НАТУРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ КОНСТРУКЦИЙ

  Испытание пробной нагрузкой производится в случаях, когда при обследовании не может быть четко установлена расчетная схема конструкции или когда выявить фактические параметры ее технического состояния обычными методами обследования не представляется возможным, а поверочные расчеты не дают достаточно надежных результатов.
  По характеру внешних воздействий различают испытания статической и испытания динамической нагрузкой. При статических испытаниях конструкцию загружают неподвижными нагрузками в определенном порядке с постепенно нарастающим увеличением. Динамические испытания проводятся при нагрузках, резко изменяющих свои значения во времени или меняющих в процессе испытаний свое положение на испытываемой конструкции.
  Для оценки жесткости и трещиностойкости железобетонных конструкций статические испытания являются прямым методом контроля. При этом жесткость оценивается обычно по величине прогибов, а трещиностойкость – по усилию трещинообразования и ширине раскрытия трещин.
  При оценке прочности конструкции метод статического испытания является косвенным, так как конструкция обычно не доводится до разрушения, а наибольшая величина статической нагрузки, приложенной к изделию при испытании, принимается равной эксплуатационной (т. е. без извлечения се из состава здания и сооружения), а также в демонтированном состоянии на специальном стенде.
  Испытание конструкций пробным нагружением производится при положительной температуре воздуха. Перед началом испытаний проводят освидетельствование конструкций, а именно: определяют фактическую прочность бетона одним из неразрушающих методов, проверяют геометрические размеры конструкции и отклонения их от проектных размеров; фиксируют места расположения внешних дефектов (трещин, сколов и др.), измеряют шаг трещин и максимальную ширину их раскрытия, на трещины устанавливают гипсовые маяки.
  При проведении испытаний фиксируют образование и развитие трещин, ширину их раскрытия, замеряют прогибы и смещение арматуры относительно бетона на торцах конструкции. Результаты испытаний заносят в специальные ведомости, там же зарисовывается схема развития трещин.
  Для оценки жесткости конструкций по результатам испытаний необходимо знать фактический, контрольный, проектный и предельно допустимый прогибы конструкции, каждый из которых определяется соответственно в процессе испытаний согласно указаниям норм как прогиб от контрольной нагрузки по проверке жесткости, прогиб по расчету от эксплуатационной нагрузки и по нормам проектирования. Трещиностойкость конструкции оценивают по значениям нагрузок, вызывающих появление первых трещин, или по ширине раскрытия трещин при контрольных нагрузках.
  Конструкции, к которым предъявляются требования 1-й категории трещиностойкости, оценивают сопоставлением полученного усилия трещинообразования с его вычисленным контрольным значением. Конструкции, к трещиностойкости которых предъявляют требования 2-й и 3-й категории, оценивают путем сопоставления замеренных величин ширины раскрытия трещин с их контрольными значениями.
Во время проведения испытаний конструкций, особенно при испытании их в эксплуатируемом проектном положении на обследуемом объекте, необходимо принимать меры к обеспечению безопасности работ. Доступ посторонних лиц в зону проведения испытаний должен быть запрещен.
  При испытании должны приниматься меры по предотвращению обрушения испытываемой конструкции, загрузочных устройств и загружающих материалов.
  Основными задачами испытания конструкций и сооружений динамической нагрузкой являются:
• определение динамических характеристик эксплуатационных нагрузок (их значения, направления, частоты);
• выявление основных динамических характеристик: амплитуды колебаний, частоты, ускорения, формы вынужденного колебания и динамического коэффициента при работе конструкций на эксплуатационные нагрузки;
• влияние динамической нагрузки на прочность, жесткость и трещиностойкость конструкции;
• возможность установки на конструкцию агрегатов с динамическими нагрузками;
• влияние динамической нагрузки на нормальные эксплуатационные условия сооружений и на ход технологического процесса;
• влияние физиологического воздействия вибрации сооружения на организм человека.
Для получения отмеченных динамических характеристик при испытании и обследовании конструкций используются три основных вида динамических нагрузок:
• неподвижная вибрационная нагрузка, создаваемая работой механизмов и агрегатов с неуравновешенными массами (различные станки, вентиляторы, стационарные двигатели или специальные возбудители вынужденных колебаний – вибростенды и вибромашины);
• ударная нагрузка, передаваемая на конструкцию через песчаную подушку при падении специальных грузов массой, равной 0,1% от массы конструкции с высоты 2–2,5 м; возможно также создание ударной нагрузки при резком удалении груза, подвешенного на конструкцию с нижней стороны;
• подвижная вибродинамическая нагрузка (мостовые краны, различные транспортные средства, конвейеры и т.д.).
  Параметры колебаний или динамические характеристики определяются по специальным графикам – виброграммам, получаемым с помощью регистрирующих приборов.
  Динамические испытания могут проводиться для конструкций, эксплуатируемых при статических и динамических нагрузках. В первом случае динамические испытания строительных конструкций в режиме собственных или вынужденных колебаний позволяют по полученным характеристикам – частоте и декременту колебаний – косвенно судить об основных показателях качества железобетонных конструкций – прочности, жесткости, трещиностойкости. Оценка этих показателей производится на основе градировочных зависимостей, полученных но результатам серии испытаний аналогичных конструкций статической нагрузкой и неразрушающими методами.
  В том случае, когда конструкция не удовлетворяет условиям прочности или резонирует, необходимо принять соответствующие меры, которые выбирают в зависимости от технической и экономической эффективности: изменение жесткости конструкции, положения агрегата на конструкции, числа оборотов и т. д.
  Оценка параметров вибрации проводится на основе сравнения их с предельно допустимыми из условия обеспечения нормальной жизнедеятельности людей и работы технологического оборудования.
  Если замеренные параметры окажутся выше допустимых, то необходимо разработать инженерное решение по снижению отрицательных воздействий указанных колебаний.
  Метод измерения плотности теплового потока.
  Метол измерения плотности теплового потока основан на принципе вспомогательной стенки. На преобразователе теплового потока, который прикладывают к поверхности ограждающей конструкции, в установившемся режиме теплообмена создается температурный перепад, пропорциональный плотности теплового потока, проходящего через ограждение.
  Плотность теплового потока через отражающие конструкции измеряется прибором ИТП-7. Он представляет собой совокупность преобразователя теплового потока в электрический сигнал постоянного тока с измерительным устройством, содержащим автокомпенсационный микромилливольтметр постоянного тока, шкала измерительного механизма которого проградуирована в единицах теплового потока.
  Отбор и испытания образцов и материалов из конструкций.
  В процессе обследования отбирают образцы бетона и стали для проведения в лабораторных условиях физико-механических и физико-химических исследований. Для оценки степени агрессивных воздействий отбирают также пробы фунтов, грунтовых вод, ныли, технической воды и др.
  Количество образцов бетона, отбираемых для дальнейших физико-химических исследований, должно составлять не менее трех из каждой генеральной совокупности. Кроме того, дополнительно отбирают образцы (не менее трех) на участках, где состояние конструкций отличается от состояния основной массы однотипных элементов. Если по результатам определения показателей глубины нейтрализации, величины рН и т.д.) значения, установленные на основе испытаний трех образцов одной партии, отличаются между собой более чем на 30%, из этой конструкции дополнительно отбирают не менее шести образцов.
  Количество образцов арматурной стали, отбираемых для лабораторных исследований (с целью контроля класса стали), должно оставлять не менее трех для каждого проверяемого класса арма-ivpbi, примененного при строительстве объекта. Для определения прочностных и деформативных характеристик арматуры неизвестного класса число образцов должно быть не менее десяти.
  Отбор образцов арматуры и стружки для химического анализа производится на участках конструкций с возможно меньшими напряжениями с последующим восстановлением площади сечения стержней накладками. Если из существующих элементов извлекают образцы арматуры, стружку рекомендуется отбирать из этих образцов указанной выше длины; допускается отбор отрезков меньшей длины с последующим изготовлением образцов.
  При отборе образцов арматуры классов А-II и A-III. для испытания на растяжение из сварных каркасов рекомендуется выбирать отрезки стержней арматуры с включением участков поперечной приварки с целью выявления влияния сварки на прочностные деформативные свойства арматуры. Образцы с участками сварки особенно желательны при наличии коррозии арматуры.
  Отбор образцов бетона из существующих конструкций производится отколом, выпиливанием или высверливанием. Для выпиливания используют участки конструкций без арматуры.
  Метод извлечения образцов выбирают в зависимости от вида испытания, массивности сооружения и наличия инструментов, способных обеспечить извлечение образцов и целостность исследуемой конструкции.
  Глубина отбора проб бетона назначается с учетом результатов колориметрических испытаний. Размер проб должен выбираться с учетом максимальной крупности заполнителя.
  Взятые пробы бетона для химических исследований должны сразу помещаться в полиэтиленовые пакеты или бюксы и герметизироваться. Масса каждого образца назначается в зависимости от видов намеченных исследований.
  При определении прочности бетона ультразвуковым методом, методом пластической деформации или упругого отскока требуется, обязательная привязка градуировочных зависимостей параллельным испытанием отобранных образцов или методом местных разрушений для конкретных групп или участков конструкций.
  Фактическая прочность в зависимости от состояния бетона для группы однотипных конструкций, одной конструкции или отдельной ее зоны определяется из среднего значения (ускоренная оценка) конкретных испытаний бетона.
  При лабораторных исследованиях образцов, отобранных из железобетонных конструкций, определяют: прочность, влажность, водопоглощение и пористость бетона; щелочность бетона, водорастворимость компонентов, содержание ионов SO4, СL и других веществ; расчетные параметры стальной арматуры.
  Определение прочности бетона производят испытанием на сжатие образцов, извлеченных из конструкций (кубов, цилиндров).
  Результаты испытания приводят к кубиковой прочности бетона умножением на коэффициент, определяемый по соотношению прочности бетона кернов (соответствующих по форме и размерам кернам, отобранным из конструкций), высверленных из кубов, и прочности самих кубов.
  Дифференциальный термический анализ производят на пирометрах ФПК или скоростных установках типа УТА. Фазовый рентгеновский анализ выполняют на дифрактомстрах УРС с гониометром типа ГУР. Для каждого исследуемого участка образца производится 3–5 определений.
  Для исследований используют микроскопы типа МБК-6 и др.
  Определение в растворной части бетона количества ангидрида серной кислоты S03, связанного цементным камнем, выполняется ионообменным методом.
  Определение водорастворимых компонентов производится путем растворения приготовленного материала в дистиллированной воде.
  Характер пористости оценивают сравнением дифференциального распределения наблюдаемых пор по размерам.
  Установление марки стали и способа ее выплавки (спокойная, полуспокойная, кипящая) производят по результатам химических анализов. При этом определяют содержание в стали углерода, марганца, кремния, серы и фосфора. В отдельных случаях определяют содержание других компонентов.
  Прочность арматуры определяется по ее профилю или по результатам испытаний образцов, вырезанных из обследуемой конструкции.
  Профиль арматуры устанавливается с помощью радиографического метода или вскрытием. Расчетное сопротивление арматуры в этом случае для выполнения поверочных расчетов принимается для гладкой арматуры 155; для арматуры периодического профиля при профиле «винтом» – 245, а при профиле «елочкой» – 295 МПа.
  При ориентированном определении класса арматуры по ее профилю количество участков вскрытий арматуры одного диаметра должно быть не менее четырех, а при наличии коррозионных повреждений – восьми.
  Ширину раскрытия трещин на уровне центра тяжести растянутой арматуры определяют не менее чем в трех местах по длине конструкции, включая место максимального раскрытия, с помощью переносных отсчетных микроскопов, оптических луп, трафаретов.
  Развитие трещин во времени контролируется гипсовыми, стеклянными или металлическими маяками, переносными индикаторами часового типа, установленными на поверхность конструкции.