Долговечность железобетонной конструкции зависит от следующих основных факторов: однородного распределения бетона по заполняемому объёму и соблюдения мероприятий по защите бетона от негативных воздействий окружающей среды. Расслоение бетона, наличие пустот или внутренних дефектов монолита приводит к ослаблению элементов, образованию трещин, либо разрушению конструкции в процессе эксплуатации. Защитный слой предохраняет арматуру от доступа влаги, кислорода, агрессивных веществ и углекислого газа. Недостаточный защитный слой или значительные дефекты в нем, являются основной причиной коррозии арматурных стержней в железобетоне.
Основными методами контроля и дефектоскопии являются: радиолокационный, магнитный, ультразвуковой, механический, электрохимический, радиоизотопный, сейсмоакустический. Данные методы мы описывали в предыдущих статьях, но более подробно остановимся на ультразвуковом, механическом и сейсмоакустическом методах.
Дефектоскопия – это мероприятия по выявлению внешних и внутренних дефектов и повреждений строительных конструкций, за которыми следует их классификация, определение степени повреждений, оценка влияния на характеристики конструкции, анализ происхождения и разработка рекомендаций по устранению для дальнейшей эксплуатации.
Можно выделить следующий алгоритм обследования конструкций:
- анализ представленной документации;
- сплошное визуальное обследование строительных конструкций с целью выявления дефектов и повреждений, а также указанием их на чертежах и составлением ведомости дефектов;
- фотофиксация дефектов и повреждений конструкций, обнаруженных в результате обследования;
- инструментальное определение параметров выявленных дефектов и повреждений;
- определение прочностных характеристик материала конструкций;
- камеральная обработка результатов обследовательских и/или конструкторских работ.
Основными причинами возникновения дефектов в бетонных конструкциях являются:
- ранняя распалубка конструкций;
- изготовление недостаточно жесткой, деформирующейся при укладке бетона и недостаточно плотной опалубки;
- недостаточная толщина или отсутствие защитного слоя;
- несоответствие проекту армирования конструкций;
- некачественная сварка конструктивных узлов и стыков арматуры;
- плохое уплотнение бетонной смеси при укладке;
- укладка расслоившейся бетонной смеси;
- плохой уход за бетоном в процессе его твердения.
Специалисты аккредитованной строительной лаборатории «Айронкон-Лаб» проводят испытания бетона в соответствии с действующими нормативными актами.
1) Ультразвуковой метод
В основе принципов работы ультразвукового дефектоскопа лежит ультразвуковой контроль (УЗК), который использует высокочастотную звуковую энергию для проведения исследований и измерений.
Законы физики, которые регулируют распространение звуковых волн через твердые материалы, используются для обнаружения скрытых трещин, пустот, пористости и других внутренних несплошностей в металлах, композитах, пластмассах и керамике. Высокочастотные звуковые волны отражают от дефектов материала предсказуемым образом, производя отличительные эхо-сигналы, которые отображаются и записываются портативными приборами.
Ультразвуковой дефектоскоп А1220 Монолит предназначен для поиска инородных включений, пустот и трещин внутри изделий и конструкций из железобетона, камня, пластмасс и подобных им материалов при одностороннем доступе к объекту контроля, измерения толщины изделий из бетона, исследования внутренней структуры крупнозернистых материалов.
Важным преимуществом прибора является возможность контроля без применения контактной жидкости, благодаря использованию в антенной решетке элементов с сухим точечным контактом. Предварительной подготовки поверхности не требуется, что значительно облегчает работу и ускоряет процесс контроля.
Ультразвуковой томограф А1040 MIRA предназначен для контроля конструкций из бетона, железобетона и камня при одностороннем доступе к ним с целью определения целостности материала в конструкции, поиска инородных включений, полостей, непроливов, расслоений и трещин, а также измерения толщины объекта контроля.
Томограф для бетона А1040 MIRA представляет собой полностью автономный измерительный блок, которым проводят сбор и томографическую обработку полученных данных. Измерительный блок содержит матричную антенную решетку из 48 (12 блоков по 4 элемента в каждом) низкочастотных широкополосных преобразователей поперечных волн с сухим точечным контактом и керамическими износостойкими наконечниками. Это обеспечивает их продолжительное использование по грубым поверхностям, без применения контактной жидкости. Каждый преобразователь имеет независимый пружинный подвес, что позволяет проводить контроль по неровным поверхностям. Номинальная рабочая частота решетки 50 кГц.
Физический смысл этого вида дефектоскопии аналогичен ультразвуковому методу определения прочности железобетонных и каменных конструкций. Ультразвуковой метод дефектоскопии выполняется прибором ПУЛЬСАР-2.2 или аналогами, который предназначен для поиска дефектов в бетонных конструкциях по аномальному снижению скорости и форме визуализируемых сигналов ультразвуковых импульсов, для определения глубины трещин, для оценки пористости, трещиноватости и анизотропии композитных материалов.
Если описывать метод более популярно, то данный прибор «прозвучивает» конструкцию, и в случае отклонений показаний в скорости ультразвука фиксируются дефекты.
2) Механический метод
Для определения глубины трещин, выходящих на поверхность, используют щупы, а для измерения ширины раскрытия трещин обычно применяются специальные оптические микроскопы с 20-30 — кратным увеличением. При определении внутренней структуры конструкции выбуриваются керны и изучаются на наличие расслоений, пустот и других дефектов, далее керны пилятся на образцы и испытываются в прессе для определения фактического класса и плотности бетона.
3) Сейсмоакустический метод
Бетонировании буронабивных свай на строительной площадке влечет за собой возникновение риска образования дефектов в сваях. Это могут быть полости, отклонения в геометрии поперечного сечения и длины сваи.
Сейсмоакустический метод неразрушающего контроля свай основан на принципе акустической дефектоскопии.
Посредством удара специальным молотком по оголовку в теле сваи возникает акустическая волна, которая распространяется от оголовка сваи до ее острия. Достигая границы сред, волны отражаются и улавливаются приемником. Аналогичный процесс наблюдается при попадании волн в зону дефектов, полостей, пустот — волны отражаются на границах пустот и фиксируются высокочувствительным приемником, сообщая координаты дефекта в свае.
Чем больше дефект в свае, тем сильнее выражен коэффициент отражения волн и тем проще его обнаружить.
Вывод
Методы проведения дефектоскопии не являются универсальными. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки, конкретные типы выявляемых дефектов. Поэтому выбор зависит от особых требований нормативной документации, материала, конструкции объекта, условий его работы, технико-экономических показателей, вида дефектов.
Автор: Максим Подгорнов, специалист по дорожному строительству
