Диагностика технического состояния бетонных конструкций

v1zxro5p

Прочностные характеристики бетона и напряженное состояние железобетонного массива строительной конструкции в процессе её эксплуатации могут существенным образом изменяться относительно проектных значений.

Качество бетона различных сооружений определяют в следующих основных случаях:

  • по требованию контролирующей организации, которая осуществляет технический надзор за объектом в период его эксплуатации, а также согласно требования проекта и специальных нормативных документов;
  • из опасения, что качество бетона с течением времени ухудшилось – утратило свои первоначальные параметры и не соответствует техническим условиям, что может привести к самопроизвольному разрушению объекта или его части;
  • при принятии решения о возможности использования старых железобетонных конструкций в новом строительстве, или целесообразности полного, частичного демонтажа объекта при его реконструкции.

Существует множество разных методов определения прочности бетона строительных конструкций. Это методы:

  • упругого отскока;
  • пластических деформаций;
  • отрыва и скалывания ребра конструкции;
  • отрыва со скалыванием;
  • ультразвуковой;
  • керновых проб и другие.

Однако, большинство из них неприемлемо для старых сооружений в связи с несоответствием прочностных характеристик верхнего слоя бетона толщиной около 100 мм и внутренней части массива строительной конструкции.

Поэтому на практике используется два известных метода исследований качества бетона сооружений, которые длительное время находились в эксплуатации – это ультразвуковой и керновых проб.

Ультразвуковой является неразрушающим методом определения прочности бетона по градуировочной зависимости, которую устанавливают на основании параллельных испытаний под прессом и неразрушающим методом, не менее чем 20 серий контрольных кубов. Контрольные образцы отбирают на посту формирования из произвольно выбранных замесов. Диапазон изменения прочности бетона серий образцов должен быть таким, чтобы для построения градуировочной зависимости коэффициент вариации их прочности не превышал 30%.

Необходимо отметить, что ультразвуковой метод определения качества бетона старых строительных конструкций является не достаточно надежным и эффективным в связи со сло-жностью градуировки аппаратуры и неизвестным составом бетона исследуемого объекта, что приводит к значительной погрешности в получаемых результатах.

Наиболее достоверным методом исследования фактической прочности бетона старых конструкций в глубине массива является метод керновых проб. Сущность метода заключается в высверливании из бетонного массива кернов-цилиндров диаметром не менее 100 мм с последующим испытанием их на гидравлическом прессе.

Однако данный метод существенно нарушает целостность массива, что в некоторых случаях являются недопустимым для особо ответственных сооружений или конструкций.

Научно-производственной фирмой «ЛЕАН» совместно с институтом геотехнической механики НАН Украины под руководством д.т.н. В. С. Кулинича разработан метод определения прочности бетона и напряженного состояния железобетонного массива с помощью локального гидроразрыва.

Физической основой метода есть количественная зависимость критического давления жидкости при гидроразрыве изолируемого участка нагнетательной камеры от напряженного состояния и свойств материала исследуемого объекта.

Сущность метода заключается в следующем. В намеченном для оценки участке бетонного массива сверлят измерительный шпур диаметром 10?40мм и требуемой глубины. В заданной части шпура герметизируют нагнетательную камеру, в которую высоконапорным насосом закачивают жидкость до критического давления, приводящего к гидроразрыву стенок камеры. Инструментально фиксируются численные значения параметров локального гидроразрыва и определяются прочностные параметры бетона сооружения.

Необходимо отметить, что этим методом возможно определять и напряженное состояние массива железобетонной конструкции.

Данный параметр до настоящего времени определялся только расчетным путем и не всегда отвечал фактическому значению напряжения в ж/б массиве, что искажало реальную картину технического состояния исследуемого объекта.

Место, количество, длина и направление сверления измерительных шпуров для оценки напряженного состояния бетонного массива методом локального гидроразрыва обуславливается поставленными задачами. В одном измерительном шпуре по параметрам локального гидроразрыва можно определить численные значения двух главных компонент поля напряжений, действующих в плоскости, ортогональной продольной оси нагнетательной камеры.

Поэтому для общей оценки напряженного состояния заданного участка бетонного массива необходимо наличие не менее двух взаимно ортогональных измерительных шпуров, ориентированных в направлении действия главных компонент тензора напряжений.

Метод локального гидроразрыва дает возможность получить белее достоверные результаты качеств бетона старых сооружений по сравнению с ультразвуковым методом и требует значительно меньшего нарушения целостности массива в сравнении с керновым методом.

Это позволяет более эффективно и надежно проводить обследования, диагностику и оценку технического состояния бетонных, железобетонных сооружений разного назначения, а также разрабатывать мероприятия по их защите и укреплению.