Оборудование и приборы

В данной лабораторной работе используется прибор УК-14П с преобразователями продольных волн с частотой 60 кГц. Также для определения времени прохождения ультразвука могут быть использованы аналогичные приборы типа УК-1401, Пульсар (рис. 5.5) и т. д.

Общий вид прибора Пульсар-1.2

Рис. 5.5. Общий вид прибора Пульсар-1.2

Порядок выполнения работы и обработка результатов эксперимента

1. Определение динамического модуля упругости материалов. Динамический модуль упругости Един определить при деформациях, близких к нулю ? 0, т. е. в начале оси абсцисс кривой деформирования материала рис. 5.6.

Диаграмма растяжения образца

Рис. 5.6. Диаграмма растяжения образца:

(Тразр — напряжения разрушения образца; Един = tgaa; Естат = tga2

В общем случае зависимость между скоростью продольных волн ультразвука и модулем упругости среды может быть выражена формулой, МПа:

где V — скорость ультразвукового импульса, м/с; р — плотность материала, Н • с24;

к — коэффициент формы образца, учитывающий различия в условиях распространения волн при различных соотношениях длины волны X и размеров поперечного сечения образца. Если X > 2 ? а (где a — длина наибольшего отрезка, проведённого через сечение), то к « 1. В остальных случаях коэффициент вычисляется по формулам:

• для пластины:

• для трехмерного тела:

где рдин — динамический коэффициент Пуассона.

Для определения модуля упругости материала преобразователи прижать к торцевым граням образца и измерить время прохождения УЗК. Измерить базу прозвучивания L и вычислить скорость распространения ультразвука. Результаты записать в табл. 5.1.

Ведомость испытаний свойств материалов

п/п

Наименование

материала

База, L, м

Время, t, 10 6 с

Скорость, V, м/с

Плотность,

р, Н с24

Един,

МПа

1

4

2. Определение прочности бетона. Прочность бетона в образце или конструкции определить по ранее установленной градуировочной кривой (рис. 5.7) по измеренной скорости ультразвука. Результаты занести в табл. 5.2.

Градуировочная зависимость «скорость УЗК — прочность бетона»

Рис. 5.7. Градуировочная зависимость «скорость УЗК — прочность бетона»

Таблица 5.2

Результаты испытаний и обработка данных

№ опыта

База L, м

Время, t, 10-6 с

Скорость, V, м/с

Прочность, Rh Мпа

R-Ri,

МПа

{к-Rtf,

МПа

S, МПа

V

В*, МПа

В, МПа

Rb, МПа

1

5

Выводы о прочности бетона:

Градуировочную зависимость «скорость ультразвука — прочность бетона» получают по результатам последовательных ультразвуковых неразрушающих и статических разрушающих испытаний образцов кубов из бетона того же состава, что и материал конструкции. Методика построения градуировочных зависимостей приведена в ГОСТ 17624-2012.

Фактический класс бетона определить по полученным результатам статистических расчётов с использованием формул:

• среднее значение прочности бетона, МПа:

• среднеквадратическое отклонение, МПа:

• коэффициент вариации прочности бетона:

• фактическая величина, соответствующая классу бетона по прочности на сжатие В, МПа:

где В — класс бетона по СП 52-101-2003 (см. прил. 1);

Rb — расчётное сопротивление бетона по СП 52-101-2003 (см. прил. 1).

3. Определение дефектов во фрагментах сооружений. В качестве дефектов могут рассматриваться имеющиеся в конструкции или сооружении зоны непровибрированного и неперемешанного бетона, крупные инородные включения, трещиноватые зоны и т. п.

Для определения величины и расположения дефектов применяют два основных метода: сквозное и поверхностное прозвучивание (метод продольного профилирования). Сквозное прозвучивание используется при доступе в конструкции с двух сторон. Если такой доступ невозможен, осуществляют поверхностное прозвучивание.

Метод сквозного прозвучивания. Работу по дефектоскопии методом сквозного прозвучивания вести по следующей методике: на противоположные плоскости конструкции нанести прямоугольные координатные сетки со стороной квадрата 10, 20 или 50 см (в зависимости от размера опасного для данной конструкции дефекта). Сетки разметить так, чтобы линии, соединяющие узлы на двух противоположных гранях, были перпендикулярны плоскости прозвучивания (рис. 5.8).

Выявление дефектов при сквозном прозвучивании

Рис. 5.8. Выявление дефектов при сквозном прозвучивании

Для получения значений скоростей ультразвука последовательно прозвучить конструкцию в каждом створе узлов сетки и измерить соответствующие базы. В случаях, когда толщина конструкции постоянна, задача испытаний упрощается и замеряется только время распространения ультразвука. Наличие дефекта в конструкции определить, сравнив значения полученных скоростей (или времени) распространения УЗК.

Результаты измерений времени распространения ультразвука для плиты постоянной толщины, замеренные в узлах сетки, занести в табл. 5.3.

Таблица 5.3

Результаты испытаний и обработка данных

№ точки прозвучивания

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Время прохождения ультразвука, t;, 10 6 с

База прозвучивания, L, м

Скорость ультразвука, Vu м/с

Выводы о наличии дефекта и месте его расположения

Метод поверхностного прозвучивания (продольного профилирования, годограф скорости). Ультразвуковая дефектоскопия бетона применяется также при одностороннем доступе к объекту испытаний.

Особенно эффективен этот метод при дефектоскопии дорожных и аэродромных покрытий, фундаментных плит, монолитных плит перекрытий и т. п.

При определении дефектов методом продольного профилирования излучатель устанавливается неподвижно, а приемник последовательно переставляется по линии в точки с постоянным шагом 5-10 см. После каждого перемещения излучателя с помощью прибора определяется время прохождения УЗК.

Глубина, на которой можно определить дефект методом поверхностного прозвучивания, составляет:

где Л — длина волны ультразвукового импульса, которая зависит от его частоты и скорости прохождения через материал:

где V — скорость ультразвукового импульса;

/ — частота ультразвукового импульса.

Например, при скорости V = 4 000 м/с и / = 60 кГц Я = 6,7 см.

Метод продольного профилирования

Рис. 5.9. Метод продольного профилирования: вверху — годограф скорости ультразвука; внизу — схема расстановки ультразвуковых излучателя и приемника колебаний

Схема, поясняющая выявление дефекта при поверхностном прозву- чивании методом продольного профилирования, представлена на рис. 5.9, из которого видно, что график, называемый годографом скорости, на участках конструкции, где бетон не имеет дефектов или дефектных зон, может быть представлен прямой линией. Искривление годографа на каком-либо участке свидетельствует о несоблюдении условий, при которых наблюдается прямая пропорциональность между базой прозвучива- ния и временем прохождения ультразвукового импульса.

Перед построением годографа результаты измерений записать в табл. 5.4.

Таблица 5.4

Результаты испытаний и обработка данных

№ точки прозвучивания

1

2

3

4

5

6

База прозвучивания, L, см

10

20

30

40

50

60

Время прохождения ультразвука, t[, 10 6 с

Выводы о наличии дефекта и месте его расположения

По результатам испытаний (табл. 5.4) построить годограф в осях (L, t), рис. 5.10.

К построению годографа скорости

Рис. 5.10. К построению годографа скорости

Контрольные вопросы

  • 1. Теоретические основы ультразвукового метода определения модуля упругости материалов.
  • 2. К какому виду колебаний относится ультразвук (электромагнитные, механические и т. п.)?
  • 3. Как оценивается прочность бетона по измеренной в нем скорости ультразвука?
  • 4. Как устанавливается градуировочная зависимость «скорость ультразвука — прочность бетона»?
  • 5. По какому принципу можно сделать вывод о наличии дефекта в бетонной конструкции по данным ультразвуковых испытаний при сквозном прозвучивании; поверхностном прозвучивании методом продольного профилирования?
  • 6. В чем заключается принцип работы ультразвукового прибора?
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >