Измерение толщины защитного слоя бетона
И37 Измерение толщины защитного слоя бетона : метод. указания к выполнению лабораторных работ / сост. Б.С. Юшков, А.С. Сергеев. – Пермь : Изд-во Перм. нац. исслед. политехн.
ун-та, 2015. – 17 с.
Даются рекомендации по измерению толщины защитного слоя бетона (расстояния по нормали от поверхности бетона до образующей арматурного стержня), определению расположения (проекции арматуры на поверхность бетона) и диаметра арматуры (ПОИСК-2.51) в диапазоне 3–50 мм класса АI–АIV ГОСТ 57881–75 в железобетонных изделиях и конструкциях по ГОСТ 22904–93 в условиях предприятий, стройплощадок, эксплуатируемых зданий и сооружений.
Предназначены для студентов, магистров, аспирантов, преподавателей строительных специальностей «Строительство автомобильных дорог», «Мосты и транспортные тоннели».
Назначение и область применения .
Устройство и принцип работы.
2.1. Принцип работы.
2.2. Устройство прибора.
Указание мер безопасности.
Работа с прибором.
4.1. Подготовка к работе и включение.
4.2. Измерения при известном диаметре.
4.3. Измерения при неизвестном диаметре
Режим работы с настройкой на сталь (для «ПОИСК-2.51») .
Акустический поиск (для «ПОИСК-2.51») .
Глубинный поиск (для «ПОИСК-2.51»).
Вывод результатов на компьютер (для «ПОИСК-2.51») .
Программа связи прибора с компьютером.
Методические указания содержат сведения о принципе действия и конструкции, технических характеристиках измерителя защитного слоя бетона «ПОИСК-2.5», описывают методы измерения, калибровки, оценки измеряемых величин и дают другие сведения, необходимые для нормальной эксплуатации прибора.
1. НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Измеритель защитного слоя бетона «ПОИСК-2.5» предназначен для измерения толщины защитного слоя бетона (расстояния по нормали от поверхности бетона до образующей арматурного стержня), определения расположения (проекции арматуры на поверхность бетона) и диаметра арматуры в диапазоне 3–50 мм класса АI–АIV ГОСТ 57881–75 в железобетонных изделиях и конструкциях по ГОСТ 22904–93 в условиях предприятий, стройплощадок, эксплуатируемых зданий и сооружений.
Прибор «ПОИСК-2.51» имеет функции измерения толщины защитного слоя при известном диаметре арматуры, выбора диаметра, хранения результатов с указанием даты и времени, определения неизвестного диаметра с помощью диэлектрической прокладки и связи с компьютером (ПК).
Прибор предназначен для работы при температуре окружающей среды от –10 до +40 °С и максимальной влажности 80 % при температуре +25 °С.
2. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ
2.1. Принцип работы
Прибор «ПОИСК-2.5» состоит из индуктивного преобразователя и электронного блока.
Принцип действия прибора заключается в регистрации изменения электромагнитного поля датчика при взаимодействии его с элементами арматуры. Этот сигнал воспринимается электронным блоком и преобразуется по заложенному в программу семейству характеристик в значение толщины защитного слоя бетона Н , мм.
Поиск арматурных стержней осуществляется путем сканирования контролируемой поверхности датчиком в сочетании с поворотом вокруг оси датчика до получения минимально возможного для данного случая показания толщины защитного слоя. Процесс поиска отображается на дисплее показаниями Н и линейным индикатором.
Для удобства работы в приборе предусмотрен звуковой поиск. Он позволяет определить ориентацию арматурных стержней без непрерывного наблюдения за дисплеем прибора по изменению частоты тонального звукового сигнала. С приближением датчика к арматурному элементу тональность звукового сигнала снижается.
Прибор исполнения «ПОИСК-2.51» позволяет определить неизвестный диаметр арматуры с использованием прокладки диэлектрической из органического стекла (далее – прокладки). При этом первое измерение выполняется без прокладки, данные фиксируются в памяти прибора, затем выполняется второе измерение с прокладкой и прибор выдает на дисплей окончательный результат – диаметр арматуры и толщину защитного слоя.
2.2. Устройство прибора
Прибор (рисунок) состоит из электронного блока, имеющего на лицевой панели 12-клавишную клавиатуру и графический дисплей, в верхней торцевой части корпуса установлен разъем для подключения датчика, слева от разъема расположен USB-разъем для связи
с компьютером для передачи и обработки информации. Доступ к аккумуляторам осуществляется через крышку батарейного отсека на нижней стенке корпуса.
Датчик выполнен в виде прямоугольной призмы, на торце которой имеется кистевой ремешок и выведен соединительный кабель. На чувствительной части датчика установлено четыре стальных шарика для улучшения скольжения по контролируемой поверхности.
Клавиатура состоит из 12 клавиш (см. рисунок). Клавиша « 
» используется для включения и выключения прибора. Если измерения не выполняются, происходит автоматическое отключение прибора через заданное оператором время.
Клавиша « 
» служит для включения и выключения подсветки дисплея. При включении прибора подсветка всегда отключена.
Клавиша «М» служит для перевода прибора из режима меню в режим измерения (measuring), а также для фиксации очередного результата в памяти (memory).
Клавиша «F» является функциональной и предназначена для работы в режиме главного меню и подменю.
Клавишами « ← », « → » управляется курсор (мигающий знак, цифра и т.п.) в режиме установки параметров работы и осуществляется просмотр памяти результатов (из режима измерения).
Клавиши « ↑ », « ↓ » предназначены для выбора строки меню, установки значений параметров и ускоренного просмотра памяти по датам.
Клавиши «▲», «▼» предназначены для быстрого выбора строки в начале и конце дисплея, установки числовых значений.
Клавишей «С» выполняется сброс устанавливаемых параметров в начальное состояние и удаление результатов.
Клавиша «ALT» – сервисная клавиша, расширяющая функции клавиатуры.
Комбинации клавиш «Alt – ▲ » и «Alt – ▼ » служат для изменения контрастности индикатора, комбинация «Alt – C» для удаления текущего результата измерения, «Alt – М» для просмотра краткой информации по назначению клавиш клавиатуры.
Рис. Внешний вид прибора «ПОИСК-2.51»
3. УКАЗАНИЕ МЕР БЕЗОПАСНОСТИ
3.1. Прибор не содержит компонентов, опасных для жизни
и здоровья пользователя.
3.2. При работе с прибором необходимо соблюдать общие правила техники безопасности, действующие в условиях работы конкретного производства, технологии, оборудования и т.п.
4. РАБОТА С ПРИБОРОМ
4.1. Подготовка к работе и включение
При эксплуатации прибора можно пользоваться аккумуляторами, которые предварительно следует зарядить, или блоком питания 5 В, который подключается к USB-разъему, расположенному на верхнем торце корпуса электронного блока. Прибор также может работать от кабеля связи USB, если он подключен к компьютеру.
Для подготовки прибора к работе необходимо следующее:
– подсоединить датчик к прибору через разъем, совместив положение «ключа» на прямой и ответной частях разъема;
– включить прибор нажатием клавиши « 
», при этом на дисплее кратковременно появляется сообщение о предприятии-изгото- вителе, названии прибора и напряжении питания. Через несколько секунд прибор переходит в главное меню.
Если при включении прибора, который питается от аккумуляторов, на дисплее появляется сообщение о необходимости их заряда или если прибор не включается, то следует произвести заряд аккумуляторов или воспользоваться для работы с прибором сетевым блоком питания.
4.2. Измерения при известном диаметре
Для проведения измерений в данном режиме необходимо следующее:
4.2.1. Нажатием клавиши «М» войти в режим измерения.
4.2.2. Выполнить калибровку прибора в следующей последовательности (в данной модификации прибора заложена одинаковая базовая настройка по всем группам сталей):
– удалить датчик от металлических предметов на расстояние не менее 0,5 м и обеспечить его неподвижность;
– нажать клавишу «С», дисплей оповестит: «Идет калибровка», после завершения калибровки кратковременно появится сообщение
о ее завершении, затем дисплей перейдет в рабочий режим.
Внимание! Калибровку рекомендуется выполнять через каждые 10 минут работы или перед каждой новой серией измерений.
4.2.3. При необходимости смены диаметра выйти из режима измерения нажатием клавиши «F», войти в пункт главного меню «Диаметр» и установить требуемое значение диаметра, затем нажатием клавиши «М» вернуться в режим измерения.
4.2.4. Установить датчик на поверхность контролируемого объекта и, плавно перемещая его вдоль поверхности, добиться минимума показаний Н , при котором арматурный элемент располагается под продольной осью датчика. При неизвестном расположении стержней поиск осуществляется сканированием поверхности объекта в сочетании с поворотом вокруг вертикальной оси на 90°.
4.2.5. Нужные результаты зафиксировать в памяти нажатием клавиши «М» для каждого найденного арматурного элемента.
4.3. Измерения при неизвестном диаметре (для «ПОИСК-2.51»)
4.3.1. Установить ожидаемое значение диаметра через пункт главного меню «Диаметр».
4.3.2. Войти в пункт главного меню «Режим работы», подпункт «Диаметр Х» и нажатием клавиши «С» включить режим калибровки. После калибровки на дисплее появится окно первого такта измерения неизвестного диаметра.
4.3.3. Найти проекцию арматурного элемента на поверхность
и отметить ее ось мелком.
4.3.4. На помеченную ось установить датчик. При этом на дисплее будет индицироваться, например, следующее:
Н х = ? D х = ?; N002
Без эталона – пр.
Н = 25 мм; D = 20 мм Стержни – А–00
Нажать клавишу «М».
4.3.5. Аккуратно снять датчик, поместить его на диэлектрическую прокладку, совмещая стальные шарики на чувствительной стороне датчика с углублениями в прокладке. Тщательно поставить датчик на прежнее место через прокладку:
Н х = ? D х = ?; N002
Без эталона – пр.
Н = 44,2 мм; D = 20 мм Стержни – А–00
4.3.6. Нажать клавишу «М». На дисплее появятся результаты измерений:
D х = 26 мм; N002
H х = 26,7 мм Стержни – А–00 10:31 9 Март
4.3.7. Для устранения влияния неровностей поверхности бетона на точность первое измерение следует проводить через прокладку из оргстекла толщиной 4–5 мм. В этом случае для получения фактического результата толщину этой прокладки следует вычесть из значения Н х .
4.3.8. При последующем нажатии клавиши «М» результат фиксируется в памяти и прибор готов к выполнению следующего цикла измерения неизвестного диаметра.
4.3.9. С целью повышения достоверности результатов рекомендуется выполнять по 3 цикла измерений для каждого стержня с усреднением значений D х и Н х .
4.3.10. Все манипуляции с прокладками и метками необходимо выполнять тщательно, не допуская сдвигов и перекосов.
Поиск арматуры и измерение толщины защитного слоя бетона
При строительстве, либо ремонте и техническом обслуживании зданий, возможность поиска и обнаружения различных подповерхностных металлических объектов – крайне важна.
Измерение толщины защитных слоев бетона и определение участков с элементами арматуры – являются обязательными процедурами перед проведением ремонтно-строительных работ. Для решения данной задачи используется измеритель толщины Арматуроскоп – прибор неразрушающего контроля, работающий на основе взаимодействия электромагнитных полей.
С помощью Арматуроскопа выявляется расположение закладных и верхнего ряда арматуры, определяется величина защитного слоя. Также прибор предоставляет возможность оценить примерный диаметр арматуры и ее положение при неизвестном защитном слое, что позволяет провести необходимые работы по разметке конструкций для последующих испытаний. Незаменимую роль измеритель толщины играет при необходимости восстановления утраченной документации по армированию.
Измеритель защитного слоя бетона работает в четырех режимах сканирования, оснащен графическим дисплеем с подсветкой и звуковыми датчиками.
Величина защитного слоя бетона оказывает существенное влияние на долговечность железобетонной конструкции. Защитный слой предохраняет арматуру от доступа влаги, кислорода, агрессивных веществ и газов. Арматурные стержни, имеющие небольшой защитный слой или значительные дефекты в нем, подвергаются коррозии в первую очередь
Толщина защитного слоя бетона – очень важный показатель при возведении или обследовании любого сооружения. Она устанавливается в зависимости от вида и диаметра арматуры, размера сечений элемента, вида и класса бетона, условий работы конструкции и т.д.
Для примера, толщина защитного слоя бетона для продольной арматуры ненапрягаемой или с натяжением на упоры должна быть не менее диаметра стержня или каната; в плитах и стенках толщиной до 100 мм —10 мм; в плитах и стенках толщиной более 100 мм, а также балках высотой менее 250 мм— 15 мм; в балках высотой 250 мм и более — 20 мм; в сборных фундаментах—30 мм.
Возможность обнаружения элементов арматуры и других подповерхностных металлических объектов крайне необходима в строительстве, обслуживании и ремонте зданий и сооружений. Например, для определения участков поверхности конструкций, свободных от залегающей арматуры, для измерения прочности методами: ультразвуковым, ударно-импульсным, отрывом со скалыванием и скола ребра.
При проведении ремонтных работ контакт инструмента с металлическим объектом не только ведет к повреждению инструмента, но также может серьезно ослабить конструкцию вследствие разрушения арматуры. Результатом этого будут структурные повреждения и возникновение очага коррозии вследствие частичного разрушения бетона. Перед любым текущим ремонтом очень важно определить расположение, ориентацию и глубину залегания подповерхностных металлических конструкций.
Для решения этих задач в неразрушающем контроле стройматериалов применяются приборы получившие название измерители толщины защитного слоя бетона или арматуроскопы.
В этих приборах реализуется магнитный метод контроля, который регламентируется ГОСТ 22904-93. Основан этот метод на взаимодействии магнитного или электромагнитного поля прибора со стальной арматурой железобетонной конструкции. Метод позволяет установить величину защитного слоя, выявить расположение верхнего ряда стержневой арматуры и закладных, а также при неизвестном защитном слое примерно оценить диаметр арматуры.
Использование магнитного метода дает возможность уточнить соответствие исполнения ж/б конструкций проектным решениям в части соответствия диаметра и положения использованной арматуры; восстановить утраченную проектную документацию по армированию; произвести разметку конструкции для испытания прочности бетона при использовании методов отрыва, скалывания ребра, УЗ метода либо при выбуривании кернов; оценить взаимное расположение арматуры и трещин, выходящих на поверхность конструкции и т.д.
Измеритель защитного слоя бетона NOVOTEST Арматуроскоп, производства ООО НТЦ «Промышленное оборудование и технологии», г. Новомосковск, Украина, удовлетворяет всем требованиям к точности и функциональности, выдвигаемым к приборам данного класса.
В приборе реализовано четыре режима:
– основной режим – измерение глубины залегания арматуры при ее известном диаметре либо определение диаметра арматурного стержня при известном защитном слое;
– режим глубинного поиска;
– режим измерения диаметра арматуры при неизвестном защитном слое.
Поиск арматурных стержней осуществляется путем сканирования контролируемой поверхности датчиком в сочетании с поворотом вокруг оси датчика до получения минимально возможного для данного случая показания толщины защитного слоя. Процесс поиска отображается на дисплее значениями расстояния до арматуры и линейным индикатором. Для удобства работы в приборе предусмотрен звуковой поиск. Он позволяет определить ориентацию арматурных стержней без непрерывного наблюдения за дисплеем прибора по изменению частоты звукового сигнала. С приближением датчика к арматурному элементу частота звукового сигнала увеличивается.
Прибор позволяет определить неизвестный диаметр арматуры с использованием диэлектрической прокладки. При этом первое измерение выполняется без прокладки, данные фиксируются в памяти прибора, затем выполняется второе измерение с прокладкой и прибор выдаёт на дисплей диаметр арматуры
NOVOTEST Арматуроскоп состоит из электронного блока, к которому при помощи кабеля крепится датчик. Питание прибора осуществляется от двух аккумуляторных батарей типа АА, что обеспечивает время непрерывной работы до 10 часов. Все результаты поиска и измерений отображаются на графическом дисплее с подсветкой. По габаритам и массе электронный блок соизмерим с крупным смартфоном и без проблем помещается в ладони.
В результате работы украинских разработчиков получился прибор ни чем не уступающий по функциональности и метрологическим характеристикам российским аналогам производства СКБ «Стройприбор» и ООО НПП «Интерприбор», а по сочетанию цена/качество он может успешно конкурировать не только с российскими приборами, но и с европейскими и китайскими производителями.
Измеритель толщины защитного слоя бетона ПОИСК-М
Измеритель толщины защитного слоя бетона ПОИСК-М предназначен для оперативного контроля качества армирования железобетонных изделий и конструкций вихретоковым методом при обследовании зданий и сооружений, при технологическом контроле на предприятиях и стройках.
Прибор используют для определения свободных от арматуры участков конструкций перед измерением прочности бетона различными методами (ультразвуковым, ударно-импульсным, отрывом со скалыванием и скола ребра).
Чем можно измерить толщину защитного слоя бетона
При обустройстве монолитных конструкций, в частности, защитного слоя бетона, до недавних пор в основном руководствовались Сводом Правил 63.13330.2012, который пришёл на смену действовавшим ранее СНиПам. В 2018 году этот СП обновился, а потому актуальной считается версия 63.13330.2018. Относительно защитного слоя для арматуры в ней:
- дано определение обсуждаемому понятию;
- сформулировано назначение;
- перечислены требования к самому важному параметру — толщине слоя, а также к составу рабочего раствора.
Для проверки соответствия техническим нормам разработан ГОСТ 22904–93. В нём описан способ определения толщины защитного слоя, названы аппараты-измерители для осуществления контроля, указан порядок проведения испытаний и сделан перечень требуемых числовых значений.
Предназначение защитного слоя бетона чётко прописано в ст. 10.3.1 СП 63.13330.2018. Там говорится, что он должен:
- обеспечивать необходимое взаимодействие арматуры и бетона;
- давать возможность формирования стыков арматурных компонентов;
- способствовать фиксации хлыстов арматуры в бетонной массе;
- препятствовать негативным и агрессивным влияниям со стороны окружающей среды на края армирующей конструкции;
- повышать огнестойкость монолита.
Величина защитного слоя бетона зависит прежде всего от типа монолитного сооружения, роли арматуры в конструкции каркаса, их размера сечения и вида. Для рабочей арматуры она не должна быть менее:
- 2 см в закрытых помещениях с низкой влажностью и в пределах нормы;
- 2,5 см в закрытых помещениях с влажностью, превышающей нормальные показатели;
- 3 см в открытом пространстве;
- 4 см в фундаментах с подготовкой из бетона и в грунте.
Измерение защитного слоя бетона производится в целях контроля при сдаче объекта, а также при очерчивании областей на старом монолите, требующих восстановления или реконструкции. Реализуют его магнитным методом посредством магнитных, электромагнитных и вихретоковых приборов. Такие измерители определяют толщину защитного слоя, а также диаметр и положение арматуры по взаимодействию соответствующих полей со стальными элементами железобетонных конструкций.
К осуществлению контроля допускаются внесённые в государственный или ведомственный реестр серийные технические средства, которые прошли испытания по ГОСТам 8.001 и 8.383 и первичную поверку. Можно пользоваться и сделанными в единичном экземпляре или привезёнными из-за границы аппаратами, но при условии получения свидетельства об их соответствии ГОСТу 8.326. В любом случае измерения необходимо проводить согласно инструкции и в порядке, подробно описанном в разделах 5–7 ГОСТа 22904–93. Результаты следует фиксировать в протоколе специального образца (р. 8, ГОСТ 22904–93), а потом подвергать сравнению с проектными значениями и с числовыми данными в размещённой ниже таблице.
На примере локатора арматуры «ПОИСК-2.6» укажем основные режимы работы измерителей защитного слоя: