Ультразвуковой метод определения прочности бетона основан на связи прочности со скоростью распространения ультразвука в бетоне. Относится к косвенным неразрушающим методам определения прочности бетона, т.е. НЕ может применяться без построения индивидуальной градуировочной зависимости, либо определения коэффициента совпадения с известной градуировочной зависимостью.
Основным нормативным документом является ГОСТ 17624-2021 «БЕТОНЫ. Ультразвуковой метод определения прочности». Также для выполнения измерений необходимо использовать ГОСТ 18105-2018 «БЕТОНЫ. Правила контроля и оценки прочности».
Испытаниям могут подвергаться как монолитные конструкции в промежуточном и проектном возрасте, так и ЖБИ заводского изготовления. Различают сквозной и поверхностный виды «прозвучивания». Сквозной предпочтительнее, так как позволяет исследовать свойства бетона по всей глубине конструкции, в то время как поверхностный «видит» на глубину по различным оценкам 4-5 см. Однако сквозной далеко не всегда бывает применим из-за ограничений в длине соединительных кабелей приборов. В любом случае, ультразвуковой метод, на мой взгляд, более предпочтительный по сравнению с ударно-импульсными, которые исследуют свойства только поверхностного слоя бетона.
Градуировочные зависимости строят для поверхностного прозвучивания на основании параллельных испытаний:
- образцов бетона - «кубиков»,
- образцов, отобранных из конструкции – «кернов»,
- либо на одних и тех же участках ультразвуковым и методом «отрыв со скалыванием».
Для сквозного прозвучивания «отрыв со скалыванием» не используют, а зависимости строят только на основании образцов – «кубов» или «кернов».
Преимущества ультразвукового метода определения прочности бетона.
Помимо того, что данный метод является неразрушающим, т.е. не требует вообще никакого ремонта поверхности конструкции после проведения, есть и еще ряд преимуществ данного вида испытаний перед другими. Как я уже написал выше, ультразвуковой метод «смотрит» вглубь конструкции – ни один иной неразрушающий метод этим похвастаться не может.
Ультразвуковой метод позволяет определить участки плохо уплотненного бетона. Часто бывает так, в что в сильноармированных конструкциях или просто сложной формы не всегда удается хорошо провибрировать смесь – в теле бетона остаются раковины диаметром 0,5 – 1 см, которые оказывают влияние на прочность и долговечность конструкции. Снаружи можно подмазать ремонтными составами, и на приемке заметно не будет, однако внутренние пустоты остаются. Конечно, есть дорогостоящие приборы, которые просканируют конструкцию на предмет любых каверн, полостей, трещин и т.п., но и по уменьшению скорости распространения ультразвука можно сделать предварительный вывод о проблемах в теле бетона.
Приборы ультразвукового контроля прочности позволяют измерить глубину трещин. При обнаружении трещит в конструкциях обследователю зачастую критически важно понимать, дошла ли трещина до рабочий арматуры или носит поверхностных характер. От этого зависит характер и, как следствие, стоимость ремонтных работ. Никакими щупами адекватно промерить глубину невозможно. Либо вскрытие, либо ультразвуковой контроль.
Недостатки ультразвукового метода определения прочности бетона.
Вообще большинство этих недостатков (сложностей) в той или иной степени относится ко всем косвенным методам определения прочности бетона. Связаны они со свойствами материала, а именно в изменчивости зависимости прочности от косвенной характеристики при разных условиях проведения испытаний.
Наиболее важный фактор, на мой взгляд – влажность бетона.
Никогда не следует проводить испытание бетона на прочность косвенными методами в сырую погоду или до полного высыхания конструкции, например, после дождя.
Если для ударно-импульсных методов прочность будет ниже на 5-10 Мпа в среднем, то для ультразвукового метода вы вполне можете получить класс прочности в 2 раза выше фактического. Ультразвук просто пойдет по воде, не замечая всех микротрещин и различий в структуре.
Вторым по значимости я бы назвал минусовые температуры. Конечно, в ГОСТе прописаны методики как построения градуировочных зависимостей, так и проведения испытаний при отрицательной температуре, однако все это оказывает негативное влияние на точность измерений. Я бы дождался теплого времени года, чтобы получить адекватные цифры.
Третий немаловажный фактор – возраст бетона. ГОСТ требует использование градуировки, построенной на бетоне, чей возраст не отличается от возраста бетона при проведении испытаний более, чем на 25% (п.4.5). Т.о. мы вынуждены строить несколько градуировок, что долго и затратно. Поэтому наиболее простым способом является построение градуировки от «отрыва со скалыванием» непосредственно в момент проверки конструкции. Так обычно и делается на госприемке монолитных работ. Прозвонили сколько надо участков, выбрали максимальный, минимальный и промежуточные (всего 12), и сделали на них «отрывы со скалыванием». Остальные участки берутся в качестве единичных значений прочности косвенным методом, а эти 12, помимо единичных значений, используются и для построения необходимой зависимости.
Четвертый недостаток, присущий только ультразвуковому методу – необходимость определять расположение арматурных сеток. Дело в том, ультразвуку не важно через какой материал проходить, а скорость прохождения по металлу заметно выше, чем по бетону. Поэтому испытания необходимо проводить в промежутках между стержнями. Вот почему при проведении испытаний прочности бетона ультразвуковым методом также необходимо в обязательном порядке использовать приборы для определения арматуры в теле бетона. Справедливости ради надо сказать, что это также необходимо и для «отрыва со скалыванием», поэтому в большинстве случаев не оказывается лишними затратами.