Контроль прочности бетонных образцов ударно-импульсным методом



ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

БЕЛОРУССКО-РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

Кафедра «Физические методы контроля»

 

 

ПРИБОРЫ И МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И КОНСТРУКЦИЙ

 

Методические указания к лабораторным работам

специальности 1-54 01 02 «Приборы и методы контроля качества

 и диагностики состояния объектов»

 

Могилев 2014


УДК 51.001.57

ББК  22.1

М

 

Рекомендовано к опубликованию

Центром менеджмента качества образовательной деятельности

ГУ ВПО «Белорусско-Российского университет»

 

Одобрено кафедрой «Физические методы контроля» «4» февраля 2014 г., протокол № 5

 

Составитель: канд. техн. наук, доц. А. В. Кушнер

Рецензент канд. физ.-мат. наук, доцент Ф. М. Трухачев

 

В методических указаниях кратко изложены теоретические сведения, необходимые для выполнения лабораторных работ, приведены примеры выполнения и требования к оформлению. Методические указания составлены в соответствии с рабочей программой по дисциплине «Приборы и методы контроля строительных конструкций».

 

Учебное издание

 

ПРИБОРЫ И МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И КОНСТРУКЦИЙ

 

Ответственный за выпуск                С. С. Сергеев

Технический редактор                              А. А. Подошевко

Компьютерная верстка                             Н. П. Полевничая

 

Подписано в печать.                     Формат 60х84/16. Бумага офсетная.  Гарнитура Таймс.

Печать трафаретная. Усл.-печ. л.  . Уч.-изд. л.       . Тираж 66 экз. Заказ №

 

Издатель и полиграфическое исполнение

Государственное учреждение высшего профессионального образования

«Белорусско-Российский университет»

ЛИ № 02330/0548519 от 16.06.2009 г.

212000, г. Могилёв, пр. Мира, 43

 

© ГУ ВПО «Белорусско-Российский,

университет» 2014


Содержание

 

1 Контроль прочности бетонных образцов ультразвуковым методом 4

2 Контроль прочности бетонных образцов ударно-импульсным методом.................................................................................................................... 13

3 Дефектоскопия и толщинометрия бетонных образцов ультразвукомым методом...................................................................................................... 18

4 Контроль морозостойкости бетонных образцов....................... 23

5 Контроль теплопроводности и влажности стройматериалов... 31

Список литературы........................................................................ 37


Контроль прочности бетонных образцов ультразвуковым методом

 

Цель работы

1 Изучить особенности контроля прочности бетона ультразвуковым методом.

2 Получить практические навыки определения прочности бетонных образцов ультразвуковым методом с помощью измерителя времени распространения ультразвука «Пульсар-1.2».

 

Основные теоретические положения

Согласно ГОСТ 25192-82 бетоны классифицируются по основному назначению, виду вяжущего вещества, виду заполнителей, структуре и условиям твердения:

– по назначению: бетоны обычные (для промышленных и гражданских зданий) и специальные – гидротехнические, дорожные, теплоизоляционные, декоративные, а также бетоны специального назначения (химические стойкие, жаростойкие, звукопоглощающие, для защиты от ядерных излучений и т.д.)

– по виду вяжущего вещества: цементные, силикатные, гипсовые, шлакощелочные, асфальтобетон, пластобетон и д.р.

– по виду заполнителей: бетоны на плотных, пористых и специальных заполнителях;

– по структуре: бетоны плотной, поризованной, ячеистой и крупноячеистой структуры;

– по условиям твердения: бетоны твердевшие в естественных условиях; в условиях тепловлажностной обработки при атмосферном давлении и при давлении выше атмосферного.

Дополнительно к классификации ГОСТ 25192-82 используется следующая классификация бетонов:

– по объемной массе

а) особо тяжелые (плотность свыше 2500 кг/м3) – баритовый, магнетитовый, лимонитовый;

б) тяжелые (плотность 2200 - 2500 кг/м3);

в) облегченные (плотность 1800 - 2200 кг/м3);

г) легкие (плотность 500 - 1800 кг/м3);

д) особо легкие (плотность менее 500 кг/м3);

– по содержанию вяжущего вещества и заполнителей:

а) тощие (с пониженным содержанием вяжущего вещества и повышенным содержанием крупного заполнителя);

б) жирные (с повышенным содержанием вяжущего вещества и пониженным содержанием крупного наполнителя);

в) товарные (с соотношением заполнителей и вяжущего вещества по стандартной схеме).

Основной показатель, по которому характеризуется бетон, – прочность на сжатие. Принцип определения прочности бетона ультразвуковым методом базируется на наличии функциональной связи между скоростью распространения ультразвуковых колебаний и прочностью бетона.

Ультразвуковой метод применяют для определения прочности бетона классов В7,5–В35 (марок М100–М400) на сжатие.

Прочность бетона в конструкциях определяют экспериментально по установленным градуировочным зависимостям "скорости распространения ультразвука – прочность бетона V = f(R)" или "время распространения ультразвука t – прочность бетона t = f(R)". Степень точности метода зависит от тщательности построения тарировочного графика.

Тарировочный график строится по данным прозвучивания и прочностных испытаний контрольных кубиков, приготовленных из бетона того же состава, по той же технологии, при том же режиме твердения, что и изделия или конструкции, подлежащие испытанию. При построении тарировочного графика следует руководствоваться указаниями ГОСТ 17624-87.

Для определения прочности бетона ультразвуковым методом применяются приборы: «Пульсар-1.2», «УКБ-1», «УКБ-1М», «УК-16П», «Бетон-22» и др..

Ультразвуковые измерения в бетоне проводят способами сквозного или поверхностного прозвучивания. Схема испытаний бетона приведена на рисунке 1.1.

 

а – схема испытания способом сквозного прозвучивания; б – то же поверхностного прозвучивания; УП – ультразвуковые преобразователи

 

Рисунок 1.1 –  Способы ультразвукового прозвучивания бетона

 

При измерении времени распространения ультразвука способом сквозного прозвучивания ультразвуковые преобразователи устанавливают с противоположных сторон образца или конструкции.

Скорость ультразвука n, м/с, вычисляют по формуле:

,                                                                                    (1.1)

где t – время распространения ультразвука, мкс;

l – расстояние между центрами установки преобразователей (база прозвучивания), мм.

При измерении времени распространения ультразвука способом поверхностного прозвучивания ультразвуковые преобразователи устанавливают на одной стороне образца или конструкции по схеме, приведенной на рисунке 1.1.

Число измерений времени распространения ультразвука в каждом образце должно быть следующим: при сквозном прозвучивании – 3, при поверхностном – 4.

Отклонение отдельного результата измерения времени распространения ультразвука в каждом образце от среднего арифметического значения результатов измерений для данного образца не должно превышать 2 %.

Измерение времени распространения ультразвука и определение прочности бетона производятся в соответствии с указаниями паспорта (технического условия применения) данного типа прибора и ГОСТ 17624-87.

На практике нередки случаи, когда возникает необходимость определения прочности бетона эксплуатируемых конструкций при отсутствии или невозможности построения градуировочной таблицы. В этом случае определение прочности бетона проводят в зонах конструкций, изготовленных из бетона на одном виде крупного заполнителя (конструкции одной партии). Скорость распространения ультразвука n определяют не менее чем в 10 участках обследуемой зоны конструкций, по которым определяют среднее значение n. Далее намечают участки, в которых скорость распространения ультразвука имеет максимальное nmax и минимальное nmin значения, а также участок, где скорость имеет величину nn наиболее приближенную к значению n, а затем выбуривают из каждого намеченного участка не менее чем по два керна, по которым определяют значения прочности в этих участках: Rмакс, Rмин, Rф соответственно. Прочность бетона Rн находят по формуле:

,                                           (1.2)

,                                (1.3)

где x – скорость (время) распространения ультразвука;

Rн – прочность определенная по уравнению,

Rмин, Rмакс – минимальное и максимальное значения прочности по испытанным сериям образцов, МПа.

Коэффициенты а1 и a0 вычисляют по формулам:

;                                        (1.4)

;                                (1.5)

;                                            (1.6)

;                                               (1.7)

,                                        (1.8)

где  – средняя прочность бетонов, испытанных при установлении градуировочной зависимости, МПа;

N – число серий образцов, испытанных при установлении градуировочной зависимости;

R, xj – единичные значения прочности и скорости (времени) распространения ультразвука для j-й серии образцов.

При определении прочности бетона по образцам, отобранным из конструкции, следует руководствоваться указаниями ГОСТ 28570-90.

Для бетонов классов прочности выше В25 прочность бетона в эксплуатируемых конструкциях может быть оценена также сравнительным методом, принимая в основу характеристики конструкции с наибольшей прочностью.

Такие конструкции, как балки, ригели, колонны, должны прозвучиваться в поперечном направлении, плита – по наименьшему размеру (ширине или толщине), а ребристая плита – по толщине ребра.

При тщательном проведении испытаний этот метод дает наиболее достоверные сведения о прочности бетона в существующих конструкциях. Недостатком его является большая трудоемкость работ по отбору и испытанию образцов.

 

Принцип работы прибора

Работа прибора основана на измерении времени прохождения ультразвукового импульса в материале изделия от излучателя к приемнику. Скорость ультразвука вычисляется делением расстояния между излучателем и приемником на измеренное время. Для повышения достоверности в каждом измерительном цикле автоматически выполняется шесть измерений и результат формируется путем их статистической обработки с отбраковкой выбросов. Оператор проводит серию измерений (задается в серии от 1 до 10 измерений), которая также подвергается математической обработке с отбраковкой выбросов и определением среднего значения, коэффициента вариации, коэффициента неоднородности.

Скорость распространения ультразвуковой волны в материале зависит от его плотности и упругости, от наличия дефектов (трещин и пустот), определяющих прочность и качество. Следовательно, прозвучивая элементы изделий, конструкций и сооружений, можно получать информацию о:

– прочности и однородности;

– модуле упругости и плотности;

– наличии дефектов и их локализации;

– форме А-сигнала.

Возможны варианты прозвучивания со смазкой и сухим контактом (протекторы, конусные насадки), рисунок 1.2.

 

 

Рисунок – 1.2. Варианты прозвучивания

 

Прибор осуществляет запись и визуализацию принимаемых УЗК, имеет встроенные цифровые и аналоговые фильтры, улучшающие соотношение «сигнал-помеха». Режим осциллографа позволяет просматривать сигналы на дисплее (в задаваемых масштабах времени и усиления), вручную устанавливать курсор в положение контрольной метки первого вступления. Пользователь имеет возможность вручную изменять усиление измерительного тракта и смещать ось времени для просмотра и анализа А-сигналов (сигналов первого вступления и огибающей).

 

Подготовка прибора к работе

Для работы с прибором (рисунок 1.3) следует:

– подсоединить к прибору преобразователи (приемник и излучатель) с помощью комплекта кабелей;

– включить прибор нажатием клавиши ″ ″, при этом на дисплее должно появиться сообщение о напряжении питания, а через несколько секунд – главное меню (если дисплей сообщает о необходимости заряда аккумуляторов или не работает, следует произвести их заряд).

Рисунок 1.3 – Фотография ультразвукового прибора «Пульсар-1.2»

Внимание! Во избежание выхода прибора из строя и потери гарантии, подключение к прибору кабелей и УЗ преобразователей следует производить при отключенном питании, не допуская случайного замыкания выхода прибора на его вход одним из соединительных кабелей.

ВЫБОР РЕЖИМОВ РАБОТЫ

В «Пульсаре-1.2» предусмотрено несколько режимов работы, выбираемых пользователем в зависимости от способа прозвучивания, базы измерения, измеряемых параметров и материала. Перед началом измерений пользователь должен выбрать указанные ниже пункты меню (выделены жирным шрифтом) и установить необходимые параметры.

Режим работы –сквозное прозвучивание, поверхностное прозвучивание или измерение глубины трещины.

База измерения –задать базу измерения в соответствии с выбранным режимом работы.

Материал– выбрать вид материала и его состав:

– бетон (тяжелый, легкий);

– кирпич;

– абразивы;

– разные.

Через меню Установки, подменю Измеряемый параметрвыбрать прочность R или плотность r, модуль упругости Е, звуковой индекс С (только для абразивов).

В подменю Число измеренийустановить требуемое число измерений в серии от 1 до 10.

В подменю Период импульсовможно изменить период следования зондирующих импульсов от 0,2 до 2 с. Для повышения производительности контроля целесообразно устанавливать минимальный период, однако при контроле изделий небольших размеров и с малым затуханием ультразвука его период следует увеличивать, чтобы не допускать больших разбросов показаний в серии измерений. В подменю Усиление сигналаустановить необходимое усиление входного сигнала. Если сигнал слабый, его можно усилить, увеличив коэффициент усиления. Значение коэффициента усиления устанавливается клавишами « » и « » в пределах от 4 до 16384 с фиксированной дискретностью. В графическом режиме отображения при изменении коэффициента усиления можно визуально контролировать фактическое усиление сигнала. В подменю Первое вступлениеустановить клавишами « » и « » уровень первого вступления 80 %.

Меню Калибровка, подменю Коэффициенты характеристик. Если прибор ранее не эксплуатировался, пользователю следует определить коэффициенты преобразования скорости ультразвука в соответствующий параметр (R, r, Е, С) экспериментальным путем (для бетона по ГОСТ 17624-87), затем установить (или изменить) значения коэффициентов через пункт меню Коэффициенты характеристик.

В меню Калибровкаподменю Эталонное времяпроверить значение эталонного времени t в соответствии с выбранным режимом работы и маркировкой на контрольном образце.

В подменю Калибровка на эталонепровести калибровку прибора на контрольном образце.

Все произведенные установки при выключении прибора не теряются. При изменении условий измерения требуется только частичное изменение настроек.

 

Проведение измерений

Для перехода в режим измерения (из режима меню) необходимо нажать клавишу M – на дисплее появится соответствующее режиму изображение окна.

Поверхностное прозвучивание с датчиком поверхностного прозвучивания в сборе на фиксированной базе (120±1) мм.

Установить датчик на поверхность контролируемого объекта конусными насадками, удерживать неподвижным в плоскости, перпендикулярной к поверхности, и прижать с усилием 5–10 кг. Контролируя на индикаторе прибора измеряемое время Т, убедиться в его стабильности и при отклонениях показаний времени на 0,1–0,2 мкс от индицируемого значения нажать клавишу М, зафиксировав в памяти единичный замер.

Для продолжения серии измерений на других участках объекта, необходимо фиксировать каждый замер серии нажатием клавиши М. После фиксации последнего замера серии выдается результат измерения – среднее значение скорости, среднее значение измеряемого параметра, коэффициент вариации W и коэффициент неоднородности H.

Если результат необходимо занести в память прибора (архив), следует нажать клавишу М для продолжения замеров следующей серии, или F для выхода в меню. Появится сообщение Сохранение…. Для удаления результата нажать клавишу С и прибор перейдёт в режим измерения.

Сквозное прозвучивание с дополнительными УЗ–преобразователями для сквозного прозвучивания (далее – датчики) на произвольной базе с контактной смазкой или c сухим контактом (протекторы, конусные насадки). Для каждого конкретного варианта сквозного прозвучивания (контактная смазка, протекторы, конусные насадки) необходимо провести калибровку прибора на контрольном образце.

Измерить линейкой или штангенциркулем толщину контролируемого объекта на планируемом участке измерения и ввести это значение через пункт главного меню База измерения с точностью до 1 мм. Клавишей М перейти в режим измерения. Установить датчики соосно по линии прозвучивания на противоположных сторонах контролируемого объекта, прижать, притирая к поверхности. Контролируя на индикаторе прибора измеряемое время Т, убедиться в его стабильности и при отклонениях показаний времени на 0,1–0,2 мкс от индицируемого значения нажать клавишу М, зафиксировав в памяти единичный замер.

Для дальнейшего измерения (замера) снять датчики с объекта и аналогичным образом провести измерение на следующем контролируемом участке. При завершении серии выдается результат – среднее значение скорости, среднее значение измеряемого параметра, коэффициент вариации W и коэффициент неоднородности H.

Если результат необходимо занести в память прибора (архив), следует нажать клавишу М для продолжения замеров следующей серии, или F для выхода в меню. Появится сообщение Сохранение…. Для удаления результата нажать клавишу С и прибор перейдёт в режим измерения.

Режим измерения глубины трещины.

При выборе этого режима на дисплей выводится схема установки датчиков. Для выполнения измерений следует установить датчики, как указано на схеме, и провести первое измерение. Затем нажать клавишу М (для фиксации первого этапа измерения), переместить датчики согласно новой схеме и выполнить второе измерение. После очередного нажатия клавиши М на дисплее выводится время первого и второго измерений в мкс и рассчитанное значение глубины трещины.

По принятой в России методике датчики устанавливают согласно рисунку 1.4:

Рисунок 1.4 – Схема расположения датчиков, по принятой в России методике измерения прочности

 

l – база измерения на бетоне через трещину (положение датчиков И-П1), трещина расположена ровно по середине, при этом время распространения продольной волны – t1;

а – база измерения на ″чистом″ бетоне – без дефектов (положение датчиков И-П2), при обязательном условии а = l, время распространения продольной волны – tа.

Прибор автоматически рассчитывает глубину трещины по формуле

                                     (1.9)

 

По методике, принятой в Великобритании (стандарт BS 1881) применяется разностная схема установки преобразователей (рисунок 1.5).

Рисунок 1.5 – Схема расположения датчиков, по принятой в Великобритании методике измерения прочности

 

 

Сначала датчики устанавливаются на точки 1–2 схемы (трещина находится посередине, т. е. l = 2x) и измеряется время t1, затем датчики устанавливаются на точки 3–4 (трещина – посередине l = 4x), измеряется время t2 и при нажатии клавиши М автоматически вычисляется глубина трещины по формуле

.                                    (1.10)

Если при смене участка на объекте в режимах сквозного или поверхностного прозвучивания значения скорости существенно отличаются друг от друга, необходимо проверить правильность соответствия установки базы измерения и качество акустического контакта системы «датчик-объект», отсутствие дефектов бетона и влияния арматуры.

 

Приборы и оборудование

 

1 Лабораторный стенд «Определение прочностных характеристик строительных материалов» (прибор «Пульсар-1.2»).

2 Набор образцов.

 

Порядок выполнения работы

 

1 Ознакомится с лабораторной установкой и особенностями составляющих ее устройств.

2 Изучить инструкции по подготовке и эксплуатации прибора (по заданию).

3 Подготовить измерительный прибор к работе, проверить соответствие всех положений переключателей рекомендациям инструкции и включить прибор.

4 Произвести измерения, установить влияние субъективных и объективных причин на результат.

В результате выполнения работы студент приобретет навыки практической работы с прибором «Пульсар-1.2» и научится свободно подключать его к заданному объекту для измерения контролируемых параметров.

Контрольные вопросы

 

1 На чем основан принцип измерения прочности строительных конструкций ультразвуковым методом?

2 Как пользоваться тарировочным графиком при измерении прочности бетона ультразвуковыми методами?

 


Контроль прочности бетонных образцов ударно-импульсным методом

Цель работы

 

1 Изучить особенности определения прочности бетонных образцов ударно-импульсным методом.

2 Получить практические навыки определения прочности бетона ударно-импульсным методом.

 


Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 420; Мы поможем в написании вашей работы!






Мы поможем в написании ваших работ!