Особенности применения новых приборов неразрушающего контроля прочности бетона

Метод ударного импульса заключается  в регистрации энергии удара, возникающей в момент соударения бойка с поверхностью бетона.

Приборы, использующие данный метод, отличаются небольшим весом и  компактностью, а определение прочности  бетона методом ударного импульса является достаточно простой операцией. 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.

Погрешности приборов обеспечиваются после уточнения  их базовых градуировок в соответствии с требованиями ГОСТ 22690, либо в случае установления пользователем индивидуальных градуировок для конкретного вида бетона (в приборах типа ИПС предусмотрена возможность установления до 20 индивидуальных градуировок).

Ударные импульсы – это ударные волны малой  энергии, генерируемые подшипниками качения  вследствие соударений и изменений  давления в зоне качения этих подшипников в течение всего срока службы подшипников и распространяющиеся в материалах деталей подшипника, подшипникового узла и прилегающих к ним деталей.

Метод ударных  импульсов был впервые разработан в 1969 году. С течением времени метод был дополнен и усовершенствован, и в настоящее время он позволяет оценивать условия смазки даже неповрежденных подшипников. Поэтому технический персонал может не только вовремя обнаруживать возникающие повреждения тел и дорожек качения, но и предотвращать само их появление путем поддержания и улучшения условий смазки – самой главной причины выхода из строя подшипников.

На сегодняшний  день метод ударных импульсов  стал всемирно признанной философией, используемой для обеспечения надежности работы оборудования.

Основные задачи применения метода ударных импульсов:

- получение  заблаговременного предупреждения  об ухудшении условий смазки  подшипников для осуществления  своевременной замены смазки  по ее фактическому состоянию.

- получение  заблаговременного предупреждения об ухудшении условий работы подшипников вследствие различных внешних воздействий для принятия своевременных мер по устранению этих воздействий (например, перегрузки, существенного дисбаланса, несоосности и т.п.)

- получение  заблаговременного предупреждения о появлении дефектов подшипников для планирования своевременных замен подшипников

- сведение к минимуму простоев оборудования

- сведение к минимуму рисков отказов оборудования и обеспечение надежности его работы.

Измерения по методу ударных импульсов могут выполняться с помощью ряда переносных диагностических приборов и с помощью стационарных диагностических систем фирмы SPM Instrument наряду со спектральным анализом ударных импульсов Спектр, измерениями интенсивности вибрации по стандартам ISO, спектральным анализом вибрации EVAM® и другими измерительными функциями.

Функциональные  возможности и допускаемые параметры  настроек метода ударных импульсов  в большинстве случаев почти  одинаковы для различных приборов и систем, исключая определенную разницу между LR/HR и dBm/dBc. Просим Вас при выборе диагностического оборудования всегда обращать внимание на технические данные конкретных измерительных устройств.

 

Таблица 3. Метод  ударного импульса. Приборы.

Метод упругого отскока заключается в измерении величины обратного отскока ударника при соударении с поверхностью бетона. Типичным представителем приборов для испытаний по этому методу является склерометр Шмидта и его многочисленные аналоги. Метод упругого отскока, как и метод пластической деформации, основан на измерении поверхностной твердости бетона.

Метод упругого отскока заимствован из практики определения твердости металла. Для испытания бетона применяют  приборы, называемые склерометрами, представляющие собой пружинные молотки со сферическими штампами. Молоток устроен так, что система пружин допускает свободный отскок ударника после удара по бетону или по стальной пластинке, прижатой к бетону. Прибор снабжен шкалой со стрелкой, фиксирующей путь ударника при его обратном отскоке. Энергия удара прибором должна быть не менее 0,75 Н-м; радиус сферической части на конце ударника – не менее 5 мм. Проверку (тарировку) приборов проводят после каждых 500 ударов.

При проведении испытаний после каждого удара  берут отсчет по шкале прибора (с  точностью до одного деления) и записывают в журнал. Требования к подготовке участков для испытаний, к расположению и количеству мест удара, а также к экспериментам для построения тарировочных кривых такие же, как в методе пластической деформации.

 

Таблица 4. Метод  упругого отскока. Приборы.

Метод пластической деформации основан на измерении размеров отпечатка, который остался на поверхности бетона после соударения с ней стального шарика. Метод устаревший, но до сих пор его используют из-за дешевизны оборудования. Наиболее широко для таких испытаний используют молоток Кашкарова.

Принцип действия 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).

Приборы для  испытания. Приборы, применяемые для  испытания методом пластических деформаций, основаны на вдавливании  штампа в поверхность бетона путем удара или статического давления заданной силы. Устройства статического давления применяют ограниченно. Приборами ударного действия служат пружинные и ручные молотки со сферическим штампом (шариком) и приборы маятникового типа с дисковым или шариковым штампом. Твердость стали штампов приборов ударного действия должна быть не менее HRC60, шероховатость — Ra < 0,32 мкм с износом в процессе работы до Ra = 5 мкм диаметр шарика — не менее 10 мм, толщина диска — не менее 1 мм, энергия удара должна быть больше или равна 125 Н -см.

 

Таблица 5. Метод  пластической деформации. Приборы.

 

Ультразвуковой  метод

 

Ультразвуковой  метод заключается в регистрации скорости прохождения ультразвуковых волн. По технике проведения испытаний можно выделить сквозное ультразвуковых прозвучивание, когда датчики располагают с разных сторон тестируемого образца, и поверхностное прозвучивание, когда датчики расположены с одной стороны.

Метод сквозного  ультразвукового прозвучивания  позволяет, в отличие от всех остальных методов неразрушающего контроля прочности, контролировать прочность не только в приповерхностных слоях бетона, но и прочность тела бетона конструкции.

 

 

Ультразвуковые  приборы могут использоваться не только для контроля прочности бетона, но и для дефектоскопии, контроля качества бетонирования, определения глубины. Скорость распространения ультразвука в бетоне велика , до 4500 м/с.

Градуировочную зависимость  между скоростью распространения  ультразвука и прочностью бетона на сжатие определяют предварительно для конкретного состава бетона. Это связано с тем , что применение2градуировочных зависимостей для бетонов других или неизвестных составов может привести к ошибкам в определении прочности .

На зависимость «прочность бетона- скорость ультразвука» влияют следующие факторы , колебания которых  нужно учитывать при применении ультразвукового метода контроля :

-количество и зерновой  состав заполнителя ;

-изменение расхода  цемента более, чем на 30%;

-способ приготовления  бетонной смеси ;

-степень уплотнения  бетона;

-напряженное состояние  бетона.

Ультразвуковой метод позволяет  осуществлять массовые испытания изделий  любой формы многократно, вести непрерывный контроль нарастания или снижения прочности. Недостатком метода является погрешность при переходе от акустических характеристик к прочностным. Нельзя ультразвуковые приборы использовать для контроля качества высокопрочных бетонов , ультразвуковые приборы нельзя использовать для контроля качества высокопрочных бетонов, т.е. диапазон контролируемых прочностей ограничивается классами В7,5...В35 (10...40 МПа) согласно ГОСТ 17624-87

Метод сквозного  ультразвукового прозвучивания  позволяет контролировать прочность не только в приповерхностных слоях бетона, но и прочность тела бетона конструкции.

 

Таблица 5. Ультразвуковой метод. Приборы.

 

3. Современные средства неразрушающего контроля бетонных и железобетонных изделий

 

В последнее  десятилетие отрасль неразрушающего контроля развивается особенно бурно. Появились приборы неразрушающего контроля нового поколения. Это микропроцессорные приборы, которые имеют возможность связи с компьютерами, съема огромного количества характеристик, вывода их на компьютер, распечатки в автоматизированном режиме результатов контроля. Однако такие приборы не выпускаются на территории Беларуси. Известен ряд российских фирм, выпускающих подобную технику. Это НПП "Интерприбор" (Челябинск), СКБ "Стройприбор" (Челябинск), ООО "Звук" (Санкт-Петербург), а также компания "Акустические системы" (Москва). Анализируя еще пять лет назад совместно с НПП РУП "Стройтехнорм" методы неразрушающего контроля и нормативные документы по контролю состояния строительных конструкций, изделий, материалов, БАНКиТД отметила, что основные применяемые методы — это, во-первых, визуально-измерительный, во-вторых, ультразвуковой, в-третьих, магнитный, в-четвертых, радиографический. Нужно сказать, что сегодня в России очень бурно развивается тепловой метод неразрушающего контроля на основе использования инфракрасного излучения. Метод применяется для оценки энергетического состояния зданий и сооружений, для составления теплотехнического паспорта энергопотерь. В Беларуси этот метод совершенно не развит.

Оценка здания (сооружения) всегда предполагает внешний  осмотр с дальнейшим составлением протокола  его результатов. При этом применяются  в лучшем случае лупы различной степени  увеличения.

Следует сказать, что сегодняшний уровень развития оптики позволяет множеству фирм предлагать свою аналитическую технику. Так, специалистами Белорусско-российского университета (Могилев) разрабатываются эндоскопы (как жесткие, так и гибкие), а также программное обеспечение для расшифровки результатов. Все это можно успешно применять в строительстве. Речь идет в первую очередь о контроле состояния несущих конструкций, в частности, об установлении наличия пустот. Всевозможные модификации эндоскопов предлагает и фирма "Энтекс", с которой сегодня сотрудничает БАНКиТД.

Что же касается ультразвуковых методов контроля, то сегодня приборы, работа которых на них основывается, можно подразделить на 4 класса. Это измерители времени распространения ультразвуковых колебаний, устройства прозвучивания с осциллографическими индикаторами, приборы, использующие эхоимпульсный метод, а также всевозможные томографы. Конечно, самое большое распространение получили приборы трех первых групп.

Компания "Акустические системы" создана на базе Института  инфраскопии и спектроскопии. Предлагаемый, в частности, ультразвуковой низкочастотный дефектоскоп А12-20 включает электронный блок, а также решетки, собирающие сигналы с объектов контроля. Прибор применяется на предприятиях по производству сборного железобетона, определяет прочность бетона, устанавливает наличие инородных включений и пустот, измеряет толщину железобетонных конструкций, а кроме того, исследует внутреннюю структуру различных материалов.

Еще одно предложение  компании — ультразвуковой тестер УК 14-01. Прибор также применяется  для контроля прочности бетона, а также определения скорости распространения в нем ультразвуковых колебаний. По этим параметрам можно судить о физико-механических характеристиках бетона. В чем особенность УК 14-01? Как правило, бывает необходимо, используя ту или иную контактную жидкость, организовывать акустический контакт. В данном же случае применен сухой точечный контакт преобразователя с поверхностью объекта контроля.

Компания "Интерприбор" предлагает ряд приборов на единой конструктивной платформе. В первую очередь это приборы "Оникс" (несколько модификаций). Их функция — контроль прочности, плотности и однородности материалов. "Оникс" — это малогабаритный микропроцессорный прибор, внутрь которого зашито все его программное обеспечение; вся настройка легко осуществляется ручками на передней панели. Используется для контроля качества легких бетонов и композитных материалов.

Микропроцессорные приборы "Пульсар" той же фирмы  определяют прочность и модуль упругости  твердых материалов. А приборы "Поиск" (2.3 и 2.4) служат для определения толщины защитного слоя и расположения (а также диаметра арматуры). В их составе — те же преобразователь и электронный блок.

ПО "Интроскоп" (Кишинев) всегда традиционно выпускало  приборы контроля натяжения арматуры УК 23 ПР. Но теперь данное предприятие выпускает также ультразвуковые приборы УК 14 ПМ контроля прочности бетона и определения наличия в нем пустот.

СКБ "Стройприбор" выпускает следующие приборы  неразрушающего контроля: измерители прочности бетона методом ударного импульса ИПФ-МГ4, измерители прочности бетона методом отрыва со скалыванием, а также приборы для измерения толщины защитного слоя и определения расположения арматуры в железобетонных конструкциях ИПА-МГ4.

Известно, что  сегодня для контроля состояния  бетонных и железобетонных конструкций широко применяются также средства и методы вибродиагностики. Однако следует отметить, что такого широкого распространения, как вышеперечисленные, они все же пока не получили. Например, той же компанией "Интерприбор" выпускается виброанализатор "Вибран-1", который используется для контроля механических напряжений в арматуре и параметров виброколебаний различных объектов.