Долговечность каменных и армокаменных конструкций

качество обработки поверхности  бетона;

наличие дефектов (скрытых  и явных) в зоне измерения (микротрещины, поры, каверны,

расслоения и т.п.);

включения крупного заполнителя;

наличие арматуры в зоне измерения;

повреждение поверхностного слоя (размораживание, промасливание, увлажнение, карбонизация и другие виды коррозии);

сила прижатия датчика (для  ультразвукового метода);

другие факторы.

Все перечисленные факторы  в определенном сочетании имеют  место всегда, а минимизация их влияния либо невозможна, либо снижает  производительность измерений в  разы (например, предварительная шлифовка поверхности бетона).

Во-вторых, даже при сведении к минимуму влияния внешних факторов путем тщательной подготовки и проведения исследований, а также статистической обработки результатов измерений и отбраковки их части, полученный результат не может быть использован без частной градуировочной зависимости для конкретного исследуемого бетона.

Установление градуировочной зависимости, например, для ультразвукового  метода, по требованиям п.3.4 ГОСТ 17624 [3] подразумевает испытание не менее 30 образцов кубов (15 серий по 2 куба в  каждой). На большинстве объектов среднего масштаба, а также при выборочном обследовании бетонных конструкций  выполнение такого количества прямых испытаний сводит к нулю необходимость  применения неразрушающих методов  вообще.

Необходимо отметить, что  на практике, даже при соблюдении минимального количества образцов для построения градуировочной зависимости, найденная  зависимость может оказаться  не удовлетворяющей требованиям  норм по статистическим параметрам оценки (допустимое среднеквадратическое отклонение, коэффициент вариации). Таким образом, выполненная исследовательская  работа может оказаться бесполезной.

Тем не менее, применять косвенные методы неразрушающего контроля можно. Это целесообразно в следующих случаях:

когда нет необходимости  определять прочность бетона (например, для расчета), а необходимо только оценить ее значение и использовать как один из ряда факторов, характеризующих  техническое состояние конструкции (однородность, сплошность и др.);

когда необходимо качественно  выявить зоны неоднородности прочности  бетона для дальнейшего применения методов групп 1 и 2 в этих зонах;

когда есть возможность и  необходимость выполнения комплексных  работ и построения частной градуировочной зависимости согласно требованиям  ГОСТ.

Учитывая, что методов  третьей группы несколько, рассмотрим, какой из них оптимален. Параметры  трудоемкости и стоимости имеются  в    таблице 3. Ниже рассмотрим третий немаловажный фактор - погрешность измерения.

На одном из обследованных  в 2011 г объектов автором было проведено  исследование, в ходе которого осуществлен  контроль прочности бетона тремя  косвенными неразрушающими методами с  последующим испытанием отобранных образцов. Метод пластической деформации не применялся ввиду его низкой производительности.

Объект представляет собой  колодец, выполненный из монолитного  железобетона, радиусом 12 м и глубиной 8 м. Бетонирование стен колодца велось захватками, разделяющими колодец по высоте на 8 ярусов. Результаты измерений, выполненных различными методами, представлены в таблице 2. Для измерений использованы следующие приборы: ультразвуковой метод - Пульсар 1.1 (НПП "Интерприбор"); метод упругого отскока - Original Schmidt N (Proseq); метод ударного импульса - ИПС  МГ4.03 (СКБ "Стройприбор").

Среднее значение регистрируемых параметров, представленное в таблице, получено по выборке, состоящей из результатов  не менее чем 30 единичных измерений. Коэффициент вариации V определен  как отношение среднего квадратичного  отклонения к среднему значению (математическому  ожиданию).

 

Таблица 3. Результаты исследования прочности бетона колодца различными методами

Ярус	Метод
Ярус	Ультразвуковой, м/с		Упругого отскока, у. ед.		Ударного импульса, МПа		Испытание на прессе
Ярус	Ср. знач.	V,%	Ср. знач.	V,%	Ср. знач.	V,%	R, МПа
1	4058	3.9	46.2	7.8	41.9	23.4	41.6
2	4300	3.9	46.6	8.3	38.1	36.3	40.1
3	4082	4.6	43.7	7.6	24.4	40.2	35.0
4	4094	4.1	48.2	8.5	38.2	28.5	42.1
5	4110	6.2	48.9	8.2	48.1	28.1	36.5
6	3836	4.5	44.6	7.3	42.8	26.5	30.6
7	4453	3.6	47.6	7.6	45.5	41.6	39.3
8	4533	5.2	49.7	9.9	49.6	28.7	36.5
Ср. знач. V		4.5		8.1		31.6

 

По данным представленным в таблице, видно, что наименьшей погрешностью измерения характеризуется  ультразвуковой метод. Метод упругого откоса имеет коэффициент вариации приблизительно в два раза выше. Разброс результатов измерений  методом ударного импульса максимален и характеризуется коэффициентом  вариации, превышающим 40% при среднем  значении 31,6%.

Для сопоставления результатов  измерений, приведенных в таблице, они представлены в графическом  виде на рис.2. Значения приведены в  виде отклонений результата измерения  по каждому ярусу от среднего по всем ярусам.

По графикам (рис.3) можно сделать вывод, что результаты измерений методами ударного импульса и ультразвуковым характеризуются высокой корреляцией и в целом сопоставимы с результатами испытания на прессе. Результаты измерений методом ударного импульса не характеризуются тесной связью ни с другими методами неразрушающего контроля, ни с результатами испытания на прессе.

 

Рисунок 3. Сравнение результатов измерения прочности бетона различными методами

 

Из всего описанного выше можно сделать следующие выводы и рекомендации

1. Для измерения прочности  бетона обследуемых конструкций  без нарушения требований современных  норм можно применять только  методы 1 и 2 групп (испытание отобранных  образцов и методы отрыва и  скалывания).

2. Оптимальным по точности, трудоемкости, стоимости и доступности  оборудования, универсальности использования  и масштабу разрушения конструкции  является метод отрыва со скалыванием  по ГОСТ 22690 [2].

3. В случаях, когда поверхностный  слой имеет глубокое повреждение,  бетон конструкции заморожен,  а также требуются наиболее  достоверные результаты, необходимо  выполнять отбор проб и испытание  в лабораторных условиях.

4. Применение методов  3 группы целесообразно для приблизительной  оценки прочности, а также для  выявления зон с отклонением  прочности от среднего значения.

5. Из всех косвенных  методов неразрушающего контроля  рекомендуется использование ультразвукового  метода или метода ударного  импульса, а при возможности их  сочетание [7]

5. Мероприятия по обеспечению долговечности зданий из каменных и армокаменных конструкций.

 

В комплекс мероприятий по обеспечению долговечности промышленных  зданий входят:

1. Предохранение от перегрузки. Для предохранения строительных конструкций от перегрузки нельзя допускать:

- не предусмотренные проектом установку, подвеску и крепление технологического оборудования, различных видов внутрицехового транспорта и передаточных устройств (тельферов, кранов, трубопроводов и т. п.). В случае необходимости, обусловленной требованиями производства, такого рода дополнительные нагрузки могут быть допущены только после проверочного расчета строительных конструкций и усиления их, если это окажется необходимым. Во всех случаях дополнительная нагрузка строительных конструкций должна допускаться только с письменного разрешения руководителя строительно-эксплуатационной службы предприятия;

- превышения предельной нагрузки на полы, междуэтажные перекрытия, антресоли и площадки во всех производственных, складских и иного назначения помещениях; на стенах, колоннах и других хорошо видимых элементах зданий надо сделать и постоянно сохранять соответствующие надписи, указывающие величину допускаемых предельных нагрузок;

- излишней нагрузки на строительные конструкции за счет всякого рода временных устройств и приспособлений, надобность в которых возникает при производстве строительных и монтажных работ в действующих цехах;

- превышения допускаемых скоростей движения внутрицехового транспорта и резкое торможение его; предупреждающие надписи об этом должны быть сделаны на видных местах.

2. Предохранение от механических повреждений. Строительные конструкции и элементы зданий необходимо всемерно предохранять от механических повреждений различного рода ударами. Сюда относятся:

- удары от мостовых кранов, безрельсового (электрокары, автокары, автомашины) или рельсового транспорта;

- удары при неосторожной или небрежной разгрузке материалов, от бросания деталей, тяжелых предметов, при передвижке оборудования и тяжелых деталей волоком и т. п.;

- удары и другие механические повреждения во время производства строительных и монтажных работ (при ремонтах, реконструкциях, перепланировках оборудования и т. п.).

В целях недопущения такого рода ударов необходима соответствующая организация производственных процессов. Если же ударные воздействия на строительные конструкции в ходе производственных процессов неизбежны, то места конструкций, подвергающиеся ударам, следует оградить специальными защитными приспособлениями.

3. Защита от высоких температур. Строительные конструкции и элементы зданий должны быть защищены от воздействия высоких производственных температур:

- как правило, исключается попадание жидкого металла на строительные конструкции, соприкосновение с ними раскаленных деталей и другие воздействия высоких температур; в случае неизбежности такого рода воздействий строительные конструкции (полы, колонны, фермы и др.) необходимо надежно защитить соответствующими термоизоляционными одеждами;

- воздействие на строительные конструкции лучистой энергии вследствие неисправности технологического оборудования или недоучета такого воздействия (неисправность или недостаточность тепловой изоляции у нагревательных печей, вагранок, мартеновских печей и др. агрегатов) должно быть устранено или ослаблено в первую очередь путем упорядочения технологического процесса и исправления недостатков тепловой изоляции оборудования; в местах же неизбежного влияния лучистой энергии на строительные конструкции последние должны быть защищены термоизолирующей одеждой (обделка кирпичом, асбестом и т. п.).

4. Защита от агрессивных воздействий среды производства.

Строительные конструкции и элементы зданий должны быть защищены от агрессивного воздействия кислот, щелочей, солей, пыли и газов химических веществ. Все кислоты и щелочи, даже небольших концентраций, а также многие соли разрушающе действуют на сталь, бетон, кирпич и другие материалы строительных конструкций, особенно при переменном воздействии и при повышенных температурах. Едкие щелочи, проникая в грунт оснований сооружений, разрушают его, вызывая просадки оснований и опасные деформации сооружений. Воздействие агрессивных химических веществ на строительные конструкции может иметь две формы:

- непосредственное воздействие кислот, щелочей, солей, паров и других химических продуктов вследствие неосторожного обращения с ними и неправильного или неорганизованного ведения технологического процесса (разбрызгивание аппаратами, разливание и испарение);

- воздействие газов, содержащих те или другие химические продукты во взвешенном состоянии.

Предупредительные мероприятия в этих случаях заключаются в правильной организации и ведении производственных процессов, содержании технологического оборудования, аппаратов, трубопроводов и вентиляционных систем в исправном состоянии, исключении утечки, разливания и испарения химических продуктов.

Если же все это не устраняет агрессивного воздействия химических веществ на строительные конструкции, то должны быть приняты специальные меры противокоррозийной защиты конструкций. К разработке и совершенствованию способов такой защиты следует привлекать лаборатории предприятий, а также специализированные проектные и научно-исследовательские организации.

Строительные конструкции и элементы зданий и сооружений, подвергающиеся в процессе эксплуатации вредному воздействию химических веществ, должны находиться под постоянным и тщательным контролем с целью своевременного обнаружения дефектов и износа антикоррозийных покрытий и их возобновления.

5. Поддержание в производственных помещениях проектного температурно-влажностного режима. Воздух всегда содержит некоторое количество влаги в виде пара. Количество влаги, содержащейся в 1 м3 воздуха, выраженное в граммах, называется его абсолютной влажностью. Абсолютную влажность выражают величиной парциального давления (часть общего давления паровоздушной смеси, обусловленная наличием водяного пара в воздухе), называемой упругостью водяного пара, которая измеряется в миллиметрах ртутного столба и обозначается буквой . При данной температуре и барометрическом давлении упругость водяного пара, вследствие поступления его извне, может увеличиваться лишь до известного предела. Эта максимальная упругость водяного пара обозначается буквой Е и измеряется в миллиметрах