Исследование физико-технических характеристик материалов конструкций зданий и сооружений при проведении обследования их технического состояния
В рамках проведения детального инструментального обследования строительных конструкций зданий и сооружений специалисты ООО «Проесфера» исследуют физико-технические характеристики материалов строительных конструкций для оценки работоспособности и надежности конструкций и зданий и сооружений в целом.
Главными критериями высокого качества строительных объектов являются физические, геометрические и функциональные показатели. К ним относятся физико-механические свойства и структура материалов, геометрические размеры конструкций и их элементов, точность сборки и монтажа строительных конструкций.
Контроль качества строительных материалов, изделий и конструкций в целом может производиться двумя способами. Один из них связан с выявлением предельных несущих способностей изучаемых объектов, что связано с доведением их до разрушения. Такой способ достаточно эффективен при проведении стандартных испытаний образцов из стали, бетона и других конструкционных материалов, при испытании моделей сооружений и их фрагментов конструкции могут доводиться до предельных состояний.
Оценивая возможности разрушающих и неразрушающих методов испытания сооружений, следует учитывать, что разрушающие методы могут быть использованы лишь при проведении модельных испытаний и при изучении опытных образцов новых конструкций, а также при выборочном контроле изделий на заводах, изготовляющих строительные конструкции. По этой причине инженеры ООО «Проесфера» при проведении обследования технического состояния зданий и сооружений используют методы неразрушающего контроля для определения физико-механических характеристик материалов конструкций.
Неразрушающие методы испытания не нарушают эксплуатационных свойств исследуемых систем. Эти методы позволяют выявить действительное состояние конструкций, установить соответствие реальных свойств проектным, прогнозировать эксплуатационный ресурс.
Применяемые методики исследования для различных строительных материалов
-материалы железобетонных конструкций-
В бетонных и железобетонных конструкциях прочность бетона определяется механическими методами неразрушающего контроля по ГОСТ 22690-2015 «Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля», ультразвуковым методом по ГОСТ 17624-2021 «Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности», а также методами определения прочности по образцам, отобранным из конструкций, по ГОСТ 17624-2021 и приложению 10 ГОСТ 22690-2015.
Фактическая прочность бетона в конструкциях, определенная неразрушающими методами или испытанием отобранных из конструкции образцов, является необходимым фактором для получения расчетных характеристик бетона.
Определение плотности, влажности, водопоглощения, пористости и водонепроницаемости бетона проводится по ГОСТ 12730.0-2020 — ГОСТ 12730.5-2020 «Бетоны. Общие требования к методам определения плотности, влажности, водопоглощения, пористости и водонепроницаемости».
Морозостойкость бетона определяют испытанием отобранных от конструкций образцов по ГОСТ 10060.0-2012 — ГОСТ 10060.4-2012 «Бетоны. Методы определения морозостойкости».
Щелочность бетона определяют по значению рН поровой жидкости в соответствии с ГОСТ 5382-2019 «Цементы и материалы цементного производства. Методы химического анализа».
Состав и структуру бетона определяют специальными методами химического, физико-химического и микроскопического анализа бетона.
Для определения температуры нагрева бетона при пожаре используют методы дифференциально-термического анализа и контроля изменения пористости цементного камня и его цвета.
Для определения фактической прочности арматуры из конструкции, где это возможно без ее ослабления, вырезают образцы и испытывают по ГОСТ 12004-81 «Сталь арматурная. Методы испытания на растяжение».
Также производится ориентировочное определение прочности арматуры по рисунку профиля стержней, определяемому после ее вскрытия или по данным испытаний радиационным методом по ГОСТ 17625-83 «Конструкции и изделия железобетонные. Радиационный метод определения толщины защитного слоя бетона, размеров и расположения арматуры».
Определение типов и контроль качества сварных соединений арматуры на соответствие их ГОСТ 14098-2014 «Соединения сварные арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций. Типы, конструкции и размеры» производятся после вскрытия арматуры путем визуального осмотра и измерения геометрических параметров ультразвуковым методом по ГОСТ 23858-2019 «Соединения сварные стыковые арматуры железобетонных конструкций. Ультразвуковые методы контроля качества. Правила приемки» или радиационным методом по ГОСТ 17625-83, а также путем механических испытаний вырезанных образцов по ГОСТ 10922-2012 «Арматурные и закладные изделия, их сварные, вязаные и механические соединения для железобетонных конструкций. Общие технические условия».
Контроль сварных соединений закладных деталей производится в соответствии с ГОСТ 10922-2012, радиационным методом по ГОСТ 17625-83, ультразвуковым методом или визуально.
-материалы металлических конструкций-
При отсутствии рабочих чертежей или сертификатов, а также при недостаточности содержащихся в них сведений при обнаружении в конструкции повреждений, которые могли быть вызваны низким качеством стали (расслой, хрупкие трещины и т.д.), а также при изыскании резервов несущей способности конструкций определение качества стали производят путем лабораторного исследования образцов, изготовленных из проб, отобранных из обследуемых конструкций.
При лабораторном исследовании образцов стали, при необходимости, определяют химический состав, механические характеристики и другие показатели, необходимые для оценки состояния металла обследуемых конструкций.
Из элементов конструкций пробы отбирают в местах с наименьшим напряжением — из неприкрепленных полок уголков, полок на концевых участках балок и т.п. При отборе пробы обеспечивается прочность данного элемента конструкции, в необходимых случаях места отбора усиливаются или устраиваются страхующие приспособления.
Отбор проб металла из металлических конструкций, изготовление и испытание образцов стали с целью определения их характеристик производят в соответствии с техническим заданием или программой работ и с учетом требований стандартов.
Порядок отбора проб (стружки) для определения химического состава производят в соответствии с ГОСТ 7565-81 «Чугун, сталь и сплавы. Метод отбора проб для химического состава».
Химический анализ стали производят по ГОСТ 22536.0-87 «Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Общие требования к методам анализа».
Также производится определение химического состава стали методом фотоэлектрического спектрального анализа по ГОСТ 18895-97 «Сталь. Метод фотоэлектрического спектрального анализа» и методом спектрографического анализа по ГОСТ 27809-95 «Чугун и сталь. Методы спектрографического анализа».
Порядок отбора проб для механических испытаний образцов производят в соответствии с ГОСТ 7564-97 «Прокат. Общие правила отбора проб, заготовок и образцов для механических и технологических испытаний».
Изготовление образцов и их испытание на растяжение производят по ГОСТ 1497-84 «Металлы. Методы испытаний на растяжение».
Для определения качества стали заклепок в заклепочных соединениях определяют химический состав металла заклепок и его временное сопротивление срезу. Химический состав стали заклепок определяют по ГОСТ 22536.0-87.
Временное сопротивление срезу материала заклепок допускается определять по результатам испытаний на растяжение по ГОСТ 1497-84 стандартных цилиндрических образцов диаметром 10 мм, вырезанных из этих заклепок.
При определении механических свойств стали болтов производят испытание болтов на разрыв, испытание образцов на растяжение, измерение твердости, а в необходимых случаях определяют ударную вязкость. Для гаек измеряют твердость. Испытание болтов на разрыв производят с навинченной гайкой по ГОСТ 1759.0-87 «Болты, винты, шпильки и гайки. Технические условия».
Химический состав стали болтов определяют по ГОСТ 22536.0-87.
При оценке качества стали сварных соединений, по мере необходимости, определяют механические свойства металла шва испытанием на растяжение цилиндрических образцов из сварного шва, ударную вязкость металла шва и околошовной зоны при одной из отрицательных температур: минус 20°С или минус 40°С; прочность и пластичность стыковых сварных соединений — испытанием на растяжение и изгиб в холодном состоянии плоских образцов сварных соединений, твердость металла шва и околошовной зоны. Требования к образцам, к их отбору и к методам испытаний должны соответствуют ГОСТ 6996-66 «Сварные соединения. Методы определения механических свойств».
Химический анализ чугуна производят по ГОСТ 22536.0-87.
-материалы каменных конструкций-
При разрушающих методах физико-механические свойства каменных материалов (прочность, плотность, влажность и т.п.) стен и фундаментов определяют испытанием образцов и проб, взятых непосредственно из тела обследуемой конструкции или близлежащих участков, если имеются доказательства идентичности применяемых на этих участках материалов.
Отбор кирпича, камней и раствора из стен и фундаментов производят из ненесущих (под окнами, в проемах) или слабонагруженных элементов или конструкций, подлежащих разборке и демонтажу.
Для оценки прочности кирпича, камней правильной формы и раствора из кладки стен и фундаментов отбирают целые, неповрежденные кирпичи или камни и пластинки раствора из горизонтальных швов.
Прочность (марка) полнотелого и пустотелого глиняного обыкновенного, силикатного кирпича определяют разрушающим способом по ГОСТ 8462-85 «Материалы стеновые. Методы определения пределов прочности при сжатии и изгибе».
Прочность (марка) раствора кладки при сжатии, взятого из швов наиболее характерных участков стен, определяют в соответствии с требованиями ГОСТ 5802-86 «Растворы строительные. Методы испытаний».