Метод проникающих сред

Этот метод можно разделить на два: метод течеискания и капиллярный метод. Метод течеискания используют для контроля герметичности резервуаров, газгольдеров, трубопроводов и других подобных сооружений.

При испытаниях водой проверяемые емкости заполняются до отметки, превышающей эксплуатационный уровень. В закрытых сосудах давление жидкости повышается путем дополнительного нагнетания воды или воздуха. При наличии дефектов вода просачивается сквозь неплотности или трещины проверяемой конструкции.

Для выявления трещин (особенно в сварных соединениях) иногда применяют вместо воды керосин. Благодаря малой вязкости и незначительному поверхностному натяжению по сравнению с водой керосин легко проникает через поры и трещины и выступает на противоположной стороне конструкции. В металлических емкостях поверхность сварных швов с одной стороны обильно смачивается или опрыскивается керосином, а противоположная — предварительно подбеливается водным раствором мела и высушивается. При наличии трещин на подсохшем светлом фоне отчетливо выявляются ржавые пятна и полосы от действия керосина.

Применяется также способ, основанный на использовании сжатого воздуха, заключающийся в обдувании швов с одной стороны сжатым воздухом под давлением 4 атм по направлению, перпендикулярному поверхности. Противоположная поверхность предварительно обмазывается мыльной водой. Образование мыльных пузырей указывает на наличие сквозных трещин.

Для выявления трещин, невидимых невооруженным глазом, используется капиллярный метод. Этим методом выявляют дефекты путем образования индикаторных рисунков с высоким оптическим контрастом и с шириной линий, превышающей ширину раскрытия дефектов.

Механические методы испытаний

К механическим неразрушающим методам относят методы местных разрушений, метод пластических деформаций и метод упругого отскока. Метод местных разрушений связан с некоторым ослаблением несущей способности конструкций, поскольку образцы для испытаний извлекаются непосредственно из самой конструкции. Отбор образцов обычно производят в наименее напряженных элементах конструкций, например из верхних поясов балок у крайних шарнирных опор, из нулевых стержней ферм и т.п. После извлечения образцов из тела конструкции необходимо сразу же восстановить конструкцию, а испытания образцов осуществить немедленно. В противном случае необходимо принять меры для консервации образцов. Рациональным является также установка в тело объекта бездонных форм, закладываемых в тело конструкции при ее бетонировании и извлекаемых затем для проведения испытаний.

В меньшей мере подвергаются внешним возмущениям конструкции при использовании приемов, основанных на косвенном определении механических характеристик. Так, прочность бетона может быть установлена путем испытания на отрыв со скалыванием. Эти испытания связаны с извлечением из тела бетона либо заранее установленных анкеров, либо отрыва из массива некоторой его части. Прием, основанный на определении прочности бетона отрывом, менее трудоемок. В этом случае на поверхности бетона с помощью эпоксидного клея крепят стальной диск, а определение класса бетона производят с помощью градуировочной зависимости условного напряжения, равного R = AP/nd² (d — диаметр диска) при отрыве. Скорость нагружения диска не должна превышать 1 кН/с. На каждом образце проводят испытания на отрыв на двух противоположных гранях.

Прочность бетона может быть установлена также и на основании скалывания участка ребра конструкции усилием Р. При ширине площадки скалывания, равной 30 мм, ребро конструкции повреждается на участке 60—100 мм. Для получения приемлемых результатов испытания проводят на двух соседних участках и берут среднее значение, а для построения градуировочной зависимости усилия скалывания и прочности бетона на сжатие R испытывают стандартные бетонные кубы со стороной 200 мм.

Метод пластических деформаций основан на оценке местных деформаций, вызванных приложением к конструкции сосредоточенных усилий, т.е. на зависимости размеров отпечатка на поверхности элемента, полученного при вдавливании индентора статистическим или динамическим воздействием, от прочностных характеристик материала. Достоинством данного метода является его технологическая простота, недостатком — суждение о прочности материала по состоянию поверхностных слоев.

При определении прочности бетона пользуются приборами как статического действия (штамп НИИЖБа и прибор М.А. Новгородского), так и ударного (молоток К.П. Кашкарова).

Принцип действия прибора типа штампа НИИЖБ заключается в том, что между испытуемой поверхностью и штампом прокладываются листы белой и копировальной бумаги так, чтобы на белой бумаге оставался отпечаток штампа при его вдавливании в тело бетона гидравлическим домкратом. По диаметру отпечатка с помощью градуировочной кривой в зависимости от радиуса штампа г и соответствующей силы Р вдавливания определяют класс бетона.

Большое применение в практике находит молоток К.П. Кашкарова, при этом принцип определения прочности бетона аналогичен описанному выше. Отличие заключается в том, что удар молотком наносят вручную, и в зависимости от отношения диаметра отпечатка на бетоне d_Q к диаметру отпечатка на эталонном стержне молотка d₃ по градуировочной кривой определяют прочность бетона. Наиболее стабильные и приемлемые результаты при использовании молотка К.П. Кашкарова получаются, если бетон испытывается в возрасте 28 суток при влажности 2—6%. В других случаях прочность бетона на сжатие R можно определить по формуле

где К_в — коэффициент, учитывающий влажность бетона; K_t — коэффициент, учитывающий возраст бетона.

Эти коэффициенты рекомендуется определять опытным путем.

Метод упругого отскока основан на существовании зависимости между параметрами, характеризующими упругие свойства материала, и параметрами, определяющими прочность на сжатие. Существуют два принципа построения приборов. Один основан на отскакивании бойка от ударника-наковальни, прижатого к поверхности испытуемого материала, другой — на отскакивании от поверхности испытуемого материала. Наибольшее распространение получил первый принцип, который реализован в молотке Шмидта, получившем широкое применение за рубежом. В нашей стране такой молоток известен под названием «склерометр Шмидта».

Склерометры Шмидта выпускают нескольких типов, в подавляющем большинстве — пружинного типа. Молоток состоит из алюминиевого корпуса, в котором по штоку перемещается ударник. При вдавливании ударника пружина растягивается, и после освобождения энергия растянутой пружины передается ударнику. После удара по испытуемому материалу ударник отскакивает на расстояние, которое фиксируется стрелкой на шкале прибора, и по специальной тарировочной шкале или диаграмме, приданной данному прибору, определяется прочность материала.