Кочнев н. И. Чумак. М. В
 Скачать 1.09 Mb.
|
|
нанести на него данные 2 колонки. 10. Выполнить отбраковку результатов (в случае необходимости ). Табл 1 Журнал ультразвуковых испытаний куба. Дата изгото- вления Плотность кг/см3 Номер точки зондиро- вания База про- звучива- ния L мм Время прох ультразвука t мкs Скорость ультразву- ка V км/s Средняя ско- рость ультразвука Vср км/s 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 Табл 2 Журнал испытания куба на прессе. № пп куба Разрушающая сила F (кг) Площадь сечения А ( см 2 ) Кубиковая прочность Ri=F/A (кг/см 2 ) МПа 1 2 3 4 43 Табл № 3 Расчётная таблица градуировочной зависимости № Куба n R i кг/.см 2 V i км/s (R i -R ср ) кг.см 2 (V i -V ср ) (R i -R ср )х (V i -V ср ) кг./см 2 (V i -V ср ) 2 R н i по (1й) форму- ле кг/см 2 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 9 10 R ср = V ср = = = где средне-арифметическая прочность и скорость (см. колонку 2 и 3) равны: R ср =Ri /n , V ср =Vi / n Рекомендации по статистической обработке результатов. Полученные экспериментальные данные ультразвукового зондирования каждого куба Vi и данные механических испытаний определения R сж (R i кубов) заносятся в первую строчку таблицы № 3 (колонка 2 и 3 данные Vi и Ri.:). Вторую и последующие строчки (9 пар Vi и Ri, всего их 10) занести из рекомендуемых данных таблицы приложения 2 по номеру своей бригады. Уравнение тарировочной зависимости R н -f(V) в общем виде: R н = a o +a 1 V: (1) Математическая обработка, полученных во 2й и 3й колонках таблицы № 3 эксперимен- тальных данных, позволяет вычислить коэффициенты a o и a 1 Так для определения коэффициента a 1 a 1 = [ i n 1 (V i -V ср )(R i -R ср ] / [ i n 1 (V i -V ср ) 2 ] (2) необходимо сумму расчётных данных 6й колонки разделить на сумму 7й. Для вычисления коэффициента a o подставляются соответственно сумма 2й и 3й колонки a o =R ср - a 1 V ср ( 3). Вычисленные коэффициенты подставляются в уравнение общего вида (1) и получают ис- комую тарировочную зависимость. например R н =25,8 V - 72 Подставив Vi в найденную тарировочную зависимость (1), рассчитывают R н i и заносят полученные значения в 8ю колонку таблицы № 3 После построения на миллиметровке градуировочной зависимости определяют её среднее квадратическое отклонение S Т по формуле: S R i R N T i p i N .( . ) / ( ) 2 1 2 (4). и корректируют её путём отбраковки средних результатов серий неудовлетворяюших усло- вию (R p i - Ri) / S Т 2 (5). Те пары единичных значений , “ Vi - Ri” которые не удовлетворяют этому условию отбра- сывают и градуировочную зависимость рассчитывают заново. Полученную зависимость оценивают по среднеквадратическому отклонению, которое не должно превышать 12 % т.е. S Т / Ri 100% 12% (6). 44 Если это условие выполняется, то этой зависимостью можно пользоваться для определения прочности в конструкциях. Вопросы для закрепления материала: 1. Как определить время ультразвуковых колебаний. Как определить скорость ультразву- ковых колебаний. 2. Что понимается под базой прозвучивания. 3. Как определить R сж для образца механическим способом. 4. Какие результаты отбрасываются. Как определить погрешность полученной зависимости 5. Критерии пользования полученной зависимостью Приложение 2 Варианты заданий для математической обработки результатов экспериментальных исследований. Бригада 1 Бригада 2 Бригада 3 Бригада 4 Бригада 5 Бригада 6 Vср Ri МПа Vср R МПа Vср R МПа Vср R МПа Vср R МПа Vср R МПа 3.9 14,1 4.5 34,2 3.9 13,3 4.1 18,4 4.35 26,5 4.2 22,8 3.75 15,1 4.4 29,2 3.6 10,3 4.4 28,4 4.0 15,6 3.9 14,6 4.5 36,1 4.1 18,2 3.5 8,3 3.0 6,4 3.9 14,5 3.6 10,6 3.4 8,2 3.9 15,2 3.8 12,4 3.52 10,4 3.75 12,0 3.5 8,4 3 6,1 3.6 8,2 4.0 16,3 3.6 10,7 3.6 10,5 4.4 28,0 3.52 10,8 4.25 23,5 4.1 17,5 3.5 8,4 3.5 8,4 3,0 6,8 4.1 18,8 4.35 26,6 4.2 22,0 4.4 28,0 4.4 28,0 3.52 10,6 4.4 28,1 4.9 15,6 3.9 14,0 4.5 36,0 4.1 18,0 3.5 8,4 4.47 31,0 3.9 13,2 4.2 23,3 3.4 8,4 3.9 15,5 3.8 12,6 Работа 3 РАБОТА №3,1 Определение глубины трещины в бетоне (ж/бетоне). Испытания проводятся на небольших железобетонных балках с искусственной попе- речной трещиной (рис2) Порядок выполнения работы. 1. Подготовить поверхность бетона балки, наметить базы прозвучивания произвольной ве- личины (15 - 20 см) на участках балки без трещины и с трещиной 2. Установить датчики и прозвучить способом продольного профилирования (датчики располагаются с одной стороны), снять показания прибора t время (mks) на участке с трещиной и без. 3. Вычислить скорость при поверхностном прозвучивании на участке без трещины. Vi (пов)=Li / t Расположение датчиков показано на рисунке 3.1 45 Рис. 3.1 Измерение времени прохождения УЗК на участке с трещиной и без трещины. Глубина трещины вычисляется по формуле: h V t t Т 2 2 2 мм Где V — скорость распространения ультразвука в бетоне испытываемого элемента км/сек ; t T — время прохождения ультразвука на базе “L” с трещиной мксек; t — время прохождения ультразвука на базе “L” без трещины мксек Величины t и t T определяют в нескольких точках по сечению элемента что по- зволяет получить усредненные данные а также характер изменения глубины трещины по сечению балки Результаты испытаний записываются в таблицу № 3.1 Табл № 3.1 Журнал испытаний (Пример) №№ точек изм База l мм Время прохождения УЗК на базе “l”, мксек t t Т 2 2 V км/сек h мм Участок без трещ с трещиной t t 2 t Т t т 2 1 100 43,9 1927,2 164,1 26928,8 158,12 2,3 181,84 2 100 54 2916 238,1 56691,6 231,89 1,85 214,5 3 100 74,5 5550,25 147,1 21638,4 126,84 1,34 84,98 РАБОТА №3,2 Определение переходного коэффициента К п При прозвучивании часто требуется оценить прочность конструкции большой протя- жённости. (например плиты-перегородки) При этом доступ к конструкции имеется только с одной стороны. Для прозвучивания таких конструкций используют способ поверхностного прозвучивания, или продольного профилирования Прочность вычисляют с учётом найден- ного переходного коэффициента по зависимости скорость-прочность, принимая V= Kп·Vпов. Порядок выполнения работы: 1. Подготовить поверхность бетона балки, 2. Провести линию вдоль направления прозвучивания и сделать отметки базы через 5- 10см для установки датчика излучателя и приёмника способом продольного профили- рования ( с одной стороны) 3. Установить датчики на первую позицию снять показания прибора t (mks) 4. Вычислить скорость при поверхностном прозвучивании. Vi (пов)=Li / t 46 5. Установить датчики соосно с двух сторон балки, зафиксировать t время прохождения УЗК при сквозном прозвучивании и вычислить V -скорость прохождения УЗК при сквозном прозвучивании 6. Прозвучивание выполняют в различных местах при поверхностном и сквозном спосо- бах прозвучивании (не менее 5-6 мест) Переходной коэффициент К п от поверхностного прозвучивания к сквозному вычисляется табличным способом (см таблицу №1). К п =V скв (средн) / V пов (средн ) где V скв (средн) ; и V пов (средн ) -вычисленная средняя скорость соответственно при свозном и по- верхностном прозвучивании. Табл № 3.2.1 Журнал испытаний (пример) № из- мере- ний База проз- вучива- ния Время прохо- ждения УЗК скорость прохож- дения V поверхн УЗК (км/сек) скорость прохож- дения V сквоз УЗК (км/сек) Kп=Vск/Vпов (мм) (мks) расчётн средняя расчётн средняя 1 100 39 2,56 2,4326 1,709 2 100 41,1 2,433 3 100 43,9 2,28 4 100 37,9 2,64 5 100 44,5 2,25 1 80 19,1 4,188 4,158 2 80 20,5 3,902 3 80 19,1 4,188 4 80 18,5 4,324 5 80 19,1 4,188 Вопросы: 1. Как вычислить скорость при поверхностном прозвучивании (для одного измерения). 2. Как определить скорость при сквозном прозвучивании (для одного измерения). 3. Как вычислить переходной коэффициент К п 4. Для чего вычисляется переходной коэффициент. РАБОТА №3.3 Определение динамического модуля упругости тяжелого бетона, легкого бетона, пенобетона, силикатного кирпича Скорость распространения ультразвуковых колебаний функционально связана с мо- дулем упругости Е плотностью среды и коэффициентом Пуассона : V f E , , Параметры упругости полученные с помощью ультразвукового импульсного метода яв- ляются динамическими так как они получены при деформировании среды волнами напря- жений распространяющимися со звуковыми скоростями Статический модуль упругости всегда ниже динамического и различие может быть более 10% 47 Наиболее простой случай определения Е дин будет тогда когда прозвучиваемый элемент по соотношению своих геометрических размеров может быть принят за стержень Если наи- меньший поперечный размер образца а и его длина волны находятся в соотношении а 2 1 5 то измерение скорости ультразвука производится в одномерной среде и справед- лива формула Е дин =V 2 /g·10 -4 (кгс/см 2 ) где V -скорость УЗК (м / сек); V =ℓ (10 3) / t (м / сек), где ℓ - база (расстояние между центрами датчиков) в мм, t -время прохождения ультразвука через образец в μсек, -обьёмный вес материала кгс/м 3 ; g=9.81 м/сек 2 В других случаях для получения Един требуется выполнить дополнительные испытания . Статический модуль расчитывается по эмпирической формуле: Ест=Един [1-0.15( 40 100 )] , где σ принять равным 80 кг/см 2 Порядок выполнения работы: 1. Для выполнения работы взять: а) бетонный кубик размерами 10х10х10 из тяжелого бе- тона, б) кубик размерами 10х10х10 лёгкого бетона, с) образец силикатного кирпича. 2. Взвесить и определить объемный вес каждого образца в зависимости от материала и геометрической формы изделия. 3. Определить с помощью прибора УК-14П время прохождения УЗК (в 6 точках), опреде- лить среднее для каждого образца. 4. Вычислить скорость ультразвука исследуемого образца (в 6 точках), среднее значение V cp для каждого образца; 5. Вычислить значение динамического модуля упругости, статического. 6. Данные ультразвукового зондирования и выполненные вычисления записать в таблицу 3.31 Табл 3.3.1 Журнал испытаний элементов Название образца № из- мере ний Обьём ный вес База прозву- чива- ния м Время t мкs Скорость ультра- звука км/сек Средняя скорость км/сек Динамический модуль E дин кг/см 2 (МПа) Тяжелый бетон 1 2 3 4 5 48 6 Силикат- ный кир- пич 1 2 3 4 5 6 Пенобетон 1 2 3 4 5 6 Вопросы: 1.В чем заключается физический принцип контроля прочности бетона ультразвуковым ме- тодом? 2. Объяснить сущность явления пьезоэффекта и принцип действия пьезопреобразователя 3. Назвать области применения ультразвуковых методов 4. Как осуществляется контакт пьезопреобразователя с поверхностью бетона? 5. Какие частоты применяются при ультразвуковом контроле качества бетона? 6. Каков порядок проведения ультразвуковых испытаний балок, плит покрытий, колонн. Работа 4 Выявление скрытых дефектов в бетонных и железобетонных конструкциях ультразвуковым методом. В процессе выполнения лабораторной работы студент должен ознакомиться со спо- собами выявления дефектов и определения их ориентировочных размеров непосредственно в элементах конструкций с помощью ультразвукового прибора УК-14П РАБОТА №4.1 Определение наличия дефектов в конструкциях методом сквозного прозвучивания Описание лабораторной установки Лабораторная установка состоит из ультразвукового прибора УК-14П (или прибора УКБ — 1 М) и бетонных образцов в виде плиты со специально изготовленным внутренним де- фектом Схема установки представлена на рисунке 4.1 49 Рис. 4.1 Установка датчиков (излучателя и приемника сигналов) прибора УК-14П для вы- полнения дефектоскопии бетонного образца. Приборы УК-14П или УКБ—1М позволяют определять время распространения ульт- развука в бетоне на базах от 10 см до 5 м при погрешности 12% Точность отсчета времени 01 мкс Частота ультразвуковых колебаний пьезопреобразователей 25; 60; 100, 150 кГц Питание прибора как от сети переменного тока напряжением 220 В, так и от 6 элементов типа 343 При всех измерениях на образцах и конструкциях должен быть хороший “акустический” контакт преобразователей (щупов) с поверхностью бетона Контакт осуществляется через тонкий слой вязкой смазки (пластилин солидол технический вазелин и др.) Неровности поверхности бетона предварительно выравнивают до 01 мм Ультразвуковые измерения должны производиться в направлении перпендикулярном на- правлению укладки бетонной смеси .Преобразователи прижимаются к исследуемому об- разцу или конструкции с силой 10-12 кг Для прибора УК-14П время прохождения ультразвука определяется по цифровой шкале (принимается меньшее значение из 3х значений). Порядок выполнения работы: 1. На две противоположные плоскости плиты нанести линии прямоугольной координат- ной сетки с шагом 50 мм; 2. В узлы пересечения горизонталей и вертикалей (см. рис. 4.1) соосно установить датчики и записать в таблицу 1 журнала испытаний минимальное установившееся время про- хождения УЗК, (по шкале прибора УК-14П). 3. Вычислить и занести в журнал испытаний скорости V (км/s )=ℓ(мм) / t(μcек)) для про- звученных точек. 4. Нарисовать на миллиметровке в приемлемом масштабе координатную сетку.В узлы по- лученной сетки проставить значения вычисленных скоростей. 5. Получить поле скоростей, соединив точки равных скоростей, кратные 0.2 или 0.3 км/сек плавной линией (проведя интерполяцию принятую в геодезии). 6. Изобразить диаграмму скоростей по сечению плиты А — А ( по предполагаемому де- фекту). 7. Произвести выявление дефекта в бетонной плите методом сквозного прозвучивания более детально. 50 8. Выполнить привязку дефекта к крайним горизонталям и вертикалям (показать размеры предполагаемого дефекта). Табл № 4.1 Журнал испытаний бетонной плиты с дефектом № гори- зонтали № вертикальных линий 1 2 3 4 5 6 1 t= v= t= v= t= v= t= v= t= v= t= v= 2 t= v= t= v= t= v= t= v= t= v= t= v= 3 t= v= t= v= t= v= t= v= t= v= t= v= 4 t= v= t= v= t= v= t= v= t= v= t= v= 5 t= v= t= v= t= v= t= v= t= v= t= v= Вопросы для проверки: 1. Как правильно устанавливаются датчики при продольном профилировании. 2. Какой вид имеет поле скоростей. 3. Как определить, что это дефектная зона. РАБОТА №4.2 Определение наличия дефектов в конструкциях методом поверхностного прозвучивания Испытания проводятся на плите предыдущей работы (с внутренним дефектом) Про- звучивание осуществляется прибором УК-14П. по горизонтали, предварительно определив наличие дефекта. Применяется схема продольного профилирования, когда датчики распо- лагаются по одной стороне поверхности плиты (рис 4). Рис. 4 Установка датчиков при продольном профилировании. Порядок выполнения работы: 1. Наносится ось продольного профилирования испытываемого образца. Рекомендуется назначить горизонтальные оси (по длинной стороне плиты) для установки датчиков: -где находится дефект, - выше по горизонтали и ниже по горизонтали. 2. Через определенные расстояния (не менее 5 см) наносятся места установки датчика - приемника 51 3. Установить датчик излучатель по горизонтали на крайнюю позицию. Установить дат- чик приемник на расстояние 50 мм. По шкале прибора взять отсчет. 4. Передвинуть датчик приемник на следующую позицию, не сдвигая датчик излучатель, на расстояние 100мм, 150мм и т.д. 5. В каждом новом положении датчика -приемника по отношению к датчику -излучателю берется отсчет времени распространения УЗК по шкале прибора 6. Провести измерение времени по другим осям. 7. Результаты занести в таблицу № 42 8. Построить график “t — x” Выпадающие на графике точки указывают на наличие де- фекта на данном участке Таблица. 4.2.1 Пример заполнения журнала (Пример) №№ осей (створов) “t” Время прохождения УЗВ в мксек при базе прозвучивания в мм При- меч х 1 =50 х 2 =100 х 3 =250 х 4 =300 х 5 =350 х 6 =400 1 57,5 115,1 276,1 578,9 843,5 500,9 2 45,5 120,9 207,9 576 431 758,9 3 37 86,9 101,8 279,9 373 166,9 Для уточнения границ дефекта испытываемый образец прозвучивается по не- скольким продольным осям а в районе расположения дефекта измерения производятся в дополнительных точках |