Метод отрыва со скалыванием представляет собой прямой неразрушающий способ определения прочности бетона на сжатие непосредственно в конструкциях. Технология основана на измерении усилия, необходимого для вырывания из бетона специального анкерного устройства вместе с окружающим материалом. Метод регламентируется ГОСТ 22690-2015 и обеспечивает точность измерений в диапазоне от 5 до 100 МПа с погрешностью 10-12 процентов, что делает его одним из наиболее достоверных неразрушающих методов контроля качества бетонных и железобетонных конструкций.
Что такое метод отрыва со скалыванием
Метод отрыва со скалыванием относится к механическим неразрушающим методам определения прочности бетона. В его основе лежит корреляционная зависимость между прочностью бетона на сжатие и усилием, требуемым для местного разрушения материала при вырыве заделанного анкера. Несмотря на локальное повреждение поверхности, метод классифицируется как неразрушающий, поскольку конструкция сохраняет свою несущую способность и может эксплуатироваться без снижения характеристик.
Данная технология испытаний применяется для тяжелых, легких, мелкозернистых и напрягающих бетонов в монолитных и сборных железобетонных изделиях. Метод позволяет определять прочность материала в проектном, промежуточном возрасте и при обследовании эксплуатируемых конструкций.
Важная особенность: метод отрыва со скалыванием является единственным неразрушающим методом контроля, для которого в государственных стандартах установлены готовые градуировочные зависимости, что позволяет применять его без предварительной калибровки на каждом объекте.
Нормативная база
Порядок проведения испытаний методом отрыва со скалыванием регламентируется ГОСТ 22690-2015, введенным в действие с 1 апреля 2016 года взамен ГОСТ 22690-88. Стандарт устанавливает требования к оборудованию, методике испытаний, обработке результатов и оценке прочности бетона. Документ распространяется на конструкционные тяжелые, мелкозернистые, легкие и напрягающие бетоны монолитных, сборных и сборно-монолитных изделий, конструкций и сооружений.
Принцип работы метода отрыва со скалыванием
Физическая основа метода
Принцип действия метода заключается в создании контролируемого местного разрушения бетона путем приложения растягивающего усилия к заделанному в материал анкерному устройству. При достижении критической нагрузки происходит отрыв анкера вместе с конусообразным фрагментом бетона. Усилие отрыва, измеренное в момент разрушения, прямо коррелирует с прочностью бетона на сжатие.
В процессе вырыва анкера образуется характерный конус разрушения, форма и размеры которого зависят от прочности материала, глубины заделки устройства и размера заполнителя. Анализ параметров разрушения позволяет судить о фактических прочностных характеристиках бетона в конкретной зоне конструкции.
Последовательность проведения испытаний
- Подготовка оборудования и проверка технического состояния измерительного прибора и анкерных устройств
- Выбор контролируемого участка конструкции в зоне наименьших эксплуатационных напряжений
- Высверливание отверстия диаметром и глубиной согласно типу анкерного устройства
- Очистка отверстия от пыли и фрагментов бетона продувкой или пылесосом
- Установка и закрепление анкерного устройства на заданную глубину заделки
- Соединение измерительного прибора с анкером и проведение настройки оборудования
- Плавное увеличение нагрузки со скоростью 1,5-3,0 кН/с до момента разрушения
- Фиксация показания силоизмерителя и параметра проскальзывания анкера с точностью не менее 0,1 мм
- Измерение глубины вырыва и оценка характера разрушения бетона
- Расчет прочности по градуировочной зависимости с учетом поправочных коэффициентов
Анкерные устройства для метода отрыва
Типы анкеров и их конструкция
Для проведения испытаний применяются специальные лепестковые анкерные устройства, состоящие из стержня с раздвижными сегментами. При установке в отверстие лепестки анкера раскрываются и плотно контактируют со стенками, обеспечивая надежное сцепление с бетоном. Конструкция предусматривает резьбовое соединение для крепления измерительного прибора.
Согласно приложению В ГОСТ 22690-2015, для стандартных схем испытаний применяются анкерные устройства с установленными градуировочными зависимостями. Наиболее распространенными являются анкеры диаметром 16 мм с глубиной заделки 35 мм, предназначенные для испытания бетона в диапазоне прочности от 40 до 100 МПа.
| Типоразмер анкера, мм | Диапазон прочности, МПа | Область применения |
|---|---|---|
| 16×35 | 40-100 | Бетоны средней и высокой прочности, типовые монолитные и сборные конструкции |
| 24×48 | 70-150 | Высокопрочные бетоны, массивные конструкции, усиленный контроль |
Требования к установке анкеров
Глубина заделки анкерного устройства должна быть не менее максимального размера крупного заполнителя бетона испытуемой конструкции. Для бетонов с зерном щебня 20-40 мм применяются анкеры с заделкой 35 мм. При контроле высокопрочных бетонов используются анкеры с заделкой 48 мм.
Участки испытаний должны располагаться на расстоянии от арматурных стержней не менее полуторной глубины заделки анкера. Поверхность в месте установки не должна иметь трещин, раковин, наплывов высотой более 5 мм. Испытания проводят при положительной температуре бетона, допускается проведение при температуре до минус 10 градусов Цельсия при условии установления специальных градуировочных зависимостей для отрицательных температур.
Градуировочная зависимость и расчет прочности
Сущность градуировочной зависимости
Градуировочная зависимость представляет собой математическую связь между усилием вырыва анкера и прочностью бетона на сжатие. Для метода отрыва со скалыванием при использовании стандартных анкерных устройств ГОСТ 22690-2015 содержит готовые градуировочные формулы в приложении В, что упрощает практическое применение технологии.
Кубиковая прочность бетона на сжатие вычисляется по формуле, учитывающей коэффициент пропорциональности для перехода от усилия в килоньютонах к прочности в мегапаскалях, коэффициент крупности заполнителя и поправку на проскальзывание анкера. Для бетонов с размером зерна менее 50 мм коэффициент крупности принимается равным единице.
Учет проскальзывания анкера
Проскальзывание анкера представляет собой разность между фактической глубиной вырыва и глубиной заделки устройства. Этот параметр существенно влияет на результаты испытаний и требует введения поправочного коэффициента. Величина проскальзывания измеряется с точностью не менее 0,1 мм после извлечения анкера из бетона.
При отклонении глубины вырыва от глубины заделки более чем на 10 процентов или обнажении арматуры на расстоянии от анкера, меньшем глубины заделки, результаты испытаний не учитываются и требуется повторное измерение в другой точке.
Оборудование для испытаний методом отрыва
Приборы для определения прочности
Для проведения испытаний применяются специализированные измерительные приборы, обеспечивающие создание вытягивающего усилия и его точную регистрацию. Современные устройства оснащаются гидравлическими или механическими системами нагружения, электронными датчиками силы и цифровыми индикаторами. Типичные модели приборов рассчитаны на максимальное усилие до 50-100 кН в зависимости от модификации.
Силоизмерительный элемент должен обеспечивать погрешность измерения не более 2 процентов от измеряемого усилия. Прибор комплектуется набором анкерных устройств различных размеров, ключами для установки анкеров, устройством для измерения глубины вырыва и инструментом для высверливания отверстий.
Буровое оборудование
Для подготовки отверстий под анкеры используются перфораторы или ударные дрели с твердосплавными сверлами соответствующего диаметра. Глубина сверления должна превышать расчетную глубину заделки на 5-10 мм для размещения анкерного устройства. При работе в зимних условиях применяется оборудование для локального прогрева отверстий на глубину не менее 50 мм до температуры не ниже 0 градусов Цельсия.
Область применения метода
Типы контролируемых конструкций
- Монолитные бетонные и железобетонные конструкции зданий и сооружений
- Сборные железобетонные изделия заводского изготовления
- Предварительно напряженные железобетонные элементы
- Массивные конструкции гидротехнических сооружений
- Бетонные фундаменты и подземные конструкции
- Ремонтные участки после усиления или реконструкции
Этапы строительства и эксплуатации
Метод отрыва со скалыванием применяется на различных стадиях жизненного цикла конструкций. На этапе строительства технология используется для входного контроля качества бетона, оценки прочности в промежуточном возрасте при распалубке и контроля достижения проектной прочности перед приемкой объекта.
При обследовании эксплуатируемых зданий метод позволяет оценить фактическое состояние несущих конструкций, выявить зоны пониженной прочности и обосновать возможность дальнейшей эксплуатации. Технология применяется при реконструкции для определения прочности существующих конструкций и контроля качества новых участков.
Преимущества и ограничения метода
Основные достоинства технологии
- Высокая точность измерений с погрешностью 10-12 процентов, что значительно ниже косвенных методов контроля
- Прямое определение прочности без необходимости построения индивидуальных градуировочных зависимостей
- Широкий диапазон измерений от 5 до 100 МПа, охватывающий практически все марки конструкционных бетонов
- Оценка прочности в глубине конструкции, а не только поверхностного слоя, подверженного карбонизации
- Возможность контроля в проектном, промежуточном и эксплуатационном возрасте бетона
- Применимость для построения градуировочных зависимостей других неразрушающих методов
Недостатки и ограничения
Метод отрыва со скалыванием характеризуется повышенной трудоемкостью по сравнению с косвенными методами контроля. Необходимость высверливания отверстий, установки анкеров и проведения тщательных измерений требует значительных временных затрат. На одном участке выполняется только одно измерение, что ограничивает статистическую выборку.
Технология не применима для тонкостенных конструкций толщиной менее 100 мм и густоармированных элементов с частым расположением стержней. Метод требует квалифицированного персонала и регулярной поверки измерительного оборудования. После испытаний образовавшиеся отверстия необходимо заделывать ремонтными составами для восстановления защитного слоя бетона.
Обработка результатов испытаний
Количество контрольных точек
Для статистически достоверной оценки прочности бетона в конструкции проводят испытания на контролируемых участках. При приемочном контроле партии бетона испытывают не менее трех конструкций по два участка в каждой или по одному участку в шести конструкциях. Для отдельных конструкций количество участков определяется программой испытаний.
Оценка прочности и класса бетона
Прочность бетона на контролируемом участке определяется по результатам единичных измерений с использованием градуировочной зависимости. Класс бетона по прочности на сжатие устанавливается с учетом коэффициента вариации, числа контролируемых участков и требуемой обеспеченности. Расчет выполняется по методике, изложенной в ГОСТ 18105.
При обследовании конструкций результаты испытаний анализируются с учетом возраста бетона, условий твердения и эксплуатации. Разница в возрасте бетона контролируемых конструкций и образцов, использованных для градуировочной зависимости, не должна превышать 25 процентов для материала возрастом до двух месяцев.
Сравнение с другими методами контроля
Косвенные неразрушающие методы
По сравнению с методами упругого отскока, ударного импульса и ультразвукового контроля, метод отрыва со скалыванием обеспечивает существенно более высокую точность определения прочности. Косвенные методы оценивают поверхностные характеристики материала, которые могут отличаться от объемной прочности вследствие карбонизации, увлажнения или других факторов.
Косвенные методы требуют обязательного построения индивидуальных градуировочных зависимостей для конкретного состава бетона, технологии производства и условий твердения. Метод отрыва со скалыванием позволяет использовать стандартные зависимости из ГОСТ 22690-2015, что упрощает проведение испытаний и повышает достоверность результатов.
Разрушающие методы контроля
Испытание стандартных образцов-кубов или кернов, извлеченных из конструкции, дает наиболее точную оценку прочности бетона. Однако разрушающие методы требуют изготовления специальных образцов или нарушения целостности конструкции при отборе кернов. Метод отрыва со скалыванием обеспечивает близкую точность при сохранении несущей способности конструкции.
Часто задаваемые вопросы
Заключение
Метод отрыва со скалыванием занимает особое место среди технологий неразрушающего контроля прочности бетона благодаря сочетанию высокой точности измерений и практической применимости. Использование стандартных градуировочных зависимостей упрощает проведение испытаний и обеспечивает достоверность результатов. Технология востребована на всех этапах жизненного цикла конструкций от контроля качества при строительстве до обследования эксплуатируемых зданий. Несмотря на определенную трудоемкость, метод остается эффективным инструментом оценки фактической прочности бетона в ответственных конструкциях.
Отказ от ответственности: Данная статья носит исключительно информационно-ознакомительный характер и предназначена для технических специалистов строительной отрасли. Материал подготовлен на основе действующих нормативных документов и научно-технической литературы. Автор не несет ответственности за результаты практического применения описанных методов и технологий. Проведение испытаний должно выполняться квалифицированным персоналом аккредитованных лабораторий с соблюдением требований ГОСТ 22690-2015 и других нормативных документов. Перед применением метода необходимо изучить актуальную редакцию стандартов и получить соответствующие разрешения.
