Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Бетонные смеси и бетоны

Ультразвуковой импульсный метод


Ультразвуковой импульсный метод

Для испытания бетона ультразвуковым импульсным методом применяют ультразвуковой прибор (рис. 11.18), в корпусе которого смонтированы генератор импульсов, усилитель и индикатор. Щуп-излучатель механических колебаний (волн) ультразвуковой частоты и щуп-приемник соединяются с корпусом гибкими кабелями. После установки щупов с двух сторон на испытуемое изделие и включения прибора генератор посылает импульсы в излучатель, в котором пьезоэле-мент преобразует электрические импульсы в механические ультразвуковые волны. Пройдя через бетон, волны попадают в приемник, где снова преобразуются в электрические импульсы и направляются через усилитель в индикатор, в котором измеряется время прохождения волн. Индикатор снабжен автоматическим устройством, передающим на экран прибора цифровую информацию в микросекундах.

В настоящее время для испытания бетона применяют малогабаритные переносные приборы Бетон-12 с автономным питанием, УК-14П и УФ-50 МЦ с универсальным (сетевым и автономным) питанием. Масса приборов соответственно 2,5, 1,5 и 0,8 кг. Максимальная толщина прозвучивания для Бетона-12 и УФ-50 МЦ до 1 м, а для УК-14 П — до 2 м; минимальная для всех приборов — 10 см. В, лабораториях используют также приборы: УФ-10П (М) — стационарные и УК-10 ПМ — переносные.

Ультразвуковой метод (ГОСТ 17624-87) используют для контроля прочности тяжелого, легкого и силикатного бетона классов В-5…В-50. В зависимости от условий проведения испытаний и вида конструкции может применяться сквозное или поверхностное прозвучивание.

Рис. 11.18. Схема ультразвукового прибора: 1 – генератор; 2 – индикатор; 3 – усилитель; 4 — корпус; 5 — щуп-излучатель; 6— изделие; 7 — щуп-приемник

Подготовка, проведение и обработка результатов испытаний. Способ испытаний, называемый сквозным прозвучивани-ем, состоит в том, что к противоположным граням изделия прикладывают щупы, и, включив прибор, фиксируют указываемое на экране время.

Перед испытанием намечают места установки прибора и точки измерений с таким расчетом, чтобы длина кабелей со щупами была достаточной для доступа к точкам измерения без их натяжения, а с прибора было бы удобно снимать отсчеты.

При выборе мест прозвучивания учитывают характер укладки и уплотнения бетона при изготовлении изделия и расположение арматуры в конструкции. Направление прозвучивания (воображаемая прямая, соединяющая центры контакта щупов с бетоном) должно быть перпендикулярным направлению укладки и уплотнения бетона. Не следует прозвучивать места с густым армированием. В пределах базы прозвучивания (расстояния между центрами контактов) должно находиться не больше 5% арматурной стали. Рекомендуется измерение выполнять перпендикулярно направлению арматуры. При прозвучивании параллельно арматуре расстояние до ближайшего стержня должно быть не менее 50 мм. Это объясняется тем, что скорость распространения ультразвука в стали значительно выше, чем в бетоне, и это может существенно исказить результаты испытаний. Нельзя назначать точки прозвучивания вблизи края конструкции (расстояние от центра контакта до края должно быть не меньше 50 мм).

Поверхность бетона в местах измерения тщательно очищают проволочными щетками. Поверхность не должна иметь наплывов, обнажений крупного заполнителя и раковин глубиной более 3 мм, диаметром более 6 мм.

При прозвучивании важно обеспечить надежный контакт между щупом и бетоном. Для этого поверхность бетона смазывают солидолом, техническим вазелином или устанавливают специальные эластичные прокладки. Для того чтобы избежать трудоемкие и грязные операции, связанные с подготовкой и смазыванием поверхностей бетона, применяют так называемые концентраторы ножевого или игольчатого типа.

Перед испытанием изделия снимают по прибору нулевой отсчет г0, сомкнув щупы. Этот отсчет проверяют после испытаний, когда контактная поверхность щупов загрязнена смазочным материалом.

Если сквозное прозвучивание невозможно выполнить по каким-то причинам, например при испытании массивных конструкций, применяют способ нивелирования, когда щупы устанавливают на одной из поверхностей. В этом случае направление прозвучивания идет по поверхности бетона, на которой выбирают пары точек измерения. Расстояние между двумя точками пары служит базой прозвучивания. База прозвучивания должна быть одинаковой для всех мест измерения в испытуемой конструкции и равна 16…40 см. Направление прозвучивания должно быть перпендикулярно арматуре. В журнал испытаний записывают время, которое является косвенным показателем прочности бетона.

Тарировочные зависимости строят на основании испытаний контрольных образцов, изготовленных из того же бетона, что и испытуемое изделие. При отсутствии контрольных образцов применяют приближенные тарировочные формулы, однако в этом случае точность метода значительно снижается. Это связано с различным влиянием технологических факторов на прочность и скорость распространения волн.

Наибольшее влияние на зависимость между прочностью и скоростью ультразвука оказывает крупный заполнитель. Прочность бетона, начиная с некоторого значения, больше зависит от шероховатости поверхности крупного заполнителя, чем от его размеров и упругих свойств. Скорость ультразвука, наоборот, не зависит от шероховатости заполнителя, но в значительной степени зависит от его размеров и особенно модуля упругости. Поэтому, используя зависимости между R и v, полученные для бетонов с другими заполнителями, можно получить завышенные или заниженные значения прочности испытуемого бетона.

На прочность бетона влияет также продолжительность и режим его твердения. Если скорость ультразвука практически не зависит от режима твердения, то прочность бетона при естественном твердении, пропаривании и автоклавной обработке различна. При увеличении давления автоклавной обработки прочность бетона сильно увеличивается. Поэтому при испытании бетонов, режим твердения которых неизвестен, и использовании приближенных тарировочных формул испытание ультразвуковым методом может дать большую погрешность. Заметную погрешность может дать также недоуплотнение бетонной смеси. Влияние других факторов незначительно.

Таким образом, в экспериментах для построения тарировоч-нбй зависимости R от v следует использовать образцы из бетона, у которого крупный заполнитель и режим твердения такие же, как у испытуемого бетона. Кроме того, необходимо учитывать температуру бетона изделий при прозвучивании.

При наличии контрольных кубов для построения тариро-вочной зависимости испытывают 15 серий образцов различной прочности (по три в каждой серии). Варьирование прочности бетона достигается путем изменения водоцементного отношения. Отдельную тарировочную зависимость строят для бетона естественного твердения того же состава, испытывая образцы в возрасте 3, 7, 14, 28 сут. Размер ребра кубов должен быть не меньше 100 мм, а для мелкозернистого бетона — 75 мм. Для каждого куба определяют скорость распространения волн v по данным прозвучивания, а затем проводят испытание на прочность при сжатии до разрушения.

Преимущества и недостатки ультразвукового импульсного метода. Главное преимущество ультразвукового метода — возможность быстрого и надежного контроля прочности бетона всех изделий, выпускаемых заводом железобетонных конструкций. Можно организовать непрерывный контроль нарастания прочности в процессе термовлажностной обработки. Ультразвуковой метод в отличие от механических позволяет также определять свойства бетона не в поверхностном слое, а по всей толщине изделия, что существенно повышает надежность контроля прочности.

Недостаток применения ультразвука для оценки прочности бетона в изделиях и конструкциях — сильное влияние некоторых технологических факторов на зависимость между прочностью и скоростью ультразвуковых волн, что несколько обесценивает точность метода, особенно при испытании конструкций из бетона с неизвестными свойствами. Импульсным методом нельзя, например, контролировать прочность крупных массивных изделий и конструкций (толщиной свыше 5 м и длиной свыше Юм).

При испытании высокопрочных бетонов классов выше В50 и бетонов на пористых заполнителях классов ниже В5 ультразвуковой метод существенно уступает по точности механическим методам. Кроме того, для ультразвуковых методов испытаний используют сложную радиотехническую аппаратуру, наладка и ремонт которой в полевых условиях затруднительны и требуют специалистов высокой квалификации. Однако ультразвуковой импульсный метод контроля прочности бетона — более технологичный, быстрый и удобный, чем существующие механические методы.





Похожие статьи:
Камни стеновые из горных пород

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Бетонные смеси и бетоны

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум