Файл: Волков, М. И. Методы испытания строительных материалов учеб. пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 16.10.2024

Просмотров: 119

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Рис. 131. Пиромет.р Курникова

гревателями) обычно составляет 5—10°С/мин. Равномерность

нагрева регулируют с помощью лабораторного автотрансформа­ тора.

В центр образца, помещенного в печь, устанавливают рабо­ чий спай термопары1.

Т. э. д. с., возникающую в термопарах при нагревании, изме­ ряют с помощью гальванометров2 или автоматических электрон­ ных потенциометров. Ток от термопары подается на зеркальный гальванометр, под влиянием тока поворачивается рамка галь­ ванометра, механически связанная с зеркальцем. Световой сиг­ нал от зеркальца фиксируется на фотобумаге, которая натянута на барабан, приводимый во вращение часовым механизмом. При

1 Термопара— это простейшая термоэлектрическая

цепь,

состоящая из

двух разнородных металлических проволок, спаянных

между

собой в двух

точках и электрически изолированных друг от друга на всем остальном про­ тяжении. При нагреве одного из спаев в проводнике возникает электрический ток, называемый термоэлектродвижущей силой (т.э.д.с.). Рабочий или горя­ чий—-это спай, температура которого подлежит определению; другой спай — холодный или побочный. Материал термопар выбирают в зависимости от требуемой температуры нагрева и чувствительности гальванометра. Чаще все­ го применяют следующие термопары: медь-константан (400°С), нихром-кон­ станта« (800°С), хром-алюмель (1000°С) платина-платинородий (1600°С) (кон­

станта«— это шла в меди и никеля, нихром— никеля

и хрома, алюмель —

никеля, алюминия, магния и кремния).

 

 

 

2 Гальванометр— электромагнитный

прибор для измерения малых

вели­

чин тока и напряжения и определения

отсутствия тока

в электрической

цепи.

287


равномерном изменении температуры и непрерывном вращении барабана с фотобумагой получается запись в виде наклонной линии. Во избежание засвечивания фотобумаги барабан поме­ щен в светонепроницаемом кожухе, в щель которого попадает луч от зеркальца гальванометра. Кроме фокусирующих гальва­ нометров получили распространение самопишущие гальваномет­ ры и электронные потенциометры е записью на ленточной диаг­ рамме. Гальванометры со световой записью обладают высокой чувствительностью, но данные с них получают только после окончания испытания и проявления фотобумаги. Самопишущие приборы менее чувствительны, но позволяют вести наблюдение за результатами в процессе испытания.

Дифференциальную запись осуществляют двумя одинаковы­ ми термопарами, соединенными между собой одноименными проволоками. Возникающие в комбинированной термопаре токи от двух горячих спаев направлены навстречу друг другу и при их равенстве взаимно уничтожаются. Это означает, что если при нагревании образец и эталон не испытывают никаких превраще­ ний, дифракционная запись на термограмме имеет вид прямой, параллельной оси времени, — оси абсцисс (нулевая линия). Эн­ дотермические эффекты (т. е. эффекты, сопровождающиеся по­ глощением тепла) отражаются на дифференциальной термо­ грамме отклонением кривой .в сторону оси абсцисс. Экзотермиче­ ские эффекты (сопровождающиеся выделением тепла) — откло­ нением по оси абсцисс.

Для термографического анализа отбирают образцы массой от 0,05 до 10—12 а. С точки зрения правильной теплопередачи наилучшая форма образца — шаровидная, которая может быть заменена цилиндром, высота которого равна диаметру. Если ис­ следуются порошкообразные образцы, их предварительно из­ мельчают и пропускают через сито 6400 отв/см2. Для определе­ ния достаточна навеска 0,2—0,3 г.

§ 44 АКУСТИЧЕСКИЙ МЕТОД

Акустика — раздел физики, занимающийся изучением звука. Человек воспринимает звуки в интервале 20—20 000 Гц. Ультра­ звук — это упругие колебания выше пределов слышимости чело­ века.

Для возбуждения ультразвуковых волн в материальной среде служат колеблющиеся тела — преобразователи одного вида энергии в другой. Ультразвуковые преобразователи представля­ ют собой устройства, преобразующие электрическую энергию в механическую, или наоборот. Первый тип преобразователей на­ зывают излучателями, второй — приемниками.

Ультразвуковые преобразователи основаны либо на пьезоэлектрическом эффекте, либо на эффекте магнитострикции. Пьезоэлектрический эффект, от­ крытый в 1880 г. братьями Кюри, состоит в том, что если деформировать пла-

288


стинку кварца, то на ее гранях появляются противоположные но знаку элект­ рические заряды («пьезо» по-гречески означает «давить»). Кроме кварца эф­ фект наблюдается у кристаллов сегнетовой оили, турмалина, хлорита натрия и др. Помимо прямого пьезоэлектрического эффекта существует обратный, который заключается в ' изменении размеров пластинки под действием электрических зарядов. Обратный эффект используют в преобразователях — приемниках. Пьезоэлектрический излучатель и приемник могут быть совме­ щены в одном приборе, поочередно излучающем и .принимающем ультразву­ ковые колебания.

Эффект

матнитострикции — способность

ферромагнитных материалов в

магнитном

поле изменять свои размеры —

используют подобно пьезоэлект­

рическому для возбуждения и регистрации ультразвуковых колебаний с по­

мощью магнитострикционіных

преобразователей — излучателей и

приемников.

Схематически імашитостріикционный эффект представлен на рис.

132.

Пьезоэлектрические преобразователи используют

в диапазонах .высоких

и средних

частот, магнитострикциопные— для низких

звуковых

частот.

 

 

с/

S)

 

онный эффект

Г------------ -Ч

С . TÜJ

с ш г

Рис. 132.

Мапштострикци-

 

ч

 

а — обратны»; б — прямой

@

Наибольшее распространение из акустических методов для определения прочности и однородности бетонов получил ультра­ звуковой импульсный метод. Сущность его заключается в том, что скорость прохождения ультразвука через исследуемое изде­ лие зависит от свойств материала этого изделия. Измерив ско­ рость прохождения ультразвукового импульса, можно судить о прочности или модуле упругости бетона.

Скорость .распространения ультразвука в материале опреде­ ляют с помощью установки, в состав которой входят: генератор, вырабатывающий кратковременные электрические импульсы, ультразвуковой излучатель, преобразующий их.в ультразвуковые колебания, которые передаются в испытуемый бетон, ультразву­ ковой приемник, который преобразовывает принятые от бетона колебания в электрические импульсы, усилитель .и регистратор времени прохождения ультразвука — электронно-лучевая труб­ ка (ЭЛТ). На экране ЭЛТ появляются изображения посланно­ го и принятого сигналов (рис. 134). Расстояние между принятым и посланным сигналами зависит от скорости ультразвука « дли­ ны его пути. Скорость распространения ультразвукового импуль­ са определяется по меткам времени с использованием формулы

где 6 ' — скорость распространения

ультразвукового импульса в місек;

I — длина распространения ультразвука

в лш; t — время распространения

ультразвукового импульса в мк/сек.

 

189


Так как скорость .распространения ультразвука в материале зависит от упругости и плотности среды, то можно определить ее модуль упругости. Для стержня существуетследующая зави­ симость между модулем упругости и скоростью прохождения в нем ультразвука:

НоС-.

где Е — динамический модуль упругости в Па; р — плотность, равная

(у — объемная масса в кг/см2; g —-ускорение силы тяжести, равное 981 см!сек2).

Рис. 133. Установка ультразву­ ковых преобразователей при испытании дорожного покрытия по ширине, толщине или ком­ бинированным способом

а — испытание

дорожного

покры-

тия;

б — расположение

излучателя;

/ — электронный

прибор;

2 — излу­

чатель;

3 — приемник

(перемещает­

ся

по

поверхности покрытия)

Для монолита или неограниченной среды1 динамический мо­ дуль упругости определяют с учетом коэффициента Пуассона р по формуле

С =

Е (1 - Д

+ р.) (1 — 2 р) ’

Коэффициент Пуассона можно определить, зная скорость ультразвука в бетоне и собственную частоту продольных коле­ баний призматического бетонного образца по формуле

 

I

С

\2=

 

1 ~ И

 

 

 

 

\

2 fo. nl j

 

(1

2 ц) (1 + Д

 

 

где С — скорость распространения

ультразвука

в м/сек,

f0.n — собствен­

ная частота

продольных

колебаний

образца в Гц;

I— длина

образца в см.

Для цементного

бетона

установлена достаточно

устойчивая

и тесная

коррелляция

(т.

е. статическая связь)

между скоро­

стью ультразвука и прочностью материала. Ее называют «кор­ реляция скорость— 'прочность», или «связь КСП». Сущность связи КСП состоит в том, что чем прочнее бетон, тем больше в нем скорость распространения ультразвука (рис. 135). Для каждого бетона и технологии его приготовления строят тарировочный прафик (связь КСП), для чего определяют скорость ультразвука на стандартных бетонных образцах, а затем подвер­

1 Неограниченная среда — среда, размеры которой значительно больше

длины распространяющихся в ней ультразвуковых волн.

290