Приборы для определения прочности строительных материалов
Прочность строительных материалов определяется двумя группами методов. К первой группе относятся приборы механического принципа действия: механические воздействия на поверхность конструкции дают косвенные характеристики прочности материала. Воздействия на поверхностный слой конструкции бывают различными, например вдавливание конуса или шарика, отскок бойка от поверхности, выдергивание заделанных в поверхностном слое реперов. Технические характеристики некоторых отечественных приборов для определения прочности механическими методами неразрушающего контроля приведены в табл. 3.6.
Таблица 3.6. Характеристики приборов определения прочности механическими методами неразрушающего контроля.
| тип | Принцип действия | Энергия удара, Дж | Усилия выры-ва, кН | Диапазон определения прочности, МПа | Масса, кг | Условия испытаний | |
| Расстояние от края конструкции до места испытания, мм, не менее | Толшина конструкции, мм, не менее | ||||||
| КМ | Метод упругого отскока | 2,2 | - | 5-50 | 1,75 | 50 | 100 |
| ПМ-2 | Метод пластической деформации | 2,9 | - | 5-60 | 1,0 | 50 | 70 |
| Молоток Кашкарова | То же | Произвольная | - | 5-50 | 0,9 | То же | То же |
| ГПНВ-5 | Метод отрыва со скалыванием | - | 50 | 5-100 | 8,0 | 150 | Удвоенная глубина установки анкера |
| ИПС-МГ4.03 | Метод ударного импульса | 0,16 | - | 3-100 | 0,81 | 50 | 50 |
Для определения прочности бетона в конструкциях приборами механического принципа действия предварительно устанавливают градуировочную зависимость между прочностью бетона и косвенной характеристикой прочности (в виде графика, таблицы, формулы).
Для установления градуировочных зависимостей используют стандартные образцы-кубы, которые испытывают сначала неразрушаю-щим методом, а затем на прессовом оборудовании в соответствии с нормативами (прилож. 1, п. 96). Прочность бетона в контролируемом участке конструкции определяют по градуировочной зависимости по измеренным значениям косвенного показателя. Инструмент для измерения косвенных показателей — угловой масштаб, штангенциркуль (диаметр отпечатка) должен обеспечить измерения с погрешностью ± 0,1 мм, а индикатор часового типа (глубина отпечатка) — с погрешностью ± 0,01 мм.
Схема испытаний для установления градуированных зависимостей прибора ИПС-МГ4.03 приведена на рис. 3.8.
Ко второй группе относятся приборы, основанные на регистрации характеристик распространения колебаний через материал. К таким характеристикам относят: скорость и время распространения продольных ультразвуковых и ударных колебаний в материале от источника излучения к приемнику, частоту собственных колебаний, степень рассеивания, частотный спектр прошедшего через материал ультразвука.
Примером такого прибора может служить ультразвуковой прибор УК-14П, предназначенный для измерения времени распространения продольных ультразвуковых колебаний (УЗК) и длительности фронта первого вступления принятого сигнала на частотах 0,06 и 0,1 МГц со скоростями распространения продольных волн в диапазоне от 330 до 6500 м/с.
Продольными называют волны, в которых движение колебания частиц (материала) совершается в направлении движения волны. Измерение характеристик материала ультразвуковым методом основано на зависимости скорости прохождения волны ультразвукового колебания от плотности и модуля упругости материала. Технические характеристики ультразвукового прибора УК-14П приведены в табл. 3.7.
Таблица 3.7. Техническая характеристика прибора УК-14П
| Параметры | Значения |
|
Диапазон измерения времени распространения ультразвуковых колебаний t, мкс |
20-8800 |
| База прозвучивания по бетону, м | 0,1-3,0 |
| Предел абсолютной погрешности измерения времени распространения УЗК, мкс | ±(0,01t+0,1) |
| Масса прибора, кг: | |
|
электронного блока с автономным источником питания |
1,3 |
|
прозвучивающего устройства с автономным источником питания и пьезоэлектрическими преобразователями |
1,0 |
Прибор реализует ультразвуковой импульсный метод с раздельным вводом в материал и последующим приемом прошедших через него УЗК.
При двустороннем доступе к конструкции с помощью излучающего и приемного пьезоэлектрических преобразователей (ПЭП) осуществляется сквозное прозвучивание, при одностороннем доступе прозвучивание осуществляется путем установки прозвучивающего устройства на одной поверхности конструкции. В приборе предусмотрены два режима работы: в одном режиме прибор автоматически измеряет время, за которое передний фронт ультразвукового импульса проходит известную базу в материале образца или изделия, на основании чего рассчитывают скорость распространения волн; в другом режиме прибор измеряет длительность фронта первой полуволны принятого ультразвукового импульса.
Для проведения измерений прибор приводят в рабочее состояние. Подготавливают поверхность того места конструкции, к которому прижимают ПЭП, предварительно смазанные контактной смазкой. Определяют время и скорость прохождения импульса через конструкдию. По тарировочному графику по скорости прохождения ультразвука устанавливают прочность материала.
Прибор ТКСП-1 предназначен для определения прочности металлических профилей. Принцип его действия основан на внедрении металлического шарика в материал.
Прибор представляет собой струбцину, на которой закреплен сменный стол, испытательная головка с алмазным конусом или стальным шариком d = 1,588 мм и подъемный винт. Отсчет делают по стрелочному индикатору. Габаритные размеры прибора 645 х 175 мм. Масса 5 кг.
Прибор закрепляют на испытываемой металлической балке вращением маховика. Поворотом рукоятки на балку передается сначала предварительная нагрузка, затем основная, составляющая 15 или 45 кг.