НЕРАЗРУШАЮЩИЕ МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

ФОС, д.т.н.
Жансеитов Марат Фатихович
Ассоциированный профессор, к.т.н.
Лекция 5,6,7

разрушения
Эффективен при проведении стандартных испытаний образцов из стали, бетона и

других конструкционных материалов;
при испытании моделей сооружений и их фрагментов конструкции могут доводиться до предельных состояний;

Неразрушающие методы испытаний

Косвенное определение свойств и характеристик объектов испытания.

индикаторных жидкостей или газов, проникающих в объект;
механические испытания связаны с

анализом местных разрушений, перемещений при внедрении нагрузочного органа в тело испытуемого материала, изучением поведения объектов, в резонансном состоянии;
оптические методы испытания моделей и конструкций в проходящем излучении и в излучении отраженном;

колебаний с помощью ультразвуковой нагрузки и регистрацией эффектов акустоэмиссии;
магнитные методы

(индукционный и магнитопорошковый);
радиационные испытания связаны с использованием нейтронов, радиоизотопов и тормозного излучения;
тепловые методы основываются на учении тепловых полей и теплового контраста объекта;
радиоволновые методы построены на эффекте распространения высокочастотных и сверхвысокочастотных колебаний в изучаемых объектах;
электрические методы основаны на .оценке электроемкости, электроиндуктивности и электросопротивлении изучаемого объекта.

на два: метод поиска течи и

капиллярный метод.
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.

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.

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.

метод местных разрушений, метод пластических деформаций и метод упругoro отскока.
Метод

местных разрушений, хотя и принято его относить к неразрушающим, все же связан с определенным ослаблением способности конструкций.
Наиболее полную информацию о прочностных свойствах материалов конструкций дает лабораторное испытание образцов, изъятых из тела конструкций.

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 100х100 мм при длине 400 мм.
Этим условиям могут отвечать образцы, получаемые при изучении массивных конструкций.

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.

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.

широко применяется прибор Польди ударного действия. При ударе по стержню

1 молотком на поверхности металлической детали 4 и на эталонном бруске 3, твердость материала НВ0 которого известна, остаются отпечатки. Диаметр D стального шарика 2 известен, определяются диаметры отпечатков на испытуемой поверхности d и на эталонном бруске dс

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 ВСтЗсп2 или ВСтЗпс2 с временным сопротивлением разрыву 420—460. МПа..

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.

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.

(Представитель на территории Российской Федерации – ЗАО «Триада-Холдинг»(Москва), предназначен для

определения методом упругого отскока однородности бетона и его прочности на сжатие.

предназначен для неразрушающего контроля прочности бетона монолитных и сборных

железобетонных изделий и конструкций методом отрыва со скалыванием по ГОСТ 22690 .

Область применения прибора – определение прочности бетона на предприятиях стройиндустрии и объектах строительства, а также при обследованиях эксплуатируемых зданий и сооружений.

распространения звука в конструкционных материалах.
Звук — колебательное движение частиц

упругой среды, распростра-няющееся в виде волны в газооб-разной, жидкой или твердой среде.
Упругие волны принято делить на :
инфразвуковые частотой до 20 Гц,
звуковые, частота которых лежит в пределах от 20 Гц до 20 кГц,
ультразвуковые частотой от 20 кГц до 1000 МГц
гиперзвуковые, частота которых превышает 1000 МГц.
При испытании бетонов и керамик используют ультразвуковые колебания частотой от 20 кГц до 200 кГц, а при испытании металлов и пластмасс — частотой от 30 кГц до 10 МГц.

Существует ряд методов использования ультразвука в практике. Наибольшее распространение получили:
ультразвуковой импульсный метод,
резонансный метод,
метод акустической эмиссии.
Акустические методы строятся на известных из физики зависимостях, определяющих характер распространения волн в сплошных средах. Картина распространения волн является достаточно сложной, так как при воздействии на среду быстропротекающих процессов возбуждаются волны различного типа.

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 задержка изображения, позволяющая регистрировать сигнал, сохраняемый на экране во времени.

Схема прохождения волн через границу сред

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.

обнаружения металлической арматуры, диаметров и защитных слоев бетона.
Ручной детектор

арматуры PS20
Прибор, производства компании HILTI (Швейцария) , Предназначен для портативного определения металлической арматуры и зашитного слоя бетона.

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.

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.
Дефектоскоп АРМС-МГ4 также может быть использован для контроля качества сварных стыковых соединений труб большого диаметра
Принцип работы дефектоскопа АРМС-МГ4 основан на измерении ослабления ультразвуковых колебаний при наличии дефектов типа пор, трещин, раковин, непроваров, шлаковых включений в сварных соединениях.

тормозного излучения ускорителей электронов и у-метод.
Перспективными являются метод радиографии,

построенный на использовании позитронов, и метод просвечивания потоком тепловых нейтронов.
Использование нейтронов позволяет определять содержание влаги в материале, а использование позитронов — усталостные напряжения в материалах.

Предел просвечиваемого слоя составляет: для металла — 100, для бетона — до 350, для пластмассы — до 500 мм.
Источниками высоко-энергетического тормозного ионизирующего излучения в диапазоне до 35 МэВ служат ускорители электронов. С их помощью возможно просвечивание слоя стали до 450, бетона до 2000 мм.
Источниками у-излучений являются радиоактивные изотопы. Толщины просвечиваемых слоев металла достигают 100, бетона — до 300, пластмассы — до 500 мм.

лучами их интенсивность снижается по мере увеличения толщины преграды при

наличии плотных включений 6. Наличие пустот 5 равноценно уменьшению толщины преграды. Ниже показана эпюра интенсивности рентгеновского излучения за преградой.

возникающих над дефектами, или на определении магнитных свойств контролируемых изделий.

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

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 соответствии с толщиной преграды.

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.

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 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.