Отчет по практике для ПГС. Метрология наука, которая направлена на облегчение единства измерений, изучает приборы и методы измерений, проводит испытание. Физическая величина
 Скачать 3.81 Mb.
|
|
Механические методы контроля качества бетона. Эти методы в зависимости от особенностей воздействия можно подразделить па три группы. К первой группе относят методы, основанные на определении прочности бетона по усилию, необходимому для отрыва и скалывания куска бетона с поверхности конструкции или изделия. Наиболее старый метод - выдергивание заранее заделанного в бетон стержня. Стержень изготовляют из арматуры периодического профиля или устраивают на его конце специальное уширение для хорошего сцепления с бетоном. При выдергивании такого стержня вместе с ним выкалывается кусок бетона. Испытание проводят с помощью специального устройства на основе гидравлического домкрата с измерителем усилий, необходимых для выдергивания стержня. По этому усилию судят о прочности бетона. Метод требует постановки стержней до бетонирования, что несколько усложняет изготовление и их ремонт после испытания. Установка стержней доступна в открытых поверхностях бетона. Метод, основанный на отрыве от бетона специальной шайбы с хвостиком, не требует каких-либо дополнительных мероприятий при изготовлении изделий. Шайбы приклеивают эпоксидным клеем к поверхности готового изделия в любом месте. После затвердевания клея шайбы отрывают от бетона с помощью специального устройства. Так как прочность на отрыв эпоксидного клея выше прочности бетона на растяжение, то вместе с шайбой отрывается кусок бетона. Можно также оторвать кусок бетона с помощью разжимного конуса, вставляемого в заранее приготовленное отверстие. Вторая группа механических испытаний основана на измерении твердости бетона, осуществляемом путем вдавливания в его поверхность штампа определенной формы, чаще всего шарообразной. Вдавливание штампа производят ударом, с помощью пружины или другими способами. В результате воздействия на поверхности бетона образуется вмятина, размеры которой являются показателем твердости бетона. При применении шарообразного штампа получают сферический отпечаток. Прочность бетона устанавливают в зависимости от диаметра отпечатка по тарировочной кривой, построенной по результатам предварительных испытаний. Диаметр отпечатка в этом случае характеризует твердость бетона. Для получения наиболее точных результатов измерения требуется, чтобы диаметр отпечатка был более 0,2D и менее 0,6 D, где D - диаметр шарика. Если диаметр отпечатка больше указанных пределов, то следует уменьшить силу вдавливания; если диаметр отпечатков меньше указанных пределов, то применяют шарик меньшего диаметра. Наиболее простой прибор –шариковый молоток конструкции И. А. Физделя. Испытания производят ударом молотка по бетону и замером диаметра отпечатка. На показатель твердости бетона влияет сила удара, а при применении шарикового молотка трудно обеспечить одинаковую силу удара, поэтому этот метод дает большой разброс результатов. Сравнительно удобны пружинные молотки, которые вдавливают шарик в бетон с помощью предварительно сжатой пружины. При спуске пружины специальный боек ударяет по бетону. По диаметру отпечатка судят о прочности бетона. Специально оттарированная пружина обеспечивает постоянство силы удара, что повышает точность испытания. Однако в переносных небольших по размерам приборах трудно с помощью пружины обеспечить значительную силу удара, то затрудняет испытание высокопрочных бетонов. Наиболее точными являются методы, когда при ударе получается два отпечатка: на бетоне и на эталоне, в качестве которого чаще всего используют сталь с заранее установленным показателем твердости.(Молоток Кашкарова) К третьей группе относят приборы, основанные на принципе упругого отскока. В этих приборах измеряют высоту упругого бойка, падающего с постоянной высоты. Ударная твердость бетона связана с его прочностью; с повышение прочности возрастают ударная твердость и характеризующая ее высота упругого отскока. (Молоток Шмидта) Прижимая боек молотка к бетону, взводят ударник, смещая его в крайнее положение. Затем нажатием на спусковую кнопку освобождают защелку, ударник под действием пружин ударяет по бойку, после чего отскакивает вверх, перемещая одновременно указатель измерительного устройства, которое затормаживается в крайнем верхнем положении, регистрируя высоту отскока. Последняя зависит от упругих свойств бетона. Возвратная пружина обеспечивает перемещение после отскока ударника в первоначальное положение, что важно, если приводят испытания бетона на вертикальных или потолочных поверхностях. Молотки выпускают с разной энергией удара, что позволяет использовать их для различных условий испытания. При испытании методами, основанными на механическом воздействии на поверхность бетона, необходимо учитывать тот факт, что при попадании на зерно щебня из плотной прочной породы диаметр отпечатка и высота отскока изменяются, поэтому проводят для каждого участка 5-10 испытаний и результаты, отличающиеся от среднего более чем на 15% отбрасывают. При вдавливании штампа глубина отпечатка обычно невелика и в известной мере отражает свойства поверхностного слоя бетона, которые могут значительно отличаться от свойств его внутренних слоев. Влияет на результаты испытания и шероховатость поверхности бетона. С увеличением прочности бетона глубина вмятин и ее изменение в связи с ростом прочности уменьшаются и соответственно понижается точность испытаний С увеличением диаметра шарика и усилия вдавливания влияние этих факторов несколько уменьшается. Более полная оценка получается при измерении высоты упругого отскока, так как на его величину влияют не только поверхность, но в определенной мере и внутренние слои бетона. При применении метода выдергивания результаты испытания определяются в основном свойствами внутренних слоев бетона. На практике наибольшее распространение получили методы вдавливания шарика и упругого отскока, позволяющие измерять прочность бетона с точностью до 15-20%. Точность может быть повышена при использовании тарировочных кривых, построенных для бетона данного состава при строго определенных условиях изготовления и испытания изделий и конструкций. Физические методы контроля качества бетона. К ним относят электронно-акустические методы испытания, которые в свою очередь можно разделить на импульсные и вибрационные. Этими методами определяют скорость и затухание звукового импульса, частоту собственных колебаний и другие подобные характеристики. Так как эти характеристики, как и прочность бетона, зависят от его структуры и свойств составляющих, то по ним можно судить о прочности бетона или изменениях его структуры под действием нагрузки, попеременного замораживания и оттаивания и других факторов. Физические методы позволяют определить прочность бетона н изменение его структуры в разных частях конструкции, в том числе и во внутреннем объеме, недоступном для испытания поверхностными механическими методами. Наибольшее распространение получил ультразвуковой импульсный метод. По этому методу электронный генератор создает высокочастотные электрические импульсы, которые в специальном излучателе преобразуются в ультразвуковые механические волны. Излучатель плотно прижимается к образцу или изделию, посылая в него ультразвуковые колебания, которые вновь преобразуются в электрические. Через усилитель эти колебания подаются на измерительное устройство, где суммируются с сигналом, посылаемым генератором. Измерительное устройство позволяет определить время прохождения ультразвука через образец. Затем по тарировочным зависимостям определяют прочность бетона. Чем плотнее бетон, тем выше его прочность и скорость распространения ультразвука. Так как на прочность бетона и скорость ультразвука изменение его состава, например содержания и вида щебня, технология изготовления, влажность бетона и другие факторы оказывают различное влияние, то следует стремиться к использованию тарировочных зависимостей, полученных для данных конкретных условий производства. Разновидность импульсного метода - ударный метод, который заключается в том, что по образцу наносят удар или серию ударов ручным или электрическим молотком, возбуждая звуковые волны. В двух звукоприемниках, установленных на разном расстоянии от места удара, преобразуют звуковой импульс в электрический. С помощью регистрирующего электронного устройства определяют время прохождения сигнала между звукоприемниками и затем вычисляют скорость распространения звуковой волны в бетоне. Прочность бетона определяют по соответствующей тарировочной кривой. Ударный метод в отличие от ультразвукового позволяет проводить испытания конструкций большой длины, в частности мостовых и дорожных. Вибрационные методы основаны на измерении частоты собственных колебаний бетонных образцов или изделий и на определении характеристик их затухания. При этом результаты испытания зависят от качества бетона во всем объеме и являются как бы интегральным показателем качества. На основе подобных испытаний можно судить о появлении в бетоне микродефектов, изменении его структуры и свойств. В вибрационных методах обычно возбуждают и регистрируют изгибные колебания. В зависимости от вида возбуждения колебаний различают резонансный метод и метод затухания колебаний. При первом методе с помощью электродинамического возбудителя колебаний, чаще всего устанавливаемого в середине пролета, в образце возбуждаются незатухающие колебания, частоту которых можно изменять с помощью генератора звуковой частоты. На некотором расстоянии от возбудителя устанавливают преобразующий колебания изделий в электрический сигнал, который поступает на индикатор резонанса. При изменении частоты возбуждаемых колебаний наступает момент, когда частота этих колебаний совпадает с частотой собственных колебаний образца или изделия и возникает резонанс, которому соответствует максимальная величина амплитуды колебаний. Этот момент регистрирует индикатор резонанса, а по показаниям измерительного генератора звуковой частоты определяют частоту колебаний, соответствующую максимальной амплитуде. Регистрируемая частота соответствует частоте собственных колебаний образца, которая зависит от состава и свойств бетона и условий испытания. Определение прочности бетона по двум характеристикам – динамическомy модулю упругости и логарифмическому декременту затухания – несколько повышает точность испытания, особенно если определяется изменение прочности бетона в процессе замораживания и оттаивания, при коррозии и других подобных случаях, когда могут значительно изменяться неупругие характеристики бетона и его микроструктура. Испытания методом затухания колебаний проводят с помощью ударного приспособления, которым наносят удар по образцу, и специальной аппаратурой регистрируют частоту колебаний. По тарировочным кривым определяют прочность бетона. К физическим методам относят также радиометрические методы, которые получили распространение главным образом для контроля правильности расположения арматуры в железобетонных конструкциях и определения толщины защитного слоя. ДОПОЛНИТЕЛЬНО: 3.7.1. Классификация средств измерений Средство измерений(СИ) – это технические средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой принимается неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени. В соответствии с этим определением сущность технических устройств, используемых при измерениях, заключается не только в наличии нормированных метрологических характеристик, но и в умении хранить (или воспроизводить) единицу физической величины, и в неизменности размера хранимой физической величины во времени. Если размер единицы в процессе измерений изменяется более, чем установлено нормами, таким средством нельзя получить результат с требуемой точностью. Это означает, что измерить можно лишь тогда, когда техническое средство, предназначенное для этой цели, может хранить единицу, достаточно неизменную по размеру (во времени). В различных областях науки и техники используются разнообразные средства измерений, однако выделяют некоторые общие признаки, присущие всем средствам измерений, по которым их классифицируют. По роли, выполняемой в системе обеспечения единства измерений, делятся на: – метрологические (эталоны), предназначенные для метрологических целей: воспроизведения и (или) хранения единицы и передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений и утвержденные в качестве эталона в установленном порядке; – рабочие – средства измерений, предназначенные для измерений, не связанных с передачей размера единицы другим средствам измерений. По уровню автоматизации все средства измерений делятся на три группы: – неавтоматизированные; – автоматизированные, производящие в автоматическом режиме одну или часть измерительных операций; –автоматические, производящие в автоматическом режиме измерения все операции, связанные с обработкой результатов, регистрацией, передачей данных или выработкой управляющих сигналов. По уровню стандартизации средства измерений подразделяются на: – стандартизованные, изготовленные и применяемые в соответствии с требованиями стандартов; – нестандартизованные – средства измерений, предназначенные для решения специальной измерительной задачи. Основная масса средств измерений стандартизованная. Они серийно выпускаются промышленными предприятиями и в обязательном порядке подвергаются государственным испытаниям. Нестандартизованные средства измерений выпускаются единичными экземплярами. Они не проходят государственные испытания, а их метрологические характеристики определяются при метрологической аттестации. По отношению к измеряемой физической величине средства измерений делятся на: – основные – средства измерений той физической величины, значение которой необходимо получить в соответствии с измерительной задачей; – вспомогательные – средства измерений той физической величины, влияние которой на основные средства измерений или объект измерений необходимо учитывать для получения результатов измерений требуемой точности. По роли средств измерений в процессе измерения и выполняемым функциям средства измерений делятся на меры, измерительные преобразователи, измерительные приборы, измерительные системы и измерительные установки. Мера и измерительный преобразователь относятся к элементарным средствам измерений, а измерительные приборы, измерительные системы и измерительные установки – к комплексным. Элементарные средства измерений необходимы для осуществления процесса измерений, но каждое из них, взятое в отдельности, не может выполнять операции измерений с получением результата. Мера физической величины – это средство измерений, предназначенное для воспроизведения и (или) хранения физической величины одного или нескольких размеров, значения которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой точностью (например, гиря – мера массы; измерительная колба – мера объема; измерительный резистор – мера электрического сопротивления). Мера, предназначенная для воспроизведения физической величины одного размера, является однозначной (гиря – 1 кг, плоскопараллельная концевая мера длины); разных размеров – многозначной (измерительная линейка, измерительный сосуд). Различают набор мер и магазин мер. Набор мер – специально подобранный комплект мер разного размера, предназначенных для применения на практике как в отдельности, так и в различных сочетаниях (набор гирь, набор концевых мер длины). Магазин мер – набор мер, конструктивно объединенных в единое целое устройство, в котором имеются приспособления для их соединения в различных комбинациях (например, магазин электрических сопротивлений). К однозначным мерам относятся стандартные образцы состава и свойств веществ и материалов – средства измерений в виде веществ (материалов), состав и свойства которых установлены аттестацией (например, стандартный образец среднелегированной стали с аттестованным значением содержания химических элементов). Измерительный преобразователь – техническое средство с нормированными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину, или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации или передачи. Примеры измерительных преобразователей: термопара в термоэлектрическом термометре, пружина динамометра, электропневматический преобразователь и др. Измерительный преобразователь входит в состав какого-либо измерительного прибора (измерительной установки, измерительной системы и др.) или применяется вместе с каким-либо средством измерения. Преобразуемая физическая величина называется входной, а результат преобразования – выходной. Связь между выходной и входной величинами устанавливается функцией преобразования, которая является основной метрологической характеристикой измерительного преобразователя. По местонахождению в измерительной цепи преобразователи делятся на первичные и промежуточные. Первичный является первым в измерительной цепи измерительного прибора (установки, системы) и на него непосредственно воздействует измеряемая физическая величина. Конструктивно обособленный первичный преобразователь, от которого поступают измерительные сигналы, называется датчиком (например, датчики давления, влажности и др.). В области ионизирующих измерений датчик называют детектором. Промежуточный преобразователь располагается в цепи после первичного преобразователя. Измерительный преобразователь, предназначенный для дистанционной передачи сигнала измерительной информации, называется передающим измерительным преобразователем. Измерительные преобразователи делятся на линейные, имеющие линейную связь между входной и выходной величинами, и нелинейные. Важной разновидностью линейного преобразователя является масштабны, предназначенный для изменения размера измерительного сигнала в заданное число раз. По характеру преобразования измерительные преобразователи делятся на: – аналоговые, преобразующие одну аналоговую (непрерывную) величину в другую; – аналогово-цифровые, преобразующие аналоговый измерительный сигнал в цифровой код (дискретный сигнал); – цифро-аналоговые, предназначенные для преобразования цифрового кода в аналоговую величину. Измерительные приборы, измерительные установки и измерительные системы являются комплексными средствами измерений и предназначены для реализации всей процедуры измерений. |