиск арматуры диаметром от 4 до 8 мм класса А240 и диаметром от 10 до 32 мм класса А400 в железобетонных изделиях и конструкциях согласно ГОСТ 22904–93. Прибор ИЗС-10Н может проводить измерения при температуре воздуха от –10 до +40 °С.

Детектор арматуры в бетоне Elcometer P120 устанавливает расположение арматуры и толщину защитного слоя бетона. Прибор издает громкий звуковой сигнал при обнаружении арматуры. Elcometer P120 дает возможность быстро и точно установить

58

ориентацию арматурных стержней в конструкции. Общий вид прибора показан на рис. 6.3.

Рис. 6.2. Процесс исследования конструкции прибором ИЗС-10Н

Рис. 6.3. Детектор арматуры в бетоне Elcometer Р120

Общий вид прибора Elcometer 331 и процесс работы с ним показаны на рис. 6.4.

Сканер FERROSCAN PS300 – детектор для бетона для поиска арматуры, измерения глубины и определения толщины слоя материала при обследовании строительных конструкций. Благодаря специальной матрице датчиков инструмент собирает данные о пяти точках за одно сканирование. Сканирующая поверхность составляет 15 см2, это позволяет отсканировать 50 м2 за один раз.

Прибор применяется для следующих целей:

−проверки и анализа первого слоя арматуры;

−проверки защитного слоя бетона на больших участках для проведения ремонта несущих конструкций;

59

−неразрушающего контроля зданий и проверки качества

работ;

−создания отчетов с оценкой технического состояния конструкций, включая статистические данные и визуальное 2Dили 3D-представление участков.

Пример работы с прибором показан рис. 6.5.

Рис. 6.4. Измеритель толщины защитного слоя бетона Elcometer 331: а – процесс измерения; б – общий вид прибора

Рис. 6.5. Процесс исследования конструкции прибором FERROSCAN PS300

60