Месяц: Июль 2018

Неразрушающий контроль качества бетона: испытание ультразвуком

Прочность бетона – основная техническая характеристика, имеющая огромное практическое значение. В редких случаях наиболее значимыми параметрами могут быть долговечность или непроницаемость, но в любом случае именно прочность дает представление о качестве строительной бетонной смеси. Не удивительно, что испытаниям бетона на прочность уделяется особое внимание.

Над усовершенствованием методов контроля постоянно работают ведущие профильные НИИ Москвы, причем приоритет отдается неразрушающим способам. Одним из самых информативных и простых вариантов проверки прочности бетонных конструкций или качества промышленных является испытание бетона ультразвуком.

Современное оборудование позволяет не только определить качественные параметры, но и выявить скрытые дефекты, способные привести к разрушению монолитных конструкций.

Теоретические основы испытания бетона ультразвуком

Ультразвуковой метод разработан для проверки качества и определения прочности тяжелых, ячеистых и силикатных бетонов, а также марок, в состав которых входят пористые заполнители. beton Измеряемым параметром является скорость прохождения через бетонный слой ультразвукового сигнала. Толщина конструкции может быть от нескольких сантиметров до 10 метров в зависимости от типа применяемого оборудования. Принцип действия прибора похож на эхолот: специальные датчики измеряют время между запуском ультразвуковой волны и фиксацией отраженного сигнала, на основании которого вычисляется скорость ультразвука. Далее по известным графическим зависимостям определяется прочность.

Прибор для ультразвукового испытания способен фиксировать временные интервалы, исчисляемые в микросекундах (10-6). Высокочастотный генератор периодически испускает электромагнитные импульсы на ультразвуковой преобразователь, который одновременно действует как излучатель. Далее волна попадает в приемник, где происходит обратный процесс – преобразование ультразвука в электрический сигнал. После усиления импульс попадает в электронно-лучевую трубку, на выходе из которой отображается развертка с отметками запуска и приемки импульса. Разность между отметками является временем прохождения ультразвукового сигнала через слой бетона.

Для построения диаграмм зависимости скорости ультразвука от прочности проводят серию специальных испытаний стандартов – эталонных кубов. Скорость распространения ультразвука сильно зависит от содержания воды, поэтому важно, чтобы бетон в кубах и в конструкции имел одинаковую влажность. Если для испытаний были использованы влажные образцы, а бетон в конструкции намного суше, то расчетная прочность будет на 12-15% ниже реальной.

Преимущества ультразвукового контроля бетона

Традиционные методы контроля качества бетона, основанные на лабораторных испытаниях образцов, не дают полной информации о состоянии бетонной конструкции. Эксперименты проводятся на отдельных образцах, а окончательный результат определяется расчетным методом по эмпирическим формулам. На основе полученных данных бетон относят к определенному классу и марке, но это не является гарантией требуемых физических характеристик в возведенной конструкции. betonКроме того, нельзя исключить риск некорректного отбора образцов, что ведет к искажению результатов.

Неразрушающий метод контроля с помощью ультразвука – оптимальный способ обследования любой бетонной конструкции. Основными преимуществами метода являются доступная стоимость, оперативность, высокая точность. Ультразвуковое исследование позволяет определить следующие характеристики:

  • однородность (дисперсность);
  • уплотнение материала;
  • соотношение воды и цемента в смеси.

Ультразвук помогает выявить скрытые дефекты (трещины, каверны, раковины и др.) в монолитных сооружениях, а также с достаточной точностью определить толщину бетонного слоя.

Важно: ультразвук может использоваться для обследования конструкций, выполненных из одной марки бетона. Метод не применим для диагностики прочности бетонов, изготовленных из различных материалов, взятых в произвольном соотношении.

Ультразвуковое испытание бетона дает возможность определить толщину дорожного полотна, если высота плит не имеет значительных перепадов. По времени прохождения прямого и отраженного ультразвукового импульса определяется скорость, а затем вычисляется и толщина слоя.

Стоимость оборудования для испытания ультразвуком достаточно высока, и его приобретение не всегда рентабельно. При необходимости обследования бетонных конструкций или проверки качества бетона целесообразно обращаться в компании, имеющие лицензию на проведение испытаний. Подобные лаборатории действуют во всех крупных городах, Москва – не исключение.

Штамповые испытания грунтов

Склонность грунтов к деформации – значимый параметр, который учитывают при строительстве фундамента и здания в целом. Прочностные свойства будущего строения зависят от того, насколько точно будет определен деформационный модуль. В связи с этим ведется постоянное усовершенствование технологий штампового испытания грунта .

№ п/п Наименование испытаний Нормативный документ Цена за ед. испытаний в руб.
1 Определение зернового состава и модуля крупности. ГОСТ 8736-2014 ГОСТ 8735-88 ГОСТ 12536-2014 1200 руб.
2 Определение плотности грунта (метод режущих колец). ГОСТ 5180-2015 ГОСТ 8735-88 800 руб.
3 Определение коэффициента уплотнения грунта (экспресс методами). ГОСТ 19912-2012 ГОСТ 8735-88 ТР 73-98 800 руб.
4 Определение влажности грунта. ГОСТ 21718-84 500 руб.
5 Определение максимальной плотности и оптимальной влажности грунта. ГОСТ 22733-2002 1500 руб.

Важные нюансы штампового испытания грунтов

При изучении осадочных и деформационных характеристик грунтовых слоев в полевых условиях чаще всего используют методику штампового исследования. Суть технологии заключается в монтировании штампов в слоях грунтов, их поэтапном погружении и одновременном фиксировании приборами значений осадки. Проведение проверки грунта Испытания осуществляются на территории контактирования сооружения с грунтом. Степень деформации определяют по глубине проседания штампа на протяжении всего времени нагрузки. Также исследуют, как деформируется порода со временем.

Штамповые испытания являются в полевых условиях более сложным и трудоемким, нежели зондирование. Это связано с тем, что возникает необходимость в тяжелой крупногабаритной технике геологического предназначения. Методика имеет ряд недостатков, из-за которых ее чаще применяют на завершающих этапах инженерно-геологических разработок. Основными минусами штамповых испытаний являются:

  • необходимость наличия тяжелой и большой техники;
  • длительность анализа характера осадки.

Фиксация деформационных свойств таким способом удобнее применять в то время, когда уже установлено место для строительства, утверждены габариты строения и участок под посадку. Кроме того, следует заранее узнать о нагрузках, которые будут осуществляться на грунт, и геологическую структуру земельной площади. Для безопасности будущего строительства важно располагать такой информацией как глубина предстоящего фундамента, его разновидность.

Испытания в полевых условиях, процедура расшифровки результатов устанавливаются положениями ГОСТа 12374-77.

Поэтапная просадка

Штамповые испытания моделируют ту степень нагрузки на грунт, которая в будущем будет оказана построенным фундаментом или сооружением. Стадии осадки были установлены в 1930 году советским грунтоведом Н.М. Герсевановым. Просадка происходит поэтапно:

  1. Уплотнение. Для этапа характерно сжатие грунтового скелета, в результате чего осуществляется сильное снижение пористости слоев породы.
  2. Сдвиги. На этой стадии определяется критическое равновесие породы. Происходят многочисленные локальные сдвиги, которые расходятся по краям основы фундамента.
  3. Разрушение. На этом этапе наблюдается разного масштаба разрушение боковых поверхностей грунта. В этот момент можно выявить склонность к деформации, возникающие на фоне образования площадей скольжения. Утрамбованный грунт, имеющий конусообразную форму, начинает двигаться вниз под воздействием штампа практически беспрепятственно. При этом излишки пород с легкостью выпирают из-под штампа. Особенность этого этапа в том, что при стабильной нагрузке деформация не прекращается, а при слабом увеличении нагрузки – быстро увеличивается.

При штамповой нагрузке модуль деформации определяется по формуле, установленной ГОСТом 12374-77. Для расчетов понадобятся данные, зафиксированные в ходе применения геологических установок, и коэффициент Пуассона, который используется для разнотипных пород:

  • множитель для глиняных пластов составляет 0,42;
  • песчаный и супесчаный слой – 0,3;
  • суглинистые грунты – 0,35;
  • крупнокусковой грунт – 0,27;
  • скальные и полускальные слои – 0,15 и 0,25 соответственно.

После вычисления деформационного показателя приступают к определению степени осадок строений, что не составляет никакой трудности. Модуль деформации, вычисляемый для грунта известной структуры и состава, считается постоянной величиной, поэтому отклонения и изменения в значениях отсутствуют. Диагностика грунта

В ходе штамповых испытаний грунтов вычисляют жесткую деформацию, нагрузочную и увлажненную просадку, разрушающую степень нагрузки, прогнозируемую деформацию в будущем.

Опытным путем установлено огромное влияние размеров штампа на особенности и масштабы деформации пород. Геоиспытания установили, что квадратные штампы в условиях сухих песков на осадку не влияют, если их стороны от 18 до 30 см каждая. Параметр может возрастать в случае изменения в меньшую или большую сторону площади оборудования. Для влажной глины значимая осадка возникает со сторонами штампа максимум до 30 см.

Самые точные данные, свидетельствующие об истинной осадке и прочности грунта, получаются при испытании участка, площадью равным площади будущего фундамента. Но подобные исследования требует больших финансовых затрат, потому проводятся при крайней необходимости.

Во время проведения массовых испытаний сверхточные данные не требуются. Здесь применяют шурфы, которые по размерам значительно меньше проектных цифр.

Схема проведения испытаний, расшифровка результатов

Используют специальные установки, которые передают усилие на штамп. Исходя из строения установки, применяют определенные методы нагружения:

  • тарированным грузом;
  • пневмокамерами;
  • рычажной и домкратной системой.

В Москве, как и по всей РФ, для испытания пород чаще применяют канатно-рычажную технику Урал ТИЗИС. Размер установленного штампа соответствует классификации установки. К примеру, на КРУ-5000 применяется штамп размером 5000 см2, КРУ-600 использует штамп 600 см2. Также существует устройство, которое передает силовое воздействие посредством пневмокамерного цилиндра.

Методика штампового испытания и достоверность полученных значений зависит от ряда факторов:

  • глубина строительства фундамента;
  • распространение нагрузки на фундаментную основу;
  • однородность находящихся в основании строения пород;
  • структура фундамента, его разбивка.

Вид геологических установок должен соответствовать уровню подземных вод. Для исследования штампами ниже водного уровня используют скважины, в остальных случаях – шурфы.

Штамповым нагрузкам подлежит каждый несущий слой при неоднородности пласта в зоне контакта. При однородной породе процедуру можно провести на одной глубине. Количество штамповых нагрузок в полевых условиях осуществляют три и более. Если полученные коэффициенты деформации отличаются менее чем на 25%, то повторить процедуру можно всего дважды.

Между точками бурения расстояние должно превышать два диаметра штампа, однако величина постоянно больше 60 см.

Положения госстандарта устанавливают ограничения на допустимые диаметры буровых скважин – максимум 325 мм, размер «дудок» допускается до 90 см, а шурфов – 1,5 м каждая сторона. Скважину делают строго вертикальной, дополнительно фиксируют укрепляющими трубами, которые должны доставать до точки испытания.

Перед монтированием штампа забой выработки тщательно зачищают. Для зачистки используют специальную технику, с помощью которого убирают защитный слой толщиной до 20 см. Неровное дно крупнокускового грунта на 5 см засыпают песчаным слоем, для глинистого дна используют 2 см песка.

Чтобы штамп плотно прижался к грунту, его неоднократно вращают вокруг собственной оси в обе стороны. После установки добиваются горизонтальности размещения штампа, а затем приступают к монтажу прочей геологической технике.

Просадка вычисляется в качестве усредненного значения, которое получают из всех прогибомеров. Первый час прогибы записывают раз в 15 минут, затем раз в 30 минут за второй часа, и каждый час вплоть до окончательной стабилизации осадки.

Штамповые испытания можно осуществлять до тех пор, пока не удастся достичь верхнего предела нагрузки. О критическом давлении могут свидетельствовать выпирающие валики породы вокруг штампа, трещины, предельные значения, которые сравнивают со значениями, зафиксированными после предыдущего уровня нагрузки.

Полученные в результате штампового испытания результаты, записывают в рабочий журнал, выполняющий функции основного документа при осуществлении геологических исследований.

После завершения всех этапов испытания грунтовых пластов посредством статических грузовых воздействий приступают к обработке данных. Расчеты должны дать количественный коэффициент модуля деформации грунтовых пород. Также в результате расчетов получают прочие значения, которые нужны для строительства на испытуемом участке любого типа сооружений.

Наша строительная лаборатория в Москве оказывает услуги по проведению штамповых испытаний грунтов.

Цены на штамповые испытания