ПРИМЕНЕНИЕ ГЕОРАДАРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ СКРЫТЫХ ДЕФЕКТОВ СТАРИННЫХ КИРПИЧНЫХ ЗДАНИЙ

APPLICATION OF GEORADAR TECHNOLOGIES FOR NON-DESTRUCTIVE TESTING OF HIDDEN DEFECTS OF ANCIENT BRICK BUILDINGS

Shemetova Tatiana Alexandrovna

Student, Faculty of Industrial and Civil Engineering, Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University,

Russia, Saint-Petersburg

Bratilov Andrey Sergeevich

Student, Faculty of Industrial and Civil Engineering, Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University,

Russia, Saint-Petersburg

Leikin Alexey Pavlovich

Scientific supervisor. PhD in Engineering, Associate Professor of the Department of Building Materials and Technologies; Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University,

Russia, Saint-Petersburg

Yaroshenko Igor Nikolaevich

Scientific supervisor, PhD in Engineering, Professor of the Department of Building Materials and Technologies, Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University,

Russia, Saint-Petersburg

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается применение георадара для неразрушающего контроля состояния строительных конструкций. Анализируется проблема скрытых дефектов фасадов старых зданий, не выявляемых при визуальном осмотре. Обосновывается эффективность георадарного метода для обнаружения трещин, пустот и отслоений под штукатуркой и облицовкой. Приводятся практические примеры обследования зданий.

ABSTRACT

The article discusses the use of ground-penetrating radar for non-destructive testing of building structures. The problem of hidden defects in the facades of old buildings, which cannot be detected during visual inspection, is analyzed. The effectiveness of the GPR method for detecting cracks, voids, and detachments under plaster and cladding is substantiated. Practical examples of building inspections are provided.

Ключевые слова: георадар, неразрушающий контроль, фасады зданий, скрытые дефекты, трещины, радарограмма, строительная диагностика.

Keywords: ground-penetrating radar, non-destructive testing, building facades, hidden defects, cracks, radargram, building diagnostics.

1. Введение

Георадар представляет собой прибор для подповерхностного радиолокационного зондирования, работающий по принципу излучения электромагнитных импульсов и регистрации сигналов, отраженных от границ раздела сред с различными электрофизическими свойствами [2]. Передающая антенна излучает электромагнитную волну, которая распространяется в исследуемой среде, частично отражается от внутренних неоднородностей и возвращается к приемной антенне. Временная задержка и амплитуда отраженного сигнала позволяют определять глубину залегания объекта и его физические характеристики.

В строительной отрасли георадар используется для решения широкого круга задач: определение расположения арматуры в железобетонных конструкциях, оценка толщины стен, выявление пустот и трещин, контроль качества теплоизоляционных слоев, поиск скрытых коммуникаций, обследование фундаментов [3]. Преимущество метода заключается в возможности проведения исследований без разрушения конструкций и остановки эксплуатации зданий.

Кирпичные здания старого жилого фонда эксплуатируются десятилетиями, и за этот период в их конструкциях накапливаются скрытые дефекты, недоступные для визуального контроля [1]. Под воздействием температурных перепадов, увлажнения, усадки материалов и циклических нагрузок в стенах, перекрытиях и фасадных системах, а также из-за нарушений технологий строительства образуются трещины, пустоты и зоны отслоения. Указанные дефекты располагаются под слоями штукатурки, облицовочной плитки или вентилируемых фасадов, что исключает их выявление при наружном осмотре. Визуальная инспекция фасада фиксирует только внешние проявления разрушения: вздутия окрасочного слоя, пятна плесени, видимые трещины. Состояние несущих конструкций и теплоизоляционного слоя остается неопределенным до момента, пока дефект не достигает критических размеров и не проявляется внешне или при детальной инспекции с применением разрушающего контроля.

2. Материалы и методы

В ходе научного исследования были проведены диагностические обследования старого кирпичного здания, расположенного в приморском районе города Санкт-Петербурга, выполнено георадарное профилирование наружных стен. Здание выбиралось изначально старой постройки и с косвенными признаками повреждений. Обследование приводилось двумя студентами, каждый делал самостоятельно перемещение блока георадара по поверхности фасада, контролируя равномерность и прямолинейность движения.

Целесообразность георадарных исследований до демонтажа облицовки объясняется тем, что полное удаление облицовочного слоя с целью осмотра скрытых конструкций сопряжено с рядом негативных последствий. Среди таких последствий: нарушение целостности гидроизоляционного барьера, повреждение теплоизоляционного слоя, образование мостиков холода и высокие материальные и временные затраты. Кроме того, выборочный контроль не дает полной картины состояния конструкций.

Георадарный метод позволяет проводить неразрушающий контроль кирпичной кладки без нарушения целостности фасада. Антенный блок георадара прижимается к поверхности стены и перемещается вдоль нее. Электромагнитный импульс проникает сквозь штукатурку, утеплитель и достигает несущей конструкции, отражаясь от всех границ раздела материалов.

3. Результаты и их обсуждение

На экране прибора формируется радарограмма — непрерывное изображение внутренней структуры стены. Георадарное обследование выявляет следующие типы дефектов.

Трещины в несущих стенах проявляются на радарограмме как прерывистые отражения с характерной гиперболической формой.

Рисунок 1. Вертикальная трещина кирпичной кладки

Помимо дефектов, успешно регистрируются скрытые металлические конструкции.

Рисунок 2. Армирующий элемент

Чем шире трещина и чем больше она заполнена воздухом, тем ярче отраженный сигнал. Разница в диэлектрической проницаемости между материалом стены и воздушным зазором создает контрастное изображение на радарограмме. Это наглядно прослеживается на участках со множественными повреждениями.

Рисунок 3. Многочисленные трещины различного размера

Кроме того, метод позволяет диагностировать технологические дефекты возведения конструкций.

Рисунок 4. Холодный шов (в правой части выделен холодный шов, в левой часть стены без дефектов)

4. Заключение

Георадарные исследования являются эффективным методом неразрушающего контроля кирпичных строительных конструкций. Применение георадара обеспечивает выявление трещин, пустот и отслоений под штукатуркой и облицовкой без демонтажа фасада, получение количественных данных о состоянии скрытых конструкций, снижение затрат на обследование, документированные результаты, пригодные для использования в экспертной деятельности.

Список литературы:

1. ГОСТ 31937-2011. Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния : межгосударственный стандарт : издание официальное : утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 27 декабря 2012 г. № 1984-ст. — Москва : Стандартинформ, 2014. — 55 с. — Текст : непосредственный.
2. Владов, М. Л. Введение в георадиолокацию : учебное пособие / М. Л. Владов, А. В. Старовойтов. — Москва : Изд-во МГУ, 2004. — 153 с. — ISBN 5-211-04938-1. — Текст : непосредственный.
3. Капустин, В. В. Опыт применения георадаров при обследовании строительных конструкций / В. В. Капустин, А. В. Строков // Разведка и охрана недр. — 2015. — № 1. — С. 45–48. — Текст : непосредственный.