Неразрушающие методы контроля прочности бетона
Сегодня неразрушающие методы контроля прочности бетона широко используются не только в России, но и в странах СНГ - везде, где ведется монолитное строительство ( Белоруссия, государства Средней Азии и др. ). Востребованы эти методы и в странах Западной и Восточной Европы, США, Канаде и т. д. Их развитию тоже уделяется большое внимание - периодически проводятся международные конференции, посвященные неразрушающему контролю ( НК ). Например, в этом году такая конференция прошла в США, три года назад - в Германии. На Западе такие приборы используются в основном при реконструкции сооружений.
Раньше, когда строительство в России велось в основном с применением сборного железобетона, неразрушающие методы внедрялись непосредственно на заводах. Особенно много в этом направлении было сделано Министерством строительства и руководством «Главзапстроя», обслуживающего западные районы страны. В Литве на всех заводах по производству сборного железобетона использовались неразрушающие методы контроля прочности.
При производстве сборного железобетона заводы располагались недалеко от объектов строительства. На каждом заводе была лаборатория, где прочность бетона определялась с помощью традиционных методов. Такая практика позволяла эффективно осуществлять контроль качества бетонных конструкций. Сегодня популярность неразрушающих методов контроля прочности бетона в большой степени обусловлена увеличением числа зданий из монолитного железобетона.
При использовании монолитного железобетона цементную смесь приходится транспортировать на значительные расстояния. При этом почти всегда на один и тот же крупный объект смесь поставляют несколько производителей. Соответственно лаборатории по контролю качества бетона приходится устраивать не только на предприятиях, но и непосредственно на объектах, а специалистам - контролировать готовые бетонные конструкции.
Большинство организаций не могут или не хотят устраивать на своих объектах такие лаборатории. Поэтому использование неразрушающих методов контроля прочности бетона оказывается крайне целесообразным. Особенно это актуально для России, где в отличие от большинства европейских государств далеко не все предприятия могут производить бетон стабильно одинакового качества.
Приборы для неразрушающих методов контроля прочности бетона
Существует несколько неразрушающих методов контроля прочности бетона:
- метод отрыва со скалыванием
- ультразвуковой метод
- метод ударного импульса
- метод упругого отскока
- метод пластической деформации.
Выделить какой-то один метод или сказать, что он лучше другого, нельзя. Все они обладают своими достоинствами, недостатками и ограничениями в применении.
Метод отрыва со скалыванием является единственным неразрушающим методом контроля прочности, который можно считать эталонным и единственным методом, для которого в ГОСТах прописаны градуировочные зависимости. Ни один другой неразрушающий метод нельзя использовать, не привязавшись к какому-либо эталону. Но если быть совсем точным, то метод отрыва со скалыванием нельзя назвать полностью неразрушающим; скорее это метод местных разрушений.
Метод отрыва со сколом был создан в СССР - его разработал и предложил специалист Донецкого «ПромСтройНИИПроект» Иван Валентинович Вольф. В Америке об этом методе узнали от нашего крупнейшего специалиста по бетону Б.Г. Скрамтаева. К сожалению, тогда нашим исследователям не удалось официально закрепить за собой приоритет в разработке данного метода, и только впоследствии некоторые американские специалисты признали, что метод отрыва со сколом был создан в Советском Союзе. Приборы, реализующие этот метод, были выпущены в США, Канаде, скандинавских странах и т. д. Однако, когда в рамках СЭВ проводились сравнительные испытания данных устройств, выяснилось, что именно отечественные приборы позволяют получить лучшие результаты. К настоящему времени они были значительно усовершенствованы. Одни из приборов, реализующие данный метод, выпускаются в Челябинске ( СКБ «Стройприбор» ).
В основном это касается модели ПОС-50 МГ-4. Другой прибор - ПОС-30 - ориентирован на анкер с меньшей глубиной заделки ( 30 и 35 мм ), и тут возникают определенные сложности. Дело в том, что наиболее точные результаты позволяют получить приборы с анкером, имеющим глубину заделки 48 мм - для них определена точная градуировочная зависимость. Сотрудниками Донецкого «ПромСтройНИИПроект» было поставлено большое количество экспериментов по использованию данного метода. И для анкера с глубиной заделки 48 мм экспериментальные данные практически идеально совпадали с теоретическими результатами, полученными во ВНИИФТРИ А.И. Марковым.
Когда-то инициатором применения анкеров с малой глубиной заделки был НИИЖБ. Во многом это связано с тем, что анкер с глубиной заделки 48 мм нельзя использовать для контроля качества высокопрочных бетонов - необходимо ориентироваться на анкер с глубиной заделки 35 мм. К сожалению, существующие нормированные коэффициенты для анкеров с меньшей глубиной заделки не вполне точны. Поэтому сегодня специалисты постоянно работают над определением переходного коэффициента от анкера с глубиной заделки 48 мм к анкерам с глубиной заделки 30 и 35 мм. В настоящее время для анкера с глубиной заделки 35 мм нам удалось накопить достаточно данных и определить надежные переходные коэффициенты. Для 30 мм таких коэффициентов пока нет.
Ультразвуковые приборы могут использоваться не только для контроля прочности бетона, но и для дефектоскопии, контроля качества бетонирования, определения глубины трещин и т. д.
Одним из наиболее крупных отечественных предприятий по разработке и производству оборудования для неразрушающего контроля во всех областях промышленности является компания «Спектр». В нее входит фирма «Акустические контрольные системы», которая выпускает ультразвуковой прибор для широкого применения ( в том числе и для неразрушающего контроля прочности бетона ) УК 14-01. Этот прибор достаточно прост в эксплуатации, имеет большую встроенную память, а полученные данные легко «скачать» на компьютер. К сожалению, ультразвуковые приборы нельзя использовать для контроля качества высокопрочных бетонов. Для этой цели необходимо применять метод ударного импульса.
Хорошие приборы, реализующие метод упругого отскока, отечественная промышленность сейчас не производит. Несколько десятков лет назад швейцарскими производителями был создан соответствующий прибор ( так называемый прибор Шмидта ). Он оказался настолько эффективным, что до сих пор ни одной компании в мире не удалось разработать более совершенную конструкцию. Сегодня различные модификации прибора Шмидта выпускаются в Германии, Швейцарии, Италии, Китае и т. д. С точки зрения качества продукция европейских производителей выглядит предпочтительней.
БЛИЦ-ИНТЕРВЬЮ
Максим КИСЕЛЕВ,
технический консультант ООО «Геостройприбор» (г. Омск)
Как вы считаете, достаточно ли широко применяются методы неразрушающего контроля прочности бетона в России?
На мой взгляд, сегодня определение прочности бетона с помощью приборов неразрушающего контроля в нашей стране развито слабо. Использование методов НК только начинает набирать обороты. Некоторые строительные организации отказываются от услуг лабораторий, использующих методы неразрушающего контроля прочности бетона.
Какие методы неразрушающего контроля прочности бетона наиболее популярны? С помощью каких приборов они реализуются?
Самым распространенным методом контроля прочности бетона был и остается метод ударного импульса. Для его реализации используется стандартный молоток Кашкарова. Принцип действия прибора достаточно прост. В молоток вставляется металлический стержень определенной прочности, после чего прибором наносят удар по поверхности бетона. С помощью углового масштаба измеряют размеры отпечатков, получившихся на бетоне и стержне. Прочность бетона определяется из соотношения размеров отпечатков ( прочность стержня известна ). Основным достоинством молотка Кашкарова является низкая стоимость прибора.
Другим распространенным устройством для реализации метода ударного импульса является электронный прибор ИПС-МГ4. В нем удар по поверхности бетона производится специальным датчиком. Определение прочности выполняется автоматически - данные высвечиваются на дисплее. Этот прибор проще в эксплуатации, и при его использовании исключаются ошибки, связанные с человеческим фактором. Это повышает точность измерений - погрешность составляет ±10%. Еще одним достоинством устройства является возможность передачи данных из памяти прибора на ПК. Менее широко распространены приборы серии ПОС, реализующие метод отрыва со скалыванием.
Как вы оцениваете состояние отечественного рынка ПНК прочности бетона?
Сегодня выбор приборов для НК прочности бетона не слишком широк. В основном такие устройства различаются по методам определения прочности. Лучше всего представлены приборы, использующие метод ударного импульса и метод отрыва со скалыванием. Большинство этих приборов российского производства. Они соответствуют всем требованиям нормативных документов, регламентирующих проведение НК прочности бетона ( основной документ - ГОСТ 22690-88 «Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля» ). Из-за высокой стоимости зарубежные аналоги представлены ограничено, а соотношение «цена/качество» большинства российских приборов лучше
При проведении контроля прочности бетона с помощью неразрушающих методов необходимо учитывать то обстоятельство, что все эти методы являются косвенными. И ни один из приборов НК нельзя применять, не построив градуировочную зависимость для каждого конкретного бетона. К сожалению, подавляющее большинство российских и зарубежных производителей приборов градуирует свою продукцию в единицах прочности. А такая градуировка может быть построена только для каких-то вполне определенных условий и не является универсальной. Все это достаточно четко прописано в ГОСТах, однако практика показывает, что эти требования соблюдаются не всегда.
До недавнего времени интерпретация показаний приборов, реализующих методы неразрушающего контроля прочности бетона, была связана с некоторыми трудностями. Все неразрушающие методы имеют определенные погрешности, и при оценке прочности бетона их необходимо учитывать.
ФГУП НИИ недавно был выпущен новый отраслевой стандарт по ультразвуковому методу контроля прочности бетона - «Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности» СТО 3655 4501 009 ( 2007 г.). В этом документе учтены результаты большого количества испытаний бетона при строительстве монолитных зданий. Сотрудники института разрабатывают аналогичный документ для метода отрыва со сколом.
Оценивая состояние отечественного рынка приборов для неразрушающих методов контроля прочности бетона, можно сказать, что ассортимент приборов широк: на рынке работает большое количество производителей, сопровождающих свою продукцию инструкциями, часто не соответствующими требованиям стандартов.
Цены на такое оборудование вполне оправданны. При соблюдении всех требований по проведению контроля большинство приборов для НК фактически являются равноточными. Западные приборы на российском рынке представлены в основном различными модификациями прибора Шмидта.
Проблемы, связанные с применением неразрушающих методов контроля в строительстве
Существует несколько причин, ограничивающих использование приборов НК для определения прочности бетона. Во-первых, в настоящий момент в России нет соответствующей нормативной базы. Все стандарты по неразрушающим методам контроля прочности бетона были разработаны еще в СССР. Последний, по механическим методам неразрушающего контроля, был принят в 1988 году. Все эти документы устарели и не отвечают требованиям сегодняшнего дня, а разработка новых нормативов практически не финансируется. Далеко не самый сложный новый стандарт «Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности» ( 2007 г.) был разработан специалистами ФГУП НИИ фактически между делом. Поэтому его создание потребовало так много времени. Строго говоря, современной нормативной базы по методам НК прочности бетона в РФ не существует.
Во-вторых, в России не хватает квалифицированных специалистов по неразрушающим методам контроля прочности бетона. Неразрушающие методы используются во всех отраслях промышленности. Причем почти во всех отраслях существуют документы, четко определяющие требования к специалистам, которым разрешается проведение неразрушающего контроля. В этих документах сказано, какими знаниями и практическими навыками должны обладать такие специалисты, какие квалификационные процедуры они должны проходить и т. д. В строительстве ничего подобного нет. Человек покупает прибор для НК и уже считает, что имеет право определять прочность бетона. На самом деле это сложный процесс. Недостаточно снять показания прибора, нужно их грамотно обработать и интерпретировать, что могут сделать только специалисты, обладающие высокой квалификацией именно в данной области
БЛИЦ-ИНТЕРВЬЮ
Максим БУШУЕВ,
ведущий инженер ЗАО «Геодезические приборы» (г. Санкт-Петербург)
Отечественный рынок приборов для неразрушающего контроля прочности бетона
Почему в последнее время методы неразрушающего контроля прочности бетона все чаще используются на строительных площадках России?
Во-первых, возросла необходимость технической экспертизы зданий и сооружений, находящихся в эксплуатации на протяжении длительного времени. Во-вторых, в нашей стране существует большое количество недостроенных объектов ( строительство было остановлено в 90-е годы прошлого столетия ). Для того чтобы возобновить строительство таких объектов, необходимо провести предварительную оценку их прочностных характеристик. В-третьих, возросло количество объектов, возводимых с помощью технологии монолитного домостроения. При строительстве таких объектов специалистам постоянно приходится оперативно определять распалубочную прочность бетона. В-четвертых, на заводах ЖБИ в связи с ростом количества и объемов заказов возникла необходимость быстрого определения прочностных характеристик изготавливаемых конструкций.
Какому методу неразрушающего контроля отдают предпочтение российские специалисты? Почему?
Согласно моим данным, для определения прочности бетона чаще всего применяется метод ударного импульса. Приборы, использующие данный метод, отличаются небольшим весом и компактностью, а определение прочности бетона методом ударного импульса является достаточно простой операцией. Однако если требования к контролю качества строительства будут возрастать, то широкое применение получит метод отрыва со скалыванием как наиболее точный.
Точность приборов, реализующих метод ударного импульса, как правило, составляет 8-10%. Результаты измерений выдаются в единицах измерения прочности на сжатие. После соответствующей настройки данные приборы можно использовать для работы с различными строительными материалами. Также с их помощью можно определять класс бетона, производить измерение прочности под различными углами к поверхности объекта, переносить накопленные данные на компьютер.
Как вы оцениваете состояние российского рынка приборов неразрушающего контроля прочности бетона?
Ассортимент приборов, реализующих все известные методы НК прочности бетона, достаточно широк. Их технические возможности в основном соответствуют предъявляемым к ним требованиям. Стоит отметить, что большинство из них выпускается отечественными производителями. Количество импортных приборов для НК прочности бетона, представленных на российском рынке, относительно невелико. В основном это оборудование фирмы Proseq, реализующее методы ударного импульса и отрыва со скалыванием. Как средства измерения в России эти приборы не сертифицированы.
Качество большинства приборов, представленных на рынке, вполне приемлемое. Используя индивидуальную градуировку оборудования, можно добиться высокой точности. Большинство приборов выпускается в компактных и эргономичных корпусах, обладают интуитивно понятным меню, а их функциональных возможностей вполне достаточно для проведения измерений и получения достоверных результатов. Как правило, производители дают гарантию на свое оборудование от 1 до 1,5 лет, и реальное количество отказов (в пределах гарантийного срока) невелико. Часть приборов занесена в Государственный Реестр средств измерений.
Какие факторы ограничивают применение неразрушающих методов контроля прочности бетона на территории России? Как вы оцениваете перспективы таких методов?
Ограничение использования методов НК прочности бетона связано с отсутствием квалифицированных специалистов (они должны быть в штате всех крупных строительных организаций) и нежеланием руководства компаний выделять средства для приобретения приборов и обучения специалистов.
Что касается перспектив развития приборов для НК, то скорее всего будут дорабатываться (модифицироваться) уже существующие модели приборов - в основном за счет улучшения их измерительной части - датчиков. Не исключено, что получат распространение системы, позволяющие осуществлять мониторинг уже построенных конструкций в процессе их эксплуатации
Подготовил Денис СТРОГАНОВ p73/l7/index.html
Специалисты организации Независимая Экспертиза готовы помочь как физическим, так и юридическим лицам в проведении неразрушающего метода, экспертиза бетона, экспертиза фундамента.
У Вас нерешенные вопросы или же Вы захотите лично пообщаться с нашими специалистами или заказать неразрушающий контроль бетона, экспертиза бетона, экспертиза фундамента, всю необходимую для этого информацию можно получить в разделе "Контакты".
С нетерпением ждем Вашего звонка и заранее благодарим за оказанное доверие
Экспертиза бетона, экспертиза фундамента проводится
400074, г. Волгоград, ул. Иркутская, 7 (остановка ТЮЗ, отдельный вход с торца здания).
Заключение независимой экспертной организации имеет статус официального документа доказательного значения и может быть использовано в суде.
