Физические методы неразрушаюшего контроля качества строительных материалов и конструкций

Контроль качества строительных материалов (готовой продукции) разделяется на два вида: с разрушением и без разрушения структуры. В последнее время все большее распространение в дорожной отрасли приобретают неразрушающие методы контроля[1].

Физическая сущность методов неразрушающего контроля заключается во взаимодействии проникающего в контролируемое изделие (образец материала) какого-либо физического поля с последующей регистрацией и анализом его изменения по сравнению с эталоном.

Все современные виды неразрушающего контроля можно разделить на несколько групп. Некоторые виды неразрушающего контроля строительных материалов и изделий рассмотрены далее.

Определение прочности бетона в изделиях и конструкциях механическим методом с помощью эталонного молотка Каш- карова. Испытание основано на наличии достаточной корреляционной связи между величиной пластической деформации бетона (ударной твердостью) и прочностью бетона на сжатие. Применяют этот метод при определении прочности тяжелого бетона с прочностью на сжатие 5...50 МПа.

Молотком наносят удар перпендикулярно к поверхности бетона (площадь конструкции от 100 до 600 см2). При ударе шарик молотка оставляет одновременно два отпечатка: на поверхности бетона (dg) и на цилиндрической поверхности эталонного стержня (d9). После проведения испытаний вычисляют отношение d^/d9 и определяют прочность бетона на сжатие по тарировочному графику (рис. 4.12).

Тарировочный график для определения прочности бетона на сжатие Rq по значению d§/d

Рис. 4.12. Тарировочный график для определения прочности бетона на сжатие Rq по значению d§/d3

После определения прочности бетона таким методом имеющиеся образцы испытывают на сжатие на гидравлическом прессе для определения фактической прочности на сжатие, согласно действующему нормативному документу (ГОСТ, СТБ и др.).

Определение прочности бетона ультразвуковым методом.

Ультразвук - это упругие волны с частотой колебаний, превышающей предел слышимости (от 20 кГц до 1 ГГц), и очень малой длиной волны. Ультразвук используют, потому что при малых длинах волн можно выявлять весьма малые дефекты.

Ультразвуковые волны получают, используя пьезоэлектрический эффект. Он основан на том, что в некоторых материалах при приложении механических напряжений возникают электрические заряды (прямой пьезоэффект) и, наоборот, при воздействии электрического поля на материал в нем возникают механические напряжения (обратный пьезоэффект). К пьезоэлектрическим материалам относятся кристаллы кварца и турмалина, титанат бария, сегнетова соль и др.

Широкое распространение в ультразвуковой дефектоскопии получили кристаллы сегнетовой соли[2]. Для возбуждения и приема ультразвуковых волн пластинки, вырезанные из кристаллов, монтируются в специальных обоймах-преобразователях. Колебания в материале возбуждают путем посылки электрических импульсов, а время их прохождения t через образец длиной I (база прозвучивания) фиксируется специальным прибором.

Скорость упругих волн v (м/с)

где I - база прозвучивания, мм; t - время распространения ультразвука, мкс (1 мкс = 10_6 с).

Поскольку скорость ультразвука в бетоне велика (до 5000 м/с), то при малых значениях длины образца приходится определять очень малые интервалы времени.

Для генерирования УЗ-волн и измерения времени их прохождения через образец материала используют ультразвуковые приборы (рис. 4.13).

Схема прибора для определения времени прохождения ультразвуковых волн через материал

Рис. 4.13. Схема прибора для определения времени прохождения ультразвуковых волн через материал:

1 - генератор высокочастотных электрических импульсов; 2 - ультразвуковой возбудитель механических волн; 3 - образец материала; 4 - приемник, преобразующий ультразвуковые механические колебания в электрические импульсы; 5 - усилитель; 6 - регистрирующая аппаратура (измеряется время прохождения волн)

Применяемые переносные приборы рассчитаны на измерение времени от 10 до 1000 мкс при длине образцов различных типов бетонов 10... 100 см (рис. 4.13).

Высокочастотный генератор 1 производит в секунду около 50 электрических импульсов длительностью около 10 мкс. В возбудителе 2 они пьезоэлектрическим способом преобразуются в ультразвуковые механические импульсы, которые распространяются в образце 3. Приемник 4 превращает их благодаря прямому пьезоэффекту в электрические импульсы, усиливаемые с помощью усилителя 5. Результат измерения - время t распространения ультразвука в образце с фиксированной длиной I. Затем рассчитывают скорость прохождения ультразвука в образце (и = l/t). Имея, например, градуировочный график (рис. 4.14), легко определить прочность этого образца.

Градуировочный график зависимости прочности бетона Rq от скорости прохождения ультразвука v в образце

Рис. 4.14. Градуировочный график зависимости прочности бетона Rq от скорости прохождения ультразвука v в образце

Акустические методы позволяют осуществлять контроль за качеством технологических процессов формирования структур материалов при переходе от смеси к бетону. Это объясняется высокой чувствительностью ультразвука к структурным изменениям, особенно на ранних стадиях твердения смесей композиционных материалов.

  • [1] Зацепин Н.Н. Физические методы неразрушающего контроля /Н.Н. Зацепин, А.А. Лухович, М.А. Мельгуй. Минск : Наука и техника, 1979.
  • [2] Сегнетова соль - двойная соль винной кислотыK00C(CH0H)2C00Na'4H20. Открыта в 1655 г. французским аптекарем Э. Сеньетом, в честь которого и названа.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >