ПОСОБИЕ ПО ОБСЛЕДОВАНИЮ стр.8 6.4. Ультразвуковой метод определения прочности бетона

 

6.4. Ультразвуковой метод определения прочности бетона

 

6.4.1. Принцип определения прочности бетона ультразвуковым методом основан на наличии функциональной связи между скоростью распространения ультразвуковых колебаний и прочностью бетона.

Ультразвуковой метод применяют для определения прочности бетона классов В7,5 — В35 (марок М100-М400) на сжатие.

6.4.2. Прочность бетона в конструкциях определяют экспериментально по установленным градуировочным зависимостям "скорости распространения ультразвука — прочность бетона V = f(R)" или "время распространения ультразвука t — прочность бетона t = f(R)". Степень точности метода зависит от тщательности построения тарировочного графика.

Тарировочный график строится по данным прозвучивания и прочностных испытаний контрольных кубиков, приготовленных из бетона того же состава, по той же технологии, при том же режиме твердения, что и изделия или конструкции, подлежащие испытанию. При построении тарировочного графика следует руководствоваться указаниями ГОСТ 17624-87.

6.4.3. Для определения прочности бетона ультразвуковым методом применяются приборы: УКБ-1, УКБ-1М, УК-16П, "Бетон-22" и др. (см. табл. 6.2).

6.4.4. Ультразвуковые измерения в бетоне проводят способами сквозного или поверхностного прозвучивания. Схема испытаний бетона приведена на рис. 6.18.

 

 

Рис. 6.18. Способы ультразвукового прозвучивания бетона

а — схема испытания способом сквозного прозвучивания; б — то же, поверхностного прозвучивания; УП — ультразвуковые преобразователи

 

При измерении времени распространения ультразвука способом сквозного прозвучивания ультразвуковые преобразователи устанавливают с противоположных сторон образца или конструкции.

Скорость ультразвука V, м/с, вычисляют по формуле

 

,                                                            (6.5)

 

где t — время распространения ультразвука, мкс;

l — расстояние между центрами установки преобразователей (база прозвучивания), мм.

 

При измерении времени распространения ультразвука способом поверхностного прозвучивания ультразвуковые преобразователи устанавливают на одной стороне образца или конструкции по схеме, приведенной на рис. 6.18.

6.4.5. Число измерений времени распространения ультразвука в каждом образце должно быть: при сквозном прозвучивании — 3, при поверхностном — 4.

Отклонение отдельного результата измерения времени распространения ультразвука в каждом образце от среднего арифметического значения результатов измерений для данного образца, не должно превышать 2%.

Измерение времени распространения ультразвука и определение прочности бетона производятся в соответствии с указаниями паспорта (технического условия применения) данного типа прибора и указаний ГОСТ 17624-87.

6.4.6. На практике нередки случаи, когда возникает необходимость определения прочности бетона эксплуатируемых конструкций при отсутствии или невозможности построения градуировочной таблицы. В этом случае определение прочности бетона проводят в зонах конструкций, изготовленных из бетона на одном виде крупного заполнителя (конструкции одной партии). Скорость распространения ультразвука V определяют не менее чем в 10 участках обследуемой зоны конструкций, по которым определяют среднее значение V. Далее намечают участки, в которых скорость распространения ультразвука имеет максимальное Vmax и минимальное Vmin значения, а также участок, где скорость имеет величину Vn наиболее приближенную к значению V, а затем выбуривают из каждого намеченного участка не менее чем по два керна, по которым определяют значения прочности в этих участках: Rmax, Rmin, Rn соответственно. Прочность бетона RH определяют по формуле

 

                                                              (6.6)

 

при .                                                                                          (6.7)

 

Коэффициенты а1 и a0 вычисляют по формулам

 

;                                                         (6.8)

 

.                                       (6.9)

 

6.4.7. При определении прочности бетона по образцам, отобранным из конструкции, следует руководствоваться указаниями ГОСТ 28570-90.

6.4.8. При выполнении условия 10% допускается ориентировочно определять прочность: для бетонов классов прочности до В25 по формуле

 

,                                                           (6.10)

 

где А — коэффициент, определяемый путем испытаний не менее трех кернов, вырезанных из конструкций.

6.4.9. Для бетонов классов прочности выше В25 прочность бетона в эксплуатируемых конструкциях может быть оценена также сравнительным методом, принимая в основу характеристики конструкции с наибольшей прочностью. В этом случае

 

.                                           (6.11)

 

6.4.10. Такие конструкции, как балки, ригели, колонны должны прозвучиваться в поперечном направлении, плита — по наименьшему размеру (ширине или толщине), а ребристая плита — по толщине ребра.

6.4.11. При тщательном проведении испытаний этот метод дает наиболее достоверные сведения о прочности бетона в существующих конструкциях. Недостатком его является большая трудоемкость работ по отбору и испытанию образцов.

 

6.5. Определение толщины защитного слоя бетона и расположения арматуры

 

6.5.1. Для определения толщины защитного слоя бетона и расположения арматуры в железобетонной конструкции при обследованиях применяют магнитные, электромагнитные методы по ГОСТ 22904-93 или методы просвечивания и ионизирующих излучений по ГОСТ 17623-87 с выборочной контрольной проверкой получаемых результатов путем пробивки борозд и непосредственными измерениями.

Радиационные методы, как правило, применяют для обследования состояния и контроля качества сборных и монолитных железобетонных конструкций при строительстве, эксплуатации и реконструкции особо ответственных зданий и сооружений.

Радиационный метод основан на просвечивании контролируемых конструкций ионизирующим излучением и получении при этом информации о ее внутреннем строении с помощью преобразователя излучения. Просвечивание железобетонных конструкций производят при помощи излучения рентгеновских аппаратов, излучения закрытых радиоактивных источников.

Транспортировку, хранение, монтаж и наладку радиационной аппаратуры проводят только специализированные организации, имеющие специальное разрешение на проведение указанных работ.

6.5.2. Магнитный метод основан на взаимодействии магнитного или электромагнитного поля прибора со стальной арматурой железобетонной конструкции.

Толщину защитного слоя бетона и расположение арматуры в железобетонной конструкций определяют на основе экспериментально установленной зависимости между показаниями прибора и указанными контролируемыми параметрами конструкций.

6.5.3. Для определения толщины защитного слоя бетона и расположения арматуры из современных приборов применяют в частности ИСМ, ИЗС-10Н (ТУ25-06.18-85.79). Прибор ИЗС-10Н обеспечивает измерение толщины защитного слоя бетона в зависимости от диаметра арматуры в следующих пределах:

при диаметре стержней арматуры от 4 до 10 мм толщины защитного слоя — от 5 до 30 мм;

при диаметре стержней арматуры от 12 до 32 мм толщины защитного слоя — от 10 до 60 мм.

Прибор обеспечивает определение расположения проекций осей стержней арматуры на поверхность бетона:

диаметрами от 12 до 32 мм — при толщине защитного слоя бетона не более 60 мм;

диаметрами от 4 до 12 мм — при толщине защитного слоя бетона не более 30 мм.

При расстоянии между стержнями арматуры менее 60 мм применение приборов типа ИЗС нецелесообразно.

6.5.4. Определение толщины защитного слоя бетона и диаметра арматуры производится в следующем порядке:

до проведения испытаний сопоставляют технические характеристики применяемого прибора с соответствующими проектными (ожидаемыми) значениями геометрических параметров армирования контролируемой железобетонной конструкции;

при несоответствии технических характеристик прибора параметрам армирования контролируемой конструкции необходимо установить индивидуальную градуировочную зависимость в соответствии с ГОСТ 22904-93.

Число и расположение контролируемых участков конструкции назначают в зависимости от:

цели и условий испытаний;

особенности проектного решения конструкции;

технологии изготовления или возведения конструкции с учетом фиксации арматурных стержней;

условий эксплуатации конструкции с учетом агрессивности внешней среды.

6.3.5. Работу с прибором следует производить в соответствии с инструкцией по его эксплуатации. В местах измерений на поверхности конструкции не должно быть наплывов высотой более 3 мм.

6.5.6. При толщине защитного слоя бетона, меньшей предела измерения применяемого прибора, испытания проводят через прокладку толщиной (10±0,1) мм из материала, не обладающего магнетическими свойствами.

Фактическую толщину защитного слоя бетона в этом случае определяют как разность между результатами измерения и толщиной этой прокладки.

6.5.7. При контроле расположения стальной арматуры и бетоне конструкции, для которой отсутствуют данные о диаметре арматуры и глубине ее расположения, определяют схему расположения арматуры и измеряют ее диаметр путем вскрытия конструкции.

6.5.8. Для приближенного определения диаметра арматурного стержня определяют и фиксируют на поверхности железобетонной конструкции место расположения арматуры прибором типа ИЗС-10Н.

Устанавливают преобразователь прибора на поверхности конструкции, и по шкалам прибора или по индивидуальной градуировочной зависимости определяют несколько значений толщины защитного слоя бетона dpr для каждого из предполагаемых диаметров арматурного стержня, которые могли применяться для армирования данной конструкции.

Между преобразователем прибора и поверхностью бетона конструкции устанавливают прокладку соответствующей толщины (например, 10 мм), вновь проводят измерения и определяют расстояние для каждого предполагаемого диаметра арматурного стержня.

Для каждого диаметра арматурного стержня сопоставляют значения dpr и (dabs — de).

В качестве фактического диаметра d принимают значение, для которого выполняется условие

 

[dpr — (dabs — de)] ® min,                                                     (6.12)

 

где dabs — показание прибора с учетом толщины прокладки.

 

Индексы в формуле (6.12) обозначают:

s — шаг продольной арматуры;

р — шаг поперечной арматуры;

е — наличие прокладки;

de — толщина прокладки.

6.5.9. Результаты измерений заносят в журнал, форма которого приведена в табл. 6.5.

6.5.10. Фактические значения толщины защитного слоя бетона и расположение стальной арматуры в конструкции по результатам измерений сравнивают со значениями, установленными технической документацией на эти конструкции.

6.5.11. Результаты измерений оформляют протоколом, который должен содержать следующие данные:

наименование проверяемой конструкции (ее условное обозначение);

объем партии и число контролируемых конструкций;

тип и номер применяемого прибора;

номера контролируемых участков конструкций и схему их расположения на конструкции;

проектные значения геометрических параметров армирования контролируемой конструкции;

результаты проведенных испытаний;

ссылку на инструктивно-нормативный документ, регламентирующий метод испытаний.

 

Таблица 6.5.

 

Форма записи результатов измерений толщины защитного слоя бетона железобетонных конструкций

 

Тип прибора, №

Условное обозначение конструкции

Номера контролируемых участков конструкции

Параметры армирования конструкции по технической документации

Показания прибора

Измеренная толщина защитного слоя бетона, мм

Примечание

номинальный диаметр арматуры, мм

расположение стержней

толщина защитного слоя бетона, мм

мм

условные единицы

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дата испытаний _____________ Смена _________________________

Подпись лица, проводившего испытания _______________________

 

6.6. Определение прочностных характеристик арматуры

 

6.6.1. Расчетные сопротивления неповрежденной арматуры разрешается принимать по проектным данным или по нормам проектирования железобетонных конструкций.

В зависимости от класса стали рекомендуется принимать следующие расчетные сопротивления арматуры на растяжение и сжатие:

для гладкой арматуры — 225 МПа (класс А-I);

для арматуры с профилем, гребни которого образуют рисунок винтовой линии, — 280 МПа (клсс А-II);

для арматуры периодического профиля, гребни которого образуют рисунок "елочка", — 355 МПа (класс А-III).

Жесткая арматура из прокатных профилей принимается в расчетах с расчетным сопротивлением при растяжении, сжатии и изгибе равным 210 МПа.

6.6.2. При отсутствии необходимой документации и информации класс арматурных сталей устанавливается испытанием вырезанных из конструкции образцов с сопоставлением предела текучести, временного сопротивления и относительного удлинения при разрыве с данными ГОСТ 380-71, или приближенно по виду арматуры, профилю арматурного стержня и времени возведения объекта согласно рекомендациям п. 6.6.1.

6.6.3. Расположение, количество и диаметр арматурных стержней определяются либо путем вскрытия и прямых замеров, либо применением магнитных или радиографических методов (по ГОСТ 22904-93 и ГОСТ 17625-83 соответственно) (см. п. 6.5.).

6.6.4. Для определения механических свойств стали поврежденных конструкций рекомендуется использовать методы:

испытания стандартных образцов, вырезанных из элементов конструкций, согласно указаниям ГОСТ 7564-73*;

испытания поверхностного слоя металла на твердость согласно указаниям ГОСТ 18661-73, ГОСТ 9012-59* и ГОСТ 9013-59*.

6.6.5. Заготовки для образцов из поврежденных элементов рекомендуется вырезать в местах, не получивших пластических деформаций при повреждении, и чтобы после вырезки были обеспечены их прочность и устойчивость.

При отборе заготовок для образцов элементы конструкций разделяют на условные партии по 10-15 однотипных конструктивных элементов: ферм, балок, колонн и др.

Заготовки для образцов рекомендуется отбирать в трех однотипных элементах конструкций (верхний пояс, нижний пояс, первый сжатый раскос и т.п.) в количестве 1-2 шт. из одного элемента.

Все заготовки должны быть замаркированы в местах их взятия и марки обозначены на схемах, прилагаемых к материалам обследования конструкций.

6.6.6. Характеристики механических свойств стали — предел текучести sт, временное сопротивление sd и относительное удлинение при разрыве d получают путем испытания на растяжение образцов согласно ГОСТ 1497-84*.

Определение основных расчетных сопротивлений стали конструкций производится путем деления среднего значения предела текучести на коэффициент надежности по материалу gm = 1,05 или временного сопротивления на коэффициент надежности g = 1,05. При этом за расчетное сопротивление принимается наименьшая из величин Rт, Rd, которые найдены соответственно по sт и sd.

6.6.7. При определении механических свойств металла по твердости поверхностного слоя рекомендуется применять портативные переносные приборы: Польди-Хютта, Баумана, ВПИ-2, ВПИ-3к и др.

Полученные при испытании на твердость данные переводятся в характеристики механических свойств металла по эмпирической формуле. Так, зависимость между твердостью по Бринелю и временным сопротивлением металла устанавливается по формуле

 

sd = 3,5Hb,

 

где Нb — твердость по Бринелю.

 

6.6.8. Выявленные фактические характеристики арматуры сопоставляются с требованиями СНиП 2.03.01-84* и СНиП 2.03.04-84*, и на этой основе дается оценка эксплуатационной пригодности арматуры.

 

6.7. Определение прочности бетона путем лабораторных испытаний

 

6.7.1. Лабораторное определение прочности бетона существующих конструкций производится путем испытания образцов, взятых из этих конструкций.

Отбор образцов производится путем выпиливания кернов диаметром от 50 до 150 мм на участках, где ослабление элемента не оказывает существенного влияния на несущую способность конструкций. Этот метод дает наиболее достоверные сведения о прочности бетона в существующих конструкциях. Недостатком его является большая трудоемкость работ по отбору и обработке образцов.

6.7.2. При определении прочности по образцам, отобранным из бетонных и железобетонных конструкций, следует руководствоваться указаниями ГОСТ 28570-90.

Сущность метода состоит в измерении минимальных усилий, разрушающих выбуренные или выпиленные из конструкции образцы бетона при их статическом нагружении с постоянной скоростью роста нагрузки.

6.7.3. Форма и номинальные размеры образцов в зависимости от вида испытаний бетона должны соответствовать ГОСТ 10180-90.

Допускается применение цилиндров диаметром от 44 до 150 мм, высотой от 0,8 до 2 диаметров при определении прочности на сжатие, от 0,4 до 2 диаметров при определении прочности на растяжение при раскалывании и от 1,0 до 4 диаметров при определении прочности при осевом растяжении.

За базовый при всех видах испытаний принимают образец с размером рабочего сечения 150´150 мм.

6.7.4. Места отбора проб бетона следует назначать после визуального осмотра конструкций в зависимости от их напряженного состояния с учетом минимально возможного снижения их несущей способности. Пробы рекомендуется отбирать из мест, удаленных от стыков и краев конструкций.

После извлечения проб места отбора следует заделывать мелкозернистым бетоном или бетоном, из которого изготовлены конструкции.

Участки для выбуривания или выпиливания проб бетона следует выбирать в местах, свободных от арматуры.

6.7.5. Для выбуривания образцов из бетона конструкций применяют сверлильные станки типа ИЕ 1806 по ТУ 22-5774 с режущим инструментом в виде кольцевых алмазных сверл типа СКА по ТУ 2-037-624, ГОСТ 24638-85*Е или твердосплавных концевых сверл по ГОСТ 11108-70.

Для выпиливания образцов из бетона конструкций применяют распиловочные станки типов УРБ-175 по ТУ 34-13-10500 или УРБ-300 по ТУ 34-13-10910 с режущим инструментом в виде отрезных алмазных дисков типа АОК по ГОСТ 10110-87Е или ТУ 2-037-415.

Допускается применение другого оборудования и инструментов для изготовления образцов из бетона конструкций, обеспечивающих изготовление образцов, отвечающих требованиям ГОСТ 10180-90.

6.7.6. Испытание образцов на сжатие и все виды растяжения, а также выбор схемы испытания и нагружения производят по ГОСТ 10180-90.

6.7.7. Опорные поверхности испытываемых на сжатие образцов, в случае, когда их отклонения от поверхности плиты пресса более 0,1 мм, должны быть исправлены нанесением слоя выравнивающего состава. В качестве типовых следует использовать цементное тесто, цементно-песчаный раствор или эпоксидные композиции.

Толщина слоя выравнивающего состава на образце должна быть не более 5 мм.

6.7.8. Прочность бетона испытываемого образца с точностью до 0,1 МПа при испытании на сжатие и с точностью до 0,01 МПа при испытаниях на растяжение вычисляют по формулам:

на сжатие ;

на осевое растяжение ;

на растяжение при раскалывании ;

на растяжение при изгибе ,

где F — разрушающая нагрузка, Н;

А — площадь рабочего сечения образца, мм2;

а, b, l — соответственно ширина и высота поперечного сечения призмы и расстояние между опорами при испытании образцов на растяжение при изгибе, мм.

Для приведения прочности бетона в испытанном образце к прочности бетона в образце базового размера и формы прочности, полученные по указанным формулам, пересчитывают по формулам:

на сжатие ;

на осевое растяжение ;

на растяжение при раскалывании ;

на растяжение при изгибе ,

где h1, и h2 — коэффициенты, учитывающие отношение высоты цилиндра к его диаметру, принимаемые при испытаниях на сжатие по табл. 6.6, при испытаниях на растяжение при раскалывании по табл. 6.7 и равные единице для образцов другой формы;

a, b, g, d — масштабные коэффициенты, учитывающие форму и размеры поперечного сечения испытанных образцов, которые принимают по табл. 6.6-6.9 или определяют экспериментально по ГОСТ 10180-90.

 

Таблица 6.6.

 

 

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *