Методы технического обследования зданий и сооружений

Метод выбирается под вопрос, а не под прибор

Заказчик обычно спрашивает, каким прибором мы работаем. Правильный первый вопрос другой: что именно нужно узнать о конструкции. От ответа зависит и метод, и объём работ, и то, можно ли обойтись без вскрытия.

Ограничение, о котором чаще всего не знают: метод привязан к материалу. Ультразвуковая дефектоскопия работает по металлу и плотным однородным материалам и не работает по дереву, пенопласту, бумаге. Магнитный метод бесполезен на неармированной кладке. Универсального прибора, который показывает состояние здания, не существует — есть набор методов, каждый со своей областью применения и своими ограничениями.

Вид, метод и средство: как классифицируют неразрушающий контроль

В разговоре ультразвук, дефектоскопия и прибор стоят в одном ряду. В нормативке это три разных уровня, и смешение их — самая частая причина, по которой протокол приходится переписывать. Разводит уровни ГОСТ Р 56542-2019 «Контроль неразрушающий. Классификация видов и методов»: он «устанавливает классификацию видов и методов неразрушающего контроля», и, что существенно для нашей практики, его «допускается применять для проведения неразрушающего контроля на особо опасных и технически сложных объектах».

Вид — верхний уровень: «Группа методов неразрушающего контроля, в зависимости от физических явлений, положенных в его основу». Перечень закрытый — контроль «в зависимости от физических явлений, положенных в его основу, подразделяют на следующие виды», и видов ровно девять.

Метод — уровень ниже: «Правила применения определенных принципов и средств контроля». Методов в стандарте почти сотня: «Методы неразрушающего контроля классифицируют по следующим признакам» — по характеру взаимодействия физических полей с объектом, по первичному информативному параметру и по способу получения первичной информации. Один вид даёт разные методы на каждом признаке: по характеру взаимодействия контроль бывает методом прошедшего излучения — «основанный на регистрации волн, полей или потока элементарных частиц, прошедших сквозь контролируемый объект» — или отражённого, «основанный на регистрации волн, полей или потока элементарных частиц, отраженных от дефекта или поверхности раздела двух сред». По способу получения информации радиационный вид даёт радиографический метод, «основанный на преобразовании радиационного изображения контролируемого объекта в радиографический снимок», а магнитный — магнитопорошковый, «основанный на анализе магнитных полей рассеяния с использованием в качестве индикатора ферромагнитного порошка или магнитной суспензии». Обычный осмотр в этой системе тоже метод — визуальный, «основанный на получении первичной информации об объекте при визуальном наблюдении или с помощью оптических приборов».

Средство — третий уровень, собственно прибор. Индикатором стандарт называет «прибор, устройство, элемент или вещество, предназначенные для регистрации первичных информативных параметров в форме, удобной для восприятия человеком». Марка прибора не заменяет ни вид, ни метод: в протоколе должны быть все три, иначе непонятно, что именно измерялось.

Отсюда правило именования: «В названии метода должны присутствовать классификационные признаки, изложенные выше, свойственные данному методу неразрушающего контроля». Поэтому привычное ультразвуковое обследование строго говоря относится к акустическому виду, а ультразвук — лишь диапазон частот: «При использовании возбуждаемых упругих волн ультразвукового диапазона частот (выше 20 кГц) допустимо применение термина» с приставкой ультразвуковой. Так же и с радиационным видом: слово радиационный в названии метода «может заменяться словом, обозначающим конкретный метод ионизирующего излучения» — отсюда рентгенографический и гамма-графический в протоколах.

Практический вывод для программы обследования: методы не выбирают поодиночке. Стандарт прямо разрешает — «Допускается применение комбинированных методов одного или нескольких видов неразрушающего контроля, классифицируемых по различным признакам». Связка акустического и магнитного контроля на одной железобетонной конструкции — норма, а не избыточность: первый даёт прочность и внутренние неоднородности, второй — армирование, без которого точки для первого попросту нельзя назначить.

Главное, что нужно знать о неразрушающем контроле

Косвенные методы не измеряют прочность. Они измеряют физическую величину: высоту отскока бойка, параметры ударного импульса, скорость прохождения ультразвука. Прочность получается пересчётом — по градуировочной зависимости.

ГОСТ 22690-2015 определяет градуировочную зависимость как связь между косвенной характеристикой и прочностью бетона на сжатие, установленной разрушающим или прямым неразрушающим методом. Стандарт допускает три способа её построения:

• испытание участков конструкции косвенным методом с отбором кернов из тех же участков и их испытанием по ГОСТ 28570;
• параллельные испытания одних и тех же участков косвенным и прямым неразрушающим методом;
• испытание стандартных бетонных образцов косвенным методом с последующими механическими испытаниями по ГОСТ 10180.

Практический смысл для заказчика простой. Прибор, к которому не привязана градуировочная зависимость для конкретного бетона, показывает число, а не прочность: заводская зависимость составлена для условного бетона, а в конструкции — свой состав, свой возраст, своя карбонизация поверхностного слоя. Расхождение бывает не на проценты. Поэтому в протоколе должно быть видно, какая зависимость применялась и как она получена, — и это первое, на что смотрит эксперт, когда оценивает чужое заключение.

Прочность бетона

Механические методы по ГОСТ 22690-2015 делятся на косвенные и прямые. Упругий отскок и ударный импульс — косвенные: быстрые, не оставляющие следов, пригодные для массового съёма показаний по большому числу точек. Отрыв со скалыванием — прямой: участок бетона доводится до разрушения, измеренное усилие напрямую связано с прочностью, но на конструкции остаётся локальное повреждение, которое затем заделывается.

Рабочая схема — комбинация: массовый съём косвенным методом по всей конструкции и несколько прямых испытаний для привязки. Так получается и покрытие, и достоверность.

Ультразвуковой метод по ГОСТ 17624-2021 определяет прочность по скорости прохождения волны сквозным или поверхностным прозвучиванием. Он же — единственный способ заглянуть внутрь монолита без вскрытия: по изменению скорости и затухания видны пустоты, расслоения и зоны пониженной плотности. Подробнее — в разделе об ультразвуковом обследовании.

Область применения механических методов стандарт задаёт широко: их «применяют для определения прочности бетона на сжатие в установленном проектной документацией промежуточном и проектном возрасте и в возрасте, превышающем проектный, при обследовании конструкций». Всего методов шесть — упругого отскока, ударного импульса, пластической деформации, скалывания ребра, отрыва и отрыва со скалыванием. Прямыми из них считаются два: метод отрыва со скалыванием по стандартной схеме приложения А и метод скалывания ребра по стандартной схеме приложения Б «являются прямыми неразрушающими методами определения прочности бетона». Остальные — косвенные, и для них действует общее правило: «В общем случае неразрушающие механические методы определения прочности бетона являются косвенными неразрушающими методами определения прочности. Прочность бетона в конструкциях определяют по экспериментально установленным градуировочным зависимостям».

Границы применимости механических методов

У каждого метода есть диапазон прочности, за пределами которого его показания недостоверны. ГОСТ 22690-2015 сводит диапазоны в таблицу и оговаривает: «Стандартные схемы испытаний применимы в ограниченном диапазоне прочности бетона», а «Применение методов за пределами рекомендуемых в таблице 1 диапазонов прочности бетона допускается при научно-техническом обосновании» — по результатам исследований на средствах измерений, аттестованных для расширенного диапазона.

Сверху есть ещё одна граница: для тяжёлых бетонов проектных классов В60 и выше, а также при средней прочности на сжатие от 70 МПа в монолитных конструкциях контроль ведут с учётом положений ГОСТ 31914.

Дальше идут условия, которые в чужих протоколах опускают чаще всего, — а эксперт проверяет их первыми.

• Состояние поверхности. «Прочность бетона определяют на участках конструкций, не имеющих видимых повреждений» — отслоений защитного слоя, трещин, каверн. Замер по повреждённому участку даёт заниженное значение, которое потом нечем объяснить.
• Возраст бетона. Возраст контролируемой конструкции «не должен отличаться от возраста бетона конструкций (участков, образцов), испытанных для установления градуировочной зависимости, более чем на 25 %». Для обследования старых зданий это ключевая оговорка: заводская зависимость, построенная на молодом бетоне, к сорокалетней конструкции неприменима, и стандарт делает исключение только для бетона старше двух месяцев при построении зависимости заново.
• Температура. «Испытания проводят при положительной температуре бетона»; работа при отрицательной допускается, но не ниже минус 10 °С и только по зависимости, установленной или привязанной для таких условий. Обратный ход запрещён: «Градуировочные зависимости, установленные при температуре бетона ниже 0 °С, не допускается применять при положительных температурах». Зимнее обследование — не то же самое, но в куртке.
• Шероховатость. Шероховатость поверхности участка «должна соответствовать шероховатости поверхности участков конструкции (или кубов), испытанных при установлении градуировочной зависимости». Затёртая поверхность и опалубочная дают разные показания одним и тем же прибором.
• Размер участка и разброс на нём. Испытания проводят на участке площадью от 100 до 900 см², а «Отклонение отдельных результатов измерений на каждом участке от среднего арифметического значения результатов измерений для данного участка не должно превышать 10 %». Выпавшие значения отбраковываются, а не усредняются молча.
• Число измерений на участке. Не меньше девяти при упругом отскоке, десяти при ударном импульсе, пяти при пластической деформации, двух при скалывании ребра и одного при отрыве и отрыве со скалыванием. С этим связана и минимальная толщина конструкции: 100 мм для упругого отскока, 170 мм для скалывания ребра, 150 мм от края конструкции до анкера при отрыве со скалыванием.
• Приборы. Средства измерений «должны быть аттестованы и поверены в установленном порядке», а анкеры для отрыва со скалыванием берут такие, «глубина заделки которых должна быть не менее максимального размера крупного заполнителя бетона испытуемой конструкции».

Отдельная строка, которая объясняет половину споров по чужим заключениям: «Показания приборов, градуированных в единицах прочности бетона, следует рассматривать как косвенный показатель прочности бетона». Цифра в мегапаскалях на экране склерометра — ещё не прочность.

Что делает градуировочную зависимость пригодной

Сама по себе построенная зависимость ничего не гарантирует — у неё есть измеримые критерии годности, и все они в ГОСТ 22690-2015.

Объём исходных данных. «Минимальное число единичных значений для построения градуировочной зависимости по результатам испытаний прочности бетона в конструкциях» — двенадцать. Участки подбирают так, чтобы среди них были те, «на которых получены максимальное, минимальное и промежуточные значения косвенного показателя»: зависимость, построенная на узком пучке близких значений, не работает по краям диапазона. Если зависимость строят на образцах, «используют не менее 15 серий образцов-кубов» или не менее 30 отдельных кубов, изготовленных «в разные смены, в течение не менее 3 сут из бетона одного номинального состава, по одной технологии, при том же режиме твердения, что и конструкция, подлежащая контролю».

Статистика. Зависимость принимается, если остаточное среднее квадратическое отклонение получилось «не превышающее 15 % среднего значения прочности бетона участков или образцов, использованных при построении зависимости, и коэффициент (индекс) корреляции не менее 0,7». Два числа — 15 % и 0,7 — и есть тот минимум, который стоит спросить у подрядчика, прежде чем принимать его протокол.

Срок жизни. Зависимость не вечная: «Корректировка установленной зависимости для бетонов в промежуточном и проектном возрасте должна проводиться не реже одного раза в месяц», причём «Число образцов или участков дополнительных испытаний при проведении корректировки должно быть не менее трех».

Границы применения. Прочность считают по зависимости только «при условии, что вычисленное значение косвенного показателя находится в пределах установленной (или привязанной) зависимости» — экстраполяция за крайние точки не допускается.

Чем нельзя пользоваться. Зависимости, заложенные производителем прибора или взятые из справочника, «допускается использовать только для получения ориентировочных значений прочности». И дальше прямой запрет: «Не допускается использовать ориентировочные значения прочности без привязки к конкретным условиям для оценки класса бетона по прочности». То есть заключение, где класс бетона определён склерометром на заводских настройках, нормативно несостоятельно — независимо от того, насколько аккуратно оно оформлено.

Сколько участков контроля нужно на конструкцию

ГОСТ 22690-2015 отсылает к смежному стандарту: «Число и расположение контролируемых участков в конструкциях должны соответствовать требованиям ГОСТ 18105» — и тут же делает оговорку ровно про наш случай: «При определении прочности бетона обследуемых конструкций число и расположение участков должны приниматься по программе проведения обследования».

Оговорка не отменяет ГОСТ 18105-2018, а задаёт порядок: ориентиры берут оттуда — «Настоящий стандарт может быть использован при инспекционном контроле и проведении обследований бетонных и железобетонных изделий и конструкций», — а окончательное число закрепляют в программе под конкретный объект. Сама оценка прочности «следует проводить статистическими методами с учетом характеристик однородности бетона по прочности», а при обследовании её «проводят с обязательным использованием градуировочных зависимостей, предварительно установленных или привязанных к конкретным условиям».

Схем контроля четыре, и различаются они тем, откуда берётся однородность бетона.

При обследовании обычно работают по схеме В — по группе однотипных конструкций. Схема Г остаётся, когда «невозможно получить число результатов определения прочности бетона, предусмотренное схемами» А, Б и В, «или когда доступ к бетону ограничен конструктивными решениями»: «Для конструкций с ограниченным доступом к бетону (несъемная опалубка, многослойные конструкции, заглубленные сооружения и т.п.)».

За схему Г платят точностью, и цена прописана прямо: фактический класс бетона «при контроле по схеме Г принимают равным 80 % фактической средней прочности бетона». Пятая часть измеренного списывается на неопределённость. Для поверочного расчёта это часто и есть разница между запас есть и требуется усиление — поэтому объём точек мы планируем так, чтобы уйти со схемы Г, если конструкция это позволяет.

Ориентиры по числу участков, из которых мы исходим при составлении программы:

• один участок на 20 м² «и не менее шести для каждой плоской конструкции (стена, перекрытие, фундаментная плита) и захватки»;
• «одного участка на 4 м длины и не менее трех для каждой линейной горизонтальной конструкции (балка, ригель)»;
• «шести участков на каждую линейную вертикальную конструкцию (колонна, пилон)».

Если разброс значений оказался велик, объём не сокращают, а наоборот: «должно быть увеличено число результатов испытаний, учитываемых в оценке, или должна быть проведена оценка с разделением на партии, группы и зоны конструкций с меньшей вариацией прочности бетона». Разделение на зоны — рабочий приём: одна и та же плита может иметь разную прочность по захваткам бетонирования, и усреднение по всей плите прячет слабую зону.

Есть и ловушка, в которую попадают задним числом. Если по схеме Г результат не проходит, стандарт отправляет добирать данные — «то для принятия окончательного решения о приемке следует проводить контроль по схеме» В. Но для конструкций с ограниченным доступом этот путь закрыт: «Применение схемы В для контроля прочности конструкций с ограниченным доступом к бетону» не предусмотрено. Для заглублённых сооружений и несъёмной опалубки добор точек ничего не изменит — решение принимается на основании расчёта и вскрытий, а не на дополнительных замерах.

Результаты в любом случае «должны быть приведены в документе о результатах контроля или результатах обследования». А если класс бетона не дотянул до проектного, вывод о судьбе конструкции — не наша единоличная компетенция: возможность использования или необходимость усиления «должна быть согласована с проектной организацией объекта строительства».

Арматура, защитный слой и скрытые дефекты

Магнитный и электромагнитный контроль по ГОСТ 22904-2023 даёт расположение стержней, их диаметр и толщину защитного слоя бетона. Это нужно в двух качествах сразу.

Как самостоятельный результат: фактическое армирование — исходные данные для поверочного расчёта, а недостаточный защитный слой — самостоятельный дефект, предопределяющий раннюю коррозию арматуры независимо от прочности бетона.

Как подготовка к остальным измерениям: точки контроля прочности назначаются в стороне от стержней, иначе арматура исказит результат. Порядок работы поэтому обратный тому, что кажется логичным: сначала находят арматуру, потом мерят бетон. Методическая сторона — в разделе об электромагнитном методе.

Металл

По металлическим конструкциям задача обычно иная: не прочность, а фактическая толщина и внутренние дефекты. Коррозия съедает сечение изнутри и под слоем окраски, а сварной шов может иметь непровар, невидимый снаружи. Ультразвуковая толщинометрия измеряет остаточную толщину при доступе только с одной стороны, дефектоскопия выявляет несплошности в теле металла и в швах.

Для конструкций, которые эксплуатируются на опасных производственных объектах, инструментальный контроль встраивается в экспертизу промышленной безопасности — там состав и объём контроля определяются отдельными требованиями.

Радиационное просвечивание

Радиационный контроль назначается для особо ответственных монолитных и сборных железобетонных конструкций, когда нужна картина внутреннего строения, а вскрытие недопустимо.

Здесь важна прямая оговорка: сам контроль ИСК не выполняет. Работы с источниками ионизирующего излучения ведёт привлекаемая специализированная организация с необходимыми разрешениями; наша часть — обосновать метод в программе контроля, организовать работы на объекте, принять протоколы и включить результаты в техническое заключение. Подробнее о методе и требованиях безопасности — на отдельной странице.

Отдельно стоит развести два похожих названия. Радиационный контроль конструкций — это просвечивание бетона. Радиологическое обследование здания и территории — измерение мощности дозы и содержания радона в готовом помещении. Задачи, приборы и результаты разные, а путают их постоянно.

Когда неразрушающего контроля недостаточно

Неразрушающие методы отвечают не на все вопросы. Отбор проб и лабораторные испытания необходимы, когда нужны:

• характеристики, которые не измеряются в конструкции — химический состав материала, марка стали, влажность и биопоражение древесины;
• керны для градуировки — без них косвенные измерения прочности бетона остаются непривязанными;
• подтверждение спорного результата — когда от значения прочности зависит вывод о несущей способности, а разброс показаний велик;
• арбитражная ситуация — когда заключение заведомо пойдёт в спор и результат должен быть воспроизводим третьей стороной.

Отбор всегда назначается точечно и в местах, где локальное ослабление сечения не влияет на работу конструкции. Формулировка сделаем всё неразрушающими методами звучит выигрышно, но для части задач она означает, что на главный вопрос ответа не будет.

Оборудование и протоколы

Инструментальный контроль выполняет собственная аттестованная лаборатория неразрушающего контроля — свидетельство об аттестации в Системе неразрушающего контроля действует до 19 декабря 2028 года; области аттестации определены приложением к свидетельству. Отдельно у компании аттестована испытательная лаборатория по ГОСТ ISO/IEC 17025-2019. Сканы обоих свидетельств — в разделе лицензий.

На опасных производственных объектах это не преимущество, а условие: результаты контроля там принимаются только от аттестованной лаборатории. В остальных случаях практический эффект другой — срок работ не зависит от очереди в стороннюю организацию.

Парк приборов: ультразвуковые толщиномеры и дефектоскопы, электромагнитные измерители защитного слоя, приборы контроля прочности бетона, геодезическое оборудование для съёмки кренов и прогибов. Приборы имеют действующие свидетельства о поверке, а их типы внесены в Госреестр средств измерений.

Для заказчика это не вопрос оснащённости, а вопрос приёмки результата. Протокол инструментального контроля должен содержать наименование и тип прибора со сведениями о поверке, схему участков контроля с привязкой к конструкциям, сведения о градуировочной зависимости и способе её установления, первичные результаты — а не только итоговую цифру. Протокол, из которого нельзя понять, чем и где мерили и как пересчитывали, не работает ни в экспертизе, ни в суде.

Инструментальный контроль — часть детального обследования, а не самостоятельная услуга: его результаты имеют смысл только вместе с осмотром, геодезией и поверочным расчётом. Стоимость — от 10 ₽/м³ в составе детального обследования; ниже — методы, которые применяются чаще всего, с описанием принципа, области применения и ограничений.