мЕтоды. Разрушающие и неразрушающие методы определения механических свойств материалов
 Скачать 405.81 Kb.
|
Для проведения технических экспертиз применяют две группы методов, различающихся между собой способами проведения необходимых исследований и измерения основных характеристик:
Разрушающие методы определения прочности осуществляются при испытании образцов материалов на предел прочности (при сжатии, растяжении, изгибе, скалывании, кручении). Прочность – свойство материалов сопротивляться разрушению под действием внутренних напряжений, вызванных внешними силами или другими факторами. Прочность материалов оценивают пределом прочности. Пределом прочности при сжатии материала называют напряжение, соответствующее сжимающей нагрузке, при которой происходит разрушение материала. Предел прочности при сжатии определяют по формуле: Rсж =  , [МПа (кг/см2)], где: Рсж – разрушающая нагрузка, Н (кг); F – площадь поперечного сечения образца, м2 (см2). Испытания проводятся в соответствии с ГОСТ на соответствующие материалы. Предел прочности при растяжении – отношение силы, вызывающей разрыв испытуемого образца к площади поперечного сечения этого образца. Rраст =  , [МПа (кг/см2)], где: Рраст – разрушающая нагрузка, Н (кг); F – площадь поперечного сечения образца, м2 (см2). Предел прочности при изгибе – максимальное изгибающее напряжение, которое материал способен выдержать. Предел прочности при изгибе Rизг, МПа (кгс/см2) образца вычисляют по формуле  где P – наибольшая нагрузка, установленная при испытании образца, кгс; l – расстояние между осями опор, м (см); b – ширина образца, м (см); h – толщина образца, м (см). Предел прочности при скалывании τw, МПа, вычисляют по формуле  где Pmax – максимальная нагрузка, Н; b – толщина образца, мм; l – длина плоскости скалывания, мм. Неразрушающий контроль построен на косвенном определении свойств и характеристик материалов и может быть классифицирован по следующим видам:  Прочность бетона определяют по предварительно установленным градуировочным зависимостям между прочностью бетонных образцов по ГОСТ 10180 и косвенным характеристикам прочности. Метод пластической деформации. Метод пластической деформации основан на оценке местных деформаций, вызванных приложением к конструкции сосредоточенных усилий. Определяется зависимость размера отпечатка на поверхности конструкции, полученного от вдавливания индентора (элемент прибора для измерения твёрдости, вдавливаемый в испытываемый материал.) статическим или динамическим воздействием от прочностных свойств материала. Испытание проводят в следующей последовательности: прибор располагают так, чтобы усилие прикладывалось перпендикулярно к испытываемой поверхности. При сферическом инденторе производят измерение диаметров отпечатков через листы копировальной и белой бумаги. Фиксируют значения косвенной характеристики в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора и вычисляют среднее значение косвенной характеристики на участке конструкции. Большую точность дают ударные приборы, позволяющие сравнивать размеры лунок на поверхности конструкций и эталонном образце, образованных при одном ударе. При ударе эталонным молотком К.П. Кашкарова получается одновременно два отпечатка – на эталоне и конструкции (рис. 3). Отношение диаметров получаемых отпечатков зависит от твердости бетона и твердости металла эталонного стержня и практически не зависит от скорости, направления и силы удара, наносимого молотком.  Rсж (3,03 Hсж)/0,0049 Нсж = dб/dэ Рис. 3. Молоток К.П. Кашкарова Метод упругого отскока. Метод упругого отскока основан на установлении зависимости между параметрами, характеризующими упругими свойствами материала, и параметрами, определяющими прочность на сжатие. Молоток Шмидта работает по принципу упругого отскока, который основан на измерениях поверхностей бетона на его твёрдость. Этот способ позаимствован из практики измерения степени прочности металла. Заключается он в воздействии ударами с помощью специального ударника по сферическому штампу, который предварительно прижимается к бетону. Склерометр устроен таким образом, что после удара по бетону специальная система пружин позволяет ударнику осуществлять свободный отскок. При этом величина обратного отскока характеризует степень твёрдости оцениваемого материала. А с помощью, установленной на прибор градуированной кривой, вычисляется прочность бетона.  Схема работы с молотком Шмидта заключается в следующем: ударный механизм прибора приставляется к исследуемой поверхности; двумя руками производиться плавный нажим на молоток по направлению к поверхности бетона до момента появления удара бойка; после чего на шкале высвечиваются показания; для более точных результатов показания снимаются 9 раз. Измерения следует проводить на небольших участках, которые предварительно расчерчиваются на квадраты, каждый из которых, подвергается исследованию. Все показания прочности фиксируются, а затем сравниваются. Расстояние между ударами должно быть не менее 25 мм. Иногда полученные данные могут иметь определённые отклонения либо быть одинаковыми. По полученным результатам испытаний определяется среднее арифметическое. Если при испытаниях удар бойка произошёл на пустоте заполнителя, то такие данные не следует учитывать, а удар повторить в другом месте. Метод оценки местных разрушений. Метод отрыва. Метод отрыва основан на определении значения условного напряжения в бетоне при отрыве. При испытании методом отрыва участки располагают в зоне наименьших напряжений арматуры. Испытание проводят в следующей последовательности:
Результаты испытаний не учитывают, если при отрыве бетона была обнаружена арматура, или площадь проекции поверхности отрыва составила менее 80 % площади диска. При испытании методом отрыва со скалыванием участки должны располагаться в зоне наименьших напряжений, вызываемых эксплуатационной нагрузкой или усилием обжатия предварительно напряженной арматуры. Испытания проводят в следующей последовательности:
 Если наибольший и наименьший размеры вырванной части бетона от анкерного устройства до границ разрушения по поверхности конструкции отличаются более чем в два раза, а также если глубина вырыва отличается от глубины заделки анкерных устройств более чем на 5%, то результаты испытаний допускается учитывать только для ориентировочной оценки прочности бетона. (Акустический) ультразвуковой метод – это регистрация скорости прохождения ультразвуковых волн. По технике проведения испытаний можно выделить сквозное ультразвуковых прозвучивание, когда датчики располагают с разных сторон тестируемого образца, и поверхностное прозвучивание, когда датчики расположены с одной стороны. Сквозной метод позволяет, в отличие от всех остальных методов НК прочности, контролировать прочность в приповерхностных и глубоких слоях конструкции. Ультразвуковые приборы неразрушающего контроля бетона могут использоваться не только для контроля прочности бетона, но и для дефектоскопии, контроля качества бетонирования, определения глубины и поиска арматуры в бетоне. Они позволяют многократно проводить массовые испытания изделий любой формы, вести непрерывный контроль нарастания или снижения прочности. На зависимость «прочность бетона – скорость ультразвука» влияют количество и состав заполнителя, расход цемента, способ приготовления бетонной смеси, степень уплотнения бетона. Недостатком метода считается довольно большая погрешность при переходе от акустических характеристик к прочностным. Магнитометрический метод основан на взаимодействии магнитного поля с введенным в него ферромагнетиком (металлом). Этот метод применяют при обследовании железобетонных конструкций, когда необходимо установить расположение и сечение арматуры и величину ее защитного слоя, а также при обследовании каменных конструкций с закладными металлическими деталями или перекрытий по металлическим балкам, чтобы определить положение и рабочее сечение металлических элементов. Для установления диаметра арматуры и толщины защитного слоя в железобетонных конструкциях используется приборы ИЗС-2, ИЗС 10, Поиск-2,5 работающие на полупроводниках. Щуп приборов представляет собой преобразователь трансформаторного типа, состоящий из двух частей, в каждую из которых вмонтированы две индукционные катушки. Индикатором служит микроамперметр М-24 (ИЗС). При перемещении щупа по поверхности конструкции наличие металла фиксируется по минимальному отклонению стрелки амперметра. При обнаружении металла щуп устанавливают на риску и по показаниям индикатора записывают толщину защитного слоя для арматуры всех диаметров, которые указаны на его шкале. Затем под щуп подкладывают прокладки толщиной 10 мм и снова определяют толщину защитного слоя для всех диаметров. Искомый диаметр устанавливают по той шкале, на которой положение стрелки индикатора соответствует толщине защитного слоя бетона с учетом толщины прокладки. |