Планирование натурных испытаний бетона на прочность, долговечность и повреждения

Планирование натурных испытаний бетона на прочность, долговечность и повреждения включает в себя рассмотрение наиболее подходящих испытаний для достижения поставленных целей исследования, количества испытаний, необходимых для отображения реального состояния бетона, и места проведения этих испытаний.
Планирование программы натурных испытаний бетона будет описано в этой статье.

Общий последовательный подход
Визуальный осмотр
Выбор испытания
Количество и место проведения испытаний

Общий последовательный подход к натурным испытаниям бетона

Важно организовать отличную программу с анализом и интерпретацией в качестве постоянной деятельности, независимо от мотивации или причины исследования.
На рисунке 1 показана типичная программа испытаний бетона на месте, и исследование продолжается до получения прочного результата.

Типичные этапы испытаний бетона на месте эксплуатации

Визуальный контроль при испытании бетона на месте

Можно получить полезную информацию, особенно когда хорошо натренированный глаз проводит визуальный осмотр. Особенности визуального осмотра могут касаться качества изготовления, износа материала и работоспособности конструкции.
Для инженеров очень важно знать различные типы трещин, которые могут встретиться; количество типичных трещин показано на рисунке 2.

Количество типичных типов трещин в бетоне

Ячеистость может быть вызвана низким качеством изготовления, однако, чрезмерная кровоточивость или сегрегация на стыках затворов может быть результатом проблем в бетонных смесях и, вероятно, привести к растрескиванию при пластической усадке.
Большие прогибы и трещины при изгибе могут отражать несоответствие конструкции, и это часто является причиной для проведения натурной оценки конструкций.
Структурные движения, тепловые движения и длительные прогибы, вероятно, приводят к проблемам в дверных коробках, растрескиванию окон, растрескиванию конструкции или ее отделки. В таких ситуациях сравнение аналогичных элементов при визуальном осмотре может дать важную информацию.
Деградация материала часто проявляется в виде сколов бетона и поверхностных трещин, и оценка рисунка трещин может дать первоначальное представление о причине.
Наиболее распространенными причинами являются коррозия стальных стержней, вызванная недостаточной толщиной бетонного покрытия или большой концентрацией хлоридов, сульфатная атака, воздействие мороза и щелочная реакция заполнителя.
Как показано на рисунке 2, признаками сульфатной атаки является развитие произвольной формы трещин с белым слоем выщелачивания на поверхности, но раскалывание бетона и откол в направлении стальных стержней считаются признаками коррозии арматуры.
Иногда реакция щелочного заполнителя распознается по звездообразной форме трещин, в то время как неравномерное растрескивание поверхности может свидетельствовать о морозном воздействии.
Сообщается, что регулярное картирование трещин является важным методом для выявления причин и прогрессии разрушения и дает подробную информацию об определении типов трещин.
В таблице 1, составленной Хиггинсом, приведены симптомы, относящиеся к наиболее распространенным причинам разрушения.
Что касается повреждений, вызванных пожаром, то изменение цвета и текстуры бетонной поверхности может быть полезным руководством, а изменение цвета широко признается как признак степени повреждения пожаром.
Визуальный осмотр проводится не только на поверхности бетона, но и может включать анализ дренажных каналов, деформационных швов, подшипников, каналов натяжения и других подобных элементов конструкции. Ультрафиолетовые инспекционные системы могут быть полезны для распознавания щелочной реакции заполнителя.

Таблица-1: Диагностика разрушений и дефектов бетона на месте установки

Выбор испытания бетона на месте

После проведения визуального осмотра при выборе испытания для конкретной ситуации учитывается ряд факторов, таких как ущерб, стоимость, доступ, надежность и скорость.

Испытания на долговечность, включая причины и величину разрушения

Предварительные тесты, используемые для изучения угрозы коррозии арматуры, возникшей в результате потери пассивности из-за хлоридов или карбонизации, обычно включают в себя измерения покрытия арматуры, концентрации хлоридов и глубины карбонизации в дополнение к тестированию потенциала полуэлементов и удельного сопротивления для достижения более полной оценки большой площади.
Если обнаруживается, что причиной ухудшения состояния является слишком сильная карбонизация, могут быть проведены испытания на поглощение и петрографический анализ, особенно когда необходимо знать причину чрезмерной карбонизации.
Более подробная информация о различных испытаниях, проводимых для изучения долговечности бетона, представлена в Таблице-2.

Таблица-2: Испытания бетона на долговечность в естественных условиях

Натурные испытания бетона на прочность

Испытания на керне, которые являются медленными и дорогостоящими, являются наиболее эффективным методом оценки прочности бетона. Однако испытания на скорость импульса и твердость приводят к незначительным повреждениям и в то же время являются экономичными и быстрыми.
Несмотря на то, что эти испытания идеально подходят для сравнительной оценки и оценки однородности, их корреляция с ожидаемой абсолютной прочностью создает много проблем.
Результаты испытаний керна могут быть использованы в качестве основы для калибровки значений частично разрушающих и неразрушающих испытаний, которые могут быть широко использованы в дальнейшем.
Большинство методов испытаний бетона нормального веса могут быть использованы для оценки прочности легкого бетона, но корреляция результатов различна.
Если единственным требованием является сравнение с аналогичным качеством бетона, то выбор испытания зависит от практических ограничений различных испытаний, а в некоторых регионах иногда могут проводиться резервные испытания.
В Таблице-3 приведены различные испытания, используемые для оценки прочности бетона.

Таблица-3: Испытания прочности бетона на месте установки

Испытания на сравнительное качество бетона и локальную целостность

Сравнительные испытания – это наиболее надежное применение нескольких тестов. Эти испытания не только приводят к небольшим или отсутствующим повреждениям поверхности, но и большинство из них быстро применяются, с помощью которых можно регулярно обследовать большие площади. Тем не менее, многие методы испытаний требуют сложного и дорогостоящего оборудования.

Натурные испытания бетона на структурные характеристики

Крупномасштабные динамические испытания могут быть использованы для наблюдения за эксплуатационными характеристиками конструкции. Тем не менее, крупномасштабные статические нагрузочные испытания в сочетании с мониторингом трещин с помощью акустической эмиссии могут быть более подходящими, несмотря на стоимость и нарушения.
Испытания статической нагрузкой обычно включают в себя измерения прогиба и трещин, но проблема с изолированными отдельными элементами может быть большой.

Количество и места проведения натурных испытаний бетона

Установление подходящего и достаточного количества испытаний может быть достигнуто путем компромисса между точностью, стоимостью, усилиями и ущербом. Результаты испытаний связаны исключительно с местами испытаний, из которых были взяты образцы.
Поэтому необходимо инженерное суждение для определения количества и мест проведения испытаний и соответствия результатов всему элементу.
Поэтому связь между планированием и интерпретацией результатов чрезвычайно важна. Кроме того, очень важно адекватно понимать изменчивость бетона и иметь знания о надежности используемых методов испытаний.
Очень важно получить достаточную точность при использовании керновых испытаний для определения прочности бетона или в качестве основы для калибровки других методов испытаний.
Для сравнительных целей неразрушающие испытания являются наиболее эффективным методом, поскольку большое количество мест может быть проверено за короткое время благодаря скоростным испытаниям.
Предлагается не менее 40 мест для размещения испытательных станций, которые распределяются равномерно, но для сравнительных целей требуется меньшее количество испытаний.
При использовании других методов испытаний, таких как испытания на внутреннее разрушение или испытания зондом Виндзора, практические соображения могут привести к уменьшению количества испытаний. Кроме того, испытания на соответствие спецификациям материалов должны проводиться на типичном бетоне, поэтому следует избегать более слабых верхних зон элемента.
Рекомендуется для колонн, балок и стен брать образцы примерно на середине высоты, а испытания поверхностных зон на плитах должны быть ограничены софитами, за исключением случаев, когда верхний слой удален.
Рекомендуется брать не менее четырех кернов из подозреваемой партии бетона, где исследуется соответствие спецификации, а при использовании небольших кернов необходимо минимум 12 испытаний.
Наконец, количество нагрузочных испытаний, проводимых на конструкции, ограничено, и они должны проводиться в критических местах. Критические или подозрительные участки могут быть определены с помощью визуального осмотра и неразрушающих испытаний.
Если разрушающие испытания проводятся для элементов с целью калибровки неразрушающих методов, они должны быть выбраны таким образом, чтобы охватить как можно более широкий диапазон качества бетона.
Таблица-4 Обеспечивает количество испытаний, эквивалентное одному результату. Точность прогнозирования прочности зависит от надежности используемой корреляции.
Таблица-4: Относительное количество показаний, рекомендуемое для различных методов испытаний

Методы испытаний

Рекомендуемое количество показаний в одном месте

Стандартные керны

Малые керны

Молоток Шмидта

Скорость ультразвукового импульса

Внутренний разлом

Виндзорский зонд

Выдвижение

Отрыв

Читать далее:

Интерпретация результатов испытаний бетона на месте для оценки прочности
Неразрушающий контроль бетона
Основные методы неразрушающего контроля бетонных конструкций
Результаты испытаний бетонных кубов и цилиндров Критерии приемлемости

Читайте далее: