Ультразвуковой контроль прочности: перспективы? 

Перспективы? Вопрос хороший. Сразу скажу, что многие, особенно те, кто только начинает работать с НК, ждут от ультразвука какого-то волшебного ключа к абсолютной оценке прочности. Типа приложил датчик — и на экране уже цифра, МПа. Это, конечно, глубочайшее заблуждение. Ультразвук измеряет не прочность, а скорость. А связь скорости с прочностью — это уже целая история, полная нюансов, калибровок и, честно говоря, профессиональных рисков.

От скорости к прочности: где собака зарыта

Вот смотрите. Берем бетон. Основная идея — чем выше прочность бетона, тем плотнее структура, тем быстрее через него проходит импульс. Логично? Логично. Но на эту скорость влияет всё: влажность, тип заполнителя, даже арматура, если она попадает на пути луча. Самый простой пример — мокрый образец покажет скорость выше, чем сухой. И если не учитывать этот фактор, можно здорово ошибиться в оценке.

Поэтому вся работа строится на градуировочных зависимостях. Их нужно строить для каждой конкретной партии материалов, для каждого проекта, в идеале. Мы в свое время для одного объекта мостового перехода потратили месяц только на то, чтобы отлить контрольные кубы из рабочего бетона и построить адекватный график ?скорость-прочность?. Без этого все показания с объекта — просто цифры, не более.

И тут часто возникает соблазн использовать ?типовые? зависимости из ГОСТ или справочников. Делать так — прямой путь к проблемам. Я видел, как на стройке из-за этого забраковали вполне добротную конструкцию, а потом, после испытаний образцов-кубов, выяснилось, что прочность была даже выше проектной. Репутационные и финансовые потери — колоссальные.

Оборудование: не все сонары одинаковы

Рынок завален приборами. От старых добрых ?Пульсаров? до современных цифровых комплексов. Главное — не гнаться за красивым экраном, а смотреть на суть. Важна стабильность измерений, возможность вносить поправки, качество пьезоэлементов. Часто дешевый китайский девайс дает такой разброс, что доверять ему нельзя.

Кстати, про китайское. Недавно столкнулся с оборудованием от компании ООО Гуандун Хайен Энергетические Технологии. Видел их приборы на одной выставке, потом коллеги делились опытом. Судя по сайту haienenergy.ru, они позиционируют себя как серьезный игрок в энергетическом секторе, с 2010 года на рынке. Что интересно, они делают упор на адаптацию под конкретные задачи, а не на продажу ?коробки?. Для ультразвукового контроля это критически важно — готов ли производитель помогать с методиками, а не просто продать железо.

Но вернемся к практике. Самый больной вопрос — контакт. Поверхность должна быть почти идеально ровной, иначе нужны переходные среды, контактные пасты. А на стройке, особенно зимой, обеспечить это — та еще задача. Помню, как на объекте в -15 пытались измерить прочность бетона в опалубке. Никакая паста не помогала, сигнал был ужасный. Пришлось бурить шурфы и работать контактным методом через уже подготовленную поверхность. Время ушло втрое больше.

Случай из практики: когда ультразвук молчал

Был у нас проект, каркас административного здания. Бетон класса В25. Проводили плановый контроль через 28 суток. Ультразвук показывал скорости, соответствующие прочности около 18-20 МПа. Тревога. Заказали испытания кубов — они дали 26-27 МПа, все в норме.

Начали разбираться. Оказалось, в бетоне использовался особо прочный гранитный щебень крупной фракции, который давал неоднородность на пути ультразвукового луча. Импульс рассеивался, скорость падала. Градуировочную зависимость строили на мелком гравии — вот и несоответствие. Пришлось экстренно, прямо на объекте, сверлить керны и испытывать их на прессе, чтобы всех успокоить. Ультразвук в тот раз оказался лишь индикатором проблемы, но не ее диагностом.

Этот случай хорошо показывает, что ультразвуковой контроль — не панацея. Это инструмент, который должен работать в связке с другими методами: разрушающими испытаниями, отбором кернов, склерометрией (хотя с молотком Шмидта тоже своя куча условностей).

Куда смотрят технологии: томография и не только

Сейчас много говорят про ультразвуковую томографию, построение 2D и 3D карт дефектов. Это, безусловно, прорыв. Особенно для оценки массивных конструкций, фундаментов, опор. Видел, как такая система выявляла зоны плохого уплотнения в толще ростверка, которые ни один поверхностный метод не увидел бы.

Но опять же, это дорого. И требует не просто оператора, а инженера-аналитика, который сможет интерпретировать эти цветные картинки. Оборудование тяжелое, подготовка трудоемкая. Для рядового контроля на типовой стройке это пока избыточно. Хотя для ответственных объектов — энергоблоков, мостов — будущее, думаю, за этим.

Еще один тренд — попытки связать данные УЗК с BIM-моделями. Чтобы каждое измерение было не просто записью в журнале, а точкой в цифровом двойнике конструкции с привязкой к прочности. Пока это больше пилотные проекты, но направление перспективное. Позволит прогнозировать поведение конструкции в течение всего жизненного цикла.

Так есть ли перспективы? Личный вывод

Вернемся к заглавному вопросу. Перспективы есть, но они не в том, чтобы слепо верить прибору. Они в комплексном подходе. Ультразвук — это прекрасный инструмент для оперативного, неразрушающего контроля, для отслеживания динамики набора прочности, для выявления аномалий.

Его сила — в сравнительном анализе. Когда нужно быстро проверить однородность конструкции, найти слабое звено. Или когда доступ для отбора кернов ограничен. Но назначать ему абсолютную оценку — рискованно.

Главная перспектива, на мой взгляд, лежит в области умного софта и адаптивных калибровок. Когда прибор не просто выдает скорость, а, зная из базы данных о материале (цемент, заполнитель, В/Ц), влажности и температуре, предлагает наиболее вероятный диапазон прочности с указанием погрешности. И когда инженеры перестанут воспринимать его как простой измеритель, а начнут видеть в нем часть сложной диагностической системы. Пока же, как и десять лет назад, 80% успеха — это голова и опыт того, кто держит в руках датчик.