Файл: Техническая эксплуатация портовых сооружений..pdf

необходимо иметь значительное количество опытных образцов или проводить испытания крупноразмерных производственных изделий разрушающей нагрузкой в натурных условиях. Ввиду сложности и высокой стоимости такие контрольные испытания могут быть про­ ведены только в особых случаях.

В последние годы широкое применение находят физические или неразрушающие методы контроля качества бетона, разработанные на основе достижений радиометрии, электроники и акустики. Не­ разрушающие методы контроля качества бетона включают две ос­ новные группы: акустические и радиометрические испытания. В первую входят ультразвуковые, импульсные и вибрационные испы­ тания, во вторую — методы сквозного просвечивания и рассеянного отражения.

В комплексных испытаниях, проводимых с целью определения физико-механических свойств бетона, в качестве параметров ис­ пользуются: скорость распространения сложного акустического импульса и характеристика рассеивания энергии составляющих его упругих волн в неустановившемся переходном процессе; частота собственных колебаний и их затухание в установившемся колеба­ тельном процессе; показатель ослабления проникающей радиации при просвечивании бетона гамма-лучами.

Первый параметр определяется при проведении так называе­ мых импульсных испытаний, которые не зависят от конструктивной формы сооружения. При вибрационных испытаниях измеряется ве­ личина второго параметра, зависящая от конструктивной формы и структуры бетона. Радиометрические испытания являются третьим видом комплексных физических исследований и позволяют оценить значение объемного веса бетона с точностью до 1,5—2,0%. Наи­ более распространенным методом по первому виду физических испытаний материалов является ультразвуковая дефектоскопия. Этим методом выявляют скрытые дефекты; крупные поры, трещи­ ны, полости в толще бетона, раковины, каверны, глубину коррози­ онных разрушений в поверхностном слое бетона. При акустических испытаниях бетонных и железобетонных портовых сооружений ис­ пользуют все типы отечественных ультразвуковых приборов, на­ пример АМ-У, «Бетон», ЛИМ -Б, приборы ПИК, УЗП , УП, ИМ, УКБ, ДУК-20, а также геофизическую аппаратуру типа ИПА.

Разнообразные ультразвуковые приборы применяются в зару­

(Англия). В этих приборах используется свойство ультразвука без потери своей силы и почти прямолинейно проходить сквозь одно­ родные твердые тела и сильно рассеивать энергию с удлинением пути прохождения через материалы с неоднородной или нарушен­ ной структурой II крупными воздушными порами.

Импульсный ультразвуковой метод основан на измерении ско­

236

рости распространения в бетоне продольных ультразвуковых волн и степени их затухания. Принцип этих измерений состоит в следую­ щем. Вырабатываемые генератором прибора кратковременные электрические импульсы подаются в измерительный тракт, состоя­ щий из пары приемопередающих пьезобатарей (преобразователей) и испытываемого бетонного элемента. Передающий пьезопреобра­ зователь (излучатель) поданные на него короткие электрические импульсы излучает в исследуемый элемент, преобразуя их в уль­ тразвуковые колебания в виде пакета волн. После прохождения через элемент ультразвуковые колебания попадают на щуп-прием­ ник, где преобразуются и электрические импульсы (сигналы) и пос­ ле усиления попадают на индикатор-—электроннолучевую трубку, на экране которой видны изображения посланного и принятого им­ пульсов и электронная шкала времени, которая создается элек­ тронным генератором в виде вертикальных отметок с определенны­ ми интервалами в микросекундах, по числу которых определяют время прохождения ультразвуковых колебаний через бетон.

Наиболее важным узлом импульсной схемы прибора является электронное устройство, которое называется «ждущая задержанная развертка», предназначенная для смещения луча на экране слева направо. Появившаяся в левой части экрана вертикальная отметка фиксирует момент посылки импульса, а в правой части — изобра­ жение прошедших через бетон ультразвуковых импульсов. Зная время прохождения колебаний в бетоне на базе, равной расстоянию между преобразователями и измеренное по экрану электроннолу­ чевой трубки, можно определить скорость ультразвука.

Импульсный акустический метод широко используется для кон­ троля качества бетона, определяя его прочность по электрическим корреляционным кривым скорость — прочность (тарировочные кри­ вые). Для построения тарировочных кривых измеряют скорость распространения продольных волн ультразвука в опытных образцах и после этого образцы испытывают на прессе. Измерив скорость ультразвука в сооружении изделий, можно по тарировочной кривой определить соответствующую прочность бетона.

В процессе наблюдений за техническим состоянием эксплуати­ руемых портовых сооружений рекомендуется производить акусти­ ческие испытания при контрольно-инспекторских и внеочередных обследованиях сооружений. Эти испытания включают определение технического состояния бетона во всех зонах сооружения по высо­ те: определение положения границ участков разрушенного бетона и отдельных дефектов; выяснение характера и сравнительной ин­ тенсивности разрушений; систематический контроль за состоянием бетона в процессе эксплуатации сооружения.

Акустические испытания рекомендуется проводить в соответст­ вии с «Указаниями по применению импульсного акустического ме­

237

а — сквозное прозвучивание; б — одностороннее прозвучивание на по­ стоянной базе; в — продольное профилирование: / — излучатель; 2 — приемник; 3 — шаблон; 4 — шаг годографа

техника проведения акустических испытаний морских гидротехнических сооружений. Не излагая всех особенностей этих испытаний, отметим лишь две из них: первая — испытания проводятся в боль­ шинстве случаев при отсутствии контрольных образцов и данных о составах и основных строительно-технических свойствах бетона; вторая — под водой и в зоне переменного уровня испытывается бе­ тон с большим водонасыщением и значительным отложением со­ лей в его порах.

Первая особенность лишает возможности получить количест­ венные показатели прочности бетона в сооружении. В этом случае может быть дана лишь качественная оценка прочности и в зависи­ мости от значения скорости прохождения ультразвука в бетоне. При учете второй особенности необходимо иметь в виду, что солеотложение значительно больше влияет на увеличение скорости ульт­ развука, чем водонасыщение. В исследованиях А. В. Михайлова было установлено, что при замораживании бетона в соленой воде параллельно со значительным снижением прочности наблюдалось увеличение скорости ультразвука вследствие отложения солей в порах бетона.

В указаниях дана поправка на водонасыщение бетона. Получен­ ные значения скоростей в зоне переменного уровня и в подводной части рекомендуется уменьшать на величину поправки, принятой равной 300 м/сек. Для установления поправки на еолеотложения в порах бетона должны быть проведены специальные исследования в лабораторных и натурных условиях.

Акустические испытания морских гидротехнических сооружений проводятся с применением сравнительного метода. Скорость рас­ пространения продольных волн определяется на различных уча­ стках по высоте сооружений с установкой излучателя и приемника по заранее составленной схеме (сетке). Заключение о техническом

238

состоянии бетона делается на основании анализа распределения значений скорости по испытываемым участкам сооружения. При этом скорость ультразвука рассматривается как сравнительный по­ казатель прочности. Определение дефектов и коррозионных разру­ шений производится сравнением результатов измерений, сделанных на дефектном участке, с наибольшими значениями скорости, опре­ деленными на участках бетона хорошего качества.

Англии стандартные испытания проводятся с использованием ульт­ развукового метода контроля процесса твердения бетона. Величи­ на скорости ультразвука может ориентировочно характеризовать со­ стояние бетона. В СШ А Уайтхерстом предложена следующая ка­

применяются три способа прозвучивания (рис. 140): сквозное, одно­ стороннее и продольное профилирование. Рекомендуется по воз­ можности применять все три способа прозвучивания. При испыта­ ниях по способу сквозного прозвучивания излучатель и приемник ультразвуковых колебаний устанавливаются по разные стороны ис­ пытываемого элемента соосно (рис. 140, а). По условиям испыта­ ния этот способ можно применять на сквозных сооружениях свай­ ного типа (отдельностоящие сваи и элементы верхнего строения), а также на отдельных тонкостенных элементах верхнего строения других типов, имеющих добтуп не менее чем с двух сторон.

Сквозное прозвучивание не рекомендуется применять для опре­ деления коррозионных разрушений при базе прозвучивания, пре­ вышающей 50 см. Скорость продольных волн при сквозном прозвучивании

где с — скорость продольных волн;

s — расстояние между излучателем и приемником (база из­ мерений) ;

t — время распространения импульса в бетоне. Одностороннее прозвучивание на постоянной базе рекоменду­

ется применять во всех случаях для определения коррозионных разрушений и поверхностных трещин. При испытаниях по этому способу излучатель и приемник устанавливаются по одну сторону испытываемой конструкции (рис. 140, б). Сравнительные испыта­ ния с односторонним прозвучиванием можно производить только на постоянной (закрепленной) базе размером 25—30 см. Расстоя­ ние между вертикальными профилями (сечениями), в которых

239

(рис. 140, в). По результатам иг лерения времени распространения сигнала при различных положениях приемника в осях «время — расстояние» строится график, который называется линейным про­ дольным годографом (рис. 142). При этом способе скорость опре­

деляется по наклону прямолинейного участка годографа по формуле

с= ДS

м’

свидетельствует об однородной структуре бетона на исследуемом участке сооружения. Пониженные (по сравнению с эталоном) зна­ чения скорости показывают общее неудовлетворительное состоя­ ние бетона на участке измерений. Резкое увеличение времени рас­ пространения импульса, наблюдаемое з процессе измерений (раз­ рыв годографа), свидетельствует о наличии трещины, расположен­ ной в интервале перестановки приемника, на котором отмечалось резкое увеличение времени прохождения импульса (рис. 142, а ).И з ­

240