Методы оценки технического состояния конструкций зданий и сооружений, определение прочности материалов, наличие и расположение арматуры и скрытых дефектов

Для оценки технического состояния конструкций необходимо определить их прочность, наличие и расположение арматуры, скрытые дефекты и т.п. Нормами допускаются механические склерометрические испытания прочности поверхностного слоя бетона методами упругого отскока или пластических деформаций при помощи специальных молотков и маятниковых приборов различных систем. В случаях когда надо проверить прочность внутренней части бетона, а также оценить однородность, плотность и другие свойства бетона и арматуры в конструкции, применяют неразрушающие методы контроля.
Механические испытания конструкций молотками и пистолетами основаны на методе пластических, упругопластических деформаций и упругого отскока: о прочности бетона судят или по величине отпечатка от удара на бетоне, или по соотношению размеров отпечатков на бетоне и на эталонном стержне, вставленном в молоток, или же по величине упругого отскока бойка. Механические склерометрические испытания каждой конструкции проводятся не менее чем на 10-12 участках, при этом две трети из них должны находиться в наиболее нагруженной зоне. Расстояние между лунками от ударов должно быть менее 30 мм, или для десяти измерений площадь участка конструкции должна составлять не менее 100 см2.
Зависимость между прочностью бетона и твердостью его поверхности устанавливают опытным путем - построением тарировочных графиков для каждого состава бетона.
Приборы для механических испытаний можно разделить на две группы: молотки и пистолеты. При использовании молотков замеряется отпечаток на бетоне (эталонный молоток Кашкарова, молотки Польди, Физделя, Шмидта, Ухтомстроя и др.); при использовании пистолетов фиксируется на шкале упругий отскок (пистолет ЦНИИСК, прибор ХПС).
Методы оценки технического состояния конструкций и определения их прочности:

акустический;
радиометрический;
магнитометрический;
вибрационный.

Методы оценки технического состояния конструкций основаны на зависимости скорости прохождения ультразвука, радиоволн, радиоактивных и других сигналов от упругих, упругопластических и структурных свойств материалов конструкций и их геометрических размеров.

Акустические и электронно-акустические методы оценки технического состояния конструкций.
К ним относятся ультразвуковой и ударный, позволяют с высокой точностью оценить однородность, прочность и ряд других свойств бетона в конструкциях без их разрушения. Электронно-акустические методы испытания материалов конструкций основаны на зависимости скорости распространения упругих воли от плотности твердого тела. Предельные упругие волны (в которых частицы среды движутся в направлении движения волны) распространяются с наибольшей скоростью. Прибор «ИПС-МГ4+» методом ударного импульса определяет прочность и однородность бетона. Методом отрыва со скалыванием определяет прочность бетона прибор «ПОС-МГ4 Отрыв». Для этих целей используют также прибор «ПОС-МГ 4 Скол».

Ультразвуковой метод оценки технического состояния конструкций.
Ультразвуковой метод применяется при проверке конструкций толщиной от 5 до 15 м, а ударный - конструкций значительной толщины и протяженностью до 100 м. Принцип их действия основан на пропорциональной зависимости плотности материала конструкции и скорости распространения в ней ультразвуковых волн. Ультразвуковой прибор «Пульсар» служит для определения прочности бетона, кирпича, осуществляет поиск дефектов (трещин, пустот), позволяет оценить пористость, трещиноватость, степень анизотропии и текстуру композитных материалов. Ударно-импульсные приборы «Оникс-2.4» и «Оникс-ОС» служат для определения прочности и однородности бетона.
Приборы для контроля качества бетона ультразвуковым методом позволяют наблюдать процесс и измерять время распространения упругих колебаний в теле бетона. Обычно измерения производят в поперечном сечении конструкции, для чего излучатель и приемник импульсов устанавливают соосно с двух ее сторон. К ультразвуковым относятся приборы AM, ЛИМ-Б, УКБ-I и др.

Радиометрический метод оценки технического состояния конструкций.
Радиометрический метод основан на законах взаимодействия ядерных излучений с материалом конструкций. Он заключается в замере интенсивности прохождения гамма-лучей в исследуемом материале и в сравнении ее с интенсивностью в эталонных образцах. Гамма-лучи, обладающие значительной проникающей способностью, наиболее эффективно используются при обследовании, поскольку их энергия достигает десятков миллионов электрон-вольт. В состав аппаратуры для радиометрического контроля входят радиометр и счетчики радиоактивного излучения, используемые в качестве выносных элементов. С помощью этого метода оценивается плотность материала конструкции и обнаруживаются в них дефекты.
Для определения расположения и сечения арматуры, а также толщины защитного слоя служат приборы, основанные на взаимодействии металла с электромагнитным полем, т.е. на измерении магнитной проницаемости или магнитного сопротивления.
«Поиск-2.3/2.4«> и «ИПА-МГ4» — приборы для определения толщины защитного слоя, диаметра и расположения арматуры.
Прибор ИСМ (измеритель сечения металла) состоит из двух генераторов высокой частоты, усилителя-ограничителя, второго ограничительного каскада, дифференцированного контура и индикатора. Принцип работы прибора основан на изменении частот генератора под действием металла на колебательный контур: при наличии под щупом металла стрелка прибора покажет наибольшее значение. К прибору приложены тарировочные таблицы, с помощью которых по показаниям прибора определяют сечения металлических элементов.
Толщину защитного слоя и диаметр арматуры определяют аналогично прибором ИЗС-2. Для измерения напряжений и колебаний в элементах стержневой, проволочной и канатной арматуры применяют приборы «ИНК-2.3/2.3к», «ДО-МГ4» и «ЗИН-МГ4», основанные на том же принципе.

Вибрационный метод оценки технического состояния конструкций.
Вибрационный метод, в основе которого лежит явление механических колебаний твердых тел, позволяет определить главные характеристики, обусловливающие несущую способность и деформативность изгибаемых элементов:

марку бетона;
предельную разрушающую нагрузку;
прогиб от нормативной нагрузки.

Эти параметры определяются по частоте, амплитуде собственных колебаний конструкций и характеристике их затухания, поскольку известно, что колебания с частотой, присущей данной системе, зависят от ее массы, размеров конструкции и характера опирания. Этот метод применяется главным образом на ДСК при контроле изготовления отдельных конструкций. Прибором (виброметром) «Вист-2.3» определяют среднеквадратичное значение виброскорости, амплитуды и частоты колебаний виброустановок, используемых для изготовления железобетонных изделий, а также для измерения параметров вибрации.