1402

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Пензенский государственный университет архитектуры и строительства»

И.Н. Максимова

МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СТРОИТЕЛЬСТВА

Рекомендовано Федеральным государственным бюджетным образовательным учреждением высшего профессионального образования «Московский государственный строительный университет» в качестве учебного пособия для студентов ВПО, обучающихся по программе бакалавриата

по направлению подготовки 270800 – «Строительство»

Регистрационный № рецензии 2320 от 25 апреля 2013 г.

Пенза 2013

1

УДК 69:006.91(075.8) ББК 38:30.10я73

М17

Рецензенты: кафедра «Строительные материалы и технологии» (зав. кафедрой доктор технических наук, профессор, чл.Bкор. РААСН В.Т. Ерофеев) Мордовского государственного университета им. Н.П. Огарева; доктор технических наук, профессор

Ю.Г. Иващенко (Саратовский государB ственный технический университет имени Ю.А. Гагарина)

Максимова И.Н.

М17 Метрологическое обеспечение строительства: учеб. пособие / И.Н. Максимова. – Пенза: ПГУАС, 2013. – 336 с.

ISBN 978 5 9282 0912 4

Рассматриваются вопросы: история развития метрологии; структура государB ственной системы обеспечения единства измерений; научная, техническая и норB мативная база метрологического обеспечения строительства; система физических величин и нормативные документы, применяемые в строительстве; метрологичеB ское обеспечение строительного контроля и основы контроля качества строиB тельных материалов.

В приложениях дается информация о средствах измерения, используемых в строительстве и серийно изготавливаемых на предприятиях, с основными их техническими характеристиками; перечне государственных стандартов, действуюB щих на территории Российской Федерации и регламентирующих правила и средства измерения в строительстве; терминологии, структуре и буквенных обозначениях системы нормативных документов; типовом перечне средств измерений, применяемых в строительстве.

Предлагаемое учебное пособие охватывает часть (несколько разделов) учебной программы дисциплины «Основы метрологии, стандартизации, сертификации и контроля качества» согласно ФГОС III поколения по направлению подготовки 270800 – Строительство (квалификация «бакалавр»).

Пензенский государственный университет ISBN 978 5 9282 0912 4 архитектуры и строительства, 2013

© Максимова И.Н., 2013

2

ПРЕДИСЛОВИЕ

Основной тенденцией в развитии метрологического обеспечения является переход от существовавшей ранее сравнительно узкой задачи обеспечения единства и требуемой точности измерений к принциC пиально новой задаче обеспечения качества измерений.

Качество измерений – понятие более широкое, чем точность измеC рений. Оно характеризует совокупность свойств средств измерений, обеспечивающих получение в установленный срок результатов измеC рений с требуемыми точностью (размером допускаемых погрешноC стей), достоверностью, правильностью, сходимостью и воспроизвоC димостью.

Понятие «метрологическое обеспечение» применяется, как правиC ло, по отношению к измерениям (испытанию, контролю) в целом. В то же время допускают использование термина «метрологическое обеспеC чение технологического процесса (производства, организации)», подC разумевая при этом метрологическое обеспечение измерений (испыC таний или контроля) в данном процессе, производстве, организации.

Объектом метрологического обеспечения являются все стадии жизненного цикла изделия (продукции) или услуги. Под жизненным циклом понимают совокупность последовательных взаимосвязанных процессов создания и изменения состояния продукции от формуC лирования исходных требований к ней до окончания эксплуатации или потребления.

Так, на стадии разработки продукции для достижения высокого качества изделия производится выбор контролируемых параметров, норм точности, допусков, средств измерения, контроля и испытания. Также осуществляется метрологическая экспертиза конструкторской и технологической документации.

Необходимый уровень достоверности измерений в строительстве определяют проектная документация и стандарты, а его возможность – метрологическое обеспечение. Стандарты ставят цели, которые должны быть достигнуты в производстве, а метрология является инC струментом, позволяющим прийти к этой цели кратчайшим путем. Метрология в строительном производстве находится на стыке производства и проектной документации.

Предлагаемое учебное пособие охватывает часть (несколько разделов) учебной программы дисциплины «Основы метрологии, стандартизации, сертификации и контроля качества» согласно ФГОС III поколения по направлению подготовки 270800 – Строительство (квалификация «бакалавр»).

3

Целью обучения студентов данной дисциплине является формиC рование у них знаний общих закономерностей проявлений колиC чественных и качественных свойств объектов посредством измерительC ных процедур (измерений) и понимания основ и роли стандартизации, сертификации и контроля качества в обеспечении безопасности и качества в строительстве, а также использование полученной при измеC рениях информации о количественных свойствах объектов для целенаC правленной производственной, научной, испытательной и иной деяC тельности в области строительства.

Задача данного учебного пособия – дать обучающимся необходиC мый объем теоретических и практических навыков, которые позволят организовывать метрологическое обеспечение строительных процесC сов, процессов производства строительной продукции и контроля качества в строительстве.

Вразделе 1 кратко изложена история развития метрологии.

Вразделе 2 рассмотрены принципы построения систем единиц физических величин, приведены основные понятия РМГ 29C99, даны определения основных единиц Международной системы единиц физических величин.

Вразделе 3, согласно СН 528C80, представлен типовой перечень применяемых в строительстве единиц физических величин, который разработан на основе анализа используемых в нормативных докуменC тах по строительству единиц и величин, расчетных формул, терминов и обозначений и действие которого распространяется на следующие разделы производных единиц: пространства и времени; строительной механики; гидромеханики и механики грунтов; электрических и магC нитных величин; строительной теплофизики, акустики и светотехники; ионизирующих излучений. Приведены правила образования и рекоC мендации по применению десятичных кратных и дольных единиц, а также их наименований и обозначений; правила написания наименоC ваний и обозначений производных единиц; рекомендации по применеC нию наименований физических величин; правила пересчета значений физических величин из ранее употреблявшихся и подлежащих изъятию единиц в единицы СИ, а также в допускаемые к применению единицы, не входящие в СИ.

Вразделе 4 изложены сведения о существующей структуре государственной системы обеспечения единства измерений, в том числе эталонной базе страны и парке средств измерений; некоторые вопросы нормативной правовой и методической базы метрологичеC ского обеспечения (состояние основных мероприятий по государственC

4

ному регулированию обеспечения единства измерений, интеграция в международную систему метрологии).

Вразделе 5 описана техническая база метрологического обеспеC чения: вопросы методики выполнения измерений, метрологической экспертизы технической документации, соблюдения требований к экспертам.

Вразделе 6 приведены данные о сложившейся системе нормаC тивных документов в строительстве.

Вразделе 7 кратко изложены нормативные требования к поверке средств измерений в строительстве.

Вразделе 8 обоснованы нормативные требования по метрологиC ческому обеспечению строительного контроля: описаны существующие виды контроля, специальные контролирующие службы; обобщены реC зультаты анализа номенклатуры средств измерений с оценкой возможC ностей и методов контроля качества отдельных видов строительноC монтажных работ, выполненных с использованием различных строиC тельных конструкций и конструкционных материалов (бетон, камень, арматура, цемент, металл и др.); представлены рекомендации по организации и осуществлению контроля качества, позволяющие оперативно ориентироваться по основным параметрам действующих нормативных документов на основные виды строительноCмонтажных и специальных работ, строительных материалов, изделий и конструкций; рассмотрен порядок осуществления геодезического контроля точности

иприемки различных видов геодезических работ; приведена номенклаC тура важнейших групп строительных материалов и изделий с излоC жением основных требований, предъявляемых к ним, и освещением существующих технических правил и положений, необходимых для правильной оценки свойств строительных материалов.

Автор будет благодарен за замечания, высказанные по содержанию данного учебного пособия.

5

Основными целями метрологического обеспечения строительства являются:

повышение качества и экологической безопасности строительC ной продукции;

повышение эффективности управления строительным произC водством;

обеспечение метрологического сопровождения сертификации продукции;

повышение эффективности экспериментов и испытаний. Количество контрольноCизмерительных операций в строительстве

постоянно возрастает, превышая в ряде случаев число технологических операций, а ошибки при выполнении их в равной степени снижают качественные показатели строительства.

Измерения являются основным источником информации о количестве, свойствах, физикоCмеханических и геометрических харакC теристиках строительных материалов, конструкций и технологических процессов, на основе которых осуществляют учет, управление и техническое совершенствование всех этапов возведения зданий и сооружений.

В строительном производстве деятельность метрологической служC бы должна быть тесно увязана с технологией выполнения работ.

Для обеспечения требуемой точности и высокой надежности всех контрольноCизмерительных операций необходимо соблюдение следуюC щих условий:

в технической документации должно быть предусмотрено необC ходимое количество контрольных операций с указанием методов и средств измерений;

измерительные приборы должны поверяться через строго установленные промежутки времени;

для всех измерений должна быть разработана документация, определяющая методику измерений;

строительноCмонтажные участки должны быть обеспечены необходимыми измерительными приборами;

измерения должны осуществляться работниками соответC ствующей квалификации, имеющими специальную подготовку.

Несоблюдение хотя бы одного из вышеперечисленных условий приводит к получению неверных или недостаточно надежных реC зультатов.

Номенклатура и объем контрольноCизмерительных операций в строительстве достаточно велики. Например, только в строительноC монтажном производстве необходимо измерять и контролировать

7

около 600 показателей. Для их измерения используют до 700 наимеC нований различных видов приборов, машин, оборудования и инструC ментов; поэтому для выполнения качественных измерений на строиC тельной площадке должны быть приборы необходимой точности измерений и специалисты, умеющие их применять.

Возможность достижения точности измерений осуществляется за счет метрологического обеспечения. Несвоевременные и недостоC верные данные отрицательно влияют на качество строительства, а следовательно, и на его безопасность.

Определенную сложность в решении проблем качества создает недостаточность законодательной, нормативноCтехнической и методиC ческой базы, связанная с глобальным пересмотром и реформированием систем технического регулирования строительства.

Итак, перед строительной отраслью стоит сложнейшая задача поC вышения качества вновь вводимого жилья, его надежности и долC говечности.

8

1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ МЕТРОЛОГИИ

Метрология как наука и область практической деятельности имеет древние корни. На протяжении развития человеческого общества измерения были основой взаимоотношений людей между собой, с окружающими предметами, природой. При этом вырабатывались определенные представления о размерах, формах, свойствах предметов

иявлений, а также правила и способы их сопоставления. РаздробленC ность территорий и населяющих их народов обуславливала индивиC дуальность этих правил и способов. Поэтому появлялось множество единиц для измерения одних и тех же величин.

Наименования единиц и их размеров в давние времена давались чаще всего в соответствии с возможностью определения их без спеC циальных устройств, т.е. ориентировались на те, что были «под руками

ипод ногами». В России в качестве единиц длины были пядь, локоть. Первоначально под пядью понимали максимальное расстояние между концами вытянутых большого и указательного пальцев взрослого человека. В XVI в. мерную пядь приравняли к четверти аршина, а в дальнейшем пядь как мера длины постепенно вышла из употребления.

Локоть как мера длины применялась в древние времена во многих государствах (на Руси, в Вавилоне, Египте и других странах) и опредеC лялась как расстояние по прямой от локтевого сгиба до конца среднего пальца вытянутой руки (или большого пальца, или сжатого кулака). Естественно, размер локтя был различным.

Одной из основных мер длины в России долгое время была сажень (упоминается в летописях начала Х в.). Размер ее также был не поC стоянен. Применялись: простая сажень, косая сажень, казенная сажень

идр. При Петре 1 по его Указу русские меры длины были согласованы с английскими мерами. Так одна сажень должна была равняться семи английским футам. В 1835 г. Николай 1 своим «Указом правительC ствующему Сенату» утвердил сажень в качестве основной меры длины в России. В соответствии с этим Указом за основную единицу массы был принят образцовый фунт, как кубический дюйм воды при темпеC ратуре 13,3 градуса Реомюра в безвоздушном пространстве (фунт равC нялся 409,51241 грамм).

Кроме перечисленных мер длины в России использовались и друC гие меры длины: аршин (0,7112 м), верста (в разные времена размер версты был различным).

Для поддержания единства установленных мер еще в древние времена применялись эталонные (образцовые) меры, которые храниC лись в Церквях, т.к. Церкви являлись наиболее надежными местами

9

для хранения ценных предметов. В принятом в 1134C1135г. Уставе говорилось, что переданные на хранение епископу меры надлежало «блюсти без пакости, ни умаливати, ни умноживати и на всякий год взвешивати». Таким образом, уже в те времена производилась операция, которая позже стала называться поверкой.

За умышленно неправильные измерения, обман, связанные с приC менением мер, предусматривались строгие наказания («казнити близко смерти»).

По мере развития промышленного производства повышались треC бования к применению и хранению мер, стремление к унификации размеров единиц. Так, в 1736 г. российский Сенат образовал комиссию мер и весов. Комиссии предписывалось разработать эталонные меры, определить отношения различных мер между собой, выработать проект Указа по организации поверочного дела в России. Архивные материалы свидетельствуют о перспективности замыслов, которые предполагала реализовать комиссия. Однако изCза отсутствия средств эти замыслы в то время не были реализованы.

В1841 году в соответствии с принятым Указом «О системе Российских мер и весов», узаконившим ряд мер длины, объема и веса, было организовано при Петербургском монетном дворе Депо образC цовых мер и весов – первое государственное поверочное учреждение. Основными задачами Депо являлись: хранение эталонов, составление таблиц русских и иностранных мер, изготовление менее точных по сравнению с эталонами образцовых мер и рассылка последних в региоC ны страны. Поверка мер и весов на местах была вменена в обязанность городским думам, управам и казенным палатам. Были организованы «ревизионные группы», включающие представителей местных властей

икупечества, имеющие право изымать неверные или неклейменные меры, а владельцев таких мер привлекать к ответственности. Таким образом, в России были заложены основы единой государственной метрологической службы.

Вначале ХVIII в. появились книги, в которых содержалось описание действующей русской метрологической системы: Л.Ф.МагC ницкого «Арифметика» (1703 г.), «Роспись полевой книги» (1709 г.). Позже, в 1849 г. была издана первая научноCучебная книга Ф.И. ПетC рушевского «Общая метрология» (в двух частях), по которой учились первые поколения русских метрологов.

Важным этапом в развитии русской метрологии явилось подпиC сание Россией метрической конвенции 20 мая 1875 г. В этом же году была создана Международная организация мер и весов (МОМВ). МесC то пребывания этой организации – Франция (г. Севр). Ученые России

10