Испытания качества материалов и конструкций в сфере строительства

Контроль качества строительных материалов и конструкций после завершения работ необходим для выявления недостатков и принятия решения о возможности ввода объекта в эксплуатацию или необходимости доработок. Проведение таких испытаний регламентировано законодательством, что позволяет применять унифицированные методики проверки материалов, работ и сооружений. 

Методы испытания конструкций и материалов

Методы разрушающего контроля предполагают проверку предельной устойчивости элементов конструкции и строительных материалов, при этом воздействие доводится до разрушения образца. Этот метод объективен и эффективен, но не всегда оправдан, так как приводится к разрушению поверхности или конструкции, что может нанести существенный урон зданию. Поэтому в большинстве случаев использование разрушающего контроля невыгодно. Однако он может быть необходим для оценки определенных характеристик частей зданий и сооружений.

Методы неразрушающего контроля проводятся без повреждения материалов и конструкций, позволяя получить информацию об объекте без силового вмешательства и нарушения его целостности. Эти испытания выполняются с помощью специализированных приборов, которые измеряют параметры плотности, влажности, обнаруживают скрытые трещины, отверстия и другие дефекты.

Методы неразрушающего контроля применяются значительно чаще, так как позволяют сохранить целостность строительных объектов и минимально воздействовать на них при анализе.

Существует множество разновидностей таких исследований, различающихся по принципу действия, приборам и методам оценки данных.

Рассмотрим наиболее распространенные категории:

• Геодезические методы: определение осадки фундамента и ее интенсивности для проверки соответствия первоначальным проектным планам.
• Методы проникающих сред: проверка возможности проникновения жидкостей или газов через сомнительные участки на поверхности материала.
• Механические методы: исследование незначительных разрушений, которые не влияют на общую устойчивость конструкции.
• Акустические методы: использование ультразвуковых колебаний для определения дефектов в строительных объектах.
• Ударный импульс: оценка прочности изделий из металла, бетона или керамики на наличие дефектов и слабых мест.
• Магнитные методы: измерение уровня намагниченности частей конструкции и характеристик элементов из металла с использованием специализированных приборов.
• Радиоактивные и радиоволновые методы: анализ характеристик строительного объекта с помощью заряженных частиц.
• Электрические и электрофизические методы: оценка электрического поля в материалах конструкций посредством разности потенциалов и высокочастотных методов.

Рассмотрим каждый метод отдельно.

Акустический метод

Метод ультразвуковой проверки – это один из наиболее популярных методов испытания строительных материалов и конструкций, основанный на измерении скорости распространения и затухания ультразвуковых волн внутри строительного объекта. В ходе этого исследования основное внимание уделяется показателям длины и скорости перемещения ультразвуковых волн в отношении объема помещения, которое измеряется.

Преимущества метода включают в себя:

1. Высокая точность измерений: Прочность строительных материалов, определяемая этим методом, измеряется с высокой точностью по сравнению с другими методами контроля.
2. Простота в применении: Хотя метод требует правильного использования графиков, формул и таблиц, разработанных для конкретных видов строительных материалов, он не является сложным в осуществлении.

Опасность неправильной интерпретации: Основной риск метода заключается в необходимости корректного применения специализированных графиков и таблиц, иначе можно неправильно интерпретировать результаты замеров.

Акустическое исследование строительных материалов и конструкций позволяет найти ненадежные элементы и определить различные дефекты внутри здания или сооружения. Путем таких измерений можно выявить параметры и местоположение трещин, а также участки конструкций с уменьшенной толщиной стен.

Метод ультразвуковой проверки обладает широким спектром применений:

• Определение прочности материалов: Этот метод позволяет точно оценить прочность различных строительных материалов, таких как бетон, металл, кирпич и т.д.
• Обнаружение дефектов: Акустические испытания помогают обнаружить внутренние дефекты, такие как трещины, пустоты, неоднородности структуры и слабые места в конструкциях.
• Контроль качества: Метод широко используется для контроля качества строительных материалов и выполнения строительных работ, что позволяет своевременно обнаруживать и устранять возможные проблемы.

Геодезический метод

Геодезические испытания проводятся на всех этапах строительства, начиная с разработки проекта и заканчивая капитальным ремонтом здания. Они основаны на применении геодезических приборов, предназначенных для оценки качества строительных материалов и их потенциальных изменений в долгосрочной перспективе. Важным аспектом геодезических испытаний является изучение осадки фундаментов сооружений, в котором определяется возможное отклонение от стандартных параметров.
Контроль качества материалов играет важную роль в строительстве и эксплуатации зданий. Проверка соответствия используемых материалов и технологий нормам безопасности возможна благодаря методам контроля.

Метод проникающих сред

Этот метод контроля качества строительных материалов и конструкций широко используется для оценки эксплуатационных характеристик кровель. В качестве проникающих элементов применяются различные виды жидкостей и газов. Во время проведения эксперимента эти вещества пропускаются через подозрительные участки кровли, и наблюдается масштаб повреждений. Одним из вариантов метода является дымовое исследование: компрессор или вентилятор накачивает дым внутрь помещения, и через щели он выходит наружу, указывая на проблемные зоны, которые необходимо исправить.

Механический метод

Воздействие на строительное сооружение или его отдельный элемент механическим способом, результатом которого становятся замеры: до начала, в процессе и после окончания воздействия. Обычно для оценки используются шариковые и эталонные молотки:

1. Молоток Физделя применяется для исследования прочности бетона относительно сжатия. Его использование требует значительных усилий: удары наносятся по исследуемой поверхности, а затем оцениваются оставленные отпечатки. Недостатком данного метода является неточность данных из-за нерегулируемой силы ударов.
2. Эталонный молоток предоставляет более достоверные результаты измерений. Его использование предполагает последовательное нанесение ударов молотком по поверхности и по арматурному стержню с последующим сравнением результатов. Точность соотношения показателей должна составлять примерно 0,1 мм, а вычисление происходит по математической формуле. Этот метод применяют, когда влажность материала составляет 2-6 %; в противном случае необходима корректировка.

Скалывание небольшой части строительных материалов и конструкций позволяет получить более точные результаты по сравнению с предыдущими методами. Для его выполнения отрывается небольшой кусочек материала, который затем сравнивается с нормативами, установленными на государственном уровне. Этот метод часто применяется для оценки прочности бетона и других строительных материалов. Обычно испытываются ребра или углы конструкций, что позволяет избежать необходимости бурения скважин и минимизировать вред сооружению.
Для оценки прочности металлических поверхностей часто используется склерометр. С помощью специального пружинного молотка по металлу наносятся удары. Этот метод также известен как метод упругого отскока. Использование наковальни с цилиндрической формой и направляющей гильзой помогает зафиксировать молоток в одном положении.

Магнитный метод

Магнитные исследования используются для оценки способности газоанализаторов и другого оборудования, восприимчивого к изменению магнитного поля, бесперебойно функционировать. Этот метод контроля качества строительных материалов и конструкций нашел широкое применение в различных отраслях производства, таких как металлургическая промышленность. Его основа – измерение сил отрыва магнитного объекта от поверхности, содержащей металл. Благодаря этому методу можно, например, измерить толщину бетонных стен.

К примеру, толщиномеры используются для измерения толщины стен, прилегающих к металлическим элементам. Структуроскопы помогают измерять физические и механические характеристики отдельных элементов или целых зданий.

Магнитные исследования также включают индукционные методы, которые выявляют потенциал, возникающий при воздействии переменного тока на испытуемый объект. Эти методы позволяют получать данные о состоянии материалов и конструкций, оценивая их характеристики на основе изменения магнитного поля.

Радиоактивные и радиоволновые методы

Радиоволновые исследования представляют собой метод контроля качества строительных материалов, направленный на обнаружение соединений, включающих водород. Он особенно широко применяется для выявления изменений влажности на кровле, что позволяет находить негерметичные участки, благодаря которым осадки могут проникать и разрушать крышную конструкцию. Однако данный метод не используется на кровлях, имеющих в своем составе углеводороды, так как они могут искажать результаты исследования.

Специально разработанный прибор — радиоизотопный влагомер — позволяет определять уровень влажности. Принцип его работы основан на том, что молекулы воды всегда содержат растворенные вещества, которые хорошо отражают излучение. Это свойство позволяет обнаруживать уязвимые места в кровле еще до начала протечек, на самых ранних стадиях процесса разрушения.

Хотя данный метод обладает огромным потенциалом, он используется редко из-за его негативного влияния на окружающую среду. Тем не менее, ученые ведут активные исследования по усовершенствованию этого метода, чтобы сделать его более доступным и безопасным. Радиоволновые исследования, и в частности использование радиоизотопного влагомера, имеют большой потенциал для улучшения контроля качества строительных материалов.

Метод ударного импульса

Метод ударного импульса используется для испытания различных параметров материалов в строительстве зданий, как отдельных элементов конструкции, так и целых зданий. Специальные приборы, которые применяются в этом исследовании, позволяют выявлять дефекты и недостатки материалов и зданий.

Для получения точных результатов требуется провести серию замеров, обычно от 10 до 15. На основе этих данных с помощью специальных формул прибор вычисляет отклонения от существующих строительных норм. Основные этапы методики:

1. Серия замеров: Проводятся повторные измерения параметров с помощью прибора.
2. Обработка данных: Все результаты замеров обрабатываются и анализируются.
3. Выводы и отчеты: На основе обработанных данных прибор вычисляет отклонения от нормативов и составляет отчет.

Использование дефектоскопов (приборов для обнаружения дефектов) распространено:

• В строительстве: для проверки качества и надежности строительных материалов и конструкций.
• В научно-испытательных центрах: для проведения исследований и испытаний различных материалов.
• На производстве и в промышленности: для обеспечения качества продукции и обнаружения дефектов на ранних стадиях производства.

Преимущества метода ударного импульса

1. Высокая точность: Метод позволяет выявлять дефекты не только на макроуровне (в твердых материалах), но и на микроуровне (в молекулярной структуре материалов).
2. Широкое применение: Метод используется в различных отраслях, благодаря своей универсальности и возможности применения к разным типам материалов.
3. Выявление дефектов: Помогает обнаруживать скрытые дефекты и отклонения от норм, что важно для предотвращения потенциальных проблем и обеспечения долговечности конструкций.

Метод ударного импульса представляет собой мощный инструмент для контроля качества строительных материалов и конструкций. Он позволяет не только выявлять дефекты на различных уровнях, но и обеспечивать высокую точность и надежность результатов. Применение этого метода активно способствует улучшению качества строительства и производственных процессов, что делает его незаменимым в данной области.

Электрические и электрофизические методы

Электрофизические методы исследования применяются для оценки электроизоляционных характеристик и водонепроницаемости крыш. Эти методы способны указать на места протечек и другие дефекты кровельного материала.

Метод исследования разности потенциалов используется для проверки металлических или железобетонных кровель. Принцип работы следующей:

1. Использование низковольтного генератора импульсов: Один вывод генератора крепится к основанию кровли, а другой — к другому участку кровли.
2. Оценка разности потенциалов: Сравниваются полученные результаты на разных участках кровли.

Этот метод особенно эффективен на кровлях, где протечки имеют постоянный и длительный характер.

Высоковольтный способ контроля имеет сходство с методом разности потенциалов, но обладает рядом отличий:

• Безопасный заряд: Заряд, направленный на кровлю, является безопасным.
• Эффективность исследования: Метод позволяет за короткий промежуток времени исследовать большую площадь кровли.
• Ограничения метода: Недостаток метода заключается в невозможности проведения исследований, если крыша утеплена или сильно загрязнена, так как результаты могут быть сильно искажены и не объективны.

Эти методы исследования кровель часто используются в таких сферах, как строительство и жилищно-коммунальное хозяйство (ЖКХ):

1. Определение мест протечек: Обнаружение протекающих мест на кровлях.
2. Выявление дефектов кровельного материала: Определение участка с нарушениями изоляции.
3. Контроль состояния крыш: Регулярное обследование кровель для предотвращения возможных протечек и продления срока службы крыш.