Основные теоретические положения

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 n_max и минимальное n_min значения, а также участок, где скорость имеет величину n_n 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: R_макс, R_мин, R_ф соответственно. Прочность бетона R_н находят по формуле:

,                                           (1.2)

,                                (1.3)

где x – скорость (время) распространения ультразвука;

R_н – прочность определенная по уравнению,

R_мин, R_макс – 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_jф, x_j – 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).