Nedestruktivní zkoušení betonu je skupina metod zkoušení materiálů, díky kterým je možné určit jeho technické vlastnosti bez porušení celistvosti a zjevných deformací. Stanovení pevnosti betonového monolitu je předpokladem pro kontrolu kvality betonových a železobetonových výrobků / konstrukcí během výrobního procesu.
Nedestruktivní testování pevnosti betonu umožňuje identifikovat všechny nejdůležitější hodnoty, které přímo ovlivňují provozní vlastnosti monolitu a bezpečnost, životnost výrobků. Pevnost betonového monolitu je ovlivněna mnoha faktory, jako je kvalita a poměry komponentů, dodržení technologie výroby směsi, podmínky lití, správné vysychání atd.
Podle pevnosti betonu se určuje jeho značka – například značka M400 vydrží maximální zatížení v oblasti 400 kg / cm2, značka M500 – 500 kg / cm2 atd.
Testování pevnosti betonu obvykle zahrnuje aplikaci kontrolního zatížení na vytvrzený materiál, jehož cílem je zničit integritu konstrukce. Je tedy určeno, jaké maximální hodnoty zatížení beton vydrží, pro jaké podmínky je vhodný, v jakých konstrukcích může být použit.
Destruktivní metody zahrnují odběr vzorků betonu ze zkoumaného monolitu nebo přípravu kontrolních vzorků z kapalné směsi a jejich následné zničení. Kromě toho existují nedestruktivní metody, které nezahrnují deformaci a zjevné poškození struktury materiálu.
Při určování pevnosti betonu se používají nejrůznější přístroje, speciální nástroje, datové tabulky atd. Díky tomu je možné získat přesné informace a spolehlivé výsledky výzkumu.
Nedestruktivní technologie pro kontrolu pevnosti betonu
Nedestruktivní testování betonu zahrnuje posouzení stavu betonových konstrukcí pomocí analýzy různých faktorů, které ovlivňují pevnost, průměr výztuže, tloušťku ochranné vrstvy, vlhkost, tepelnou vodivost, adhezi atd. Tento typ výzkumu je zvláště relevantní v případech, kdy nejsou známy charakteristiky betonového monolitu a výztuže, ale kontrolní objemy jsou velké.
Tato skupina metod umožňuje provádět výzkum jak v laboratoři, tak přímo na stavbě a dokonce i za provozu.
- Zachování integrity testovaného návrhu.
- Schopnost vyhnout se nutnosti organizovat laboratorní posouzení přímo na staveništi.
- Plné zachování provozních vlastností budov a konstrukcí.
- Poměrně široký záběr.
Navzdory skutečnosti, že existuje mnoho metod a metod pro studium tekutého a ztvrdlého betonu, existuje také mnoho charakteristik, hlavní vlastností a ukazatelem je pevnost. Rozsah a provozní podmínky, spolehlivost a životnost konstrukce závisí na pevnosti. Pokud je tedy beton například mrazuvzdorný a po nalití plastický, s lepšími všestrannými vlastnostmi, ale není dostatečně pevný, aby vydržel konstrukční zatížení, budova se jednoduše zhroutí.
Pevnost je u betonu určujícím faktorem a musí být velmi pečlivě kontrolována. Všechny testy se provádějí na základě GOST: 22690-2015, 17624-2012 (postup průzkumu), 18105-2010 (jsou popsána obecná pravidla ověřování). Použití nedestruktivních metod zahrnuje použití mechanických metod (indentace, sekání, separace, náraz) a ultrazvuku.
Studie nedestruktivního zkoušení betonu se provádí podle harmonogramu, nezbytně ve věku stanoveném projektem nebo v případě potřeby. Díky výzkumu je možné vyhodnotit popouštěcí / odizolovací pevnost, porovnat získané reálné ukazatele materiálových vlastností s pasportovými.
Lokální destrukce se běžně týká nedestruktivních metod. Jejich hlavní výhodou je spolehlivost a přesnost výsledků. Testy jsou regulovány GOST 22690-2015.
Hlavní nevýhody lokální destrukce pro měření pevnosti betonu jsou nutnost výpočtu hloubky výztuže, vysoká pracnost, částečné poškození povrchu monolitu, které může (byť nevýznamně) ovlivnit užitné vlastnosti.
Metody rázového impulsu jsou produktivnější, ale kontroluje se pouze horní vrstva betonu o tloušťce 25-30 milimetrů, takže jejich použití je omezené. Povrch musí být očištěn, poškozená vrstva odstraněna, odstupňované závislosti přístrojů musí být uvedeny do plného souladu se skutečnou pevností monolitu podle výsledků zkoušek v lisu kontrolních šarží.
K měření pevnosti betonu se často používá metoda rázového pulsu – nejběžnější možnost, která umožňuje identifikovat třídu betonu provedením studií v různých úhlech k povrchu, s přihlédnutím k elasticitě a plasticitě materiálu. .
Úderník s kulovým impaktorem díky pružině naráží na povrch betonu, přičemž energie nárazu je vynaložena na jeho deformaci, vzniká díra (plastické deformace) a reaktivní síla (elastické deformace).
Elektromechanický měnič převádí mechanickou energii nárazu na elektrický impuls, reálné výsledky jsou získány v jednotkách pevnosti v tlaku. Pro výzkum se používá Schmidtovo kladivo.
Výhody metody: jednoduchost, kompaktní vybavení, možnost určit třídu materiálu, nevýhody – malá přesnost díky stanovení síly vrstvy do 5 centimetrů.
- Při testech se používají sklerometry – speciální pružinová kladiva s kulovými razítky. Díky systému pružin je po dopadu realizován volný odraz. Fixace dráhy bubeníka při odrazu se provádí na stupnici se šipkou.
- Pevnost materiálu je určena odstupňovanými křivkami, které zohledňují polohu kladiva, protože velikost odskoku závisí na směru.
- Průměrný ukazatel výzkumu se vypočítá podle údajů z 5-10 provedených měření, vzdálenost mezi místy dopadu by měla být alespoň 3 centimetry.
- Rozsah měření metod je 5-50 MPa, používají se speciální přístroje.
- Hlavní výhody: jednoduchost / rychlost výzkumu, možnost vyhodnotit pevnost silně vyztužených výrobků. Nevýhody: stanovení pevnosti betonu se provádí v povrchové vrstvě s hloubkou 2-3 centimetry, kontroly je třeba provádět často a hodně.
Testování pevnosti betonu plastickou deformací je nejlevnější způsob, jak určit tvrdost betonového povrchu měřením stopy zanechané ocelovou tyčí/koulí, která je zabudována do kladiva. Kladivo je umístěno v kolmé rovině povrchu monolitu, je provedeno několik úderů. Měří se otisky na betonu a úderníku. Získaná data se zaznamenají, vyhledá se průměrná hodnota a ze získaného poměru velikostí otisku se určí vlastnosti povrchu betonu.
Zařízení pro výzkum metodou plastické deformace pracuje na vtlačování raznice nárazem nebo statickým tlakem. Statická tlaková zařízení se používají zřídka, častěji se používají perkusní zařízení (pružinová / ruční kladiva, kyvadlová zařízení s kotoučovým / kulovým razítkem).
Jsou předloženy následující požadavky: průměr koule je alespoň 1 centimetr, tvrdost oceli razítek je alespoň 60 HRC, kotouč má tloušťku alespoň 1 mm a energie nárazu je 125 N nebo více. Metoda je jednoduchá, vhodná pro hustě vyztužené konstrukce, rychlá, ale používá se pro stanovení pevnosti betonu maximálně třídy M500.
Kromě toho existují další metody nedestruktivního zkoušení – infračervená, akustická, vibrační, metoda elektrického potenciálu atd. Používají se však méně často, za základní se považuje rázový impuls, separace s čipováním, ultrazvuk.
Nejobtížnější je kontrola konstrukcí, které jsou ovlivněny agresivním prostředím (chemické ve formě kyselin, solí, olejů, tepelné ve formátu vysokých/nízkých teplot, atmosférické – karbonizace vrchní vrstvy).
Při vyšetření poklepem a vizuálně navlhčením roztokem fenolftaleinu vyhledávají vrstvu s narušenou strukturou, v kontrolní oblasti ji odstraní a začistí brusným papírem. Poté se pevnost zjišťuje metodami odběru vzorků nebo lokální destrukce. V případě použití ultrazvukových a rázově pulzních zařízení by drsnost povrchu monolitu měla být maximálně Ra 25.
Zkoušení betonu nedestruktivním zkoušením GOST 17624-2012
Ultrazvuková metoda zkoušení pevnosti betonu spočívá v zaznamenávání rychlosti vln procházejících monolitem. K dispozici je end-to-end ultrazvukové sondování s instalací senzorů z různých stran vzhledem k testovanému vzorku, stejně jako plošné sondování s montáží senzorů na jedné straně. Průchozí metoda umožňuje kontrolovat pevnost nejen povrchu, ale i hlubokých vrstev konstrukce.
Ultrazvuková kontrolní zařízení se používají pro detekci vad, kontrolu kvality betonáže, identifikaci hloubky vyztužení v betonu i samotného monolitu. Přístroje umožňují opakovaně zkoumat různé formy, průběžně sledovat pokles / nárůst síly.
Vztah mezi odstupňovanou pevností betonu a rychlostí přenosu ultrazvuku je ovlivněn složením a objemem plniva, spotřebou pojiva, způsobem přípravy betonového roztoku a stupněm jeho zhutnění. Hlavním nedostatkem metody je značná chyba ve výsledcích studie.
S přihlédnutím k vysoké rychlosti průchodu ultrazvuku v monolitu materiálu (cca 4500 m/s) je u každé zkoušené skladby předem uvažována kalibrační závislost rychlosti vlny a pevnosti betonu. Použití dvou odstupňovaných závislostí pro konkrétní beton a nepochopitelné složení může způsobit velkou chybu.
Hlavním rysem testování pevnosti betonu pomocí nedestruktivní ultrazvukové metody je schopnost opakovaně provádět hromadné studie výrobků jakéhokoli tvaru, efektivně provádět průběžné sledování nárůstu / poklesu pevnosti konstrukce online.
Typy testů: tabulka hodnot
Každá technologie nedestruktivního zkoušení pevnosti betonu má své vlastní rozsahy hodnot a doporučené hodnoty pevnosti v tlaku. Maximální naměřené hodnoty jsou regulovány výrobci přístrojů a empirickými výsledky. Pro pohodlnější interpretaci výzkumných dat jsou rozsahy a chyby shrnuty v tabulkách.
Pevnost betonu se obvykle zjišťuje v oblastech povrchu monolitu požadované plochy, kde nedochází k viditelnému poškození a amorfním delaminacím, teplota okolí by měla být nad nulou.
Závěr
Pro stanovení pevnosti betonu je důležité použít různé nedestruktivní metody, které umožňují rychle a bez vážných finančních nákladů zkontrolovat všechny potřebné hodnoty a nezničit produkt / strukturu. Nejrelevantnějšími metodami jsou dnes elastický odraz a plastická deformace.
Veškeré náklady na testování jsou pořizovací cenou přístroje. K provedení výše uvedených studií se používá Schmidtův skleometr nebo Kashkarovovo kladivo. Náklady na tato zařízení nejsou příliš vysoké a nájemné je ještě nižší.
Při výběru jedné nebo druhé metody pro testování pevnosti betonu je nutné pečlivě prostudovat vlastnosti analýzy a interpretace výsledku, shrnout všechny hodnoty v tabulkách a určit požadované hodnoty.
Nedestruktivní zkoušení betonu je technika pro získání pevnosti v tlaku a dalších vlastností betonu ze stávajících konstrukcí. Tato zkouška poskytuje okamžité výsledky a poskytuje informace o skutečné pevnosti a vlastnostech betonové konstrukce.
Standardní metodou pro hodnocení kvality betonu v budovách nebo konstrukcích je současné testování vzorků na pevnost, tlak, ohyb a tah.
Hlavní nevýhodou je, že výsledky nejsou dosaženy okamžitě; beton ve zkušebních vzorcích se může lišit od betonu ve skutečné struktuře v důsledku různých podmínek zrání a zhutňování; Stejně jako pevnostní vlastnosti konkrétního vzorku závisí na jeho velikosti a tvaru.
Pro stanovení pevnostních vlastností konstrukčního betonu při měření bylo vyvinuto několik nedestruktivních metod hodnocení.
Tyto metody hodnocení měří vlastnosti betonu: tvrdost, odolnost proti průniku náboje, schopnost odrazu a schopnost přenášet ultrazvukové pulsy nebo rentgenové záření a gama záření.
Tyto metody nedestruktivního zkoušení betonu lze klasifikovat jako penetrační zkoušky, odrazové zkoušky, extrakční metody, dynamické zkoušky, radioaktivní zkoušky, ultrazvukové zkoušky.
Druhy nedestruktivního zkoušení betonu
Metoda penetrace betonu
Sondaje obecně považován za nejlepší nástroj pro zkoušení pevnosti betonu penetrační metodou. Zařízení se skládá z pistole poháněné střelným prachem, řady kalených slitinových měřidel, nabitých nábojů, hloubkoměru pro měření průniku sondy a dalšího souvisejícího vybavení.
Do betonu se pomocí přesné práškové náplně vkládá sonda o průměru 6,5 mm a délce 8,0 cm. Hloubka průniku poskytuje ukazatel pevnosti betonu v tlaku.
Každá sonda má kalibrační tabulky poskytnuté výrobcem a přístroj musí být zkalibrován pro typ betonu a typ a velikost použitého kameniva.
Omezení a výhody
Zkouška sondou je vysoce variabilní a nelze očekávat, že poskytne přesné hodnoty pevnosti betonu. Má však potenciál poskytnout rychlý prostředek pro kontrolu kvality a zralosti betonu in situ.
Umožňuje také vyhodnotit vývoj síly při zrání betonu. Zkouška je ze své podstaty nedestruktivní, protože beton a konstrukční prvky lze testovat na místě, což vede k malým skvrnám děr na exponovaných površích.
Metoda odskoku kladivem
Schmidtova sbíječka je tester povrchové tvrdosti, pro který byla stanovena empirická korelace mezi pevností a odrazovou silou (číslem).
Jediným známým nástrojem využívajícím princip odrazu pro zkoušení betonu je Schmidtovo kladivo, které váží asi 1,8 kg a je vhodné pro laboratorní i terénní práce. Skládá se z pružinové kladívkové hmoty, která klouže přes píst uvnitř trubkového tělesa.
Kladivo je pružinou přitlačováno k povrchu betonu a na stupnici se měří odrazová vzdálenost. Zkušební povrch může být vodorovný, svislý nebo pod jakýmkoli úhlem, ale přístroj musí být v této poloze kalibrován.
Kalibraci lze provést pomocí válců (6″ x 12″) stejného cementu a kameniva, které budou použity při práci. Betonové válce musí být uzavřeny a bezpečně drženy v lisovacím stroji pro testování pevnosti betonu. Až po několika měřeních představuje průměrná hodnota pevnost betonu v tlaku.
Omezení a výhody
Schmidtovo kladivo poskytuje nenákladnou, jednoduchou a rychlou metodu pro získání indexu pevnosti betonu, ale přesnost v rozmezí ±15–20 % je možná pouze u vzorků vytvrzených a testovaných za podmínek, pro které byly stanoveny kalibrační křivky.
Výsledky jsou ovlivněny faktory, jako je hladkost povrchu, velikost a tvar vzorku, obsah vlhkosti betonu, typ betonu a hrubého kameniva a stupeň karbonatace povrchu.
Výsuvné zkoušky na betonu v č.pnedestruktivní zkoušení betonu
Vytahovací test měří pomocí speciálního plunžru sílu potřebnou k vytažení speciálně tvarované ocelové tyče z betonu, jejíž zvětšený konec byl zalit do betonu do hloubky 7,6 cm.
Beton je současně testován na tah a smyk, ale síla potřebná k vytažení betonu může souviset s jeho pevností v tlaku.
Metoda vytahování tedy může kvantifikovat pevnost betonu in situ, pokud byly provedeny příslušné korelace. Bylo zjištěno, že v širokém rozsahu hodnot má pevnost v tahu variační koeficient srovnatelný s koeficientem pevnosti v tlaku. Jinými slovy, jsou si téměř rovni.
Omezení a výhody testování rozšíření
Přestože vytahovací nebo vytahovací zkoušky neměří vnitřní pevnost objemového betonu, poskytují informace o zralosti a vývoji pevnosti jeho charakteristické části. Takové zkoušky mají výhodu kvantitativního měření pevnosti betonu in situ.
Jejich hlavní nevýhodou je, že se musí předem naplánovat a podsestavy se musí usadit do bednění ještě před uložením betonu. Rozšíření samozřejmě vytváří malé poškození konstrukce.
Zkouška však může být nedestruktivní, pokud je aplikována minimální vytahovací síla, která neporuší bednění a zajistí dosažení minimální síly. Tato informace má zvláštní význam v případech, kdy zkouška selže a celá dávka betonu je zamítnuta.
Ultrazvuková metoda zkoumání betonu
V současné době je měření rychlosti ultrazvukového pulsu jedinou metodou tohoto typu, která vykazuje potenciál pro in situ testování pevnosti betonu. Měří dobu průchodu ultrazvukového pulzu procházejícího betonem.
Hlavní konstrukční vlastnosti všech komerčně dostupných zařízení jsou velmi podobné, skládají se z pulzního generátoru a pulzního přijímače.
Pulsy jsou generovány piezoelektrickými krystaly budícími ráz s podobnými krystaly použitými v přijímači. Doba průchodu impulsu betonem je měřena elektronickými měřicími obvody.
Pulzní rychlostní zkoušky lze provádět jak na laboratorních vzorcích, tak na prefabrikovaných betonových konstrukcích, ale měření ovlivňuje několik faktorů:
- Testovaný povrch musí být rovnoměrný; Povinné médium, jako je tenká vrstva oleje.
- Je žádoucí, aby délka dráhy byla alespoň 30 cm, aby se předešlo případným chybám způsobeným nehomogenitou.
- Je třeba si uvědomit, že při teplotách pod nulou dochází ke zvýšení frekvence pulsu v důsledku zamrzání vody; – Rychlosti pulsu od 5 do 30 °C jsou nezávislé na teplotě.
- Přítomnost armovací oceli v betonu výrazně ovlivňuje rychlost pulsu. Proto je žádoucí a často povinné volit dráhy impulsů, které eliminují vliv betonářské oceli, nebo provádět úpravy, pokud je ocel v dráze impulsů.
Aplikace a omezení ultrazvuku v betonu
Metoda měření rychlosti pulzu (ultrazvuková metoda) je ideálním nástrojem pro stanovení homogenity betonu. Lze jej použít jak na stávající, tak na rozestavěné konstrukce.
Obvykle, pokud jsou v konstrukci nalezeny velké rozdíly v rychlosti pulzu bez zjevného důvodu, existuje dobrý důvod se domnívat, že jde o vadný nebo poškozený beton.
Vysoké hodnoty rychlosti pulsu obecně ukazují na dobrou kvalitu betonu. Obecný vztah mezi kvalitou betonu a rychlostí impulsu je uveden v tabulce.
Kvalita betonu a rychlost pulsu při nedestruktivním zkoušení
všeobecné podmínky
Rychlost pulsu, sec
Pokuta
Dobrý
Pochybný
Špatné
Velmi špatný
Mezi kompresní silou krychle a rychlostí impulsu lze získat přiměřeně dobrou korelaci. Tyto poměry umožňují předpovídat pevnost konstrukčního betonu v rozmezí ± 20 %, za předpokladu, že druhy kameniva a podíly směsi jsou konstantní.
Metoda pulzní rychlosti byla použita ke studiu účinků působení mrazu-rozmrazování, působení síranů a kyselých vod na beton. Stupeň poškození je zpravidla spojen se snížením rychlosti pulsu. Pomocí této metody lze také pofrancouzovat praskliny.
Při použití měření rychlosti pulsu pro tento účel je však třeba postupovat velmi opatrně, protože interpretace výsledků je často obtížná. Někdy impuls neprojde poškozenou částí betonu.
Metodu pulzní frekvence lze také použít k posouzení rychlosti vytvrzování a raného vývoje pevnosti betonu, aby bylo možné určit, kdy by mělo být bednění odstraněno. Do bednění musí být vyříznuty otvory, aby se snímače mohly přímo dotýkat povrchu betonu.
Se stárnutím se rychlost nárůstu tepové frekvence zpomaluje mnohem rychleji než rychlost rozvoje síly, takže při překročení síly z 800 na 1200 kg (13,6-20,4 MPa) je pevnostní přesnost menší než ± 20 %. . ,
Zkoušky rychlosti ultrazvukového pulsu tak mají velký potenciál pro kontrolu betonu, zejména pro stanovení jednotnosti a detekci trhlin nebo defektů. Jeho použití pro predikci hustoty a zrání betonu je mnohem omezenější kvůli velkému počtu proměnných ovlivňujících vztah mezi silou a rychlostí hybnosti.
Nedestruktivní zkoušení betonu
Rentgenové metody nedestruktivního zkoušení betonu
Radiografické metody pro testování betonu lze použít k lokalizaci výztuže, měření hustoty a případně ke stanovení tvorby buněčných struktur v betonových konstrukcích.
V Rusku se stále více používá gama radiografie. Pro tyto účely se aktivně využívají přenosné rentgenky ERESCO MF4. Od General Electrics existují také speciálně navržené rentgenové filmy, jako je agfa F8, navržené speciálně pro analýzu betonových konstrukcí.
Zařízení je poměrně jednoduché a provozní náklady jsou nízké, i když počáteční cena může být vysoká. Bez potíží lze zkoumat beton až do tloušťky 45 cm.
Účel nedestruktivního zkoušení betonu
Pro zkoumání a hodnocení betonových konstrukcí byly vyvinuty nebo jsou vyvíjeny různé metody nedestruktivního testování (ND).
Tyto metody jsou zaměřeny na posouzení pevnosti a dalších vlastností; monitorování a hodnocení koroze; měření velikosti trhlin a povlaků; posouzení kvality řešení; detekce vad a identifikace relativně zranitelnějších míst v betonových konstrukcích.
Zajímavost: Mnoho metod NDT používaných ke zkoušení betonu má svůj původ ve zkoušení homogennějšího kovového systému.
Tyto metody mají solidní vědecký základ, ale heterogenita betonu ztěžuje interpretaci výsledků. Na výsledky měření může mít vliv mnoho parametrů, jako jsou materiály, směs, zpracování a prostředí.
Nedestruktivní zkušební metody betonu navíc měří některé další vlastnosti betonu (např. tvrdost) a výsledky jsou interpretovány pro hodnocení další vlastnosti betonu, pevnosti.
Interpretace výsledků je tedy velmi důležitá a komplexní práce, kde zobecnění není možné, kvalitativní analýzu a závěr o kvalitě betonu může udělat pouze zkušený web.
Operátoři tedy mohou provádět testy, ale interpretace výsledků musí být ponechána na těch, kteří mají zkušenosti a znalosti s aplikací takového nedestruktivního testování.
