Методы и приборы неразрушающего контроля бетона

Для оценки состояния бетонных конструкций необходим всесторонний анализ факторов, влияющих на их эксплуатационные характеристики, такие как прочность, толщина защитного слоя, диаметр арматуры, теплопроводность, влажность, адгезия покрытий и т.д. Неразрушающие методы контроля особенно актуальны, когда характеристики бетона и арматуры неизвестны, а объёмы контроля значительны. Методы НК дают возможность контроля как в лабораторных условиях, так и на строительных площадках в процессе эксплуатации.

В чём плюсы неразрушающего контроля:

Возможность не организовывать на площадке лабораторию оценки бетона.
Сохранение целостности проверяемой конструкции.
Сохранение эксплуатационных характеристик сооружений.
Широкая сфера применения.

Лаборатория НТЦ «Эксперт» оказывает услуги по контролю бетона методами УЗК, магнитной индукции и методом упругого отскока. Данные методы дают возможность определять прочность бетона, наличие внутренних дефектов, глубину и диаметр арматуры. Неразрушающие методы применимы, когда нет возможности изъятия образцов для контроля прямыми методами, особенно в процессе строительства и реконструкции. Процедура обследования бетонных конструкций регламентирована ГОСТ 22690-2015 и ГОСТ 17624-2012. Общие правила проверки качества бетона изложены в ГОСТ 18105-2010.

При всем многообразии контролируемых параметров контроль прочности бетона занимает особое место, поскольку при оценке состояния конструкции определяющим фактором является соответствие фактической прочности бетона проектным требованиям.

Процедура обследований регламентирована ГОСТ 22690-2015 и ГОСТ 17624-2012. Общие правила проверки качества бетона изложены в ГОСТ 18105-2010. Неразрушающий контроль прочности бетона подразумевает применение механических методов (удар, отрыв, скол, вдавливание) и ультразвукового сканирования.

Контроль прочности готовых бетонных конструкций как правило проводится по графику, в установленном проектом возрасте, либо при необходимости, например, когда планируется реконструкция. Контроль прочности строящихся конструкций даёт возможность оценить распалубочную и отпускную прочность, сравнить реальные характеристики материала с паспортными.

Методы неразрушающего контроля прочности бетона делят на две группы

Прямые (методы местных разрушений)	Косвенные
Скалывание ребра Отрыв со скалыванием Отрыв металлических дисков	Ударный импульс Упругий отскок Пластическая деформация Ультразвуковое обследование

Прямые методы испытания бетона (методы местных разрушений)

Методы местных разрушений относят к неразрушающим условно. Их основное преимущество – достоверность. Они дают настолько точные результаты, что их используют для составления градуировочных зависимостей для косвенных методов. Испытания проводятся по ГОСТ 22690-2015.

Метод	Описание	Плюсы	Минусы
Метод отрыва со скалыванием	Оценка усилия, которое требуется, чтобы разрушить бетон, вырывая из него анкер (видео).	- Высокая точность. - Наличие общепринятых градуировочных зависимостей, зафиксированных ГОСТом.	- Трудоёмкость. - Невозможность использовать в оценке прочности густоармированных сооружений, сооружений с тонкими стенами.
Скалывание ребра	Измерение усилия, которое требуется, чтобы сколоть бетон на углу конструкции. Метод применяется для исследования прочности линейных сооружений: свай, колонн квадратного сечения, опорных балок.	- Простота использования. - Отсутствие предварительной подготовки.	- Не применим, если слой бетона меньше 2 см или существенно повреждён.
Отрыв дисков	Регистрация усилия для разрушения бетона при отрыве от него металлического диска. Способ широко использовался в советское время, сейчас почти не применяется из-за ограничений по температурному режиму.	- Подходит для проверки прочности густоармированных конструкций. - Не такой трудоёмкий, как отрыв со скалыванием.	- Необходимость подготовки: диски нужно наклеить на бетонную поверхность за 3-24 часа до проверки.

Основные недостатки методов местных разрушений – высокая трудоёмкость, необходимость расчёта глубины прохождения арматуры, её оси. При испытаниях частично повреждается поверхность конструкций, что может повлиять на их эксплуатационные характеристики.

Косвенные методы испытания бетона

В отличие от методов местных разрушений, методы, основанные на ударно-импульсном воздействии на бетон, имеют большую производительность. Однако, контроль прочности бетона ведется в поверхностном слое толщиной 25-30 мм, что ограничивает их применение. В упомянутых случаях необходима зачистка поверхности контролируемых участков бетона или удаление поврежденного поверхностного слоя.

Неразрушающий контроль прочности бетона на заводах ЖБИ и в строительных лабораториях осуществляется после приведения градуировочных зависимостей приборов в соответствие с фактической прочностью бетона по результатам испытания контрольных партий в прессе.

Метод	Описание	Плюсы	Минусы
Ударного импульса	Регистрация энергии, которая появляется при ударе специального бойка. Для обследований используется молоток Шмидта. Как работает молоток Шмидта	- Компактное оборудование. - Простота. - Возможность одновременно устанавливать класс бетона.	- Относительно невысокая точность
Упругого отскока	Измерение пути бойка при ударе о бетон. Для обследования используют склерометр Шмидта и аналогичные устройства.	- Простота и скорость исследования.	- Жёсткие требования к процедуре подготовки контрольных участков. - Техника требует частой поверки.
Пластической деформации	Измерение отпечатка, оставшегося на бетоне при ударе металлическим шариком. Метод устаревший, но используется часто. Для оценки применяют молоток Кашкарова и аппараты статического давления. Оценка прочности бетона молотком Кашкарова.	- Доступность оборудования. - Простота.	- Невысокая точность результатов.
Ультразвуковой метод	Измерение скорости колебаний ультразвука, проходящего сквозь бетон.	- Возможность проводить массовые изыскания неограниченное число раз. - Невысокая стоимость исследований. - Возможность оценить прочность глубинных слоёв конструкции.	- Повышенные требования к качеству поверхности. - Требуется высокая квалификация сотрудника.

Метод ударного импульса

Метод ударного импульса – самый распространённый среди неразрушающих методов из-за простоты измерений. Он позволяет определять класс бетона, производить измерения под разными углами к поверхности, учитывать пластичность и упругость бетона.

Суть метода. Боёк со сферическим ударником под действием пружины ударяется о поверхность. Энергия удара расходуется на деформации бетона. В результате пластических деформаций образуется лунка, в результате упругих возникает реактивная сила. Электромеханический преобразователь превращает механическую энергию удара в электрический импульс. Результаты выдаются в единицах измерения прочности на сжатие.

К достоинствам метода относят оперативность, низкие трудозатраты, отсутствие сложных вычислений, слабую зависимость от состава бетона. Недостатком считается определение прочности в слое глубиной до 50 мм.

Метод упругого отскока

Метод упругого отскока заимствован из практики определения твёрдости металла. Для испытаний применяют склерометры – пружинные молотки со сферическими штампами. Система пружин допускает свободный отскок после удара. Шкала со стрелкой фиксирует путь ударника при отскоке. Прочность бетона определяют по градуировочным кривым, которые учитывают положение молотка, так как величина отскока зависит от его направления. Среднюю величину вычисляют по данным 5-10 измерений, выполненных на определённом участке. Расстояние между местами ударов – от 30 мм.

Диапазон измерений методом упругого отскока – 5-50 МПа. К достоинствам метода относят простоту и скорость измерений, возможность оценки прочности густоармированных конструкций. Ключевые недостатки такие же, как у других ударных методов: контроль прочности в поверхностном слое (глубина 20-30 мм), необходимость частых поверок (каждые 500 ударов), построение градуировочных зависимостей.

Ниже представлены измерители прочности бетона, работающие по принципу ударного импульса, из ассортимента нашей компании


Молоток Шмидта ORIGINAL SCHMIDT	Молоток Шмидта SILVER SCHMIDT	Молоток Шмидта Original Schmidt Live	Измерители прочности бетона ИПС-МГ4

Метод пластической деформации

Метод пластической деформации считается одним из самых дешёвых. Его суть – в определении твёрдости поверхности посредством измерения следа, который оставляет стальной шарик/стержень, встроенный в молоток. При проведении испытаний молоток располагают перпендикулярно поверхности бетона и совершают несколько ударов. С помощью углового масштаба измеряют отпечатки на бойке и бетоне. Для облегчения измерений диаметров используют листы копировальной или белой бумаги. Полученные характеристики фиксируют и вычисляют среднее значение. Бетонная прочность определяется по соотношению размеров отпечатков.

Принцип действия приборов для испытаний методом пластических деформаций основан на вдавливании штампа при помощи удара либо статического давления. Устройства статических давлений применяются ограниченно, более распространены приборы ударного действия – ручные и пружинные молотки, маятниковые устройства с шариковым/дисковым штампом. Твёрдость стали штампов минимум HRC60, диаметр шарика — минимум 10 мм, толщина диска — не меньше 1 мм. Энергия удара должна быть равна или больше 125 H.

Метод прост, может применяться в густоармированных конструкциях, отличается быстротой, но подходит для оценки прочности бетона не больше М500.

Ультразвуковое обследование

Ультразвуковой метод – это регистрация 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. Сквозной метод позволяет, в отличие от всех остальных методов НК прочности, контролировать прочность в приповерхностных и глубоких слоях конструкции.

Ультразвуковые приборы неразрушающего контроля бетона могут использоваться не только для контроля прочности бетона, но и для дефектоскопии, контроля качества бетонирования, определения глубины и поиска арматуры в бетоне. Они позволяют многократно проводить массовые испытания изделий любой формы, вести непрерывный контроль нарастания или снижения прочности.

На зависимость «прочность бетона – скорость ультразвука» влияют количество и состав заполнителя, расход цемента, способ приготовления бетонной смеси, степень уплотнения бетона. Недостатком метода считается довольно большая погрешность при переходе от акустических характеристик к прочностным.

Ниже даны ссылки на приборы неразрушающего контроля бетона, представленные в ассортименте нашей компании


Ультразвуковой томограф А1040 MIRA	Ультразвуковой дефектоскоп А1220 Монолит	Ультразвуковой тестер UK1401	Измеритель прочности бетона УКС-МГ4	Ультразвуковой тестер бетона Pundit	Ультразвуковой индикатор прочности бетона БЕТОН-70

Кроме перечисленных способов контроля прочности существуют менее распространённые. На стадии экспериментального использования метод электрического потенциала, инфракрасные, вибрационные, акустические методы.

Опыт ведущих специалистов по неразрушающему контролю прочности бетона показывает, что в базовый комплект специалистов, занятых обследованием, должны входить приборы, основанные на разных методах контроля: отрыв со скалыванием (скалывание ребра), ударный импульс (упругий отскок, пластическая деформация), ультразвук, а также измерители защитного слоя и влажности бетона, оборудование для отбора образцов.

Погрешность методов неразрушающего контроля прочности бетона

№	Наименование метода	*Диапазон применения, МПа**	Погрешность измерения**
1	Пластическая деформация	5 ... 50	± 30 ... 40%
2	Упругий отскок	5 ... 50	± 50%
3	Ударный импульс	10 ... 70	± 50%
4	Отрыв	5 ... 60	нет данных
5	Отрыв со скалыванием	5 ... 100	нет данных
6	Скалывание ребра	10 ... 70	нет данных
7	Ультразвуковой	10 ... 40	± 30 ... 50%
* по ГОСТ 17624 и ГОСТ 22690; ** источник: Джонс Р., Фэкэоару И. Неразрушающие методы испытаний бетонов. М., Стройиздат, 1974. 292 с.

Процедура оценки

Общие правила контроля прочности бетона изложены в ГОСТ 18105-2010. Требования к контрольным участкам приведены в следующей таблице

Метод	Общее число измерений на участке	Минимальное расстояние между местами измерений на участке, мм	Минимальное расстояние от края конструкции до места измерения, мм	Минимальная толщина конструкции, мм
Упругий отскок	9	30	50	100
Ударный импульс	10	15	50	50
Пластическая деформация	5	30	50	70
Скалывание ребра	2	200	-0	170
Отрыв	1	2 диаметра диска	50	50
Отрыв со скалыванием при рабочей глубине заделки анкера: 40 мм < 40 мм	1 2	5h	150	2h

Наиболее сложными для контроля бетонных конструкций являются случаи воздействия на них агрессивных факторов: химических (соли, кислоты, масла), термических (высокие температуры, замораживание в раннем возрасте, переменное замораживание и оттаивание), атмосферных (карбонизация поверхностного слоя). При обследовании необходимо визуально, простукиванием, либо смачиванием раствором фенолфталеина (случаи карбонизации бетона), выявить поверхностный слой с нарушенной структурой. Подготовка бетона таких конструкций для испытаний неразрушающими методами заключается в удалении поверхностного слоя на участке контроля и зачистке поверхности наждачным камнем. Прочность бетона в этих случаях необходимо определять преимущественно методами местных разрушений или путём отбора образцов. При использовании ударно-импульсных и ультразвуковых приборов шероховатость поверхности не должна превышать Ra 25.

Прочность бетона по маркам

Класс бетона (В) по прочности на сжатие	Ближайшая марка бетона (М) по прочности на сжатие	Средняя прочность бетона данного класса кгс/см²	Отклонения ближайшей марки бетона от средней прочности бетона этого класса,%
В3,5	М50	45,84	+9,1
В5	М75	65,48	+14,5
В7,5	М100	98,23	+1,8
В10	М150	130,97	+14,5
В12,5	М150	163,71	-8,4
В15	М200	196,45	+1,8
В20	М250	261,94	-4,6
В22,5	М300	294,68	+1,8
В25	М350	327,42	+6,9
В27,5	М350	360,16	-2,8
В30	М400	392,90	+1,8
В35	М450	458,39	-1,8
В40	М500	523,87	-4,6
В45	М600	589
В50	М650	655
В55	М700	720
В60	М800	786

Измерение защитного слоя и диаметра арматуры

Основная задача защитного слоя – обеспечить надежное сцепление бетона с арматурой на этапах монтажа и эксплуатации бетонной конструкции. Кроме того, он выполняет функцию защиты от перепадов температур, повышенной влажности, агрессивных химических реагентов. Толщина защитного слоя бетона диктуется условиями эксплуатации конструкции, видом и диаметром используемой арматуры.

При создании защитного слоя бетона руководствуются указаниями СНиП 2.03.04-84 и СП 52-101-2003. Контроль толщины защитного слоя проводится по ГОСТ 22904-93.

Для оперативного контроля качества армирования железобетонных конструкций и определения толщины защитного бетонного слоя используют приборы для поиска арматуры в бетоне - локаторы арматуры. Они работают по принципу импульсной магнитной индукции. Помимо измерения толщины защитного слоя, измеритель способен поиск арматуры в бетоне и определять наличие арматуры на определенном участке, фиксировать сечение, диаметр и другие параметры арматурных включений.

Оборудование для измерения толщины защитного слоя и оценки расположения арматуры


Локатор арматуры Profoscope	Локатор арматуры Profometer PM-600	Локатор арматуры Proceq GPR Live	Анализатор коррозии Canin+	Измеритель защитного слоя бетона ИПА-МГ4	Прибор диагностики свай ПДС-МГ4

Неразрушающий контроль влажности

Влажность бетона оценивают по ГОСТ 12730.0-78: Бетоны. Общие требования к методам определения плотности, влажности, водопоглощения, пористости и водонепроницаемости. Некоторое количество влаги (в ячеистом бетоне до 30–35%) остаётся в стройматериалах в ходе производственного процесса (технологическая влага). В нормальных условиях содержание влаги в бетонных конструкциях в течение первого отопительного периода сокращается до 4-6% по весу.

Для получения полной картины целесообразно использовать несколько различных по физическому принципу методов оценки. Для измерения влажности бетона применяют влагомеры или измерители влажности. Принцип действия влагомера основан на зависимости диэлектрической проницаемости материала и содержания в нем влаги. Следует учитывать, что содержание влаги в бетоне отличается от ее содержания на поверхности. Методы измерения на поверхности дают результат для глубины до 20 мм и не всегда отражают реальное положение вещей.

Оборудование для измерения влажности и проницаемости бетона


Измеритель влажности бетона Hygropin	Тестер проницаемости бетона Torrent	Измеритель влажности бетона МГ4Б	Измеритель влажности бетона МГ4БМ

Адгезия защитных и облицовочных покрытий

Адгезия измеряется при помощи прямых (с нарушением адгезионного контакта), неразрушающих (с измерением ультразвуковых или электоромагнитных волн) и косвенных (характеризующих адгезию лишь в сопоставимых условиях) методов. Наиболее распространен метод оценки с помощью адгезиметра. Методика оценки установлена ГОСТ 28574-2014: Защита от коррозии в строительстве. Конструкции бетонные и железобетонные. Методы испытаний адгезии защитных покрытий.

Оценка бетона с помощью адгезиметра проводится при диагностике повреждений покрытия, контроле качества антикоррозийных работ, а также при проверке качества строительных материалов. Интенсивность адгезии определяется давлением отрыва, которое следует приложить к покрытию (штукатурке, краске, герметику и т.д.), чтобы отделить его от бетонной основы.

Оборудование для измерения адгезии


Измеритель адгезии DY-2	Измеритель адгезии ПСО-ХМГ4

Морозостойкость

В большинстве нормативных документов устойчивость покрытий и изделий из застывшей смеси определяется количеством переходов через нулевую отметку, после которого начинается падение эксплуатационных характеристик. Морозостойкость бетона – способность выдерживать температурные перепады, а также количество циклов заморозки и оттаивания бетонной смеси. В ГОСТ 10060-2012 выделяют 11 марок бетона с различной морозостойкостью, которая имеет градацию на циклы от F50 до F1000.

Группы бетонов по морозостойкости

Группа морозостойкости	Обозначение	Примечание
Низкая	менее F50	Не находит широкого использования
Умеренная	F50 – F150	Морозостойкость и водонепроницаемость бетона этой группы имеет оптимальные показатели. Такие смеси встречаются наиболее часто.
Повышенная	F150 – F300	Морозостойкость бетонной смеси в этом диапазоне дает возможность эксплуатировать здания в достаточно суровых условиях.
Высокая	F300 – F500	Такие растворы требуются в особых случаях, например, при эксплуатации с переменным уровнем влаги.
Особо высокая	более F500	Бетон морозостойкий получается впрыскиванием особых добавок. Применяется при сооружении конструкций на века.

Дополнительная информация

Морозостойкость бетона оценивают ультразвуковыми методами по ГОСТ 26134-2016. Ультразвуковая диагностика отличается невысокой стоимостью, даёт возможность проводить обследования неограниченное число раз. При этом предъявляются высокие требования к качеству бетонной поверхности и квалификации сотрудника.

Подробную консультацию по контролю бетонных сооружений вы можете получить у наших специалистов по телефонам +7 (495) 972-88-55, +7 (495) 660-49-68.

Смотрите так же разделы: Дефектоскопы для бетона, Услуги по неразрушающему контролю бетона, Определение прочности бетона, Приборы для поиска арматуры, Обучение и аттестация специалистов по УЗК.

Оборудование для неразрушающего контроля бетона можно купить с доставкой до двери либо до терминалов транспортной компании в городах: Москва, Санкт-Петербург, Екатеринбург, Саратов. Амурск, Ангарск, Архангельск, Астрахань, Барнаул, Белгород, Бийск, Брянск, Воронеж, Великий Новгород, Владивосток, Владикавказ, Владимир, Волгоград, Волгодонск, Вологда, Иваново, Ижевск, Йошкар-Ола, Казань, Калининград, Калуга, Кемерово, Киров, Кострома, Краснодар, Красноярск, Курск, Липецк, Магадан, Магнитогорск, Мурманск, Муром, Набережные Челны, Нальчик, Новокузнецк, Нарьян-Мар, Новороссийск, Новосибирск, Нефтекамск, Нефтеюганск, Новочеркасск, Нижнекамск, Норильск, Нижний Новгород, Обнинск, Омск, Орёл, Оренбург, Оха, Пенза, Пермь, Петрозаводск, Петропавловск-Камчатский, Псков, Ржев, Ростов, Рязань, Самара, Саранск, Смоленск, Сочи, Сыктывкар, Таганрог, Тамбов, Тверь, Тобольск, Тольятти, Томск, Тула, Тюмень, Ульяновск, Уфа, Ханты-Мансийск, Чебоксары, Челябинск, Череповец, Элиста, Ярославль и другие города. А так же Республики Казахстан, Белоруссия и другие страны СНГ.