19. Безруйнівні (адеструктивні) способи визначення міцності і якості будівельних матеріалів та виробів.

Ці методи застосовні в лабораторних і виробничих умовах, на будівництві та в готових спорудах.

Застосовувані в будівництві види неруйнівного контролю якості можна розбити на дві групи;

механічні, що дають змогу визначати в основному міцність будівельних матеріалів і виробів за допомогою місцевих руйнувань поверхні, які не впливають на несучу здатність конструкції;

фізичні, то ґрунтуються на процесах взаємодії фізичного поля Ці речовини і контрольованим об'єктом (матеріалом, виробом), при яких досліджувана ознака матеріалу спричинилася б до появи пев¬них полів чи ставів речовини. Такий контроль передбачає вплив на будівельний матеріал (об'єкт контролю) поля чи речовини і реєстра¬цію відгуку об'єкта на цей вплив.

Застосовуючи методи неруйнівного контролю якості, можна визна-чати параметри фізичних та інших властивостей будівельних матеріа-лів (густину, вологість, теплопровідність» міцність, модуль пружності тощо.), вимірювати геометричні параметри (відхилення розмірів буді-вельних виробів від проектних, товщину захисного шару бетону, роз-міщення арматури тощо); виявляти різні дефекти типу порушення суцільності (пори, раковини, сторонні включення, пустоти, оголення арматури тощо), а також такі, які розвиваються в часі (тріщини).

Механічні методи.

Позитивною властивістю цих методів є їх технологічна простота, а недоліком те, що висновок про міцність робиться за станом поверхневого шару.

Метод пружного відскоку ґрунтується на взаємозв'язку міцності матеріалу на стиск і характеристик його пружної деформації. Конструктивні особливості приладів механічної дії для проведення випробувань за методом пружного відскоку визначаються одним з двох принципів. Перший з них ґрунтується на тому, що бойок відскакує від ударника з наконечником, притиснутого до поверхні матеріалу. До таких приладів належать молоток Шмідта, прилад НДІБМВ та ряд інших приладів. Другий принцип ґрунтується на тому, що ударник відскакує безпосередньо від поверхні матеріалу. Біль¬шість приладів працюють за першим принципом. Міцність на стиск визначають за допомогою градуювальних кривих залежно від висоти або кута відскакування бойка.

Метод пластичної деформації ґрунтується на залежності міцності матеріалу від розмірів відбитка, одержуваного внаслідок вдавлювання в поверхню матеріалу іденторів (наконечників) різної форми (кулька, конус тощо) під дією певного зосередженого на¬вантаження. Застосовувані прилади поділяють на динамічні, в яких навантаження на ідентор передається у вигляді зосередженого удару, і апатичні, в яких навантаження на ідентор передається рівномірно із зростаючим зусиллям. Щоб визначити міцність бетону, застосовують прилади статичної дії типу штампа НДІЗБ або ударній дії (динамічні), наприклад молоток Кашкарова тощо. За діаметром утвореної лунки залежно від сили вдавлювання визначають міцність матеріалу, використовуючи градуювальні криві або порівнюючи відбитки на кон-трольованому матеріалі та еталоні.

Цей метод контролю звичайно застосовують, випробовуючи металеві матеріали будівельних конструкцій та залізобетонні вироби.

Метод локальних руйнувань застосовують для випробовування бетону в конструкціях і спорудах. Міцність бетону оцінюють, вдаючись до непрямого визначення механічних характеристик, наприклад зусилля витягування попередньо забетонованих спеціальних стержнів, а також відривання сталевих дисків, приклеєних епоксидним клеєм.

Фізичні методи

Акустичний неруйнівний контроль ґрунтується на реєстру¬ванні параметрів пружних хвиль, які збуджуються або виникають у контрольованому об'єкті (матеріалі). Якщо використовують пружні хвилі понад 20 кГц, тобто хвилі ультразвукового діапазону, вживають термін «ультразвуковий» замість «акустичний». Ультразвукові него¬да дають змогу випробовувати зразки (вироби) різних конфігурацій і розмірів (від кількох метрів до кількох сантиметрів), установлювати міцність, вологість та інші властивості матеріалів, контролювати кі-нетику твердіння бетону й виконувати дефектоскопію. Оцінюючи отримані дані, потрібно враховувати, що результати випробувань змі-нюються під дією різних факторів (вологості, температури тощо).

Акустичні методи неруйнівного контролю поділяють на дві групи: активні, засновані на випромінюванні й прийманні акустичних хвиль, і пасивні, які ґрунтуються лише на прийманні пружних хвиль, що виникають у досліджуваному об'єкті.

Активні акустичні методи різноманітні й ширше застосовуються в будівництві.

Найчастіше застосовують такі активні акустичні методи неруйнів-ного контролю: пропущеного випромінювання, що ґрунтується на реєст-рації хвиль, які пройшли крізь досліджуваний матеріал; відбитого випромінювання (луна-метод), заснований на реєстрації хвиль, відбитих від дефекту або поверхні поділу середовищ; резонансний, що ґрунтується на реєстрації параметрів резонансних коливань, збуджених у контрольованому матеріалі.

Практично в усіх методах акустичного контролю, який ґрунтується на біжучих хвилях, застосовують так званий ультразвуковий імпульсний метод, суть якого полягає у вимірюванні швидкості по¬ширення поздовжньої ультразвукової хвилі у матеріалі (бетоні).

Для акустичних неруйнівних методів первинними інформативними параметрами можуть бути амплітуда, фаза або частота хвиль, які взаємодіють з випробовуваним об'єктом, а також час проходження хвилі крізь матеріал.

Електричний неруйнівний контроль ґрунтується на ре¬єструванні параметрів електричного поля, яке взаємодіє з досліджуваним матеріалом або виникає в матеріалі внаслідок зовнішніх впливів (наприклад, теплових, механічних тощо).

Для контролю будівельних матеріалів застосовують такі електричні методи.

Ємнісний метод контролю, який передбачає введення досліджуваного матеріалу в електричне поле й вимірювання його відповідними приладами. Застосовують для контролю діелектричних і напівпро-відникових матеріалів (хімічний склад пластмас, наявність несуцільностей, вологість сипких матеріалів, деревини тощо).

Діелькометричний метод призначений для вимірювання вологості легких, ніздрюватих бетонів і заповнювачів бетону.

Метод електричного потенціалу, що ґрунтується на зміні елек-тричного опору при контакті електричного поля з досліджуваним матеріалом. Визначають ним вологість деревини, заповнювачів беко¬ну, бетонної суміші.

Магнітний неруйнівний контроль ґрунтується на вимірюванні параметрів магнітних полів, створюваних у досліджуваному матеріалі при його намагнічуванні. Застосовують звичайно для досліджень виробів з феромагнітних матеріалів: контроль зварних швів, дефектоскопія металевих конструкцій, визначення діаметра й розміщення арматури в залізобетонних виробах.

За способом здобуття первинної інформації в будівництві викорис-товують, як правило, магнітографічний та індукційний методи кон-тролю.

Тепловий неруйнівний контроль ґрунтується на реєструван¬ні змін теплових і температурних полів контрольованого об'єкта, спричинених його дефектами. Цей метод можна застосовувати для перевірки теплозахисних якостей панелей на підприємствах будіндустрії, теп-лопровідності легкого бетону, теплоізоляції огороджувальних конст-рукцій будівель і споруд. Відповідно до цих задач застосовують такі методи, як тепловий контактний, конвективный і власного випроміню-вання. Контактними приладами вимірювання температури є термопа¬ри й термометри опору, безконтактними — радіометри та тепловізори. Теплова дефектоскопія залізобетонних виробів ґрунтується на тому, що виріб і дефект мають різну теплопровідність.

Оптичний неруйнівний контроль ґрунтується на реєструванні зміни параметрів оптичного випромінювання, яке взаємодіє з досліджуваним матеріалом. Оптичні методи неруйнівного контролю використовують для визначення деформацій, переміщень та зсувів у конструкціях під час їх експлуатації, виявлення дефектів у вигляді тріщин, раковин, областей зниженої міцності, для контролю якості з’єднання матеріалів у шаруватих конструкціях.

Найперспективнішими серед оптичних методів є поляризаційно-оптичний, метод муару, а також голографічна інтерферометрія.

Радіаційний неруйнівний контроль ґрунтується на реєструванні та аналізі проникного іонізуючого випромінювання після взаємодії з контрольованим об'єктом. Для цього виду контролю найкращими є β-частинки, нейтрони та γ-кванти. Методи радіаційного контролю мають високу точність.

За характером взаємодії іонізуючого випромінювання й контро-льованого матеріалу розрізняють методи пропущеного та розсіяного випромінювання, активаційного аналізу й деякі інші, при яких реєст-руються відповідно потік елементарних частинок, що пройшли крізь об'єкт, розсіяних частинок від дефекту (поверхні поділу двох середовищ) або аналізується іонізуюче випромінювання, джерелом якого є наведена радіоактивність контрольованого матеріалу, що виникла при дії на нього первинного випромінювання.

Для радіаційної дефектоскопії залежно від контрольованих па-раметрів та умов експлуатації застосовують різні джерела іонізуючих випромінювань. У будівельній практиці поширені джерела рентгенів-ського випромінювання, γ - випромінювання від прискорювачів електронів та постійних радіоактивних джерел.

Первинними інформативними параметрами є густина потоку енергії іонізуючого випромінювання або характер спектра випромінювання. Ці параметри реєструються на рентгенівській плівці, фотопапері (радіографічний метод), за допомогою іонізаційної камери, лічильником Гейгера, напівпровідниковими детекторами (радіометричний, або іонізаційний, метод), візуальним спостереженням або оп¬тичними приладами (радіаційна інтроскопів).

Радіаційна дефектоскопія дає змогу виявляти дефекти зварювання металевих конструкцій, прокатних листів, металевих деталей, приховані тріщини, раковини, пустоти, корозійні ураження, включення, визначати товщину захисного шару бетону, густину, вологість матеріалу, гранулометричний склад композиційних матеріалів та інші властивості.

Неруйнівний контроль проникними речовинами ґрунтується на проникненні речовин у невидимі або слабковидимі оком поверхневі чи наскрізні дефекти контрольованого об'єкта внаслідок міжмолекулярної взаємодії (капілярний контроль). Він ґрунтується на здатності змочувальних рідин проникати в капіляри й утримуватися в них силами поверхневого натягу.

Щоб проконтролювати стан поверхні будівельних елементів, зас-тосовують люмінесцентний та кольоровий капілярні методи, іноді — комбінований метод (люмінесцентно-кольоровий).

Люмінесценція - здатність деяких рідин (речовин) лід впливом електромагнітних випромінювань» електричних полів тощо випромі-нювати світло, надлишкове щодо теплового (яскраве світіння).

Рідини, використовувані для капілярного контролю, називають індикаторними або пенетрантами.

Головні етапи капілярного контролю такі: а) просочування конт-рольованого об'єкта пенетрантом, який проникає в порожнини; б) ви-далення надлишку пенетранту з поверхні матеріалу; в) реєстрація на-явності пенетранту, утриманого капілярними силами, яка дає картину розміщення дефектів (тріщин). Реєстрацію можна виконати під дією ультрафіолетового випромінювання (люмінесценція) або нанесенням проявника чи адсорбенту, які екстрагують з тріщин пенетрант, що ут-ворює контрастний рисунок тріщин матеріалу.

Для кольорового методу використовують кольорові рідини.