НЕРАЗРУШАЮЩИЕ МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ Хомяков

НЕРАЗРУШАЮЩИЕ МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ Хомяков Виталий Анатольевич Академ проф, ФОС, д. т. н. Жансеитов Марат Фатихович Ассоциированный профессор, к. т. н. Лекция 5, 6, 7

МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ Cвязано с доведением их до Неразрушающие методы разрушения испытаний n Эффективен при n Косвенное проведении стандартных испытаний определение образцов из стали, свойств и бетона и других конструкционных характеристик материалов; объектов испытания. n при испытании моделей сооружений и их фрагментов конструкции могут доводиться до предельных состояний;

Классификация косвенных неразрушающих методов испытаний n метод проникающих сред основан на регистрации индикаторных жидкостей или газов, проникающих в объект; n механические испытания связаны с анализом местных разрушений, перемещений при внедрении нагрузочного органа в тело испытуемого материала, изучением поведения объектов, в резонансном состоянии; n оптические методы испытания моделей и конструкций в проходящем излучении и в излучении отраженном;

Неразрушающие методы испытаний n акустические методы испытаний связаны с определением параметров упругих колебаний с помощью ультразвуковой нагрузки и регистрацией эффектов акустоэмиссии; n магнитные методы (индукционный и магнитопорошковый); n радиационные испытания связаны с использованием нейтронов, радиоизотопов и тормозного излучения; n тепловые методы основываются на учении тепловых полей и теплового контраста объекта; n радиоволновые методы построены на эффекте распространения высокочастотных и сверхвысокочастотных колебаний в изучаемых объектах; n электрические методы основаны на. оценке электроемкости, электроиндуктивности и электросопротивлении изучаемого объекта.

Метод проникающих сред Этот метод можно разделить на два: метод поиска течи и капиллярный метод. n Первый из них используется для контроля герметичности резервуаров, газгольдеров, трубопроводов и других подобных сооружений. При испытании водой проверяемые емкости заполняются до отметки, превышающей эксплуатационный уровень. При наличии дефектов вода просачивается сквозь неплотности проверяемого соединения.

Метод проникающих сред n Эффективным для выявление трещин является применение керосина. Благодаря малой вязкости и незначительному поверхностному натяжению по сравнению с водой керосин легко проникает через поры и трещины и выступает на противоположной стороне изделия. Поверхность шва с одной стороны обильно смачивается или опрыскивается керосином, а противоположная — предварительно подбеливается водным раствором мела и высушивается. При наличии трещин на подсохшем светлом фоне отчетливо выявляются ржавые пятна и полосы при просачивании керосина.

Метод проникающих сред n Простейший способ, основанный на использовании сжатого воздуха, заключается в обдувании швов с одной стороны сжатым воздухом под давлением 4 атм по направлению, перпендикулярному поверхности. Противоположная поверхность предварительно обмазывается мыльной водой. Образование мыльных пузырей указывает на наличие сквозных трещин.

Механические методы испытаний n К числу механических неразрушающих методов испытаний относятся метод местных разрушений, метод пластических деформаций и метод упругoro отскока. n Метод местных разрушений, хотя и принято его относить к неразрушающим, все же связан с определенным ослаблением способности конструкций. n Наиболее полную информацию о прочностных свойствах материалов конструкций дает лабораторное испытание образцов, изъятых из тела конструкций.

Механические методы испытаний

Механические методы испытаний При взятии проб из железобетонных конструкций используют алмазные коронки и диски из синтетических алмазов. Размеры кубов для испытаний на сжатие должны быть не менее 70, 7 мм, балочки для испытания на изгиб должны иметь сечение 100 х100 мм при длине 400 мм. Этим условиям могут отвечать образцы, получаемые при изучении массивных конструкций.

Механические методы испытаний При невозможности извлечения образцов указанных размеров можно испытывать образцы иного объема, при этом учитывая масштабный фактор. После извлечения образцов из тела конструкции необходимо сразу же заделать образовавшиеся пустоты, используя при этом бетоны, приготовленные с использованием безусадочных цементов.

Неразрушающие методы контроля прочности бетона Метод пластических деформаций основан на оценке местных деформаций, вызванных приложением к конструкции сосредоточенных усилий. Этот метод основан на зависимости размеров отпечатка на поверхности элемента, полученного при вдавливании индентора статическим или динамическим воздействием, от прочностных характеристик материала. Достоинство этого метода заключается в его технологической простоте, недостаток — суждение о прочности материала по состоянию поверхностных слоев.

Прибор Польди ударного действия n Для определения твердости металла в строительной практике широко применяется прибор Польди ударного действия. При ударе по стержню 1 молотком на поверхности металлической детали 4 и на эталонном бруске 3, твердость материала НВ 0 которого известна, остаются отпечатки. Диаметр D стального шарика 2 известен, определяются диаметры отпечатков на испытуемой поверхности d и на эталонном бруске dс

Молоток К. П. Кашкарова. n Большое применение в практике находит молоток К. П. Кашкарова. Внутри головки молотка 1 имеется полый стакан 3 и пружина 7. Эталонный стержень 4 имеет диаметр 10 или 12 мм и длину 100— 150 мм. Изготовлен он из круглой прутковой стали марки ВСт. Зсп 2 или ВСт. Зпс2 с временным сопротивлением разрыву 420— 460. МПа. .

Молоток К. П. Кашкарова n Погрешность определения прочности бетона на сжатие эталонным молотком составляет 10— 15%. Для определения диаметра отпечатка на бетоне и эталонном стержне может быть применен угловой шаблон, позволяющий измерять диаметр с точностью до 0, 1 мм. Шаблон изготовляют из двух стальных измерительных линеек. Концы линеек стачивают так, чтобы взаимному их соприкосновению соответствовала метка, равная 10 мм. Расстояние между линейками соответствующее 20 см, должно быть равно 10 мм.

Основной частью прибора Молоток Шмидта является полый цилиндр, внутри которого находится спиральная пружина 2. Внутри пружины помещен металлический стержень, вдоль которого перемещается боек 3. Прибор заканчивается ударником /. Когда боек занимает правое положение, фиксируемое защелкой 7, он растягивает пружину 2 и сжимает возвратную пружину 9.

Молоток для испытания бетона DIGI- Shmidt 2000 n Прибор, производства фирмы «PROCEQ» (Швейцария) (Представитель на территории Российской Федерации – ЗАО «Триада -Холдинг» (Москва), предназначен для определения методом упругого отскока однородности бетона и его прочности на сжатие.

Определение прочности бетона n Прибор, производства Челябинского объединением «СКБ Стройприбор» , предназначен для неразрушающего контроля прочности бетона монолитных и сборных железобетонных изделий и конструкций методом отрыва со скалыванием по ГОСТ 22690. n Область применения прибора – определение прочности бетона на предприятиях стройиндустрии и объектах строительства, а также при обследованиях эксплуатируемых зданий и сооружений.

Акустические методы испытания конструкций Ультразвуковые акустические Существует ряд методов методы построены на изучении использования ультразвука в характера распространения звука в практике. Наибольшее конструкционных материалах. распространение получили: Звук — колебательное движение n ультразвуковой частиц упругой среды, распростра- импульсный метод, няющееся в виде волны в газооб- n резонансный метод, разной, жидкой или твердой среде. n метод акустической Упругие волны принято делить на : эмиссии. nинфразвуковые частотой до 20 Гц, Акустические методы nзвуковые, частота которых лежит в строятся на известных из пределах от 20 Гц до 20 к. Гц, физики зависимостях, nультразвуковые частотой от 20 к. Гц определяющих характер до 1000 МГц распространения волн в nгиперзвуковые, частота которых сплошных средах. Картина превышает 1000 МГц. распространения волн является достаточно сложной, При испытании бетонов и керамик так как при воздействии на используют ультразвуковые среду быстропротекающих колебания частотой от 20 к. Гц до процессов возбуждаются 200 к. Гц, а при испытании металлов волны различного типа. и пластмасс — частотой от 30 к. Гц до 10 МГц.

Ультразвуковой импульсный метод Любая ультразвуковая установка состоит из отдельных элементов аппаратурного обеспечения эксперимента. В этот комплекс входят излучатель и приемник колебаний. В отдельных случаях излучатель одновременно может выполнять и функции приемника, а в методе акустической эмиссии он используется лишь как приемник. Имеются источник питания, усилители сигналов на входе и выходе, регистрирующая аппаратура (электронный осциллограф или цифровой индикатор). При использовании электронного осциллографа обычно применяется n Схема прохождения волн задержка изображения, через границу сред позволяющая регистрировать сигнал, сохраняемый на экране во времени.

Виды преобразователей n А) Пьезоэлектрический преобразователь n В). Магнитострикционный преобразователь

Ультразвуковой импульсный метод Применительно к металлическим инструкциям с помощью ультразвука осуществляется контроль дефектов в металле и контроль качества сварных швов. Выше показаны примеры использования теневого метода. Сигнал от излучателя 1 и приемника подается на экран осциллографа, причем при наличии дефектов 2 происходит снижение или полное исчезновение сигнала, воспроизводимого приемником.

Определение армирования n Ferroscan RV 10 n Прибор, производства компании Hilty (Швейцария), предназначен для обнаружения металлической арматуры, диаметров и защитных слоев бетона. n Ручной детектор арматуры PS 20 n Прибор, производства компании HILTI (Швейцария) , Предназначен для портативного определения металлической арматуры и зашитного слоя бетона.

Прибор диагностики свай ПДС-МГ 4 n Прибор ПДС-МГ 4 предназначен для определения глубины забивки свай и локализации дефектов (деформации профиля поперечного сечения сваи, трещины) в свае, забитой в различные грунты. Прибор может так же использоваться в качестве двухканальной сейсмостанции, а также при обследовании других подземных строительных конструкций акустическими методами.

Ультразвуковой дефектоскоп сварных соединений арматуры АРМС-МГ 4 n Дефектоскоп АРМС-МГ 4 предназначен для контроля качества сварных стыковых соединений стержневой арматуры диаметром от 16 до 40 мм (по спецзаказу – до 80 мм) в соответствии с ГОСТ 23858, СТО 02495307 -002 -2008 при монтаже сборных и возведении монолитных ж/б конструкций. n Дефектоскоп АРМС-МГ 4 также может быть использован для контроля качества сварных стыковых соединений труб большого диаметра n Принцип работы дефектоскопа АРМС- МГ 4 основан на измерении ослабления ультразвуковых колебаний при наличии дефектов типа пор, трещин, раковин, непроваров, шлаковых включений в сварных соединениях.

Радиационные методы n Наиболее распространенными на n Предел просвечиваемого слоя практике являются рентгеновский составляет: для металла — метод, метод тормозного 100, для бетона — до 350, излучения ускорителей для пластмассы — до 500 мм. электронов и у-метод. n Источниками высоко- n Перспективными являются метод энергетического тормозного радиографии, построенный на ионизирующего излучения в использовании позитронов, и диапазоне до 35 Мэ. В служат метод просвечивания потоком ускорители электронов. С их тепловых нейтронов. помощью возможно n Использование нейтронов просвечивание слоя стали до позволяет определять 450, бетона до 2000 мм. содержание влаги в материале, а n Источниками у-излучений использование позитронов — являются радиоактивные усталостные напряжения в изотопы. Толщины материалах. просвечиваемых слоев металла достигают 100, бетона — до 300, пластмассы — до 500 мм.

Просвечивание рентгеновскими лучами При проходе преграды , рентгеновскими лучами их интенсивность снижается по мере увеличения толщины преграды при наличии плотных включений 6. Наличие пустот 5 равноценно уменьшению толщины преграды. Ниже показана n Схема просвечивания эпюра интенсивности рентгеновскими лучами рентгеновского излучения за преградой.

Магнитные методы n Магнитные методы контроля основаны на регистрации магнитных полей рассеяния, возникающих над дефектами, или на определении магнитных свойств контролируемых изделий. n Магнитные методы контроля можно классифицировать по способам регистрации магнитных полей рассеяния или определения магнитных свойств контролируемых изделий. n В соответствии с отмеченным можно выделить следующие методы: n магнитопорошковый, n магнитографический, n феррозондовый, n преобразователя Холла, n индукционный и пондеромоторный.

Схема работы магнитного толщиномера немагнитных материалов n Магнитным методом могут быть определены толщины элементов конструкций из неферромагнитных материалов, если возможен одновременный доступ к соответствующим точкам поверхностей. С одной стороны проверяемой конструкции 1 установлен постоянный магнит 6. С другой стороны в корпусе 4 помещен идентичный постоянный магнит 5. Между ними располагается феррозонд 3. Положение магнита в корпусе регулируется так, чтобы при заданной толщине стенки ток от обоих феррозондов был равен нулю. Шкала измерительного прибора 2 отградуирована в

Радиодефектоскопия основана на проникающих свойствах радиоволн сантиметрового и миллиметрового диапазонов. С помощью этого метода обнаруживаются поверхностные дефекты, состоящие из неметаллических материалов. От генератора, работающего в непрерывном или импульсном режиме, радиоволны проникают в конструкцию и с помощью усилителя регистрируются приемным устройством. С помощью радиоволнового метода представляется возможность определения влажности материалов.

Инфракрасная дефектоскопия Инфракрасное излучение используется для обнаружения непрозрачных для видимого света включений. Инфракрас- ное изображение дефекта можно получать в проходящем, отраженном и собственном излучении исследуемого объекта. Нагретые твердые тела испускают непрерывный инфракрасный спектр. При низких температурах (ниже 600 °С) излучение нагретого твердого тела почти целиком расположено в инфракрасной области. При повышении температуры доля излучения в видимой области увели- чивается и тело вначале кажется темно-красным, затем желтым и, наконец, при высоких темпе- ратурах — белым. Многие вещества, прозрачные в видимой области, оказываются непрозрачными в некото- рых областях инфракрасного излучения и наоборот. Так, слой воды в несколько сантиметров непрозрачен для инфракрасного излучения, пластинки германия и кремния, непрозрачные в видимой области, прозрачны в инфракрасной. У большинства материалов отражательная способность для инфракрасного излучения значительно больше, чем для видимого света.