Лабораторная работа № 5 исследование состояния конструкции ультразвуковым импульсным методом

Ультразвуковой метод определения прочности бето­на основан на связи между скоростью распрост­ранения ультразвуковых колебаний и его прочностью, то есть прочность бетона в конструкциях определяют по экспериментально установленным градуировочным зависимостям "скорость распространения ультразвука - прочность бетона" в зависимости от способа прозвучивания.

Ультразвуковой прибор «Бетон-32» (рис. 1) используется для определения прочности бетонов классов 7,5 - В 55 (М100 - М600) на сжатие, принцип действия которого, основан на измерении времени распространения ультразвуковых (УЗ) колебаний в строительных материалах при сквозном и поверхностном прозвучивании на установленной базе (120 мм) согласно методике ГОСТ 24332 и ГОСТ 17624.

Измерения производятся контактным УЗ импульсным методом без сканирования УЗ пьезоэлектрическими преобразователями (ПЭП) прибора на поверхности объекта.

П рибор работает следующим образом (рис. 2). Управляющие импульсы с плат управления и обработки электронного блока 4 поступают на УЗ ПЭП - генераторный блок 1 («Генератор»). Генератор зондирующих импульсов возбуждает излучающую пьезопластину 5 ПЭП. Ультразвуковой импульс, пройдя через контролируемый объект 6, попадает на приемную пластину 7 УЗ ПЭП - приемного блока 3 («Приемник»). Принятый сигнал обрабатывается приемно-усилительным устройством 2 и поступает на плату управления и обработки. Результат измерения времени пробега ультразвука по контролируемому объекту поступает на вычислительное устройство, которое обрабатывает число и выдает результат на цифровой дисплей в виде абсолютного значения измеренного времени в мкс.

Включенное состояние прибора определяется положением ручки выключателя питания и появлением соответствующих символов на многофункциональном дисплее. Выбор режима работы прибора (поверхностное или сквозное прозвучивание) определяется положением ручки переключателя режимов работы и появление соответствующих символов на цифровом дисплее электронного блока.

Прочность бетона определяют на участках конструкций, не имеющих видимых повреждений (отслоения защитного слоя, трещин, каверн и др.). На каждом контролируемом участке проводят одно измерение времени распространения ультразвука при сквозном и не менее двух при поверхностном прозвучивании.

Сборные линейные конструкции (балки, ригели, колонны и др.) испытывают, как правило, способом сквозного прозвучивания в попереч­ном направлении. Изделия, конструктивные особенности которых затрудняют осуществле­ние сквозного прозвучивания, а также плоские конструкции (плоские, ребристые и многопустотные панели перекрытия, стеновые панели и т. д.) испытывают способом поверхностного прозвучивания.

Измерение времени распространения ультразвука в бетоне конструк­ций следует проводить в направлении, перпендикулярном уплотнению бето­на и перпендикулярном направлению рабочей арматуры. Расстояние от края конструкции до места установки ультразвуковых преобразователей должно быть не менее 30 мм. Концентрация арматуры вдоль выбранной линии прозву­чивания не должна превышать 5 %. Допускается прозвучивание вдоль линии, расположенной параллельно рабочей арматуре, если расстояние от этой линии до арматуры составляет не менее 0,6 длины базы.

Прочность бетона контролируемого участка конструкции определя­ют по градуировочной зависимости.

При контроле прочности бетона в конструкциях по ГОСТ 18105 получен­ное значение прочности принимают за среднюю прочность контролируемо­го участка конструкции.

Цель работы:

Ознакомиться с ультразвуковым методом определения прочности строительных материалов в конструкциях.

Оборудование и материалы: прибор «Бетон-32», образцы бетонных изделий.

Задачи работы:

1. Изучить ультразвуковой метод определения прочности строительных материалов в конструкциях.

2. Определить время прохождения ультразвука в конструкции.

3. Рассчитать скорость распространения ультразвуковой волны.

4. По градуировочной зависимости определить прочность материала.

Порядок выполнения работы

Подготовка к проведению испытаний

Включить зарядное устройство в сеть переменного тока частотой 50 Гц и напряжением 220. В. По окончанию заряда аккумуляторной батареи отключить зарядное устройство от сети переменного тока и от электронного блока прибора.

В зависимости от выбранного режима работ (сквозное или поверхностное прозвучивание) подключить соответствующие УЗ ПЭП - блоки к электронному блоку прибора (рис. 7), с учетом того, что УЗ ПЭП 5 - генераторные блоки («Генератор») 1 подключается к разъему «Генератор» электронного блока 4, а УЗ ПЭП 7 - приемные блоки («Приемник») 3 - к разъему «Приемник».

Включить питание прибора. На индикаторе 2 должно высветиться некоторое число, показывающее время прохождения УЗ импульса между генераторным и приемным блоками по воздуху (для режима сквозного прозвучивания), или по скобе (для режима поверхностного прозвучивания). В случае если на индикаторе высвечиваются произвольные символы и цифры, а в нижнем правом углу - прямоугольник, то аккумуляторная батарея разряжена и ее следует зарядить.

При выбранном режиме работы «Сквозное прозвучивание» переключатель режима работ установить в соответствующее положение. При этом на цифровом дисплее прибора появляется символ - два прямоугольника.

На рабочие поверхности Эквивалентной меры -1, входящей в комплект поставки прибора нанести небольшое количество густой смазки, в качестве которой можно использовать технический вазелин, тавот и т.п.

Плотно прижать УЗ ПЭП - блоки рабочими поверхностями к смазанным поверхностям эквивалентной меры -1, совершая несколько вращательных движений относительно главной оси корпусов блоков. Считывание результатов измерения времени производить при неподвижных УЗ ПЭП - блоках.

Результаты измерений не должны отличаться от значений, приведенных для эквивалентной меры. Таким образом, прибор подготовлен и проверен для режима работы «Сквозное прозвучивание».

При выбранном режиме работы «Поверхностное прозвучивание» переключатель режима работ установить в соответствующее положение. При этом на цифровом дисплее прибора появляется символ - два треугольника.

Установить комплект УЗ ПЭП - блоков для поверхностного прозвучивания (скоба) на Эквивалентную меру -2, входящую в комплект поставки прибора с нажатием на ручку скобы.

Произвести считывание пяти результатов измерений и определить среднее значение.

Результаты измерений не должны отличаться от значений, приведенных для эквивалентной меры - 2. Таким образом, прибор подготовлен и проверен для режима работ «Поверхностное прозвучивание».

Измерение времени распространения УЗ колебаний при сквозном прозвучивании

Нанести на рабочие поверхности УЗ ПЭП – блоков и контролируемого объекта 6 густую смазку. Перед нанесением смазки поверхность объекта контроля в местах установки УЗ ПЭП блоков следует очистить от грязи, пыли и мелких камней.

Установить УЗ ПЭП - блоки на контролируемый объект с противоположных сторон, прижав рабочие поверхности блоков к поверхности контролируемого объекта, по возможности, соблюдая соосность. Совершить несколько вращательных движений УЗ ПЭП - блоков относительно оси корпуса блоков на 30-40°, притерев рабочие поверхности УЗ ПЭП - блоков и контролируемого объекта друг к другу. Считывание результатов измерений производить при неподвижных УЗ ПС - блоках.

Определение прочности бетона в контролируемом объекте по результатам измерения времени производить по методике ГОСТ 17624, прочности силикатного кирпича по методике ГОСТ 24332.

После окончания измерений выключить прибор, удалить остатки контактной смазки с рабочих поверхностей УЗ ПЭП - блоков, отсоединить кабели и электронные блоки.

Измерение времени распространения УЗ колебаний при поверхностном прозвучивании.

Установить УЗ ПЭП - блоки на контролируемый объект и нажатием на ручку скобы прижать блоки к контролируемому объекту.

Произвести считывание двух результатов измерений и вычислить среднее значение.

После окончания измерений выключить прибор, отсоединить кабели и электронные блоки.

Скорость ультразвука (v), м/с, вычисляют по формуле

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.

Число измерений времени распространения ультразвука в каждом образце должно быть 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 %.

Результаты измерений записываются в таблицу по форме 1.

Форма 1

Журнал измерений

Название конструкции	Номера контролируе­мых участков конструкции	Параметры измерений			Прочность бетона, МПа
		Расстоя­ние между преобразователями, мм	Время распространения ультразвука, мкс	Скорость ультразвука, м/с
1	2	3	4	5