книги / Обследование и реконструкция железобетонных и каменных конструкций эксплуатируемых зданий и сооружений

При оценке по средней прочности бетона всегда должно выпол­ няться условие

(3.15)

A m

где R i тах — наибольшая прочность в контролируемых участках; R i min — наименьшая прочность в контролируемых участках; R m—

средняя прочность бетона.

Выполнение условия (3.15) гарантирует, что фактический коэф­ фициент вариации прочности бетона не превышает 13,5%.

Условный класс бетона В для проведения поверочных расчетовпринимается при этом

B = 0 ,8 lR m.

(3.16)

Если условие (3.15) не выполняется, следует попытаться увели­ чить число участков определения прочности бетона. Если резуль­ тат опять окажется неудовлетворительным, это свидетельствует о наличии участков, прочность бетона которых резко отличается от прочности бетона всей остальной конструкции, или о том, что по ка­ ким-либо причинам коэффициент вариации прочности бетона пре­ вышает предельное значение, принимаемое при проектировании. И в том, и в другом случае следует перейти к оценке прочности бетона по отдельным зонам конструкции. При этом требуемая прочность бетона в отдельных зонах мбжет быть установлена поверочными расчетами, исходя из выявленных при обследовании фактически действующих нагрузок, геометрических размеров и армирования.

В случае пониженной однородности прочности бетона можно ис­ пользовать статистический метод оценки его прочности. Статисти­ ческий метод оценки прочности можно использовать и в противопо­ ложном случае — при высокой однородности прочности, так как это дает возможность более полного использования прочностных свойств бетона. Кроме того, этот метод используется при достаточ­ ном для его проведения количестве результатов испытаний и, если значение прочности бетона определено методами, основанными на местном разрушении, или другими методами, но с использованием коэффициента совпадения К с.

При статистической оценке прочности, помимо среднего значе­ ния, определяется коэффициент вариации

У - = ^ - Л /	----- Ц - ? № г- Я „ ) а.
К т у	п— 1 7=1

Во всех случаях коэффициент вариации принимается

10%.

(3.17)

не менее

Однако в тех случаях, когда для бетона обследуемых конструк­ ций будет построена градуировочная зависимость по извлеченным из конструкции образцам по правилам, изложенным в стандартах на используемый неразрушающий метод, оценка прочности бетона

82

при обследовании может производиться по методике, изложенной В [15], принимая в расчет фактическое значение коэффициента ва­

риации, которое может быть меньше 10%.

При статистической оценке прочность бетона считается удовлет­ воряющей предъявляемым требованиям, если выполняется условие

R m> K r R T,

(3.18)

где R T — требуемая по проекту прочность бетона; 7(т — коэффи­

циент, значения которого принимаются по табл. 2 [15] в зависимос­ ти от коэффициента вариации прочности бетона Vn .

В тех случаях, когда по результатам обследования необходимо провести поверочный расчет конструкций, расчетные значения проч­ ности бетона следует принимать по нормам проектирования желе­ зобетонных конструкций исходя из прочности бетона, определенной по формуле

Я - - Ф -

(3.19)

При оценке прочности бетона старых конструкций, запроектиро­ ванных по ранее действующим нормам, следует помнить, что рань­ ше проектная марка бетона определялась применительно к испыта­ нию кубов с ребром 20 см, а теперь — с ребром 15 см. Различие в прочности бетона одной и той же марки составляет при этом при­ мерно 5%. Поэтому при оценке прочности бетона конструкций, за­ проектированных по СНиП П-21—75, в левую часть формулы (3.18) и в правую часть формулы (3.19) надо вводить множитель 1,05.

Условный класс бетона при статистической оценке его прочности определяется по формуле

						В = R m- V S m,					(3.20)
где S m — среднее квадратическое отклонение прочности											бетона,
						г.
							s (/?!-/? п,)2
			s,..=				i - 1				(3.21)
							11— 1
			т
Р — коэффициент,			учитывающий число единиц прочности бетона и
					v
определяемый по табл. 3.10.
										Таблица 3.10
				Значения коэффициента р
т	9	10		11			12	15	20	30	50 и
											более
1	2,58	2,50		2,44			2,39	2,28	2,16	2,04	1,94
р

6*

83

3.6.ОПРЕДЕЛЕНИЕ АРМИРОВАНИЯ, СКРЫТЫХ ДЕФЕКТОВ И СТЕПЕНИ КОРРОЗИОННОГО ИЗНОСА АРМАТУРЫ И ЗАКЛАДНЫХ ИЗДЕЛИИ

1. Определение армирования

Определение армирования при обследовании железобетонных конструкций является не менее важной и не менее сложной задачей, чем определение прочности бетона. Под определением армирования понимается определение положения, диаметра и класса арматуры. В настоящее время проблема определения этих параметров армиро­ вания с помощью неразрушающих методов решена неодинаково. Вполне решенной считается задача об определении положения ар­ матуры. Также решенной можно считать задачу об определении диаметра арматуры, хотя решение этой задачи более трудоемко. Почти не решенной является задача об определении класса арма­

туры. Правда, существующие методы позволяют различать	про­
филь арматуры. Что же касается .класса арматуры, имеющей	оди­

наковый профиль, то имеющиеся предложения по решению этой за­ дачи пока еще не получили практического применения.

Для выявления армирования используются магнитный метод и методы, основанные на ионизирующих излучениях. Наиболее прос­ тым является магнитный метод. Однако применим он лишь при простых схемах армирования и при сравнительно неглубоком распо­ ложении арматуры. При сложных схемах армирования и при глу­ боком расположении арматуры применяются методы, использую­ щие ионизирующие излучения (радиационные методы).

Магнитный метод. Для определения положения арматуры маг­

нитным методом используются приборы типа ИЗС. Несмотря на многообразие магнитных приборов, пока не создана номенклатура приборов типа ИЗС, отвечающих целям и условиям проведения об­ следований. В то же время магнитный метод обязателен при про­ ведении обследований.

Применение магнитного метода для контроля положения арма­ туры (в том. числе и толщины защитного слоя) базируется на зави­ симости магнитного сопротивления между полюсами преобразова­ теля от положения стальной арматуры относительно этих полюсов. На показания приборов типа ИЗС оказывают влияние расстояние от выносного преобразователя до арматуры, диаметр арматуры, расстояние между арматурными стержнями, наличие пересекаю­ щихся стерленей, многорядность расположения арматуры. Поэтому при необходимости определения толщины защитного слоя или диа­ метра арматуры следует проводить градуировку приборов на фраг­ ментах, воспроизводящих схему армирования обследуемой конст­ рукции. Для этого необходимо ознакомиться с проектным армиро­ ванием по рабочим чертежам, а при отсутствии рабочих чертежей— определить фактическое армирование радиографическим методом или вскрыть арматуру на каком-либо участке конструкции.

При работе с магнитными приборами в зоне испытания не долж­ но быть посторонних стальных предметов, а поверхность исследуе­

84

мой конструкции должна быть ровной и гладкой. Для обнаружения местоположения арматуры выносной преобразователь перемеща­ ется по поверхности конструкции. При появлении в зоне преобразо­ вателя арматуры стрелка прибора сместится против своего перво­ начального положения. Для определения направления арматур но го стержня следует добиться максимального отклонения стрелки прибора путем, небольших перемещений и поворотов преобразова­ теля. Положение стержня прочерчивается на поверхности конструк­ ции.

Радиационный метод. Радиационный метод регламентирован

ГОСТ 17625—83 и основан на регистрации ослабления ионизирую­ щих излучений при взаимодействии его с атомами химических эле« ментов, входящих в материалы, составляющие бетон и арматуру. В качестве источников ионизирующих излучений используются гам­ ма-аппараты и бетатроны.

Взависимости от способа регистрации степени ослабления иони­ зирующих излучений радиационный метод используется в виде ра­ диографического метода, ионизационного метода и сцинтилляционного метода. Наиболее часто применяется радиографический метод,

вкотором степень интенсивности гамма-излучения регистрируется на рентгеновской пленке. Работы, связанные с радиационными ме­ тодами, выполняются обычно организациями, оснащенными необхо­ димым оборудованием и имеющими специалистов соответствующей квалификации.

2.Дефектоскопия железобетонных конструкций

Вгл. 2 были отражены понятия дефектов и повреждений кон­ струкций. Поэтому вопросы, рассмотренные в предыдущих разделах,

вообще говоря, могут быть отнесены к разделу дефектоскопии, так как отклонения в прочности бетона или в положении арматуры явля­ ются дефектами. Однако, говоря о применении неразрушающих ме­ тодов для дефектоскопии железобетонных конструкций, понимают обычно обнаружение нарушений сплошности конструкций, которые не могут быть обнаружены визуально. Нарушения сплошности мо­ гут являться либо результатом некачественного изготовления кон­ струкций, либо следствием нарушения нормальных усло­ вий эксплуатации. К такого рода дефекта м могут быть отнесены трещины, внутренние раковины, каверны или рыхлые участки бе­ тона, поверхностные раковины или каверны, закрытые стальными закладными деталями или стальной опалубкой, являющейся эле­ ментом конструкции, нарушение сцепления арматуры с бетоном, г» том числе за счет некачественного инъецирования при натяжений арматуры на бетон, разрыва арматурных стержней. Для дефекто­ скопии железобетонных конструкций используются ультразвуковой метод, методы, использующие ионизирующие излучения, мап-штиы;'; метод и др.

Вопросы определения наличия и глубины трещин в конструкци­ ях были рассмотрены в 3.3. Поэтому ниже остановимся лишь

на рассмотрении таких вопросов, как определение наличия и места расположения внутренних пустот и раковин, зон с дефектной структурой бетона, разрывов арматуры в бетоне и проверка качества сцепления арматуры с бетоном.

3. Определение наличия и места расположения внутренних пустот и раковин

Наличие внутренних пустот и раковин может быть определено ультразвуковым методом или методами радиационной дефектоско­ пии. В тех случаях, когда надо знать местоположение пустот и ра­ ковин лучше пользоваться радиографическим методом.

При использовании ультразвукового метода наличие пустот и раковин может быть установлено по изменению скорости распрост­ ранения ультразвука при сквозном прозвучивании (рис. 3.6).

a

F

Рис. 3.6. Определение дефекта при сквозном	прозвучивании:
а — схема прозвучивания; б — график скоростей;	1 — дефект

Минимальный размер выявляемого дефекта зависит от его раз­ мещения, толщины конструкции, диаметра преобразователей ульт­ развуковых приборов, используемой частоты. Ориентировочно ми­ нимальный размер дефекта (d) можно определять по формуле

d= D + L | /

.

(3.22)

где D — диаметр преобразователя; L — толщина прозвучаваемой конструкции; t а — время распространения ультразвука в месте дефекта; t — время распространения ультразвука в бездефектной

зоне.

Из этой формулы следует, что дефект, размеры которого мень­ ше или равны диаметру преобразователя, не могут быть выявлены этим методом. Вообще для конкретных случаев обследованию дол­ жны предшествовать работы с эталонными образцами для уста­

86

Рис. 3.8. Схема прозвучиванил

шва: 1 — шов; 2 — преобразователи

Так же, как ультразвуковая дефектоскопия, радиационная де­ фектоскопия может быть использована при двустороннем и одно­ стороннем доступе к конструкции. Однако возможности радиацион­ ной дефектоскопии значительно больше. Она может быть исполь­ зована при большей толщине конструкций и выявлять дефекты зна­ чительно меньших размеров.

При двустороннем доступе к конструкции используется способ сквозного прозвучивания (рис. 3.9, а). При этом регистрация осу­

ществляется обычно на рентгеновскую пленку. Место расположе­ ния и размеры дефектов определяются на основании расшифровки снимков, сделанных с двух позиций.

При одностороннем доступе испытания проводятся по схеме, приведенной на рис. 3.9, б. В качестве источника излучения в этом случае могут использоваться серийно выпускаемые гамма-плотно­ меры типа ПГП. Однако малая интенсивность источников, исполь­ зуемых в этих приборах, позволяет выявить дефекты объемом око­ ло 100 см3, расположенные на глубине до 7 см.

Этот же способ может быть применен для определения пустот под стальной опалубкой в тех случаях, когда эта опалубка является элементом конструкции. При -использовании гамма-плотномеров ПГП-2 дефекты, залегающие под опалубкой и на некоторой глу­ бине в бетоне, могут быть определены при толщине стальной опа­ лубки до б мм.

4. Определение зон с дефектной структурой бетона

Зоны с дефектной структурой бетона, образовавшиеся в резуль­ тате некачественного уплотнения бетонной смеси, продолжитель­ ного воздействия высоких температур, попеременного заморажива-

88

а

г

s

Рис.; 3.9. Схема радиационной дефектоскопии прн двух­

стороннем (а) и одностороннем (б) доступе: i _ де.

фект; 2 — источник излучения; 3 — регистрирующие приборы

ния и оттаивания, воздействия агрессивной среды, могут быть оп­ ределены с помощью ультразвукового импульсного метода и час­ тично — методами радиационной дефектоскопии. Зоны рыхлого бе­ тона выявляются по резкому увеличению коэффициента затухания или уменьшению времени реверберации. При этом наблюдается уменьшение амплитуды.принятых сигналов. В зонах бетона, пост­ радавших от воздействия высоких температур или попеременного замораживания и оттаивания, нормальная форма принятого им­ пульса искажается: нет четкого первого вступления импульса. Для установления границ дефектной зоны проводят прозвучиваыие по схемам, зависящим от доступа к обследуемой конструкции.

Радиационная дефектоскопия может быть применена, если в дефектных зонах в результате разуплотнения бетона будет иметь место ощутимое снижение его плотности.

5. Определение разрывов арматуры в бетоне

Разрывы отдельных арматурных стержней растянутых элемен­ тов загруженных конструкций обычно имеют внешние проявления

89

в виде трещин с повышенной шириной раскрытия. В этих случаях нет необходимости прибегать к неразрушагощим методам дефекто­ скопии. Однако могут встретиться случаи, когда разрывы армату­ ры не имеют внешнего проявления (в растянутых элементах слабо нагруженных конструкций, в сжатых элементах). В этих случаях необходимо прибегать к методам дефектоскопии.

Для определения наличия и места расположения разрывов ар­ матуры могут использоваться радиографический, ультразвуковой или магнитный методы.

При использовании радиографического метода разрыв армату­ ры определяется по снимку на рентгеновской пленке. При этом предполагается, что в результате разрыва произошло некоторое взаимное смещение участков арматурных стержней.

При использовании ультразвукового метода прозвучивание про­ изводится по схеме арматура — бетон (рис. 3.10). В этом случае

Рис. 3.10. Выявление рызрывов арматуры: а — схема просвечивания; б — годограф; 1 — арматура; 2 — место раз­

рыва арматуры; 3 — излучатель; 4 — позиции приемника

излучатель устанавливается на арматуру за торцом конструкции, а приемник передвигается по бетону. Строится годограф скорости. Место отклонения годографа от линейной зависимости указывает на наличие разрыва арматуры. Дефект может быть выявлен тоже при наличии некоторого взаимного смещения участков стержня в месте разрыва.

Наиболее простая аппаратура используется при магнитном ме­ тоде выявления разрывов продольной арматуры. В этом случае первым: шагом является установление наличия и места расположе­

но