Испытания бетона неразрушающими методами: когда хватит склерометра, а когда нужны ультразвук и отрыв

Типичная ситуация на обследовании: подрядчик приносит протокол, где прочность колонн определена склерометром по «универсальной» зависимости из паспорта прибора, и на основании этого протокола просит подтвердить класс В25. Эксперт такой протокол не примет — и будет прав. Не потому, что склерометр плохой прибор, а потому, что метод упругого отскока измеряет не прочность, а твёрдость поверхностного слоя, и переводить одно в другое можно только по зависимости, построенной или привязанной для конкретного бетона.

Разница между «измерили прибором» и «определили прочность по ГОСТ» — это разница между цифрой для внутреннего пользования и результатом, который войдёт в поверочный расчёт, заключение экспертизы промышленной безопасности или отчёт об обследовании по ГОСТ 31937-2024. Разбираем методы ГОСТ 22690-2015 и ГОСТ 17624-2021, правила градуировочных зависимостей, переход к классу по ГОСТ 18105-2018 и содержание задания лаборатории.

Косвенные и прямые методы: в чём принципиальная разница

ГОСТ 22690-2015 «Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля» введён в действие с 1 апреля 2016 года приказом Росстандарта от 25.09.2015 № 1378-ст. Стандарт устанавливает шесть методов и жёстко делит их на две группы.

Метод	Группа	Что измеряется	Измерений на участке
Упругий отскок (склерометр)	Косвенный	Величина отскока бойка — твёрдость поверхности	9
Ударный импульс	Косвенный	Энергия удара и время контакта	10
Пластическая деформация	Косвенный	Размер отпечатка индентора	5
Отрыв	Косвенный	Усилие отрыва приклеенного диска	1
Скалывание ребра	Прямой (при стандартной схеме)	Усилие скалывания ребра конструкции	2
Отрыв со скалыванием	Прямой (при стандартной схеме)	Усилие вырыва анкера с фрагментом бетона	1 при глубине заделки от 40 мм, 2 при меньшей

Прямые методы — отрыв со скалыванием и скалывание ребра при испытаниях по стандартной схеме — допускается применять с зависимостями, приведёнными в приложениях к стандарту, для всех видов нормируемой прочности. Косвенные методы работают только через градуировочную зависимость, установленную для данного бетона. Универсальные зависимости производителя прибора по ГОСТ 22690-2015 допускается использовать лишь для ориентировочных значений; для оценки класса бетона их применять нельзя.

Ультразвук по ГОСТ 17624-2021: где он выигрывает

ГОСТ 17624-2021 «Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности» введён приказом Росстандарта от 16.12.2021 № 1795-ст с 1 сентября 2022 года взамен ГОСТ 17624-2012. Метод основан на измерении скорости ультразвукового импульса в бетоне, которая связана с его плотностью и упругими характеристиками. Два способа прозвучивания:

• сквозное — датчики на противоположных гранях; применяется там, где доступна база прозвучивания (колонны, балки, сборные элементы); одно измерение на участке;
• поверхностное — датчики на одной поверхности; для монолитных конструкций стандарт называет его основным способом; на участке не менее двух измерений.

Преимущество ультразвука — он «видит» не поверхностный слой, а объём бетона на пути импульса, поэтому меньше зависит от карбонизации, затирки и качества опалубки. Слабые места тоже есть: при поверхностном прозвучивании нужно учитывать положение арматуры (стандарт предписывает вести измерение под углом около 45° к стержням), нельзя работать по участкам с трещинами, отслоениями и кавернами, а зависимости, установленные при отрицательной температуре бетона, не применяются при положительной. Градуировочная зависимость — как правило линейная R = aV + b — строится по тем же правилам: минимум 12 единичных значений, коэффициент корреляции не ниже 0,7, остаточное среднеквадратическое отклонение не более 15 %.

Градуировочная зависимость: как построить и как привязать

Это центральный узел любой программы неразрушающего контроля. ГОСТ 22690-2015 даёт два пути.

Построение зависимости

По результатам испытаний в конструкциях — не менее 12 единичных значений, при которых косвенная характеристика сопоставляется с прочностью, определённой прямым методом или на образцах. По контрольным образцам — не менее 15 серий или 30 отдельных образцов. Зависимость признаётся пригодной, если остаточное СКО не превышает 15 % средней прочности, а коэффициент корреляции — не менее 0,7. Единичные значения с отклонением за пределы 0,5–1,5 среднего при прочности до 20 МПа отбраковываются. Построенную зависимость нужно корректировать не реже раза в месяц по не менее чем трём дополнительным результатам.

Привязка по прямому методу

Для обследования чаще используют второй путь: берут имеющуюся зависимость и привязывают её к бетону конкретной конструкции по результатам прямого метода — как правило, отрыва со скалыванием. Минимум три участка, на которых выполнены и косвенные измерения, и вырыв анкера; по ним рассчитывается коэффициент совпадения, который должен лежать в диапазоне 0,7–1,3. Если коэффициент вышел за пределы — исходная зависимость для этого бетона непригодна, и её нужно строить заново.

Отсюда практическое правило: склерометр или ультразвук без хотя бы трёх отрывов со скалыванием на однотипных конструкциях — это не определение прочности, а её оценка. Отрыв со скалыванием при этом имеет свои требования: глубина заделки анкера не менее максимального размера крупного заполнителя, стандартные глубины 35 и 48 мм, диапазон применения 5–100 МПа, участок без арматуры в зоне вырыва.

От измерений к классу: ГОСТ 18105-2018 и схема Г

Прочность на участке — ещё не класс бетона. Правила перехода устанавливает ГОСТ 18105-2018 «Бетоны. Правила контроля и оценки прочности», введённый приказом Росстандарта от 12.04.2019 № 130-ст с 1 января 2020 года. Стандарт предусматривает четыре схемы контроля. Три из них (А, Б, В) требуют определения характеристик однородности бетона — коэффициента вариации прочности — по контрольным образцам или по результатам неразрушающего контроля в текущем периоде либо непосредственно в контролируемой партии. Схема Г — контроль без непосредственного определения характеристик однородности; именно она применяется при обследовании существующих конструкций, когда партии бетона давно нет, а объём измерений ограничен.

Цена такой упрощённости — консервативная оценка: при схеме Г фактический класс бетона принимается равным 0,8 средней прочности по участкам. Если средняя прочность колонн по привязанной зависимости составила 31 МПа, фактический класс — В24,8, то есть проектный В25 формально не подтверждён. Коэффициент 0,8 компенсирует неизвестную однородность; хотите более высокую оценку — увеличивайте число участков и определяйте коэффициент вариации, переходя к схемам с оценкой однородности.

Что примет экспертиза и обследование, а что вернёт

ГОСТ 31937-2024 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния» (введён приказом Росстандарта от 10.04.2024 № 433-ст с 1 мая 2024 года взамен ГОСТ 31937-2011) прямо требует вводить в поверочный расчёт фактическую прочность материалов, полученную при обследовании. Эксперт, проверяющий отчёт или заключение ЭПБ здания на ОПО, будет смотреть на протокол именно с этой позиции.

Протокол примут, если в нём есть:

• ссылка на конкретный метод и стандарт (ГОСТ 22690-2015 или ГОСТ 17624-2021) с указанием способа прозвучивания или типа прибора;
• сведения о градуировочной зависимости: построена или привязана, по скольким участкам, коэффициент совпадения, СКО и коэффициент корреляции;
• результаты прямого метода (отрыв со скалыванием) на не менее чем трёх участках однотипных конструкций;
• число измерений на участке не ниже требований стандарта и схема расположения участков на конструкциях;
• расчёт фактического класса по ГОСТ 18105-2018 с указанием схемы контроля;
• сведения о поверке приборов и об аккредитации лаборатории.

Вернут протокол, где прочность определена склерометром по паспортной зависимости, участки выбраны «где удобно», измерения выполнены по заглаженной поверхности без зачистки или класс записан как средняя прочность без коэффициента 0,8.

Как заказчику сформулировать задание лаборатории

1. Цель. Укажите, для чего нужна прочность: приёмка монолита, обследование по ГОСТ 31937-2024, ЭПБ здания или сооружения на ОПО, спор с подрядчиком. От цели зависит требуемая схема контроля и допустимая погрешность.
2. Объём. Перечислите конструкции по типам (колонны, ригели, плиты, фундаменты) с ориентировочным числом элементов; лаборатория рассчитает число участков так, чтобы результат можно было обработать по ГОСТ 18105-2018.
3. Методы. Требуйте комбинацию: косвенный метод (ударный импульс или ультразвук) для массового охвата плюс отрыв со скалыванием минимум на трёх участках каждого типа конструкций для привязки зависимости. Для тонкостенных элементов и высокопрочных бетонов от В60 оговорите ограничения отдельно.
4. Исходные данные и доступ. Передайте проектный класс, год бетонирования и данные о составе бетона; обеспечьте расчистку поверхности и доступ к противоположным граням для сквозного прозвучивания.
5. Форма результата. Пропишите, что протокол должен содержать расчёт фактического класса по ГОСТ 18105-2018 с указанием схемы, а не только таблицу прочностей по участкам.

Научно-испытательная лаборатория НПИ «Недра» выполняет контроль прочности бетона на объекте всеми методами ГОСТ 22690-2015 и ГОСТ 17624-2021, включая отрыв со скалыванием для привязки градуировочных зависимостей, обрабатывает результаты по ГОСТ 18105-2018 и оформляет протоколы, которые принимают в обследованиях по ГОСТ 31937-2024 и в экспертизе промышленной безопасности зданий и сооружений. Если вам нужно подтвердить класс бетона монолита, обосновать поверочный расчёт или проверить чужой протокол, опишите объект и задачу в форме заявки ниже — инженер лаборатории предложит программу испытаний с нужным числом участков и методов.

Фото: S.C. Air National Guard, Flickr, Public domain