Описание способов контроля и качества бетонируемой конструкции, Методы неразрушающего контроля (преимущества и недостатки) - Совершенствование контроля качества монолитных конструкций, возводимых в зимний период
Методы неразрушающего контроля (преимущества и недостатки)
Строительство развивается быстрыми темпами, и с каждым днем требования к срокам и качеству выполнения заказов становятся выше. Современные строительные объекты -- это сложные инженерно-технические сооружения, которые различаются по назначению, материалам, высотности, нормативным срокам службы, назначению и особенностями эксплуатации. Часто возникает потребность в реконструкции старых зданий и сооружений. Все это требует развития технологий, методов и специального оборудования для обследования зданий и сооружений, контроля их качества не только на производстве, но и на самом строительном объекте. Применение приборов контроля позволяет решать проблемы несоблюдения подрядчиками предписаний проекта и последствия неправильного монтажа, что в свою очередь не только может привести к экономическому ущербу, но и нанести урон здоровью и жизням людей. На сегодня существует несколько видов контроля качества строительных конструкций. Одним из основных является неразрушающий контроль (НК), который позволяет проводить измерение физических параметров объектов без их разрушения. Различные методы неразрушающего контроля позволяют определить с большой вероятностью физические и механические свойства строительной конструкции [1].
Выбор оптимального метода НК следует осуществлять исходя из его особенностей объекта, чувствительности, разрешающей способности. К основным методам НК согласно ГОСТ [4- 8] относятся: вихретоковый, магнитный, электрический, радиоволновой, тепловой, оптический, радиационный, акустический (ультразвуковой), проникающими веществами (капиллярный). Рассмотрим эти методы для решения задачи определения толщины защитного слоя бетона и расположения стальной арматуры в железобетонной конструкции. Для данного класса задач применяют вихревые, магнитные, электромагнитные, акустические и радиоволновые приборы. Виды и методы неразрушающего контроля, используемые в данных приборах, классифицируются по признакам в соответствии с государственным стандартом [10]. Рассмотрим данные методы более подробно.
Вихретоковый вид неразрушающего контроля основан на анализе взаимодействия электромагнитного поля вихретокового преобразователя (ВТП) с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых в контролируемом объекте (ОК). Вихревые токи возбуждаются в ОК преобразователем, в качестве которого используется индуктивная катушка, питаемая переменным синусоидальным или импульсным током. При переменном возбуждении индуцируемый ток в ОК представляет собой вектор в комплексной плоскости. Взаимодействие индуктивной катушки с объектом контроля определяется системой уравнений Максвелла [14], описывающей электромагнитное поле в заданном пространстве.
По рабочему положению относительно объекта контроля преобразователи делят на проходные, накладные, экранные [ 42] (рис. 1.1).
Электромагнитное поле вихревых токов воздействует на катушки преобразователя, наводя в них ЭДС и/или изменяя их полное электрическое сопротивление (рис. 1.2). На основании анализа результатов измерений, полученных с помощью первичных преобразователей (рис. 1.1), реализующих вихретоковый метод, могут быть рассчитаны параметры несплошностей материалов (дефектоскопия и дефектометрия), геометрические параметры ОК и др. Однако при контроле одного параметра другие могут оказывать негативное влияние. Но стоит отметить, что данная особенность метода делает его более универсальным относительно других методов НК, ведь можно контролировать раздельно несколько параметров объекта либо один параметр с подавлением влияния нескольких мешающих факторов. Это достигается одновременным либо последовательным контролем при нескольких частотах тока возбуждения ВТП, либо использованием нескольких гармонических составляющих сигнала ВТП (при контроле ферромагнитных объектов).
Рисунок 1.1 Некоторые типы вихретоковых преобразователей: а, б -- проходные наружный и внутренний, в -- накладной, г -- экранный (1 -- контролируемый объект, 2 -- преобразователи)
Также используют раздельное или совместное измерение фазы, частоты и амплитуды напряжения измерительного преобразователя, дополнительное подмагничивание ферромагнитных ОК постоянным магнитным полем, применяют спектральный анализ.
Основными достоинствами данного метода являются: возможность осуществления бесконтактного и многопараметрового контроля ОК, простота конструкции ВТП, возможность контроля при движении ОК относительно ВТП с большой скоростью (до 60 м/с), возможность автоматизации контроля. При этом на сигналы вихретокового датчика оказывают несущественное влияние давление, влажность и загрязненность среды, радиационные излучения, загрязнения поверхности ОК непроводящими веществами, в результате отмечается невысокая погрешность измерений.
Рисунок 1.2 Схема принципа действия прибора с накладным ВТП
Кроме того, известно, что до настоящего времени не все функциональные возможности данного метода были использованы. Дальнейшее совершенствование этого метода позволит избежать ряда недостатков и открыть новые направления использования вихретокового метода. К недостаткам данного метода следует отнести ограничения по глубине расположения ОК, возможность контроля только материалов из электропроводящих материалов.
Магнитные методы неразрушающего контроля основаны на анализе взаимодействия контролируемого объекта с магнитным полем и применяются, как правило, для контроля объектов из ферромагнитных материалов. В зависимости от магнитных свойств материала (коэрцитивной силы, магнитной проницаемости, остаточной индукции [41]), формы и размеров контролируемого изделия применяют два способа намагничивания: приложенного магнитного поля и остаточной намагниченности.
При намагничивании короткой детали изделия на ее торцах создаются магнитные полюсы. Если в сечении детали имеются нарушение сплошности или другая неоднородность, приводящая к изменению намагниченности, то в этом месте также образуются полюсы, поле которых образует магнитное поле рассеяния дефекта. Магнитное поле расссеяния дефекта тем больше, чем больше дефект и чем ближе он к поверхности, над которой проводится измерение. Установить точную связь магнитного поля рассеяния дефекта с геометрическими параметрами дефектов и магнитными характеристиками изделий в аналитическом виде не представляется возможным.
К основным видам магнитного неразрушающего контроля относят магнитопорошковый, феррозондовый, индукционный [10] и магнитографический. Информацию о магнитной проницаемости и ее изменении в зависимости от напряженности магнитного поля получают с помощью катушки индуктивности (индуктивный метод). Для индицирования полей рассеяния на дефектах и измерения магнитных характеристик материалов используют датчики типа феррозондов (феррозондовый метод), преобразователи Холла, магниторезисторы.
К достоинствам данного метода следует отнести сравнительно высокую чувствительность и простоту реализации. Общим недостатком для данных методов контроля является относительно невысокий диапазон контроля параметров объекта (например, определение диаметра ОК), как правило, на расстояние от ОК до 20 мм. Если не требуется определение конкретных параметров ОК, то глубина обнаружения арматуры может составлять 180 мм, после которой сигнал затухает. Кроме того, магнитный метод контроля применим только к ферромагнитным материалам.
Акустические методы неразрушающего контроля основаны на регистрации и анализе параметров упругих волн. Гармонические колебания, распространяясь в среде, создают гармоническую упругую волну, возникающую или возбуждаемую в объекте контроля. В отличие от ранее рассмотренных методов здесь применяют и регистрируют не электромагнитные, а упругие волны, параметры которых тесно связаны с такими свойствами материалов, как упругость, плотность, анизотропия. С помощью акустических методов неразрушающего контроля возможно выявить наличие малейших дефектов, определить качество шлифовки и толщину поверхности за счет того, что акустические свойства твердых объектов и воздуха значительно разнятся. Этот вид контроля применим ко всем материалам, достаточно хорошо проводящим акустические волны: металлам, пластмассам, керамике, бетону и т. д. Чаще всего используют упругие волны ультразвукового диапазона (с частотой колебаний выше 20 кГц), этот метод называют ультразвуковым. По характеру взаимодействия с ОК различают пассивный и активный методы. Пассивный акустический метод предусматривает регистрацию упругих волн, возникающих в самом объекте. Шумы работающего механизма позволяют судить об исправности механизма и даже о характере неисправности. Этот пассивный метод акустического контроля называют шумовибрационным. Многие машины снабжают датчиками, регистрирующими уровень вибрации определенных узлов и прогнозирующими их работоспособность. Это вибрационный метод контроля и диагностики. Активный акустичный метод, кроме приема колебаний и волн, использует также их излучение. Активные ультразвуковые методы применяются более широко. Для контроля используют стоячие волны (вынужденные или свободные колебания ОК или его частей), бегущие волны по схемам прохождения и отражения. Методы колебаний используют для измерения толщин при одностороннем доступе и контроля свойств материалов (модуля упругости, коэффициента затухания). Информативным параметром служат частоты свободных или вынужденных колебаний и их амплитуды.
Наиболее широкое распространение получил метод отражения, или эхометод. Средством возбуждения и приема ультразвуковых волн, как правило, служат пьезопреобразователи. Учитывая сильное отражение ультразвука от тончайших воздушных зазоров, для передачи волн от пьезопреобразователя к изделию используют жидкостный контакт. Для возбуждения волн звукового диапазона, кроме пьезопреобразователей, применяют ударное воздействие, а для приема -- микрофоны [34].
Акустические методы контроля в строительной области используют в большинстве случаев для контроля сварных соединений арматуры (рис. 1.3).
Рисунок 1.3 Наклонные искатели (И - излучатель, П - приемник) - 1; сварное соединение - 2; дефект - 3; вывод к генерирующему разъему дефектоскопа - И; вывод к входному разъему - П
Недостатком данного метода является низкая точность при испытании объектов, расположенных на поверхности схожих с ними по акустическим свойствам основах, что делает его малоприменимым при контроле фундаментных железобетонных оснований.
Радиоволновые методы основаны на регистрации изменений параметров электромагнитных волн радиодиапазона, взаимодействующих с ОК. Радиоволновые методы и средства НК используют самостоятельно и в комплексе с другими методами. Преимущественная область применения - контроль неметаллических, а также полупроводниковых материалов, изделий и конструкций. При этом решаются задачи по толщинометрии, дефектоскопии, структуроскопии, влагометрии и скоростеметрии. Чувствительность методов зависит от поглощающих свойств материалов, а разрешающая способность -- от используемого диапазона частот и некоторых геометрических параметров антенн сверхвысоких частот, СВЧ-преобразователей. Преимущество метода - его бесконтактность с ОК при значительно большем диапазоне глубины залегания ОК по сравнению с другими методами НК. Область применения методов и техники СВЧ -- это контроль изделий и конструкций из диэлектрических, композиционных, ферритовых и полупроводниковых материалов, в которых радиоволны распространяются [27]. От металлических структур радиоволны полностью отражаются, поэтому их применение возможно только для контроля геометрических параметров в определенной проекции координат и поверхностных дефектов, а для толщинометрии металлических стержней, листов проката требуется двухстороннее расположение датчиков аппаратуры по отношению к объекту контроля. Из этого следует, что данный метод контроля в поставленной задаче возможно использовать в основном для определения непосредственного расположения стержней арматуры в железобетонных конструкциях.
Методы неразрушающего контроля необходимо сопоставлять между собой с учетом следующих обстоятельств. Во-первых, описанные выше методы НК применимы для контроля в основном только определенных типов материалов: вихретоковый - для проводников электрического тока; магнитный - для ферромагнетиков; акустический - для материалов, обладающих небольшим затуханием звуковых волн соответствующей частоты; радиоволновой - для неметаллических, в которых радиоволны распространяются [25].
Во-вторых, следует иметь в виду различия в модификации методов в зависимости от их предназначения: измерение геометрических размеров, поиск объемных или поверхностных дефектов и т. д. Поэтому решение об использовании того или иного метода НК необходимо принимать с учетом всех факторов, действующих при исследовании ОК.
Исходя из приведенного анализа перечисленных средств диагностики и контроля, преимуществ и недостатков каждого из них, а также поставленной задачи наиболее универсальным для контроля качества железобетонных конструкций строительных объектов, определения диаметра стержней арматуры является вихретоковый неразрушающий контроль. Благодаря высокой информативности, а также таким достоинствам, как отсутствие необходимости непосредственного контакта с объектом, безвредность, надежность, высокая производительность и простота автоматизации, вихретоковое измерительное преобразование имеет широкие возможности применения. Кроме того, несмотря на многообразие видов ВТП и способов выделения информации, имеется множество уже поставленных, но еще не решенных задач. Представленные на рынке устройства, использующие вихретоковый метод неразрушающего контроля, в большинстве случаев не удовлетворяют конкретным требованиям заказчика, таким как определение диаметра арматуры в сечениях железобетонных конструкций, за счет невысокой точности измерения. Для решения данной задачи предлагается использовать оригинальный матричный измерительный преобразователь, представляющий собой совокупность катушек индуктивностей. Обработка результатов измерений представляет собой классическую обратную задачу. Для ее решения будет использован метод натурно-модельных испытаний, использующий результаты натурного испытания для подстройки геометрических параметров модели конструкции, что позволяет получить в ограниченное время прогноз о свойствах испытываемого объекта, существенно сокращая натурные испытания в целом [23].
Похожие статьи
-
Современное скоростное и, прежде всего зимнее, монолитное домостроение диктует заданный темп возведения этажа на захватке 7--10 дней, что вызывает...
-
Недостатком всех неразрушающих методов контроля прочности бетона, рассмотренных выше, является трудоемкость подготовки к испытаниям, связанная с...
-
В настоящее время в России, как и во многих развитых зарубежных странах, все большую актуальность приобретает строительство из монолитного бетона и...
-
Все вышеуказанные методы достаточно часто применяются при проведении диагностики технического состояния строительных конструкций, однако все они не дают...
-
Определение эффективных методов температурно-прочностных показателей для контроля качества среднемассивных и массивных конструкций В решении механической...
-
В настоящее время значительно вырос уровень производства приборов неразрушающего контроля, что объяснятся широкой областью их применения: контроль...
-
К отрицательным факторам технологии производства работ при прогреве бетона, приводящих к образованию дефектов монолитных железобетонных конструкций,...
-
В связи с появлением новых опалубочных конструкций, материалов и оборудования, а также существенного изменения стоимости потребляемых ресурсов, возникла...
-
Литература - Совершенствование контроля качества монолитных конструкций, возводимых в зимний период
1. Головнев С. Г. Зимнее бетонирование: этапы становления и развития // Вестник Волгогр. гос. архит. строит. Ун-та. Сер.: Стр-во и архит. 2013. Вып....
-
Технологии прогрева бетона в зимних условиях и способы их контроля Возведение монолитных зданий и сооружений является ответственным предприятием...
-
Основные части любого бетона - это щебень, песок, цемент и вода. Процесс бетонирования - процесс перехода бетона из жидкой фазы в твердую. Но для...
-
Введение - Совершенствование контроля качества монолитных конструкций, возводимых в зимний период
В настоящее время в России монолитные бетонные и железобетонные конструкции находят все более широкое применение в строительстве различных зданий и...
-
При разработке процессов следует для каждого объекта и параметра контроля назначить: - категорию контроля; - методы контроля (по полноте охвата, по...
-
В современном строительстве применяется огромное количество различных материалов, каждое из которых имеет свои достоинства и недостатки. Сталь - один из...
-
Виды контроля качества работ Качество строительной продукции - один из основных факторов, влияющих на экономичность и рентабельность законченного...
-
Контроль качества уплотнения грунта земполотна - Дорожное строительство
Производственный контроль качества включает: входной, операционный, приемочный. Входной: проходят строительные конструкции изделия, материалы и...
-
Документация, отражающая результаты геодезического контроля осадок, может проектироваться в виде акта, заключения или технического отчета. Эта...
-
Основными факторами, влияющими на выбор методов и средств измерений геометрических параметров технических объектов, являются: характеристика объекта и...
-
Технические средства испытания материалов конструкций - Несущие и ограждающие конструкции
Для получения объективной информации о качестве материала и состоянии основных несущих конструкций при обследовании зданий нашли применение технические...
-
После извлечения из форм изделия проходят технический контроль на соответствие требованиям ГОСТа или ТУ. Качество железобетонных изделий контролируют...
-
Современный этап производства тугоплавких неметаллических и силикатных Материалов характеризуется расширением ассортимента, повышением качества,...
-
Водоотвод необходим для защита котлованов и траншей от затопления их ливневыми и талыми водами. Для водоотвода используют расположенные с нагорной...
-
В испытательной строительной лаборатории, оборудованной на нашем предприятии, ведется контроль качества готовых изделий и сырья, используемого для их...
-
Проектирование схемы нивелирования - Геодезический контроль осадок промышленного здания
Учитывая, что основным методом измерения осадок зданий и сооружений является метод геометрического нивелирования, предлагается осуществить проектирование...
-
Оптимизация проекта по методу PERT - Строительство производственного помещения
Для анализа проекта по методу PERT необходимо вывести на экран панель инструментов с кнопками для запуска всех необходимых средств. Для этого...
-
Фундамент -- строительная несущая конструкция, часть здания, сооружения, которая воспринимает все нагрузки от вышележащих конструкций и распределяет их...
-
Монолитное строительство - основная технология возведения зданий. Технология, позволяющая возвести монолитные многоэтажные здания, коттеджи, сооружения...
-
Стандартизация и контроль качества - 11-этажный жилой дом с мансардой
Качество бетонных и железобетонных конструкций определяется как качеством используемых материалов, так и тщательным соблюдением регламентирующих...
-
Таблица 6 Ведомость расхода материалов при устройстве полов Вид работ Ед. изм. Кол-во Материал Норма на ед. изм. На весь объем Устройства покрытий из...
-
Потребность в строительных конструкциях, деталях, полуфабрикатах, материалах для постройки здания находим исходя из объемов работ и построим график их...
-
Контроль качества - Изготовление железобетонных колонн
При поступлении колонн на строительную площадку необходимо выполнить следующие операции входного контроля: - проверку наличия сопроводительного документа...
-
Система контроля качества - Организация строительного производства
Система качества -- это хозяйственный механизм организации, содержащий комплекс необходимых элементов, обеспечивающих его оптимальное, с точки зрения...
-
Для строительства промышленных и гражданских (в том числе и жилых) зданий очень широко используются металлические конструкции. Их частое использование...
-
Контроль качества бетонных работ. - Производство бетонных и железобетонных работ
Контроль качества бетонных и железобетонных работ должен состоять из проверки: - качества арматуры и составляющих бетонной смеси, а также условий их...
-
Метод расчета по предельным состояния 1. Сущность метода Метод расчета конструкций по предельным состояниям является дальнейшим развитием метода расчета...
-
Наиболее негативным факторами, оказывающими влияние на здоровье обслуживающего персонала завода, являются запыленность воздуха, производственные шумы,...
-
Контроль качества строительно-монтажных работ - Проект девятиэтажного панельного здания
Контроль качества строительства и соблюдения обязательных требовании нормативных документов существовал в нашей стране всегда, но имел различные формы. В...
-
Одной из ведущих отраслей народного хозяйства государства является строительство. Мерой развития строительства определяется развитие государства в целом....
-
Строительство земляного полотна, сопровождают определением фактического планового и высотного положения его осей и бровок, а также крутизны откосов...
-
В настоящее время наиболее распространенными несущими конструкциями деревянных покрытий зданий различного назначения являются деревянные арки. Они...
Описание способов контроля и качества бетонируемой конструкции, Методы неразрушающего контроля (преимущества и недостатки) - Совершенствование контроля качества монолитных конструкций, возводимых в зимний период