Об авторе

 

 

Губайдуллин Герман Асфович 

Технический директор НПП "КАРАТ", г. Челябинск, кандидат техничес­ких наук.

 

 

Надежность результатов НК прочности бетона во многом зависит от технических возможностей применяемой приборной базы, использования взаимодополняющих методов контроля, квалификации и осна­щенности специалистов, выполняющих испытания. Для получения достоверных результатов, как правило, необходимо ис­пользовать комплекс технических средств, реализующих различные методы НК и об­работки результатов измерений, учет при испытаниях возраста и влажности бетона, карбонизации поверхности конструкций, наличия и расположения арматуры и т. п.

Основными методами НК прочно­сти бетона, регламентированными ГОСТ, являются ударно-им­пульсный, ультразвуковой и отрыв со скалыванием. Значительной информативностью обладают виброа­кустические методы оценки состоя­ния конструкций и обнаружения структурных дефектов (расслоений, скрытых полостей, статических перенапряжений). Однако эти методы пока не получили должного распространения в практических приложениях.

Для эффективного решения указан­ных задач НК создан развивающийся комплекс малогабаритных унифициро­ванных приборов, объединенных единст­вом идеологии, конструктивной, функцио­нальной и программной совместимостью. Сейчас этот комплекс включает в себя:

-  ударно-импульсный измеритель проч­ности «ОНИКС-2.4»;

-  ультразвуковой универсальный изме­ритель «ПУЛЬСАР-1.0»;

-  прибор отрыва со скалыванием «ОНИКС-ОС»;

-  измеритель защитного слоя бетона «ПОИСК-2.3»;

-  универсальный влагомер «ВИМС-1.0»;

-  виброанализатор «ВИБРАН-1.0»;

-  измеритель частот собственных коле­баний «ИЧСК-1.0»;

-  средства программной поддержки.

Приборы (фото) выполнены в однотипном ма­логабаритном корпусе размером 145х70х25 мм, оснащены единой клавиатурой, имеют общее ядро схемотехники и базовую систему меню, по­ставляются в любой номенклатуре. В комплексе реализованы технические решения, обеспечи­вающие потребителю максимум удобств в экс­плуатации. Это минимизированные масса, габа­риты и энергопотребление, легкие и удобные датчики, элементы автоматической адаптации, комбинированное представление информации на графическом дисплее с подсветкой, автома­тическая регистрация результатов и условий из­мерений в реальном времени, инфракрасный оптоинтерфейс и программы компьютерного ана­лиза, аккумуляторное питание и др. В приборах заложена развивающаяся структура, позволяю­щая периодически обновлять их программное обеспечение, а также ориентировать алгоритмы и содержимое меню под задачи пользователя.

Приборы комплекса получили доста­точно широкое распространение в Рос­сии и за рубежом.

Приборы «ОНИКС-2.4», «ПОИСК-2.3», и «ВИМС-1.0» использовались при реконструкции Большого Кремлевского дворца для определения прочно­сти конструкций и стеновых покрытий. Эти же приборы применялись для контроля влажности и прочности покрытий перед нанесением фресок и художественных изображений при строительст­ве в Москве храма Христа-Спасителя. Приборы «ОНИКС-2.4» и «ПОИСК-2.3» также применялись в Москве при определении прочности ствола Ос­танкинской телебашни после пожара и при оцен­ке последствий землетрясения в Турции.

Особенности комплекса

Прибор «ОНИКС-2.4» определяет прочность бетона одновременно по ударному импульсу и упругому отскоку, что позволяет расширить ин­формационный массив, повысить достоверность результатов и сократить количество ударов. Сиг­налы датчика-склерометра подвергаются интел­лектуальной и статистической обработке, пре­образуются в прочность посредством полинома второй степени, коэффициенты которого, при не­обходимости, могут легко устанавливаться поль­зователем для 12 видов материалов. Диапазон измеряемой прочности 1÷ 30 или 5 ÷ 100 МПа выбирается через пункт меню «диапазон», обес­печивая возможность контроля широкого спек­тра материалов. Конструкция и малый вес дат­чика (160 г) позволяют выполнять работы одной рукой. Установка датчика в точку контроля может производиться одновременно со взводом удар­ника с достаточной точностью, позволяя макси­мально исключить ложные результаты и контро­лировать объекты с малой площадью доступной поверхности, например, растворные швы, подо­вые блоки. Комфортная работа при низких тем­пературах обеспечена исполнением корпуса дат­чика из «теплого» материала.

Приоритетная область использования прибо­ра «ОНИКС-2.4» - сплошной оперативный кон­троль железобетонных изделий, конструкций и сооружений по прочности и однородности, свя­занный с получением больших массивов инфор­мации. Прибор также применим при контроле керамического и силикатного кирпича, штука­турки, изделий из композиционных материалов. В настоящее время в промышленности успеш­но эксплуатируется более 600 приборов серии «ОНИКС» различных модификаций.

Ультразвуковой универсальный прибор «ПУЛЬСАР-1.0» измеряет время и скорость распространения ультразвуковых колебаний (УЗК), вычисляет прочность, плотность и динамиче­ский модуль упругости для 18 видов материа­лов. Преобразование скорости УЗК в физиче­ские параметры осуществляется индивидуально по каждому виду материала посредством поли­номиальной зависимости от первого до третьего порядка, коэффициенты которой при необходи­мости могут легко задаваться или корректиро­ваться пользователем. Предусмотрена статисти­ческая обработка серий измерений, вычисление коэффициента вариации и полная архивация ре­зультатов. Конструкция датчиков обеспечивает работу на произвольной и фиксированной базе с сухим контактом при поверхностном и сквоз­ном прозвучивании. За счет повышения напря­жения возбуждения УЗК до 600 В и использо­вания современной элементной базы удалось получить высокую стабильность результатов при сквозном прозвучивании на больших базах из­мерения.

Применение прибора «ПУЛЬСАР-1.0» наибо­лее эффективно в ответственных случаях для выявления, оценки и локализации дефектов структуры, определения неоднородности по проч­ности, глубины трещин.

Прибор «ОНИКС-ОС» предназначен для опре­деления прочности бетона методом отрыва со скалыванием и применяется в особо ответствен­ных случаях при обследовании железобетонных конструкций и сооружений, а также для коррек­тировки калибровочных коэффициентов прибо­ров «ОНИКС-2.4» и «ПУЛЬСАР-1.0». В отличие от аналогов, он выполнен в виде микропроцес­сорного устройства и портативного гидравли­ческого пресса с пространственной самоуста­новкой оси вырыва и механизмом защиты от проскальзывания анкера, что позволило улуч­шить метрологические и эксплуатационные ха­рактеристики. Микропроцессорное устройство обеспечивает полный контроль процессов нагружения и измерения в реальном времени: инди­кацию положения анкера и скорости изменения усилия, фиксацию момента отрыва фрагмента, вычисление прочности бетона и регистрацию ре­зультатов. Предусмотрена ориентация по виду и возрасту бетона, условиям твердения, влажно­сти и типоразмеру анкера. Предельное усилие вырыва составляет 50 кН, диапазон по прочно­сти - 5 -100 МПа, габаритные размеры пресса - 248 х90 ^х 170 мм, полная масса - 3,6 кг. Прибор предоставляет максимум удобств при эксплуата­ции, в частности, мобильность и быструю уста­новку на объект контроля.

Измеритель защитного слоя бетона «ПОИСК-2.3» базируется на магнитном методе и реализует следующие функции:

-  определение проекций стержней на поверх­ность бетона;

-  измерение толщины защитного слоя (0÷170 мм) и определение диаметра арматуры ( 3÷50 мм);

-  сканирование объектов с запоминанием ре­зультатов;

-  адресную ориентацию по видам арматуры и маркам сталей;

-  автоматизированную настройку на неизвест­ные марки арматурных сталей.

Датчик выполнен из копролона в виде приз­мы с боковыми проточками и кистевым ремеш­ком. Опорная часть датчика защищена от исти­рания стальными шариками, обеспечивающими также хорошее скольжение по контролируемой поверхности.

Расположение арматурных стержней опреде­ляется сканированием поверхности железобе­тонной конструкции с визуальным контролем по графическому дисплею, а также по тональному звуковому сигналу. Поскольку арматура, находя­щаяся в зоне испытаний, влияет на результаты практически при всех видах НК прочности бе­тона, для получения надежных данных необхо­димо предварительно определять расположение арматурных стержней и выбирать контрольные участки, свободные от арматуры.

Универсальный влагомер «ВИМС-1.0» реали­зует диэлькометрический метод измерения и предназначен для оперативного контроля влажности широкой номенклатуры строитель­ных материалов. Прибор индицирует влажность в процентах от влажной и сухой базы, вид кон­тролируемого материала, номер, дату и время измерения. Имеет четыре типа датчиков:

-  планарный (для контроля влажности поверх­ностных слоев);

-  объемный (для сыпучих материалов);

-  угловой (с повышенной глубиной проникнове­ния поля);

-  зондовый (для контроля влажности в глубине сыпучих и твердых материалов).

Прибор имеет адресную ориентацию на 24 ви­да материалов, в том числе 12 свободно про­граммируемых названий материалов. Каждый материал имеет свою область калибровочных коэффициентов для полинома третьего поряд­ка, которые могут задаваться или корректиро­ваться потребителем. Разработанная схемотех­ника обеспечивает инвариантность результатов измерений к изменчивости активных потерь в контролируемых материалах.

В рамках рассматриваемого комплекса при­боров влагомер необходим для корректировки результатов ультразвуковых и ударно-импульс­ных испытаний по влажности бетона на поверх­ности и в массиве, при этом влажность опре­деляется с поверхности планарным датчиком и зондом - в пробуренных скважинах на опре­деленной глубине массива. Наличие в составе прибора четырех видов датчиков позволяет полу­чать исчерпывающую информацию о влажности материалов в самых различных приложениях.

Виброанализатор «ВИБРАН-1.0» - упрощен­ная малогабаритная версия, предназначенная для вибродиагностики конструкций, оснований и фундаментов, в частности, для анализа реакции конструкций на ударное воздействие. Позволя­ет выполнять анализ периодических и неперио­дических процессов по одной пространственной координате, а также:

-  осуществлять запись периодических процес­сов в диапазоне частот 1 - 1000 Гц и полу­чать разложение в ряд Фурье до 7-й гармони­ки включительно;

-  производить запись непериодических про­цессов в заданных временных рамках с автоматическим запуском по заданному порого­вому уровню колебаний и получать их состав из 27 линий спектра;

-  просматривать на дисплее форму периодиче­ских и непериодических сигналов;

-  сохранять результаты 80 периодических и 80 непериодических процессов.

Виброанализатор комплектуется миниатюр­ным интеллектуальным датчиком с магнитным креплением и массой 25 г. Программа компь­ютерного анализа позволяет считывать инфор­мацию с прибора, архивировать, распечатывать, сопровождать комментариями результаты, а так­же производить дополнительную обработку, в частности, получать до 256 линий спектра ана­лизируемых сигналов. Основным достоинством прибора является простота, удобство в работе и высокая мобильность при достаточных для боль­шинства практических случаев ресурсах.

Измеритель частот собственных колебаний «ИЧСК-1.0» предназначен для акустического кон­троля качества изделий по значениям частот собственных колебаний, измеряемых методом свободных колебаний в диапазоне от 20 Гц до 18 кГц. Прибор может быть использован при кон­троле качества и разбраковке изделий из бетона и других строительных материалов, в частности, в качестве дополнительного контрольного сред­ства совместно с прибором «ВИБРАН-1.0».

Средства программной поддержки включают в себя устройства инфракрасной связи с ком­пьютером, программы считывания и обработки результатов, хранящихся в памяти приборов. Ка­ждый из рассмотренных приборов имеет свою индивидуальную программу, позволяющую считы­вать информацию, просматривать в табличной и в графической формах, сопровождать коммента­риями, корректировать, распечатывать, экспор­тировать в EXCEL, производить дополнительную математическую обработку. Имеется также про­грамма для объектной ориентации приборов.

Все упомянутые приборы помимо кон­троля в строительстве в настоящее время находят все более широкое распростра­нение для контроля качества и физико-механических свойств различного рода материалов и изделий, в том числе ком­позиционных и неметаллических, напри­мер, углеграфитовых и абразивных, кото­рые широко используются в металлургии и машиностроении.