Физические методы неразрушающего контроля прочности бетона

1. Физические методы неразрушающего контроля прочности бетона

ГОСТ 17624-87 Бетоны. Ультразвуковой метод
определения прочности.
ГОСТ 24332-88. Кирпич и камни силикатные.
Ультразвуковой метод определения прочности при
сжатии.

2. Классификация физических методов испытаний

Акустические методы
Ультразвуковые
Резонансные
Радиационные методы
Акустической эмиссии
Методы,
использующие гамма-излучение
Нейтронные методы

3. Ультразвуковые методы

Виды колебаний
- в продольном направлении (в направления
распространения волны);
- в поперечном направлении (перпендикулярно
распространению волны)
- поверхностные волны, распространяемые по
твердой поверхности.
Способы возбуждения колебаний
импульсы – короткие, повторяющиеся
воздействия;
удары – одиночные импульсы

4. Ультразвуковые методы испытания, используемые в строительстве

Наименование
метода
Виды
колебаний
Способы
возбуждени
я колебаний
Сфера применения
Ультразвуковой
импульсный
В продольном
направлении
Импульсы
Для неметаллических
строительных материалов
- бетонов,
асфальтобетона,
керамики, камня, дерева
Метод волны
удара
В продольном
направлении
Удары
для испытания покрытий
Метод
поверхностной
волны
Поверхностные
волны
Импульсы
Для грунтов, конструкций
дорожных одежд и
аэродромных покрытий,
протяженных конструкций,
доступных с одной
стороны

5. Ультразвуковой импульсный метод

ведется в трех основных частотных диапазонах:
на звуковых частотах - сейсмоакустический контроль;
на низком (килогерцевом) ультразвуковом
диапазоне частот - ультразвуковой контроль;
для
строительных
материалов,
изделий и
конструкций
на высоком (мегагерцевом) ультразвуковом диапазоне
частот - методы молекулярной акустики и
дефектоскопии.
Методы прозвучивания
сквозного -для конструкций, доступных с двух
сторон при определении прочности и для
дефектоскопии.
поверхностного - для конструкций доступных с
одной стороны при определении толщины
разрушенного слоя под влиянием агрессивных
факторов; для конструкций с большой поверхностью.

6. Блок-схема ультразвукового импульсного прибора

1— высокочастотный
генератор импульсов;
2 — задающий генератор; 3
— блок ждущей
развертки; 4 — блок
масштабных меток
времени; 5 —
осциллограмма; 6 — шкала
времени; 7 — усилитель; 8 —
испытуемый
элемент; 9 — приемник
Метод заключается в возбуждении продольной волны
с помощью точечного импульсного источника и
измерении времени пробега волны сквозь
конструкцию до точки установки приемника. Метод
позволяет непосредственно определять скорость
продольной волны в материале конструкции.

7. Примеры использования ультразвукового метода

Сквозное прозвучивание
R=avb
R=avb
Ed2
R 2
K
a, b, K – эмпирические
постоянные, найденные
для различных видов
бетона.
Поверхностное прозвучивание

8. Приборы ультразвукового неразрушающего контроля

БЕТОН-70
БЕТОН-70
Пульсар-1.1
Отличительные особенности:
• поверхностный или сквозной режим прозвучивания;
• нормированное усилие прижатия преобразователя при поверхностном прозвучивании;
• возможность измерения времени или скорости распространения УЗ колебаний при поверхностном
прозвучивании;
• возможность статистической обработки полученных результатов измерения;
вычисление прочности, плотности, модуля упругости материалов по предварительно установленным
градуировочным зависимостям, определение глубины трещин.
• возможность выявления трещин, пустот и других нарушений сплошности в строительных материалах:
бетон и железобетон, силикатный и керамический кирпич, мрамор, гранит и т. п;

9. Прибор ультразвукового неразрушающего контроля БЕТОН-70

10. Прибор ультразвукового неразрушающего контроля БЕТОН-70

11. Метод поверхностной волны

Заключается в возбуждении
волн на поверхности
конструкции и измерении их
фазовой скорости. Основным
преимуществом метода
поверхностной волны является
возможность испытаний при
одностороннем доступе к
конструкции.
По сравнению с традиционным
подходом рассматриваются
протяженные измерительные
сечения – от десятков
сантиметров до нескольких
метров, что позволяет
оценивать не просто прочность
кирпича или бетона в
отдельных точках, а несущую
способность целого простенка
или участка несущей стены.

12. Резонансные методы

Основаны
на возбуждении изгибных или продольных
колебаний в конструктивных элементах,
подвергнутых воздействию внешнего
импульса и регистрации явлений
резонанса при использовании
электронных или акустических средств
Позволяет определять
динамические упругие
характеристики бетона:
динамический модуль
упругости,
модуль сдвига ,
коэффициент Пуассона
1 - генератор сигналов;
2 - электромагнитный возбудитель
колебаний;
3 - электромагнитный датчик
колебаний;
4 - электронный милливольтметр по
ГОСТ 22261-94;
5 - частотомер по ГОСТ 7590-93;
6 - опорное устройство;
7 - образец с ферромагнитными
пластинками

13. Метод акустической эмиссии

Явление акустической эмиссии :
упругие волны излучаются самим
материалом в результате внутренней
динамической локальной перестройки
его структуры.
Характерные источники акустической
эмиссии - возникновение и развитие
трещин под влиянием внешней
нагрузки, аллотропические
превращения при нагреве или
охлаждении, движение скоплений
дислокаций.
Контактирующие с изделием
пьезопреобразователи принимают
упругие волны и позволяют установить
место их источника (дефекта).
3 - объект контроля;
4 - приёмник;
5 - усилитель;
6 - блок обработки информации
с индикатором

14. Метод акустической эмиссии

Достоинства:
АЭ позволяет регистрировать образование трещины длиной
в доли микрона и в комплексе с ЭВМ практически мгновенно
находить ее координаты по разности прихода сигнала к
приемным преобразователям. С помощью метода можно
оценить кинетику трещинообразования при различных видах
разрушающего воздействия на материалы, определить
механические характеристики материала, прогнозировать
момент разрушения.
Недостатки:
Высокая чувствительность метода к посторонним шумам, зависимость
результатов от формы образца или конструкции, ориентации трещины.

15. Стадии деформирования и разрушения бетона и характеристики акустической эмиссии

№
п/п
Характеристики деформирования и
разрушения
Характеристики АЭ
1
стадия уплотнения 0 (0,3-0,5) Rnp: сдвиги
начальных дефектов материала, разрыв
отдельных структурных связей
единичная эмиссия со
слабыми амплитудами
сигналов высокой частоты
2
стадия появления микротрещин в границах 0,3
Rn 0,8 Rnp: микротрещины и микродефекты
возникают в локальных зонах микроразрушения и
образуется развивающаяся сеть микротрещин
высокая частота импульсов
и увеличение их амплитуд
3
стадия появления макротрещин при уровне
>0,8 Rnp : происходит образование
магистральных трещин, выходящих на
поверхность, и начинает стремительно
развиваться разрушение
сильная эмиссия с большими
амплитудами пониженной
частоты
4
активное разрушение при значениях >0,96 Rnp
кратковременное затухание
эмиссии с ее стремительным
возрастанием перед
разрушением образца

16.

17. Система акустико-эмиссионная «ЭКСИТОН-4080»

Предназначена для
обнаружения, локализации,
регистрации и анализа
источников акустической
эмиссии (АЭ)
Состоит из блока сбора
информации (БС) и ПК
Отличительные особенности
Вычисление максимальной
амплитуды АЭ – сигнала.
Вычисление энергии АЭ – сигнала
Спектральный анализ сигнала по
десяти заданным частотам.
Вычисление координат источника
сигнала. Оценка источников сигнала в
режиме реального времени с
использованием локально –
динамического критерия.
Накопление статистических данных
для дальнейшей обработки и
классификации АЭ – сигнала.

18. Радиационные методы. Методы проникающей радиации

Для создания проникающей радиации применяют
рентгеновское излучение
гамма-излучение
Методы:
Радиография - получение рентгеновского снимка
Радиометрия - основана на скорости счета импульсов
Использование:
для радиационной дефектоскопии,
для определение степени коррозии,
для определения степени уплотнения бетона,
для определения толщин, диаметра, профиля,
положения арматуры в бетоне,

19. Радиографический метод

Радиографический метод дефектоскопии основан на ослаблении
рентгеновского излучения или гамма-лучей при прохождении через
материал
Схема радиографического метода
дефектоскопии бетона:
1 — место изображениядефекта на пленке;
2 — дефект в изделии;
3 — рентгеновская
пленка;
4 — бетонное изделие;
5 — защитный контейнер;
6 — источник излучения
Гамма-дефектоскоп
RID-IS/120UN Р

20. Применение рентгеновских методов

Виды дефектов
пустоты, зоны с крупными порами,
качество стыков между
монолитными элементами конструкций
трещины, плоскость которых
параллельна направлению излучения
Толщина конструкции
Вид излучения
до 35—45 см
Рентгеновское, 300 кВ
до 45—60 см
гамма-излучение (кобальт60)

21. НЕЙТРОННЫЙ МЕТОД ГОСТ 23422-87 - Материалы строительные. Нейтронный метод измерения влажности

Принцип метода. Основан на эффекте замедления быстрых нейтронов в
процессе их взаимодействия с ядрами атомов водорода воды, содержащейся
в материале. Число медленных нейтронов, регистрируемых влагомерами,
характеризует объемную влажность контролируемого материала.
Применение метода. Преимущественно для автоматизированного
измерения влажности сыпучих материалов, а также для экспрессного
измерения влажности бетонных и растворных смесей и бетонов.
Влагомеры зондового типа
Влагомеры поверхностного типа
1 - источник излучения;
2 - детектор;
3 - контролируемый
материал;
4 - зона рассеяния
нейтронов

22. Электромагнитные методы

Наименование
Физическая сущность
Применение
Метод поглощения
электромагнитных
волн
Поглощение водой энергии
электромагнитных волн
определенной частоты.
для определения
влажности бетона
Метод
электромагнитной
индукции
Магнитное поле, которое в
бетоне было равномерным
при наличии арматуры
изменяется, концентрируя
силовые линии поля вдоль
стрежней
для определения
положения арматуры в
бетоне и ее диаметров

23. Приборы контроля армирования для определения толщины защитного слоя бетона, диаметра и расположения арматуры в изделиях и конструкциях п

Приборы контроля армирования
для определения толщины защитного слоя бетона, диаметра и расположения
арматуры в изделиях и конструкциях по ГОСТ 22904-93.
Ferroscan RV10
Hilty (Швейцария)
Ручной детектор арматуры PS20
Hilty (Швейцария)
ИЗМЕРИТЕЛИ ПОИСК-2.5

24. Приборы контроля коррозии арматуры

Коррозия стали в бетоне представляет собой электрохимический
процесс, при котором возникает эффект гальванического элемента.
При этом возникающий внутри конструкции электрический ток можно
померить на поверхности бетона. Поле потенциала может быть
измерено при помощи электрода, известного как
микрогальваническая пара. Проведя измерения по всей
поверхности, можно определить участки, где протекает коррозия
арматуры и где она отсутствует.
Прибор «Canin»
Предназначен для неразрушающего
контроля коррозии арматурных стержней
в строительных конструкциях из бетона и
обнаружения ржавчины на том этапе ,
когда она еще не определяется визуально
и не вызывает разрушений бетона.

25. Комбинирование методов

Свойства и характеристики
Методы
Определение влажности материала
Нейтронный метод
Метод поглощения
волн
Упругие свойства
(модуль упругости,
Пуассона)
Дефектоскопия бетона
электромагнитных
Ультразвуковой импульсный метод
коэффициент Резонансный метод
Ультразвуковой импульсный метод
Методы проникающей радиации
Различные виды стойкости (степень Ультразвуковой импульсный метод
физической
или
химической Методы проникающей радиации
коррозии)
Резонансный метод
Контроль арматуры
Метод электромагнитной индукции
Методы проникающей радиации
Прочность
Механические
методы
определения
поверхностной твердости
Ультразвуковой импульсный метод