Строительство Севастополь

Строительство в Севастополе — сообщество мастеров строителей и отделочников

 

Как определить несущую стену в квартире. Как измерить толщину стены


Ультразвуковой толщиномер бетона

Контроль толщины конструкций из бе­тона и железобетона достаточно нужная и часто встречающаяся на практике за­дача. Примеров здесь можно привести множество. Толщина покрытия взлетно-посадочной полосы существенно влияет на ее прочность и долговечность. При строительстве используют бетон высокого качества, который могут уложить в меньшем количестве в нарушение про­ектной документации. Такая же ситуация встречается и при строительстве других монолитных сооружений. Очевидно, что контроль толщины в таких случаях — весь­ ма актуален для предприятия-заказчика.

Канализационный коллектор, как известно, подвержен разрушению агрессивными стоками. В местах наиболее интенсивного разрушения, например пол помещения над коллектором, осо­бенно при значительной внешней нагрузке очень важно периодически измерять его остаточную толщину.

Еще пример — гидротехническое сооружение, построенное много лет назад. Документация утеряна. Требуется замонолитить несколько ан­керов в стену водовода. Насколько можно углу­ биться в стену, чтобы не пройти ее насквозь? Для этого нужно знать толщину стены. Подобные ситуации возникают часто и при реконструкции других сооружений, когда нет возможности оп­ределить толщину стены или перекрытия по стро­ительным чертежам. Несколько лет назад авто­рам этой статьи пришлось на практике столк­нуться с задачей определения толщины фун­дамента, на котором был ранее установлен, а затем демонтирован большой металлорежущий станок. На этот фундамент при реконструкции цеха предприятия нужно было установить но­вый мощный станок, для которого требовалась определенная толщина бетонного основания. И нужно было оценить, необходимо ли наращивать толщину фундамента и если да, то насколько.

Эти примеры показывают, что задача из­ мерения толщины бетона — важная и ответст­венная. Ее конкретные выражения очень раз­нообразны. Диапазон измеряемых толщин от нескольких сантиметров до нескольких метров. И решение этой задачи во всем диапазоне воз­можно, по-видимому, исключительно с помощью ультразвука.

В отличие от контроля металлов и дру­гих мелкоструктурных материалов с отно­сительно небольшим затуханием ультра­звука контроль бетона возможен лишь на частотах не более 100 ж 150 кГц. Хотя известны попытки использования и более высоких частот. Одна из глав­ных причин этого — большое и быстро растущее с частотой затухание ультра­звука. В частности, на частоте 150 кГц оно в типичном строительном бетоне марки 400 может достигать величины 100 дБ/м.

Следствием композитной структуры бетона и тем более железобетона, где зерна крупного заполнителя и силовая арматура соизмеримы с длиной волны ультразвуковых колебаний, является ин­тенсивный шум структурной ревербера­ции. Он превалирует над всеми состав­ляющими помех при контроле бетонных конструкций методами отражения.

Другой особенностью бетона как ОК является существенная (до 20 мм) неров­ность поверхности, с которой требуется выполнять контроль. Это в значительной степени ограничивает возможность при­ менения типовых ультразвуковых преоб­разователей и жидкостей для обеспече­ния акустического контакта.

Еще одним фактором, усложняющим контроль, является неравномерное рас­пределение бетона в теле конструкции, наличие зон рыхлого бетона и даже полостей в местах густого армирования. Вследствие этого средняя скорость распространения ультразвуковых ко­лебаний в конструкции непостоянна по объему, и степенью этого непосто­янства определяются метрологические возможности любого метода контроля толщины конструкции. В зависимости от качества укладки бетона разброс скорости распространения продольных ультразвуковых волн в пределах одной монолитной конструкции может дости­гать 20 % и более.

Перечисленные особенности бетона потребовали разработки специализиро­ванных методов и средств ультразвуко­вой толщинометрии бетонных конструк­ций при одностороннем доступе.

Методы толщинометрии бетона

Условие одностороннего доступа к ОК ограничило круг методов, применимых для толщинометрии бетона методами отражения. Физическая суть их одина­кова — это излучение в ОК или возбуж­дение в нем ультразвуковых колебаний и прием рассеянных преимущественно в обратном направлении ультразвуковых волн, в параметрах которых содержится информация о толщине зондируемого материала. Различаются методы спосо­бами излучения зондирующих сигналов, способами приема ультразвуковых сиг­налов из ОК и способами обработки принятых сигналов.

Метод волны удара (МВУ) (в англоязыч­ной литературе «Impact-Echo Method») основан на излучении в ОК сигналов, называемых ударными, то есть близких по форме к видеоимпульсам с широким относительным спектром частот. Обычно в качестве излучателей исполь­зуют специальные механические (электромеханические) ударные устройства или молотки. Сигналы принимают широкополосными ультразвуковыми пре­образователями. Частотный диапазон колебаний при контроле бетона МВУ, как правило, ограничен только сверху характеристиками бетона. Нижняя гра­ница диапазона лежит в области слыши­мых частот. Направленность излучения и приема колебаний практически от­сутствует по причине малых волновых размеров излучателей и приемников ультразвуковых колебаний.

При известной скорости с распростра­нения продольных ультразвуковых волн в материале конструкции ее толщина d вычисляется по измеренной частоте f толщинного резонанса: d = c/2f.
Достоверно и с приемлемой для прак­тики точностью МВУ позволяет измерять толщину только таких ОК, форма кото­рых напоминает плиту, то есть когда толщина объекта как минимум в пять раз меньше двух других его размеров. При невыполнении этого условия спектр час­ тот принимаемых колебаний становится сложным, изрезанным, содержащим ре­зонансные пики, вызванные отражени­ями между разными ограничивающими ОК гранями. Анализ такого спектра час­ то приводит к ошибочным результатам.

Другая характерная область примене­ния МВУ — это контроль длины и дефект­ности забитых в грунт свай.

Резонансный метод измерения тол­щины отличается от МВУ тем, что в ОК с помощью специальных вибраторов или пьезопреобразователей создают вынужденные колебания с медленно нарастающей частотой и регистрируют частоты, при которых амплитуда коле­баний достигает максимума. Толщину конструкции вычисляют из приведенной ранее формулы по наибольшей найденной частоте толщинного резонанса.

Этот метод дает большую точность измерений в сравнении с МВУ, так как энергия колебаний сосредотачивается на резонансной частоте, а не распределена в широком диапазоне. Это способствует более высокому отношению сигнал/шум. Регистрация частоты резонансного пика выполняется с высокой точностью. Однако резонансному методу также присущ недостаток, который заключается в низкой достоверности измерений при соизмеримости габаритных раз­ меров ОК. На достоверность результата силь­но влияет состав, структура и дефекты бетона конструкции. Наличие внутренних полостей в сильно армированной плите может практически полностью разрушить резонансный пик.

Классический эхо-метод, широко применяемый при контроле металлов на частотах в единицы мегагерц, для толщинометрии бетона используется относительно редко по причине очень низкой направленности апертурных уль­тразвуковых преобразователей и труд­ностей создания акустического контак­та с бетоном. Поскольку длины волн ультразвука в бетоне на частотах порядка 100 кГц составляют несколько сантиметров, то для преобразователя с диаметром апертуры даже в две длины волны затруднительно создать приемле­мый акустический контакт с неровной поверхностью бетона через жидкость. Направленность же такого преобра­зователя будет существенно хуже, чем направленность ультразвуковых пре­образователей на частотах в единицы мегагерц, волновые размеры которых порядка 5 — 10 длин волн. В аппаратуре применяют исключительно импульсное излучение ультразвука с минимальной длительностью зондирующих импульсов с целью уменьшения мертвой зоны и повышения разрешающей способности по толщине.

Для создания направленного излучения и приема ультразвука при контроле бетона ис­ пользуют метод синтезированной апертуры, при котором излучение и прием ультразвуковых колебаний выполняют малыми в сравнении с длиной волны ультразвуковыми преобразова­телями, собранными в матричные антенные решетки. Зондирование ОК выполняют после­ довательно каждой парой элементов решетки (излучатель-приемник). Такой вид зондирования назван комбинационным. Размеры реше­ток выбирают в несколько раз больше длины волны ультразвука в бетоне. Для повышения отношения полезного сигнала к структурному шуму бетона используют сканирование решет­кой поверхности ОК. Принятые ультразвуковые колебания от каждой пары элементов решетки обрабатывают совместно в компьютере так, что результат обработки получается аналогич­ ным тому, если бы на поверхности ОК находился большой ультразвуковой преобразователь, фо­кусирующийся в нужную точку внутри объекта или на плоскость, расположенную на некоторой глубине.

Сравнительно недавно был разра­ботан еще один метод толщинометрии бетона и ему подобных материалов.Он назван авторами резонансно-муль­ типликативным. Метод можно рас­сматривать как разновидность резонанс­ного. В соответствии с ним излучающий и приемный ультразвуковой преобразователи несколько раз устанавливают в произвольные положения на поверх­ность ОК. В каждом из положений за­писывают частотные характеристики ОК. На этих характеристиках помимо ос­новных резонансных максимумов, соот­ветствующих габаритным размерам ОК, присутствуют и побочные резонансные пики, вызванные крупноразмерными неоднородностями бетона. Затем полу­ченные частотные характеристики пере­множают, в результате чего происходит подавление второстепенных резонанс­ных пиков и подчеркивание основного, по резонансной частоте которого и вы­числяют измеряемую толщину.

Аппаратура и ее применение

Рис. 1. Импакт-эхо толщиномеры компаний OLSON INSTRUMENTS, INC., США (вверху) и Germann Instruments А/S, Дания (внизу)

Несколько примеров измерения тол­щины бетонных изделий импакт-эхо ме­тодом. Использовалась лабораторная аппаратура. Измерения выполняли в ходе научных исследований по обнаружению различных моделей де­ фектов в бетоне.

Серийный выпуск приборов, реализу­ющих импакт-эхо метод, освоен несколь­ кими компаниями. Конструктивно эти приборы выполнены малогабаритными с автономным питани­ем. Их применяют не только для контроля толщины бетонных изделий, но и для по­ иска достаточно крупных дефектов в них. На рис. 1 показан общий вид толщиноме­ ров компаний OLSON INSTRUMENTS. INC (США) и Germann Instruments (Дания). Диапазон измеряемых толщин бетона первого прибора от 38 мм до 1,8 м. О погрешности измерений не сообщается. Погрешность измерений аналогичного прибора фирмы Germann Instruments по заявлению производителя составля­ет 3,2 %. К недостаткам импакт-эхо толщи­номеров можно отнести влияние на результат измерения человеческого фактора при ручном способе удара, за­висимость точности измерений от фор­мы ОК (метрологическая корректность обеспечивается только для объектов типа «плита»), существенное влияние на значение резонансной частоты наличия за донной поверхностью других сред, на­пример, грунта за фундаментной плитой. В России этот метод не получил заметно­го распространения для решения задачи толщинометрии бетонных ОК. Резонансно-мультипликативный тол­щиномер построен в виде лаборатор­ного аппаратно-программного комплек­ са для проведения акустических иссле­дований и измерения толщины бетонных изделий и конструкций. Его применение при контроле колонн и фундаментов зда­ний показало, что относительная погреш­ность измерений не превышает 3%.

Наибольшее распространение в прак­тике УЗК толщины бетонных конструк­ций получили приборы, основанные на эхо-импульсном методе, как в класси­ческом виде, так и в большей степени с применением метода синтезирован­ной апертуры.

Впервые эхо-импульсный метод был применен для измерения толщины бор­дюрного камня в шестидесятых годах прошлого века. Для этого были ис­ пользованы наклонные ультразвуковые преобразователи с преломляющими призмами, разнесенные на некоторое расстояние друг от друга. Углы ввода и приема ультразвуковых колебаний были подобраны по критерию максимальной амплитуды донного сигнала. Контактной жидкостью служила дезаэрированная вода. Погрешность измерений не хуже 3 % измеряемой толщины.

Приведенный пример нельзя в пол­ ной мере считать фактом практического применения аппаратуры для измерения толщины бетона. Это скорее успешный эксперимент, показавший потенциаль­ную возможность эхо-метода для реше­ния конкретной задачи.

Классическое применение эхо-мето­ да для измерения толщины бетонных конструкций, где пока­ зано, что, используя ультразвуковой совмещенный пьезопреобразователь с низким уровнем собственных ревербе­рационных помех, можно обнаруживать донные сигналы в бетонных изделиях с достаточным для измерений отношени­ем сигнал/помеха. Апертура этого пре­образователя имела диаметр около двух длин волн. На основе такого преобразо­вателя был создан макет толщиномера с графическим дисплеем, на котором кроме результата измерений отобража­лась осциллограмма принятого эхо-сиг­нала. Диапазон измерений составлял 50 — 500 мм. Погрешность измерений с учетом непостоянства скорости ультра­ звуковых колебаний в бетоне не превы­шала ±10%. Для калибровки прибора по скорости ультразвука в зоне контроля использовались продольные подповерх­ностные ультразвуковые волны, для излучения и приема которых в корпусе основного преобразователя были ус­тановлены две пары вспомогательных преобразователей с диаметрами апер­туры 10 мм. Этот прибор был, по мне­нию авторов, первым эхо-импульсным толщиномером для контроля бетона, рассчитанным на практическое исполь­зование в полевых условиях. До него за­ дача толщинометрии бетона находилась на стадии исследований.

Рис. 2. Ультразвуковой толщиномер-дефектоскоп для контроля бетона УТ201М

Для серийного производства макет толщиномера был существенно перера­ ботан, и на его базе создан промышлен­ный прибор УТ201М. Вместо прямо­ го совмещенного ультразвукового пре­образователя в нем была использована 8-элементная матричная (4 х 2) антенная решетка с апертурой 160 x 8 0 мм и ра­ бочей частотой 70 кГц. Алгоритм работы созданного толщиномера был основан на методе синтезированной апертуры с комбинационным зондированием. Его внешний вид представлен на рис. 2. В качестве контактных сред использова­ли воду, солидол или вязкий полиметил- силоксан, который обеспечивал наилучший акустический контакт.

Для измерения скорости продоль­ных ультразвуковых волн в конкретном месте ОК с прибором использовали дополнительное устройство поверхност­ного прозвучивания с двумя встроен­ ными в его корпус ультразвуковыми преобразователями с сухим точечным контактом (СТК) (рис. 2). Габаритные размеры электронного блока толщи­ номера 310 x280 x90 мм, масса 6 кг. Габаритные размеры антенной решетки 210 х 110 х 68 мм, масса 1,4 кг.

Наряду с возможностью измерений толщины в диапазоне 50 ч- 500 мм с пог­решностью не более +10 % УТ201М поз­волял наблюдать эхо-сигналы на экране в виде А-скана в недетектированном представлении и после преобразова­ния Гильберта, т. е. в виде зависимости от времени огибающей реализации при­нятых колебаний. Поэтому прибор мог выполнять функции эхо-импульсного дефектоскопа для бетонных и железобетонных конструкций. Пример изображения, полученного с экрана прибора УТ201М, представлен на рис 3, где виден донный сигнал при контроле блока из мелкоструктурного бетона толщиной 300 мм, а в нижней части экрана — огибающая этого сигнала. Однако практическое примене­ние этого прибора во многом ограничи­валось видом и состоянием ОК.

Рис 3. Изображение, полученное с экрана прибора УТ201М, при контроле мелкоструктурного бетонного образца толщиной 300мм.

Измерения конструкций из сборно­ го железобетона обычно не вызывали затруднений, за исключением случаев, когда внешние поверхности (дневная или донная) были либо механически, либо от времени разрушены. Под отслоившимся от эрозии поверхностным слоем бетона могла оказаться пористая и грубая по­ верхность. Акустический контакт антен­ ной решетки даже при использовании пластилина создать не удавалось. При неровностях донной поверхности до 5 мм амплитуда эхо-сигнала такая же, как от гладкой поверхности, полученной при использовании металлической опалубки. Но при большей разнице высот выступов и впадин донной поверхности, вызван­ ной разрушением, амплитуда снижается. Однозначного соответствия между амп­литудой сигнала и шероховатостью дон­ ной поверхности нет, так как с увеличе­ нием шероховатости отраженный сигнал теряет верхние частоты своего спектра и период колебаний в эхо-сигнале увеличи­вается. Амплитуда же при этом меняется слабо. При неровностях более 15 мм ам­плитуда становится заметно меньше.

Контроль толщины монолитных конст­рукций кроме состояния их внешних поверхностей всегда осложнен неизвестной внутренней структурой бетона. Поэтому поведение донного сигнала внутри непредсказуемо. При сдвиге ан­тенной решетки всего на 50 — 100 мм от места с хорошо видимым на экране донным сигналом можно было получить полное его отсутствие. Для получения хоть каких-то результатов приходилось набирать некоторую статистику: если некий сигнал при сканировании поверхности конструкции чаще всего появлял­ ся в одном и том же месте, то его, скорее всего, можно было считать донным и по нему проводить отсчет толщины. Вообще эти измерения требовали большого уме­ния и опыта от оператора.

Рис. 4. Внешний вид ультразвукового низкочас­тотного дефектоскопа А1220 для контроля бетон­ных конструкций

Трудности создания акустического контакта антенной решетки прибора с грубой поверхностью бетона были пре­одолены, когда удалось разработать низкочастотные ультразвуковые преобра­зователи с СТК, относительной полосой пропускания порядка 100% и низким уровнем собственного реверберационного шума. Исследования струк­турного шума бетона, а также влияния помех от поверхностных волн на обна­ружение полезных сигналов показали, что при контроле бетона эхо-методом с применением преобразователей с СТК выгоднее использовать поперечные уль­тразвуковые волны. Отношение сигнал/шум оказывается в среднем на 10 дБ выше, чем при использовании продоль­ных волн. Основываясь на этих исследованиях, был разработан ультразвуковой эхо-импульсный дефектоскоп А1220, показанный на рис 4, который предназначался также и для измерений толщины бетонных конструкций.

А1220 состоял из электронного блока с графическим дисплеем и антенной решетки из 24 ультразвуковых преобразователей поперечных волн с СТК. Половина элементов решетки использовалась в качестве излучате­лей ультразвуковых импульсов, другая половина — в качестве приемников. Габаритные размеры электронного блока 234x98x33 мм, масса 0,8 кг. Габаритные размеры антенной решетки 145x90x75 мм, масса 0,76 кг.

Диапазон измерений толщины для тя­желых бетонов (в частности, марки 400) 50 ж 600 мм. Однако донные сигналы в высокопрочных бетонах можно было наблюдать на экране при толщинах до 1,5 м. Погрешность измерений толщины этого прибора, как и других эхо-импульсных приборов для контроля бетона, га­ рантировалась в пределах ± 10 %. В эту погрешность входит и средний разброс скоростей ультразвука в объеме бетона. Подробнее о характеристиках и резуль­татах применения дефектоскопа А1220.

Рис. 5. Внешний вид дефектоскопа А1220 «Монолит»

Серийный выпуск А1220 был начат в 1998 г. Прибор не имел аналогов в ми­ ровой практике и позволял не только проводить измерения толщины конст­рукций, но и решать разные дефекто­скопические задачи. Кроме поста­вок в страны ближнего зарубежья он оказался востребованным и в странах Западной Европы.

С 2004 г. начат серийный выпуск де­ фектоскопа А1220 «Монолит». По срав­нению с предшественником он конструктивно, программно и в части элек­тронного построения существенно мо­дернизирован. В частности, появиласьвозможность наблюдения эхо-сигналов внутри регулируемого строба и изме­рение времени запаздывания сигнала с дискретностью 0,1 мкс по моменту превышения сигналом любого устанав­ливаемого порога, как положительного, так и отрицательного. Это позволяет с повышенной точностью измерять глу­бину расположения границы раздела бетона и материала с любым волновым сопротивлением, как большим, так и меньшим, чем у бетона, различая знак этой разницы. Введена возможность на­ копления до 32 реализаций сигнала при повторных зондированиях, что на 15 дБ повысило чувствительность прибора при работе методами прохождения. Максимальная глубина отражателя, от которого эхо-сигнал поперечной волны отображается на экране, доведена до 2 м. А1220 «Монолит» получил также развитую систему настроек парамет­ ров прибора, аналогичную настройкам высокочастотных дефектоскопов обще­ го применения.

Габаритные размеры электронного блока и антенной решетки изменились мало, масса электронного блока уменьшена до 0,65кг. Внешний вид дефектоскопа А1220 «Монолит» приведен на рис 5. Диапазон измерений толщины и погрешность остались прежними, как у А1220, так как эти характеристики в значительной степени определяются материалом контролируемой конструкции.

Рис. 6. Донный эхо-сигнал на экране А1220 «Мо­ нолит» при контроле бетонной плиты толщиной 400 мм

На рис 6 показано изображение реализации принятых колебаний с экрана А1220 «Монолит» при контроле плиты из бетона с наибольшей крупностью заполнителя 20 мм и толщиной 400 мм. Донный сигнал находится на отметке 400 мм горизонтальной шкалы. На удво­ енной глубине можно различить второй донный сигнал в плите. Курсор ручного измерителя глубины установлен на зна­ чение 916,6 мм.

Часто при измерениях толщины дон­ный сигнал (при А-скане) недостаточно хорошо различим на фоне структурного шума. В этих случаях операторы обыч­но пользуются режимом сканирования «Лента», при котором антенную решетку переставляют по поверхности ОК вдоль прямой с шагом порядка 2 0 — 4 0 мм.
При этом на экране отображается В-скан эхо-сигналов в координатах «рас­стояние по поверхности ОК от начальной точки — глубина». В этом случае донный сигнал проявляется в виде горизон­тальной полосы на некоторой глубине. И измерение толщины уже не составля­ет трудности. Более того, можно даже оценить изменение толщины конструк­ции вдоль линии сканирования, а так­же обнаружить небольшие отражатели в ОК по появлению их образов в виде темных пятен на глубине меньшей, чем толщина конструкции. На рис. 7 показа­но изображение с экрана дефектоскопа в режиме «Лента», полученное при сканировании бетонной плиты толщиной 400 мм. На этом изображении вверху — А-скан с горизонтальной (глубинной) шкалой в миллиметрах, внизу — В-скан, где по вертикали отложены глубины в метрах. Черная горизонтальная поло­са на В-скане — образ донной поверхности плиты.

Заключение


Рис. 7. Изображение с экрана А1220 «Монолит» в режиме «Лента», полученное при сканировании бетонной плиты толщиной 400 мм

Измерения толщины металлических изделий на частотах в единицы мегагерц обычно происходят при отношени­ях сигнал/шум много больших единицы. Обнаружение донного сигнала, измере­ ние его времени запаздывания и ин­ дикация результата в цифровом виде выполняются автоматически.

При контроле бетона картина совер­шенно другая. Низкие отношения сигнал/шум, близкие к единице, пропадание дон­ного сигнала из-за плохой отражающей способности донной поверхности или внутренних нарушений сплошности бето­на, затеняющих донный сигнал, а также густое армирование, создающее повы­шенный структурный шум, не позволяют проводить измерения по одиночной реализации принятых колебаний от одного положения антенной решетки. Поэтому приходится использовать сканирование антенной решеткой ОК с построением В-скана. Этот режим уже чисто дефек­ тоскопический, так как в большинстве случаев только в нем и можно обнару­жить внутренние дефекты бетона.

Поэтому задача толщинометрии бе­тонных и железобетонных конструкций в силу весьма неблагоприятных для УЗК свойств бетона почти не отличается от задачи дефектоскопии таких конструкций при одностороннем доступе. Поэтому и приборы только с автоматическим циф­ровым отсчетом толщины без отображе­ния хотя бы А-скана принятых сигналов не имеют никаких преимуществ перед приборами, основанными на импакт-эхо методе, и производить их нет смысла.

Таким образом, толщиномеры для кон­троля бетонных конструкций — это од­ новременно и дефектоскопы, причем с особо выраженными дефектоскопичес­кими функциями приближающими их по возможностям к еще более можным приборам-томографам, которые в свою очередь, с еще лучшей достоверностью позволяют измерять толщину железобетонного массива. Что касается погрешности измерений, которая весьма тесно связана с достоверностью или даже вообще возможностью получения результата, то подробно рассмотреть ее зависимость от всех сопутствующих контролю бетона причин в этой статье невозможно. Она зависит не только от метода толщинометрии и свойств ОК, но даже и от способа получения информативного параметра (времени запаздывания сигнала) при использовании какого-то одного метода измерений, в частности, эхо-метода, то есть зависит от методики контроля. Метрологическим аспектам толщинометрии бетонных конструкций целесообразно посвятить отдельную развернутую статью.

Также читайте:

Оконная фурнитура | Двери межкомнатные | Деревянные окна | Фурнитура для межкомнатных дверей

Похожее

vectornk.ru

Как определить толщину наружных стен дома

 При строительстве дома необходимо определить толщину его наружных стен. Ниже приведены показатели минимальной толщины стен  в зависимости от выбранного строительного материала (кирпич, природный камень, легкие бетоны или дерево) и температур наружного воздуха, при которых эксплуатируется здание.

Как определить минимальную толщину наружных стен дома:

Материалстен

Толщинастен (минимальная) при различных температурах окружающего воздуха, см

Плотность,   кг/м3

Прочностьна сжатие, МПа

- 20оС

-30оС

-40оС

Кирпич

Глиняный(керамический) полнотелый

51

64

77

1600÷1800

7,5÷30

Глиняный(керамический) пустотелый

38

51

64

1100÷1400

5÷20

Силикатный

51

64

77

1700÷1900

10÷30

Природный камень

Известняк

40 ÷ 45

50 ÷ 55

65 ÷ 75

1300÷1600

15÷30

Ракушечник,песчаник

35 ÷ 40

45 ÷ 50

55 ÷ 65

1100÷1400

5÷20

Базальт,гранит

50 ÷ 60

65 ÷ 75

80 ÷ 90

1800÷2200

50÷100

Легкие бетоны

Керамзитобетон

30 ÷ 35

40 ÷ 45

50 ÷ 60

900÷1300

2,5÷10

Опилкобетон

25 ÷ 30

35 ÷ 40

45 ÷ 55

600÷1000

1,5÷5

шлакобетон

35 ÷ 40

45 ÷ 50

55 ÷ 65

1000÷1400

2,5÷10

Дерево

Ель,сосна

12 ÷ 14

15 ÷ 17

18 ÷ 22

400÷600

15÷40(вдоль волокон)

Лиственница,дуб

14 ÷ 16

17 ÷ 20

22 ÷ 26

600÷800

20÷50 (-//-)

Утеплитель

Керамзит

14 ÷ 16

18 ÷ 22

24 ÷ 28

400÷600

-

Шлаккотельный

16 ÷ 18

20 ÷ 24

26 ÷ 30

600÷800

-

Минеральнаявата

8 ÷ 10

12 ÷ 14

16 ÷ 18

100÷250

-

Опилкобетон

10 ÷ 12

14 ÷ 16

18 ÷ 20

250÷400

-

Пенопласт

3 ÷ 5

5 ÷ 8

8 ÷ 12

20÷60

-

Вышеприведенные данные помогут сделать оптимальный выбор стенового материала,  определить толщину стен дома из кирпича, природного камня, легких бетонов или дерева, толщину утеплителя, а также снизить себестоимость строительства.

podomostroim.ru

Ультразвуковой толщиномер – принцип работы, функции, покупка + видео

Ультразвуковой толщиномер считается самым популярным видом подобных устройств, благодаря своей доступности и простоте использования. Причем модификаций его существует множество, а значит, для себя найдут модель и профессионалы, и обыватели. Разберемся в особенностях этого прибора вместе с вами.

Ультразвуковой толщиномер – принцип измерения

Само название устройства уже намекает на то, что основным рабочим инструментом является звуковая волна УЗ-частот. Процесс измерения происходит довольно быстро, и описать его можно следующим образом. На корпусе прибора имеется датчик, который чувствителен к ультразвуку, он встроен в зонд, который и приставляется к исследуемой поверхности. Выбирается место, в котором нужно померить толщину покрытия, например, ЛКП, прижимаем зонд к выбранной точке, даем команду прибору нажатием кнопки.

Зонд испускает ультразвуковую волну, она проходит через покрытие, достигает поверхности, которая находится под ним, и отражает импульс обратно. Обычно таким материалом является металл, очень часто это основное условие, предъявляемое к подложке, для удачного измерения. Отраженная волна попадает на датчик зонда, своеобразное эхо, и преображается в электрический импульс. Дальше электроника оцифровывает его и анализирует, посредством формул вычисляет путь, т.е. толщину покрытия, которую успел пройти УЗ.

Этот принцип работает не только для покрытий с металлической подложкой, но и для измерения толщины самого металла. Просто анализируется импульс до тех пор, пока он не перестанет отражаться, это значит, что он прошел металл насквозь, отсюда и выдается результат. А в целом, такие толщиномеры измеряют практически все популярные в быту и промышленности материалы: керамика, пластик, стекло и прочее. Разрешение метода не допускает только измерение бумаги, дерева, пенопласта или бетонного слоя, потому что это либо слишком тонкие образцы, либо слишком широкие.

Примерный диапазон измерения начинается от 0,08 мм и достигает толщины 635 мм, точность самых лучших приборов находится в районе 0,001 мм. Все приборы такого класса редко совершают ошибку, которая превышает 3 %, даже самые бюджетные.

Специфика ультразвукового толщиномера

Первым и самым броским его достоинством считается неразрушающий способ снятия показаний. Сегодня крайне редко, кроме особых лабораторных условий, у нас есть возможность препарировать образец для исследования. Мы не можем надрезать, стирать или процарапывать покрытие в глубину, чтобы потом замерять толщину повреждения. Именно поэтому УЗ-прибор стал настолько популярным во многих сферах. Но он не единственный, кто не разрушает покрытие при измерении, чем же еще он привлек пользователей?

Действительно, это далеко не единственная его прелесть, и только благодаря другим достоинствам он стал, может не всегда лучшим, но оптимальным прибором как бюджетного класса (особенно популярен в этом потребительском диапазоне), так и многих профессиональных сфер. Например, еще одним существенным аргументом в его пользу является возможность измерять толщину покрытия или металла там, где доступна только одна сторона образца, то есть его нельзя зажать между измерительными болтами. Допустим, нам нужно измерять толщину трубы, естественно, приложить измерительные стержни с внешней стороны, а потом с внутренней, и снять измерение, мы не можем. Как раз с помощью УЗ толщиномера проблема решается, так как только внешней стороны нам вполне достаточно.

Двигаемся дальше, если вы уже просмотрели хоть один каталог измерительных приборов для толщины покрытий, то оценили компактность ультразвуковых толщиномеров. Самые простые, для хозяйственных нужд, вообще выглядят, как калькуляторы, и легко помещаются в кармане. Редко вы встретите такую миниатюрность в линейке устройств с другим принципом действия. К тому же, вы уже догадались, что замеры делаются быстро, а грубой физической силы тут вовсе не понадобится, значит, измерить сможет даже девушка, никогда не специализировавшаяся в данной области исследований. Отсутствие физических затрат и экономия времени записывается в очередные плюсы.

Да, самые простые толщиномеры не требуют навыков по обращению, но как же быть профессионалам, им вряд ли хватит минимальных запрограммированных функций. В этом случае нужно купить более «умный» прибор, который имеет функции программирования на различные режимы и установки. И выбор таких приборов действительно велик, именно поэтому универсальность УЗ подхода в измерении является еще одним достоинством. И, несмотря на заумность настройки профессионального прибора, снять измерения можно будет все также – буквально за секунду.

И последним приятным обстоятельством является возможность синхронизации с более организованными устройствами для обработки массивов данных, также часто встречается неплохой запас памяти и минимальные способности сбора статистики и в самом толщиномере. Но вывод и сбор результатов на компьютер, например, чтобы быстро обработать статистические данные, это существенный плюс. И хотя УЗ устройства не единственные с этой способностью, но, не обладай они ею, их популярность бы поубавилась.

Толщиномер металла ультразвуковой – особенности модельного ряда

Выбирая толщиномер металла ультразвуковой, можно немного запутаться, поэтому постараемся проследить эволюцию сложности приборов на линейке металлических измерителей. Возможно, это упростит ход ваших рассуждений при покупке и поможет найти оптимальное соотношение нужного набора функций и цены. Начнем с самого простого представителя, серии А1207. Этот «малыш» самый доступный по цене, обладает минимальным набором функций, очень портативный. Измеряет толщину стенок с довольно демократичными требованиями к их качеству, оценивается оно обычно шероховатостью и радиусом кривизны.

Его собратья серий A1208-1210 получают немного более широкий набор функций, это чаще заключается в разнообразии измеряемых материалов. А модели еще более высокой пробы типа А1270 становятся умнее, приобретают в помощь от производителя специальные анализаторы, а также предъявляют к поверхности еще меньшие требования по качеству, даже могут потерпеть наличие зазора или ненужного для измерения покрытия. А значит, вам не нужно начисто вычищать и освобождать поверхность. Толщиномеры Булат 1S и Microgage обладают дополнительными функциями не только в измерении, но и в устройстве корпуса или расширенной комплектации, например, первый вариант имеет несколько датчиков, а вторая модель имеет защищенный корпус, что немаловажно для электроники, если работать приходится не в очень сухом помещении.

Есть приборы не только высокой точности, но и с функцией А-скана, которая позволяет построить график исследования поверхности, например, серия 35. Так можно узнать и остаточную прочность металла, подверженного коррозии. Еще более сложные приборы обладают собственными «мозгами», способными собирать статистику и ее обрабатывать, хранить результаты, отличаются высокой точностью и широтой исследуемых материалов, например, 37DL PLUS, но и стоимость их довольно «кусачая».

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

remoskop.ru

Как определить несущую стену в квартире

Жители малогабаритных и неудобных квартир, особенно хрущевок, зачастую стараются сделать перепланировку. Воплотитьсвои идеи в жизнь в многоэтажном доме проблематично, поскольку многие стены являются несущими. Именно эти стены обеспечивают безопасность проживания согласно технической конструкции дома.

Перепланировка — что это?

Перепланировка — это изменение конфигурации квартиры. Жилищный кодекс гласит о необходимости внесения этих изменений в техпаспорт и одобрения соответствующих органов. К перепланировке относятся перенос оконных и дверных проемов, изменение стен и перегородок, разделение больших комнат, перенос кухни или санузла.

Обычно перепланировка ограничивается удалением межкомнатных перегородок. Но необходимо точно знать, какие стены разрешается сносить, а какие трогать нельзя. В противном случае снос может изменить воздействие сил на остающиеся ниже поверхности, а потолочные перекрытия без опоры могут рухнуть, не выдержав нагрузки. Не забывайте, что стены не только делят помещение на комнаты, но и являются опорой для потолочного перекрытия выше находящихся подобных элементов конструкции.

Как определить несущую стену в квартире быстро

Как правило, несущие стены находятся под углом 90 градусов к балкам перекрытия. Если само перекрытие изготовлено из бетонных плит, то их концы находятся на поверхности несущей конструкции. Как правило, это наружные, межквартирные или межблочные стены. В самой квартире обычно выполнены только перегородки.

Самый простой и верный способ определения несущих стен — это посмотреть конструктивный план сооружения, он находится в управлении капстроительства. Сможет еще помочь и техпаспорт квартиры, который есть у владельцев, но чтобы в нем разобраться, необходимо умение разобраться в строительных чертежах. Если план не удалось заполучить, то будем определять несущую стену по толщине и местонахождению.

Несущие стены в панельных домах

В наше время самыми распространенными стали панельные дома. В квартирах таких домов большинство стен несущие, поэтому многие планировочные задумки реализовать не удастся. Определить такую стену можно самым простым способом -измерить ее толщину. Перегородки имеют толщину 8 — 10 см, а несущие стены — 14 — 20 см. Как правило, в панельных домахперегородки между комнатами сделаны из гипсобетонных панелей толщиной 8 см. Внутри квартиры обычно несущими стенами служат железобетонные панели толщиной от 14 до 20 см. Делаем вывод: если толщина измеряемой стены меньше 12 см, то это просто перегородка, а если этот показатель больше — то перед нами несущая стена. При измерении следует вычесть толщину отделочных слоев. Поэтому перед измерением удалите штукатурку в некоторых местах.

Несущие стены в кирпичных домах

Дома из кирпича — это сталинки, хрущевки и современное жилье по специальным проектам. Эти дома имеют толщину стен взависимости от количества кирпичей. В таких домостроениях толщина стен может быть 25 см, что равняется двум кирпичампо 12 см и 1 см шов, 38 см, 51 или 64см. Толщина несущих стен в домах их кирпича не менее 38 см. Для выполнения внутриквартирных перегородок обычно используют кирпич или гипсобетонные блоки, их толщина 8 или 12 см. Межквартирные немного толще — 25 см. Что касается нужных нам несущих стен, то их выкладывают из кирпича толщиной от 38 до 64 см.

Современные дома довольно схожи по конструктивным решениям. К примеру, кирпичные хрущевки строились по схеме с 3-мя продольными несущими стенами, их устойчивость обеспечена за счет поперечных диафрагм жесткости. Плиты при этом опираются на продольные несущие стены или же на балки, уложенные на эти стены. Чаще всего эти внутриквартирные стены служат перегородками и не могут быть помехой изменению планировки.

Несущие стены в монолитных домах

Для выяснения расположения несущих стен в монолитных домах желательно увидеть архитекторский план этажа, он находится в управляющей компании. Такая необходимость связана с огромным разнообразием индивидуальных конструктивных решений, поэтому очень сложно без соответствующей документации определить, где находится несущая стена. Монолитные сооружения могут иметь несущие стены, колонны и пилоны. В монолитно-каркасных строениях несущиестены могут отсутствовать.

Несущие стены в монолитно-каркасных домах

В монолитно-каркасных строениях толщина стен обычно равняется 20, 25 и 30 см, поэтому если интересующая стена меньше 20 см, то это просто перегородка. Но бывают случаи, когда перегородка изготовлены из пеноблоков, тогда ее толщина составляет больше 20 см.

После определения всех несущих стен можно приступать к планированию изменений в квартире, учитывая все ограничения. Не забывайте, что требуется разрешение для перепланировки, создание проекта и одобрение его всеми необходимыми службами.

remont.rostehnodom.ru

КАК ОПРЕДЕЛИТЬ ТОЛЩИНУ СТЕНЫ - Ремонт

Прежде чем приступить к рассмотрению вопросов, связанных с расчетом толщины кирпичной стены дома, необходимо понимать, для чего это нужно. Например, почему нельзя возвести наружную стену толщиной в полкирпича, ведь кирпич такой твердый и прочный?

Очень многие неспециалисты не имеют даже базовых представлений о характеристиках ограждающих конструкций, тем не менее, берутся за самостоятельное строительство.

В этой статье мы рассмотрим два основных критерия расчета толщины кирпичных стен – несущие нагрузки и сопротивление теплопередаче. Но прежде чем погрузиться в скучные цифры и формулы, позвольте разъяснить некоторые моменты простым языком.

Стены дома в зависимости от их места в схеме проекта могут быть несущими, самонесущими, ненесущими и перегородками. Несущие стены выполняют ограждающую функцию, а также служат опорами плитам или балкам перекрытия или конструкции крыши. Толщина несущих кирпичных стен не может быть менее чем в один кирпич (250 мм). Большинство современных домов строится со стенами в один или 1,5 кирпича. Проектов частных домов, где бы требовались стены толще 1,5 кирпича, по логике вещей не должно существовать. Поэтому выбор толщины наружной кирпичной стены по большому счету – дело решенное. Если выбирать между толщиной в один кирпич или в полтора, то с чисто технической точки зрения для коттеджа высотой 1-2 этажа кирпичная стена толщиной 250 мм (в один кирпич марки прочности М50, М75, М100) будет соответствовать расчетам несущих нагрузок. Перестраховываться не стоит, поскольку расчеты уже учитывают снеговые, ветровые нагрузки и множество коэффициентов, обеспечивающих кирпичной стене достаточный запас прочности. Однако есть очень важный момент, действительно влияющий на толщину кирпичной стены – устойчивость.

Все когда-то в детстве играли кубиками, и замечали, что чем больше поставить кубиков друг на друга, тем менее устойчивой становится колонна из них. Элементарные законы физики, действующие на кубики, точно так же действуют и на кирпичную стену, ибо принцип кладки один и тот же. Очевидно, что между толщиной стены и ее высотой есть некая зависимость, обеспечивающая устойчивость конструкции. Вот об этой зависимости мы и поговорим в первой половине этой статьи.

Устойчивость стен, равно как и строительные нормативы несущих и прочих нагрузок, подробно описана в СНиП II-22-81 «Каменные и армокаменные конструкции». Эти нормативы являются пособием для конструкторов, и для «непосвященных» могут показаться довольно сложными для понимания. Так оно и есть, ведь чтобы стать инженером, необходимо учиться минимум четыре года. Тут можно было бы сослаться на «обращайтесь за расчетами к специалистам» и ставить точку. Однако, благодаря возможностям информационной паутины, сегодня почти каждый при желании может разобраться в самых сложных вопросах.

Для начала попробуем разобраться в вопросе устойчивости кирпичной стены. Если стена высокая и длинная, то толщины в один кирпич будет мало. В то же время, лишняя перестраховка может повысить стоимость коробки в 1,5-2 раза. А это сегодня деньги немалые. Чтобы избежать разрушения стены или лишних финансовых трат обратимся к математическому расчету.

Все необходимые данные для расчета устойчивости стены имеются в соответствующих таблицах СНиП II-22-81. На конкретном примере рассмотрим, как определить, достаточна ли устойчивость наружной несущей кирпичной (М50) стены на растворе М25 толщиной в 1,5 кирпича (0,38 м), высотой 3 м и длиной 6 м с двумя оконными проемами 1,2×1,2 м.

Обратившись к таблице 26 (табл. вверху), находим, что наша стена относится к I-ой группе кладки и подходит под описание пункта 7 данной таблицы. Дальше нам надо узнать допустимое соотношение высоты стены к ее толщине с учетом марки кладочного раствора. Искомый параметр β является отношением высоты стены к ее толщине (β=Н/h). В соответствии с данными табл. 28 β = 22. Однако наша стена не закреплена в верхнем сечении (иначе расчет требовался только по прочности), поэтому согласно п. 6.20 значение β следует уменьшить на 30%. Таким образом, β равно уже не 22, а 15,4.

Переходим к определению поправочных коэффициентов из таблицы 29, которая поможет найти совокупный коэффициент k:

  • для стены толщиной 38 см, не несущей нагрузки, k1=1,2;
  • k2=√Аn/Аb, где An – площадь горизонтального сечения стены с учетом оконных проемов, Аb – площадь горизонтального сечения без учета окон. В нашем случае, An= 0,38×6=2,28 м², а Аb=0,38×(6-1,2×2)=1,37 м². Выполняем вычисление: k2=√1,37/2,28=0,78;
  • k4 для стены высотой 3 м равен 0,9.

Путем перемножения всех поправочных коэффициентов находим общий коэффициент k= 1,2×0,78×0,9=0,84. После учета совокупности поправочных коэффициентов β=0,84×15,4=12,93. Это означает, что допустимое соотношение стены с требуемыми параметрами в нашем случае составляет 12,98. Имеющееся соотношение H/h = 3:0,38 = 7,89. Это меньше допустимого отношения 12,98, и это означает, что наша стена будет достаточно устойчивой, т.к. выполняется условие H/h

Согласно пункту 6.19 должно быть соблюдено еще одно условие: сумма высоты и длины (H+L) стены должна быть меньше произведения 3kβh. Подставив значения, получим 3+6=9

Толщина кирпичной стены и нормы сопротивления теплопередаче

Сегодня подавляющее число кирпичных домов имеют многослойную конструкцию стен, состоящую из облегченной кирпичной кладки, утеплителя и фасадной отделки. Согласно СНиП II-3-79 (Строительная теплотехника) наружные стены жилых зданий с потребностью 2000°С/сут. должны обладать сопротивлением теплопередаче не менее 1,2 м²•°С/Вт. Чтобы определить расчетное тепловое сопротивление для конкретного региона, необходимо учесть сразу несколько местных температурных и влажностных параметров. Для исключения ошибок в сложных подсчетах, предлагаем следующую таблицу, где показано требуемое тепловое сопротивление стен для ряда городов России, расположенных в разных строительно-климатических зонах согласно СНиП II-3-79 и СП-41-99.

Нормативное тепловое сопротивление стен домов

Сопротивление теплопередаче R (термическое сопротивление, м²•°С/Вт) слоя ограждающей конструкции определяется по формуле:

Чтобы получить общее термическое сопротивление многослойной ограждающей конструкции, необходимо сложить термические сопротивления всех слоев структуры стены. Рассмотрим следующее на конкретном примере.

Задача состоит в том, чтобы определить, какая толщина должна быть у стены из силикатного кирпича, чтобы ее сопротивление теплопроводности соответствовало СНиП II-3-79 для наиболее низкого норматива 1,2 м²•°С/Вт. Коэффициент теплопроводности силикатного кирпича составляет 0,35-0,7 Вт/(м•°С) в зависимости от плотности. Допустим наш материал имеет коэффициент теплопроводности 0,7. Таким образом, получаем уравнение с одной неизвестной δ=Rλ. Подставляем значения и решаем: δ=1,2×0,7=0,84 м.

Теперь вычислим, каким слоем пенополистирола нужно утеплить стену из силикатного кирпича толщиной 25 см, чтобы выйти на показатель 1,2 м²•°С/Вт . Коэффициент теплопроводности пенополистирола (ПСБ 25) не более 0,039 Вт/(м•°С), а у силикатного кирпича 0,7 Вт/(м•°С).

2) вычисляем недостающее тепловое сопротивление: 1,2-0,35=0,85;

3) определяем толщину пенополистирола, необходимую для получения теплового сопротивления равного 0,85 м²•°С/Вт: 0,85×0,039=0,033 м.

Таки образом, установлено, что для приведения стены в один кирпич к нормативному тепловому сопротивлению (1,2 м²•°С/Вт) потребуется утепление слоем пенополистирола толщиной 3,3 см.

Используя данную методику, вы сможете самостоятельно рассчитывать тепловое сопротивление стен с учетом региона строительства.

Введите логин и пароль в форму ниже или войдите, используя аккаунт социальной сети.

Выбор технологии возведения стен жилого дома является задачей непростой. Только основных таких технологий насчитывается более десятка, не считая менее популярных и экзотических. Однако выбор этот должен быть сделан еще до начала разработки проекта.

Чтобы стены из керамического или силикатного кирпича соответствовали принятым нормам тепловой защиты зданий, они либо должны быть очень толстыми, либо дополнительно утеплены. Однако сейчас существуют материалы, позволяющие построить однослойные стены, при этом не очень толстые и не очень тяжелые.

В этой статье: состав пенобетона; барокамерная и парогенераторная установки; технология производства пенобетона; типы и характеристики форм для получения пеноблоков; о выборе пеноблоков и газоблоков; особенности кладки блоков ячеистых бетонов.

Если для получения обычной бетонной смеси необходимы наполнитель, вяжущее, вода и бетономешалка, то технологический процесс получения пенобетона куда более сложен. В нем задействованы как специфическое оборудование, так и специальные компоненты, должные обеспечить высокие эксплуатационные характеристики конечного продукта. Исследуем технологии производства автоклавного, неавтоклавного ячеистого бетона и блоков из них.

О жилье часто говорят «крыша над головой», но ключевым конструктивным элементном все же являются стены. В то же время на них приходится только 10-15% от общей строительной сметы. Возведение стен отнимает немало времени и сил, а также требует точного соблюдения технологии.

Материалы: http://www.domastroim.su/articles/stena/beton-kirpich/beton-kirpich_1344.html

my-repairs.ru