Классификация неразрушающих методов испытаний.



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Классификация неразрушающих методов испытаний.



 

Контроль качества с применением традиционных методов пока осуществляется в пассивной форме, когда выявленные дефекты трудно или уже невозможно устранить. Большие резервы повышения качества строительных конструкций выявляются с внедрением на всех этапах изготовления активных фор м контроля с применением средств автоматизации, позволяющих своевременно обнаружить и устранить нежелательные отклонения от заданной технологии. В строительную практику широко внедряются такие методы испытаний, которые обеспечивают быстрый и надежный контроль качества соединений элементов, прочности и однородности материала без его разрушения или путем местного разрушения, не влияющего на несущую способность конструкции. Такие методы можно разделить на механические, физические и комплексные (рис. 5.1).

 

Рис. 5.1. Классификация неразрушающих методов контроля

физико-механических характеристик строительных материалов и конструкций

 

 

Механические методы.

Метод определения прочности путем измерения пластической деформации основан на зависимости между пределом прочности материала и размерами отпечатка на поверхности элемента, полученного при вдавливании индентора статическим или динамическим воздействием.

При статическом загружении возрастающая нагрузка на индентор прикладывается плавно. При динамическом загружении применяется метод ударного вдавливания стального шарика или диска. Эти методы детально разработаны в технологии металлов для определения временного сопротивления стали по ее, твердости по Бринеллю, Роквеллу или Виккерсу (рис. 5.2).

 

 

Рис. 5.2. Определение твердости:

а- по Бринеллю; б- по Роквеллу; в- по Виккерсу

 

 

Твердость по Бринеллю определяется по формуле

 

 

где Р—нагрузка на шарик, Н; D—диаметр шарика, мм; d — диаметр отпечатка, мм.

Зная твердость, можно определить временное сопротивление стали (в МПа):

 

 

Метод Роквелла основан на вдавливании в элемент алмазного конуса с углом при вершине 1200 или стального шарика диаметром 1,588 мм под действием двух последовательно приложенных нагрузок: предварительной и общей. Твердость по Роквеллу выражается в безразмерных единицах в зависимости от шкалы прибора: HRА, HRВ, HRС. Например, при вдавливании в металл алмазного конуса предварительной нагрузкой Р0=98 Н и основной нагрузкой Р=1372Н

 

 

где h1 и h — соответственно глубина внедрения конуса в металл от предварительной и основной нагрузки, мм; с — цена деления шкалы индикатора, равная 0,002 мм.

В методе Виккерса определяют твердость металла вдавливанием алмазной пирамиды с двугранным углом при вершине, равным 136°. Число твердости по Виккерсу

 

 

где Р — приложенная нагрузка, Н; F — площадь отпечатка, мм2; d—среднее арифметическое длин диагоналей отпечатка, мм.

Для структурно неоднородных сплавов. разработаны приборы с алмазной пирамидой малых размеров. К этим приборам относится ПМТ-3, работающий при нагрузках 0,01—0,1 Н и служащий для определения микротвердости. Приборы аналогичного типа применяются для определения твердости полимерных материалов. Например, модификацией прибора МПТ-3 является микротвердомер Р-84, с помощью которого определяют микротвердость полимеров при нагрузке до 2 Н. Размеры отпечатков измеряют микроскопом.

Для определения предела прочности бетона при сжатии по диаметру отпечатка при вдавливании сферического штампа служат приборы типа «Штамп НИИЖБ» (рис. 5.3) Давление на штамп создается гидродомкратом и определяется по шкале манометра. В расчет принимается средний диаметр двух взаимно перпендикулярных отпечатков, измеренных с погрешностью не более 0,5 мм. Прочность бетона определяется по градуированной кривой КП - R, где КП — косвенный показатель, — предел прочности.

К приборамдинамического действия относятся: прибор Польди, молоток Физделя, пружинный прибор типа КМ, маятниковый прибор ДПГ-4, эталонный молоток Кашкарова и др.

 

Рис. 5.3. Штамп НИИЖБ:

1- испытываемая конструкция;

2- скоба; 3- штамп;

4- гидродомкрат;

5- белая и копировальная бумага

 

 

 

Рис. 5.4. Прибор Польди:

1- корпус;

2- пружина; 3- боек;

4- контрольный брусок;

5- шарик

 

 

Приборы динамического действия должны иметь свои градуировочные характеристики, полученные при ударных испытаниях.

Для приближенного определения временного сопротивления стали применяют прибор Польди (рис. 5.4). Его устанавливают перпендикулярно к предварительно зачищенной поверхности металлической конструкции и, удерживая левой рукой, молотком наносят удар по бойку такой силы, чтобы получить отпечаток на конструкции диаметром 2— 4 мм. Расстояние между отпечатками должно быть в пределах 10 мм. Диаметры отпечатков измеряют с точностью до 0,01 мм. Твердость металла испытываемой конструкции определяют по формуле

 

,

 

где НВ0 — твердость контрольного бруска; — диаметр шарика (обычно =10мм); d1 в d2—соответственно диаметр отпечатка на контрольном бруске в на испытываемой конструкции, в мм.

Твердость контрольного бруска должна быть близка к твердости металла конструкции, в противном случае в формулу вводят поправочный коэффициент.

Наиболее простым прибором для приближенного определения прочности бетона является молоток И. А. Физделя массой 0,25 кг, ударная часть которого заканчивается стальным шариком с диаметром 17,483 мм. После десяти ударов по поверхности бетона штангенциркулем измеряют диаметр отпечатков с точностью до 0,1 мм. Прочность бетона определяют, пользуясь градуировочным графиком по среднему диаметру отпечатка. Однако диаметр лунки отпечатка зависит от силы удара, что значительно снижает точность результата.

Пружинный прибор ЛИИЖТа (рис. 5.5) позволяет судить о прочности поверхностных слоев бетона по глубине проникновения в него стального шарика. При испытании прибор устанавливают перпендикулярно к поверхности конструкции на три установочные ножки так, чтобы стальной шарик бойка был прижат к бетону, совмещают центральную стрелку с нулевым делением шкалы индикатора и нажимают на спусковой крючок. Сжатая пружина освобождается, ударник бьет по бойку. Глубина лунки отпечатка определяется по шкале индикатора при отпуске курка. Испытание повторяют не менее 10 раз в разных точках конструкции. По среднеарифметическому значению глубин отпечатка по графику (рис. 5.5, б) определяют прочность бетона при сжатии.

Более совершенным является пружинный прибор КМ (рис. 5.6), имеющий два сменных ударника, один из которых предназначен для испытаний методом измерения пластической деформации, второй — методом отскока. Методика испытаний такая же, как и пружинным прибором ЛИИЖТа. Количество испытаний на каждом выделенном участке конструкции — не меньше 5. Расстояние от края конструкции до границы участков должно быть не менее 50 мм, а между отпечатками — не менее 30 мм. Для более точного измерения диаметров отпечатков удары по бетону наносят через листы копировальной и белой бумаги. Прочность

 

Рис. 5.5. Пружинный прибор для Рис. 5.6. Пружинный прибор КМ

определения прочности бетона: 1- поверхность испытываемой

а- общий вид; б- градуированный график; конструкции;

1- стальной трубчатый корпус; 2- сменный ударник;

2- направляющая бойка; 3- ударная пружина; 4- боек

3- индикатор часового типа; 5- шкала с указателем велечены

4- боек с запрессованным шариком; отскока бойка

5- установочные ножки; 6- возвратная пружина

6- ударник; 7- пружина

 

бетона при сжатия определяют в зависимости от диаметра отпечатка, пользуясь градуировочной зависимостью. Однако механические характеристики пружины со временем изменяются, что вносит погрешность в результаты измерений.

Маятниковый прибор ДПГ-4 предназначен для определения прочности бетона при сжатии по длине отпечатка, оставленного ребром диска при его свободном падении (рис. 5.7). Предел прочности бетона при сжатии определяют по формуле

 

 

где А — коэффициент, определяемый эксперимептально; h— высота падения диска;acp — средняя арифметическая длина отпечатка; l — длина стержня прибора.

 

Рис. 5.7. Маятниковый прибор ДПГ-4:

1- поверхность бетона испытываемой конструкции;

2- диск с ударной кромкой; 3- угломерная шкала;4- плечо;

5- опора; 6- ось вращения плеча с диском

 

Прибор устанавливается на поверхности конструкции, и диск фиксируется в исходном положении па высоте и так, чтобы при свободном падении размеры отпечатка составили 50—55 мм. У прибора ДПГ-4 длина стержня 250 мм при массе 0,25 кг. Диск имеет диаметр 160 мм и массу 1,4 кг. Прибор ДПГ-5 отличается массой диска (1,9 кг), длиной рычага (300 мм) и трапецеидальной формой кромок диска.

Более проств изготовлении эталонный молоток НИИМосстроя (рис. 5.8,а), предложенный К. П. Кашкаровым. В качестве эталона используются стержни диаметром 12 или 10 мм, длиной 100—150 мм из круглой прутковой стали марки ВСтЗсп2 или ВСтЗпс2 с временным сопротивлением разрыву 420—460 МПа. Удар следует наносить перпендикулярно к поверхности, бетона с таким усилием, чтобы диаметр отпечатка на бетоне dбсоставил 0,3—0,7 диаметра шарика, а наибольший диаметр отпечатка на эталоне dэ был не менее 2,5 мм. Удар наносят эталонным или обычным молотком по головке эталонного молотка, установленного в требуемой точке. Расстояние между лунками отпечатков на поверхности бетона должно быть не менее 30 мм, а на поверхности эталона — не менее 10 мм. Количество испытаний на участке конструкции — не менее 5. Удары рекомендуется наносить через листы копировальной и белой бумаги, чтобы погрешность ‘измерения диаметров отпечатков не превышала 0,1 мм. Для повышения точности измерений рекомендуется применять микроскоп типа МПБ-2 с ценой деления 0,01 мм, закрашивая перед измерением dэ лунку отпечатка цветным карандашом.

 

Рис. 5.8. Эталонный молоток К.П. Кашкарова:

а- общий вид; б- градуированный график; 1- головка; 2- корпус; 3- стакан;

4- шарик; 5- эталонный стержень; 6- пружина; 7- рукоятка

 

По отношению диаметров лунок на бетоне и эталоне dб / dэс помощью графика (рис. 5.8, б) определяют прочность бетона при сжатии. Если влажность бетона отлична от 2—6 %, определенное по графику значение предела прочности умножают на поправочный коэффициент kB

 

Влажность бетона, % 1 6 8 12 Сильно увлажненная поверхность

Коэффициент kB 0,96 1 1,1 1,2 1,4

 

По градуировочному графику (см. рис. 5. 8, б) прочность бетона при сжатии определяется в возрасте 28 сут. Изменение прочности бетона во времени учитывается коэффициентом :

 

Возраст бетона, г 1 2 3

Коэффициент 0,8 0,7 0,65

 

Тогда

Для повышения достоверности результатов измерений инструкцией по работе с прибором устанавливается необходимое количество отпечатков:

 

где — соответственно максимальное, минимальное и среднее значения предела прочности; k —коэффициент, определяемый в зависимости от числа отпечатков:

 

Количество 5 6 7 8 9 10 20

отпечатков n

Коэффициент k 0,43 0,395 0,37 0,35 0,337 0,325 0,292

 

Метод определения прочности путем измерения упругого откоса основан на зависимость между пределом прочности материала при сжатии, его модулем упругости и величиной упругого отскока бойка, фиксируемой по шкале прибора. Этот метод нашел применение для определения твердости металлов, например, прибором ТРП-3 и прочность бетона молотком Шмидта, пружинным приборомКМ, маятниковым и другими приборами.

Пружинный прибор КМ для работы по методу упругого отскока снабжен сменным ударником (см. рис. 5.6). Энергия удара должна быть не менее 1,25 Н•м. Прибор при испытании устанавливают перпендикулярно к поверхности бетона. С помощью ударной пружины боек наносит удар по ударнику и отскакивает от него, автоматически перемещая указатель, фиксирующий величину отскока бойка. Прочность бетона при сжатии определяют по градуировочнойзависимости «прочность — величина отскока бойка». После 500 измерений прибор рекомендуется поверять на наковальне массой не менее 10кг. Отклонение каждого из 10 результатов от среднего не должно превышать 5 %.

В зарубежной практике широкое распространение получил разработанный в Швейцарии молоток Шмидта. Молотки Шмидта различных типов и моделей применяются для испытания легкого и тяжелого бетона и других строительных материалов в обычных условиях и под водой. Принцип работы молока Шмидта такой же, как и пружинного молотка КМ, отличие — в конструктивном и качественном исполнении всех элементов прибора. Молоток Шмидта как и прибор КМ, калибруется нанаковальне.

Маятниковый прибор В.В. Царицина, Ю.Е. Корниловича и Я.Э. Осадчука (рис. 5.9) имеет маятник со стальным шариком. Маятник удерживается в заданном положении скобой со спусковым крючком. При нажатии на крючок маятник свободно падает, нанося удар по бойку. Величина отскока маятника фиксируется стрелкой по шале прибор а. По градуировочной зависимости определяют прочность бетона.

Основной недостаток перечисленных методов в том, что о прочности бетона судят лишь по свойствам его поверхностного слоя, а определение диаметра отпечатка и величины упругого отскока бойка всегда вносит определенную погрешность в результаты измерений.

Методы оценки местных разрушений основаны на эмпирических зависимостях между прочностью бетона и некоторыми другими его свойствами, полученными в результате выдергивания установленных в теле бетона анкерных устройств, отрыва приклеенного стального диска или скалывания ребра конструкции.

 

 

 

Рис. 5.9. Схема маятникового прибора:

1- стрелка; 2- шкала; 3- маятник;4- скоба со спусковым

крючком; 5- боек; 6- поверхность бетона

 

Метод определения прочности бетона испытанием на отрыв со скалыванием основан на выдергаваии из тела бетона гидравлическим пресс-насосом ГПНС-4 или ГПНВ-5 предварительно установленных анкерных устройств (рис. 5.10). Анкерное устройство (рис. 5.10, а) устанавливают до или после бетонирования конструкций. Для установки устройства по рис. 5.10, б, в с помощью сверл с алмазным или победитовым наконечником диаметром 24 или 28 мм в бетоне сверлят отверстие глубиной 35—40 мм и устанавливают одно из самозаанкеривающихся устройств. В случае установки стержня с анкерной головкой (рис. 5.10,а) стенки бетонного отверстия продуваются для обеспыливания и смачиваются водой с зачеканкой установленногостержня высокомарочным цементным раствором. Испытаиие на выдергивание проводят после тверденая раствора. Раствор может быть заменен эпоксидной смолой, при этом стенки отверстия протирают сухим тампоном. Анкеровка устройств (рис. 5.10, б, в) обеспечивается за счет разжимного конуса.

 

 

Рис. 5.10. Анкерные устройства для определения прочности бетона

методом отрыва со скалыванием :

а- схема разрушения с применением устройства, установленного после бетонирования;

б, в – самозаанкеривающиеся устройства; 1- рабочий стержень с анкерной головкой;

2- вырываемый бетон; 3- испытываемая конструкция;4- рабочий стержень с разжимным конусом; 5- рефленые сегменты щеки; 6- полный разжимной конус

 

Метод определения прочности бетона отрывом отличается от предыдущего тем, что на зачищенную поверхность бетона эпоксидным клеем крепится стальной диск диаметром 60 или 80 мм, толщиной 10 мм, имеющий с одной стороны стержень с винтовой нарезкой (рис. 5.11). Для крепления диска может быть применена клеевая композиция, состоящая из эпоксидной смолы ЭД-5 (100 массовых частей), отвердителя (полиэтиленполиамин — 10 массовых частей) и наполнителя (цемент —40 массовых частей). Чтобы слой клея не выходил за поверхность диска, на подготовленную бетонную поверхность вначале приклеивают бумажное кольцо шириной 15 мм с внутренним диаметром, равным диаметру диска. для удержания диска на вертикальной поверхности до отверждения клея применяют гипсовый раствор, который следует удалить перед отрывом диска.

 

 

Рис. 5.11. Крепление диска на вертикальной плоскости:

1- испытываемая конструкция; 2- кольцо;

3- гипсовый раствор;

4- стальной диск; 5- эпоксидный клей;

6- отрываемый бетон

 

 

Прибор ГПНВ-5 соединяется с диском так, чтобы направление действующего усилия было перпендикулярно к поверхности бетона, а скорость нагружения не превышала 1 кН/с.

Условное напряжение в бетоне при отрыве

 

 

где Ротр- усилие, при котором произошел отрыв диска; F - площадь проекции поверхности отрыва на плоскость диска, которая должна составить не менее 80 % площади диска, в противномслучае результаты испытания не учитываются и опыт повторяется.

Для определения прочности бетона строится градуировочвая зависимость условного напряжения при отрыве от предела прочности при сжатии бетонных кубов с размерами сторон 200 мм. На каждом образце испытания на отрыв проводят на двух противоположных гранях.

Метод определения прочности бетона скалыванием ребра конструкции разработанный в НИИСК основан на местном разрушении бетона от усилия Р скалывания участка ребра конструкции. Усилие создается прибором ГПНВ.5 и специальным устройством УРС (рис. 5.12, а), обеспечивающим приложение нагрузки под углом = 18°, глубину скалывания а=20 мм и ширину площадки нагружения b=30 мм (рис. 5.12, б). На каждом участке выполняют не менее двух испытаний и определяют среднее усилие скалывания. Дляпостроения градуировочной зависимости Р (рис. 5.13) испытывают бетонные кубы со стороной 200 мм.

 

 

Рис. 5.12. Определение прочности бетона скалыванием ребра конструкций:

а- схема приложения усилия; б- схема скалывания;

1- испытываемая конструкция; 2- устройство УРС;

3- скалываемый бетон;4- участок скола

 

 

Рис. 5.13. Градуированная зависимость

«усилие скалывания – прочность бетона»

Преимущество метода в том, что не требуется каких- либо заранее закрепленных анкерных устройств. Но конструкция должна быть ограничена перпендикулярными друг к другу плоскими гранями с размерами мм, мм, мм и иметь доступ для установки и работы с прибором.

 

Физические методы

 

К физическим неразрушающим методам контроля качества строительных материалов и конструкций относятся: акустические, ионизирующих излучений, магнитные и электрические. Некоторые из этих методов в условиях массового заводского производства строительных конструкций стандартизованы и применяются для непрерывного или выборочного контроля качества. Все чаще применяются эти методы при освидетельствовании и обследованиях эксплуатируемых строительных конструкций. Их преимущество состоит в том, что они позволяют судить о качествё испытываемого материала не только по его поверхностному слою, но и по внутренней структуре.

Акустические методы основаны на использовании характеристик колебательных процессов при распространении в исследуемом материале упругих волн в их измерении электронными приборами. Среди акустических методов наибольшее распространение получили ультразвуковой импульсный метод для определения прочности бетона. Применяются также резонаисньий и ударный методы.

Ультразвуковой импульсныйметод основан на возбуждении в испытываемом элементе ультразвуковых акустически колебаний частотой более 25 кГц и измерении скорости их распространения в исследуемом материале.

Для возбуждения ультразвуковых волн и измерения времени их прохождения применяется специальная аппаратура (рис. 5.14). Генератор высокочастотных импульсов посылает им импульсы на излучатель, преобразующий электрические импульсы в электрозвуковые механические волны, которые проходят через бетон и попадают на щуп - приемник.

Вприемнике эти колебания преобразуются в электрические импульсы, направляемые в усилитель. Усиленный импульс попадает па индикатор электронно-лучевой трубки. Индикатор создаст па экране электронную шкалу меток времени, по числу которых определяют время прохождения ультразвукового импульса. Скорость импульсов (м/с) определяется но формуле

 

где — база прозвучивания, мм; t — время распространения импульса, мкс.

 

Рис. 5.14. Схема испытания бетона ультразвуковым импульсным методом:

1- генератор высокочастотных импульсов; 2- излучатель; 3- испытываемый элемент;

4- щуп-приемник; 5- усилитель; 6- индикатор электронно-лучевой трубки

 

Способ прозвучивания может быть сквозной, поверхностный или диагональный (рис. 5.15). База прозвучивания в зависимости от вида прибора и испытываемого изделия может назначаться в пределах 100—5000 мм. При одностороннем доступе к конструкции применяют поверхностное прозвучивание с базой =150—400 мм. Преобразователи должны быть прижаты к ровной поверхности бетона с усилием 2030 Н. Для обеспечения надежного акустического контакта на мембрану преобразователя и поверхность бетона в месте прозвучивания наносится тонкий слой технического вазелина, машинного масла или других вязких материалов. Если на поверхности бетона в месте установки преобразователей имеются мелкие трещины, раковины или поры глубиной и диаметром более 1—2 мм, их заделывают гипсовым или другим быстротвердеющим раствором.

 

 

Рис. 5.15. Схемы расположения преобразователей при прозвучивании элемента:

а- сквозное прозвучивание; б- диагональное прозвучивание;

в- поверхностное прозвучивание

Различные неровности поверхностей обрабатывают механическим путем.

Зависимость между скоростью распространения продольных ультразвуковых волн и свойствами материала выражается формулой

 

где Е — модуль упругости материала; р — плотность материала; k — коэффициент, зависящий от среды, в которой распространяются волны; k=1—для однородного стержня; - для двумерной пластины; - для трехмерного массива; - коэффициент Пуассона

Таким образом, по скорости распространения ультрозвуковых волн, как это следует из формулы , можно судить о физико-механических характеристиках материала — прочности, однородности и их изменении во времени. Измерение скорости распространения ультразвуковых импульсов в бетоне производится приборами УКБ-1, УКБ-IМ, Бетон-5 и другими аналогичного типа по меткам времени на элсктронно-лучевой трубке, а также более совершенными приборами с цифровой автоматической индикацией в единицах времени или единицах предела прочности бетона: УК-10П, УК-12П, УК-I6П, УФ-9ОПЦ, Бетон-8-УРЦ.

Для построения градуировочной зависимости «прочность бетона скорост ультразвука» изготавливают из бетона заданного состава не менее 45 образцов с варьированием водоцементного отношения в пределах 0,2 в проводят испытания с образцами различного возраста. Прозвучивание образцов производят в пяти точках, перпендикулярно к направлению укладки бетона, из которых четыре расположены по углам, а одна — в центре куба яли в шести точках, как это показано на рис. 5.16 После прозвучивания образцы испытывают на прессе, прикладывая нагрузку перпендикулярно к направлению прозвучивания и укладки бетона. По результатам испытаний строят градуировочную кривую (рис. 5.17), используя аппарат корреляционного анализа

В зксплуатируемых конструкциях прочность бетона определяют приближенно, пользуясь эмпирическими формулами:

при

при

 

 

Рис. 5.16. Схема прозвучивания и приложения нагрузки при испытании кубов:

а- с размерами сторон 150 мм; б- с размерами сторон 200 мм;

1- направление уплотнения 2- направление приложения нагрузки

 

 

 

Рис. 5.17. Градуированная зависимость

f – v при сквозном

прозвучивании ультразвуковым импульсным методом

 

где — коэффициент, определяемый по данным испытаний не менее 3 образцов-кубов или 3 образцов, вырезаных из конструкции со средним пределом прочности и средней скоростью ультразвука ; и — соответственно скорость распространения ультразвука в образцах и в образце с наибольшей прочностью, м/с: предел прочности бетона на участке конструкции, где не менее чем на пяти участках наблюдалась наибольшая скорость распространения ультразвука .

Скорость распространения ультразвука в контролируемых участках конструкции не должна отличаться от среднего значения в испытанных образцах более чем на (7—10) %. Преобразователи рекомендуется устанавливать на участках конструкции с минимальным процентом армирования или там, где арматура отсутствует. Кроме армирования, на скорость прохождения ультразвука оказывают существенное влияние и другие факторы: состав бетона и степень его уплотнения (вид заполнителя, крупность, содержание песка и цемента, водоцементное отношение), возраст и условия твердения, температура, напряженно-деформированное состояние. Все это необходимо учитывать при построении градуировочной кривой, что затрудняет применение ультразвукового импульсного метода, но и позволяет на основе анализа перечисленных факторов, кроме прочности материала, установить степень его однородности, обнаружить имеющиеся дефекты, проанализировать характер трещинообразования и напряженное состояние при испытании конструкций.

Резонансным методом, применяемым в основном в лабораторной практике, по частоте собственных колебаний и ширине резонансного амплитудного пика определяют динамический модуль упругости и логарифмический декремент затухания колебаний.

Динамический модуль упругости (в МПа) вычисляют:

по частоте собственных изгибных колебаний

и по частоте собственных продольных колебаний

По частоте крутильных колебаний вычисляют модуль сдвига

Динамический коэффициент Пуассона и логарифмический декремент затухания колебаний

В формулах приняты следующие обозначения: с,k — коэффициенты, зависящие от характеристик и формы сечения элемента; l — длина элемента;fн, fп, fк — собственная частота изгибных, продольных и крутильных колебаний; f0 — частота, при которой появляется резонанс при продольных или изгибных колебаниях; f1 и f2 — частоты, соответствующие уменьшенной вдвое резонансной амплитуде колебаний; — плотность материала; r — радиус инерции сечения элемента.

По динамическому модулю упругости ЕД и динамическому коэффициенту Пуассона и логарифмическому декременту затухания колебаний б можно установить влияние различных факторов на свойства материала во времени.

При использовании ударного метода определяют скорость распространения ударной волны в бетоне па заданном участке в пределах акустической базы измерения, которая должна составлять не менее четырех толщин элемента. Ударный метод применяется при обследовании массивных конструкций гидротехнических сооружений, дорожных и аэродромных покрытий и т. д. Удар по конструкции наносится обычным или электрическим молотком. Ударная волна воспрниимается пусковым звукоприемником, включающим микросекундомер и выключающим его при прохождении волны через второй звукоприемник (рис 5.18). По времени прохождения импульса на длине базы измерения определяют скорость ударной волны . О прочности бетона судят путем построения градуировочной зависимости .

Методы ионизирующих излучений применяются для определения напряжений в материалах с кристаллической структурой, положения арматуры и толщины защитного слоя бетона, для определения плотности и влажности, для дефектоскопии материалов и конструкций. В качестве ионизирующих используют рентгеновские, гамма-лучи и нейтронное излучение. Рентгеновские и гамма-лучи представляют собой электромагнитные колебания с длиной волны соответственно и 10-8—10-12 и10-8—10-13 м. Нейтронное излучение это поток электрически нейтральных элементарных частиц.

 

Рис. 5.18. Испытание бетона методом волны-удара:

1- испытываемая конструкция; 2- молоток; 3- пусковой звукоприемник;

4- усилитель; 5- генератор счетных импульсов; 6- пусковая система;

7- микросекундомер; 8- индикатор; 9- выключающий звукоприемник

Для получения рентгеновских лучей применяют электронные рентгеновские трубки. Источниками гамма-лучей обычно служат радиоактивный кобальт Со-60, цезий Сs-137 и другие изотопы. Для получения нейтронного излучения в приборах применяют полониево-бериллиевые или плутониево-бериллиевые источники.

В рассматриваемых методах используются законы распада радиоактивных элементов, ослабления гамма- и рентгеновских лучей, рассеяние в потеря энергии быстрыми нейтронами при их прохождении через толщу материала.

Рентгеновский метод определения напряжений позволяет оценить абсолютные значения напряжений в металлах путем измерения микроскопических приращений упругих составляющих кристаллической решетки. Однако на практике этот метод еще не применяется.

Определение защитного слоя бетона, диаметра и расположения арматуры, а в некоторых случаях и ее класса, основано на свойстве ионизирующих излучений проникать через исследуемый элемент и давать изображение на рентгеновской пленке

Радиоизотопный метод определения степени уплотнения бетона основан на ослаблении (рис. 5.19, а) или рассеянии (рис.5.19, б) потока гамма-лучей в зависимости от плотности бетона. Последняя устанавливается по показаниям прибора на основании градуировочной зависимости.

 

 

Рис. 5.19. Определение плотности бетона просвечиванием:

а- сквозным; б- поверхностным; 1- испытываемая конструкция;

2- источник излучения; 3- детектор;4- радиоизотопный плотномер

 

Определение влажности строительных материалов методом нейтронного излучения основано на потере кинетической энергии быстрыми нейтронами при их столкновении с ядрами атомов водорода.

Работа с приборами, где применяются ионизирующие излучения, должна вестись при строгом соблюдении инструкций, норм и правил охраны труда.

Магнитные в электрические методы, применяются для контроля напряжений ферромагнитньтх материалов, измерения толщины защитного слоя бетона, диаметра в расположения арматуры и влажности древесины. При этом регистрируются магнитные свойства контролируемого элемента, напряженность магнитного поля и изменение электрического сопротивления.

Контроль механических напряжений в ферромагнитных материалах, к которым относятся стальные конструкции и металлическая арматура железобетонных конструкций, базируется на изменении магнитной проницаемости в зависимости от действующего напряжения. ВСША запатентован метод измерения напряжений в ферромагнитньюх материалах.Принцип работы прибора (рис. 5.20) заключается в том, что на стержне с минимальным йёздушным зазором закрепляются две катушки и в токопроводящей системе возбуждается переменное магнитное поле. На экране осциллографа регистрируют амплитуду третьей гармоники колебаний, которая связана линейной зависимостью с изменением напряжения в стержне. Однако при измерении магнитной проницаемости возникают трудности, связанные с магнитной анизотропией, гистерезисом металлов и другими явлениями.

 

 

Рис. 5.20. Схема прибора для измерения напряжений в ферромагнитных материалах:

1- генератор низкой ч; 2- катушка индуктивности; 3- напряженный элемент;

4- приемная катушка; 5- усилитель; 6- блок измерений; 7- электронно-лучевая трубка

 

Для измерения защитного слоя, определения диаметра и расположения арматуры служит прибор ИЗС-2, в основе работы которого лежит принцип взймбдействия магнитного поля с металлом. Пределы измерений толщины защитного слоя бетона прибором И3-2 5—55мм, а диаметра арматуры — 6—16 мм. Болеё совершенным прибором данного типа является измеритель ИЗС-3.

Электрическим методом (электровлагомером ЭВ-2М)поль



Последнее изменение этой страницы: 2016-12-28; просмотров: 821; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 54.227.97.219 (0.02 с.)