Ультразвуковой способ контроля прочности центрифугированного бетона в протяженных железобетонных конструкциях в процессе эксплуатации

 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность определения прочности бетона предварительно напряженных железобетонных конструкций. Для этого путем поверхностного прозвучивания измеряется время распространения ультразвука в двух направлениях: в поперечном направлении к направлению предварительно напряженной арматуры и в продольном направлении вдоль расположения предварительно напряженной арматуры, а прочность бетона устанавливается в зависимости от отношения времени распространения ультразвука в поперечном направлении к направлению предварительно напряженной арматуры ко времени распространения ультразвука в продольном направлении вдоль расположения предварительно напряженной арматуры по установленной зависимости. 2 ил.

Изобретение относится к способам контроля прочности бетона, преимущественно к способам контроля прочности поврежденного бетона эксплуатируемых предварительно напряженных железобетонных опор контактной сети, и может быть использовано при контроле прочности поврежденного бетона предварительно напряженных опор ЛЭП, свай-оболочек, пролетных строений и других протяженных конструкций с напряжением арматуры в одном направлении и постоянно сжатых зонах.

Известен ультразвуковой способ контроля прочности бетона путем сквозного прозвучивания контролируемого изделия или конструкции [1].

Из известных ультразвуковых способов контроля прочности бетона наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ поверхностного прозвучивания [2].

В этом способе прочность бетона устанавливается в зависимости от времени распространения ультразвука в контролируемом направлении прозвучивания на принятой базе измерений.

Наиболее существенным недостатком этого способа при контроле прочности поврежденного бетона предварительно напряженных железобетонных конструкций является недостаточная точность контроля прочности бетона, обусловленная отсутствием предварительно установленных для каждой конструкции и для каждого периода измерений при принятом направлении прозвучивания градуировочных зависимостей время - прочность. Установить такие зависимости для эксплуатируемых конструкций практически невозможно. Кроме того, при этом способе контроля у предварительно напряженных конструкций отсутствует связь между прочностью поврежденного бетона и временем распространения ультразвука при прозвучивании в направлении, параллельном расположению предварительно напряженной арматуры.

Задача изобретения - повышение точности определения прочности поврежденного бетона предварительно напряженных железобетонных конструкций.

Указанная задача решается тем, что в предложенном способе контроля прочности поврежденного бетона предварительно напряженных железобетонных конструкций прочность бетона определяется в зависимости от отношения времени распространения ультразвука в поперечном направлении к направлению предварительно напряженной арматуры к времени распространения ультразвука в продольном направлении по отношению к направлению предварительно напряженной арматуры.

На фиг.1 показаны кривые изменения времени распространения ультразвука в продольном вдоль предварительно напряженной арматуры (кривая 1) и времени распространения ультразвука в поперечном к направлению расположения предварительно напряженной арматуры (кривая 2) по мере накопления повреждений в бетоне. Кривые построены для центрифугированных предварительно напряженных железобетонных опор контактной сети. Время определялось прибором УК-14ПМ на базе 125 мм. Как видно из фиг.1, время распространения ультразвука в продольном направлении практически не изменяется и близко к времени распространения ультразвука в неповрежденном бетоне. Время же распространения ультразвука в поперечном направлении существенно изменяется с накоплением повреждений. Таким образом видно, что отношение времени распространения ультразвука в поперечном направлении к времени распространения ультразвука в продольном направлении является показателем повреждаемости бетона на каждом этапе эксплуатации конструкции.

На фиг.2 представлена кривая зависимости прочности поврежденного бетона от соотношения времени распространения ультразвука в поперечном направлении ко времени распространения ультразвука в продольном направлении для центрифугированных опор контактной сети. Между прочностью поврежденного бетона и указанным соотношением установлена зависимость: R_п=K·RA-B где К - коэффициент, равный 0,9-1; R_нп - прочность эталонного бетона, устанавливаемая известными способами, например ультразвуковым способом; t_поп - время распространения ультразвука в поперечном к направлению предварительно напряженной арматуры, измеряемое на заданной базе, мкс; t_прод - время распространения ультразвука в продольном по отношению к направлению арматуры направлении, измеряемое на той же базе, мкс; А и В - коэффициенты для центрифугированного бетона: А = 2,6-2,7; В = 1,6-1,7.

Отличительными признаками предложенного способа контроля прочности поврежденного бетона предварительно напряженных железобетонных конструкций являются измерения времени распространения ультразвука в двух направлениях: в поперечном направлении к направлению предварительно напряженной арматуры и в продольном направлении вдоль предварительно напряженной арматуры, и установление прочности поврежденного бетона от соотношения указанных времен.

П р и м е р. На участке электрифицированной железной дороги установлены опоры типа СЖБК мощностью 6,0 тсм, расчетное сопротивление бетона сжатию 175 кгс/см². Опоры находятся в эксплуатации более 30 лет. Основные повреждения бетона накапливались в надземной части опор. Начальная кубиковая прочность бетона одной из опор, определенная методом поверхностного прозвучивания в подземной части, находившейся в стационарных условиях и не имевшей повреждений, составила 726 кгс/см².

Измерения времени распространения ультразвука на повреждаемом бетоне с помощью прибора УК-14ПМ на базе 125 мм дали следующие результаты: в поперечном к направлению напряженной арматуры направлению 40 мкс; в продольном по отношению к арматуре направлению - 27 мкс.

Прочность поврежденного бетона, определенная по приведенной зависимости составила: кубиковая R_к=1·7262,65-1,65 =149 кгс/см² призменная R_пр = 149˙0,72 = 107 кгс/см² < 175 кгс/см².

На основании этого пришли к выводу о недостаточной несущей способности опоры и ее заменили. Последующие механические испытания образцов, взятых из опоры, показали, что прочность бетона составила 132 кгс/см² или расхождение результатов = = 13% что вполне приемлемо.

Формула изобретения

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЧНОСТИ ЦЕНТРИФУГИРОВАННОГО БЕТОНА В ПРОТЯЖЕННЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЯХ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ, заключающийся в том, что измеряют время прохождения в нем ультразвука, отличающийся тем, что конструкцию прозвучивают ультразвуком вдоль и поперек, измеряют время прохождения ультразвука в указанных направлениях, а искомую прочность определяют по формуле

где R_нп - прочность бетона в эталонном образце;
K - коэффициент, равный 0,9 - 1,0;
A - коэффициент, равный 2,65;
B - коэффициент, равный 1,65;
t_поп - время распространения ультразвука в поперечном направлении;
t_прод - время распространения ультразвука в продольном направлении.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2