Испытание материалов, изделий и конструкций - Новгородский М.А.

РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ Лабораторные испытания материалов методом разрушения образцо в
Глава I. Организация технического контроля при производстве строительных изделий и конструкций
§ 1. Основные задачи технического контроля
§ 3. Основные виды и объекты технического контроля
§ 4. Организация испытательной лаборатории
Глава II. Стандартные методы испытаний
§ 1. Отбор и изготовление образцов
§ 3. Методы испытаний легких и ячеистых бетонов
§ 4. Влияние различных факторов на прочность бетона в образцах
Глава III. Нестандартные методы испытаний
§ 1. Закладка образцов в конструкции при бетонировании
§ 4. Испытание бетона при длительном действии нагрузки
Глава IV. Контроль качества бетонной смеси
§ 1. Отбор проб и определение основных свойств бетонной смеси
§ 2. Определение подвижности, жесткости и объемного веса бетонной смеси
§ 3. Контроль содержания воды в бетонной смеси
§ 4. Автоматический контроль и регулирование подвижности бетонной смеси
Глава V. Механические испытания арматурной стали
§ 1. Приемка арматуры и отбор образцов для испытаний
§ 2. Испытание арматуры на растяжение и перегиб
§ 4. Испытание арматуры и закладных деталей на усталость
§ 5. Определение твердости металла арматуры и закладных деталей
Глава VI. Механические испытания сварных соединений
§ 1. Дефекты сварных соединений
§ 2. Определение сварочных напряжений и деформаций
РАЗДЕЛ ВТОРОЙ Натурные испытания железобетонных изделий и конструкций
Глава VII. Измерительные приборы и оборудование для загружения конструкций
§ 1. Приборы для определения перемещений
§ 2. Приборы для определения деформаций и трещин
§ 3. Оборудование для загружения конструкций
Глава VIII. Испытание железобетонных изделий и конструкций статической и динамической нагрузками
§ 1. Отбор конструкций и подготовка к испытанию
§ 2. Виды стендов для испытаний железобетонных изделий и конструкций
§ 3. Специализированные стенды для испытания железобетонных изде¬лий и конструкций
§ 4. Проведение испытаний и оценка полученных результатов
Глава IX. Специальные виды испытаний изделий и конструкций
§ 1. Испытание железобетонных безнапорных труб
§ 2. Испытание железобетонных напорных труб
РАЗДЕЛ ТРЕТИЙ Неразрушающие испытания материалов, изделий и конструкций
Глава X. Испытание бетона в конструкциях методом местных разрушений
§ 2. Испытание бетона в конструкциях на отрыв
§ 3. Комплексный метод испытания бетона гидравлическим пресс-насосом
Глава XI. Неразрушающие испытания бетона приборами механического действия
§ 1. Теоретические основы неразрушающих методов испытаний
§ 2 Приборы для определения поверхностной твердости
§ 3 Приборы, основанные на принципе упругого отскока
§ 5. Влияние некоторых факторов на показания приборов
Глава XII. Электронно-акустические методы испытаний материалов и конструкций
§ 1. Теоретические основы методов испытаний
§ 3. Основные методы ультразвуковой дефектоскопии
§ 4. Импульсные ультразвуковые методы испытаний бетона
§ 5. Резонансные методы испытаний бетона
§ 6. Определение различных дефектов в материалах
Глава XIII. Рентгеновские и радиометрические методы испытаний
§ 1. Природа и свойства рентгеновских и y-лучей
§ 4. Промышленные рентгеновские и у_аппараты
§ 5. Применение радиоактивных изотопов для контроля качества строительных материалов, изделий и конструкций
§ 6. Охрана труда при проведении рентгено- и у-дефектоскопических испытаний
Глава ХIV. Магнитные и электромагнитные методы испытаний
§ 1. Магнитные методы
§ 3. Контроль напряжений и защитного слоя арматуры
Глава XV. Люминесцентная и цветная дефектоскопия
§ 1. Люминесцентная дефектоскопия
Г л а в а XVI. Комплексные методы контроля
§ 1. Понятие о комплексных методах контроля
§ 2. Передвижная лаборатория для испытаний железобетонных изде¬лий и конструкций
Глава XVII. Обработка результатов испытаний
§ 1. Основные методы статистического контроля
§ 2. Основные статистические характеристики
§ 4. Пример обработки результатов испытаний
§ 5. Графические методы обработки экспериментальных данных
Глава XVIII. Перспективы развития методов контроля и испытаний изделий и конструкций
§ 1. Повышение требований к качеству изделий и конструкций
§ 2. Развитие и совершенствование пооперационного контроля
§ 3. Автоматизация процесса испытаний образцов изделий и кон¬струкций
Автор: Новгородский М.А.
Теги: испытания материалов товароведение силовые станции общая энергетика строительство строительные конструкции строительные материалы
Год: 1971
Похожие
Современные композиционные строительные материалы
Контроль неразрушающий акустический, термины и определения.
Испытание сооружений
Строительные материалы
Текст
                    М. А. НОВГОРОДСКИЙИСПЫТАНИЕМАТЕРИАЛОВ,ИЗДЕЛИЙКОНСТРУКЦИЙДопущено Министерством высшего и среднего специального образования СССР в качестве учебника для студентов специальности«Производство строительных изделий и конструкций» высших учебных заведенийИЗДАТЕЛЬСТВО «ВЫСШАЯ ШКОЛА» Москва 1971И
GOGH72УДК 620.1Новгородский М. А.Н72Испытание материалов, изделий и конструкций. Изд-во «Высш. школа», 1971.326 с. с илл.В книге изложены теоретические основы методов испытаний материалов, из¬ делий и конструкций, вопросы испытания материалов на образцах до их разру¬ шения, неразрушающие испытания изделий и конструкций механическими и физи¬ ческими методами, а также натурные испытания сборных железобетонных изде¬ лий и конструкций. Рассматривается оборудование для испытания, измерительные приборы, методика проведения испытаний и статистические методы обработки экспериментальных данных.Учебник предназначен для студентов строительных вузов и факультетов, а также может быть полезен инженерно-техническим работникам заводских и строительных лабораторий.3—2—9 606102—71
ПРЕДИСЛОВИЕГлавнейшими задачами в области развития строительных изде¬ лий и конструкций являются совершенствование технологии их изготовления, повышение качества, надежности, долговечности и заводской готовности.Эти задачи могут быть осуществлены в первую очередь путем разработки и внедрения четкого и постоянно действующего поопе¬ рационного контроля и производственных испытаний с использова¬ нием современных новейших приборов и измерительных средств.С апреля 1967 г. в СССР введен государственный знак качества. При аттестации продукции знак качества присуждается той про¬ дукции, которая превышает требования ГОСТа. При выпуске такой продукции должны быть использованы последние достижения науки и техники в области проектирования изделий, технологии их изготовления, использования новых материалов, сырья и т. д.Высокое качество продукции не может быть достигнуто без но¬ вейших методов контроля и испытания материалов, изделий и кон¬ струкций. Этому вопросу должно быть уделено особое внимание при подготовке инженера-технолога. Кроме этого, инженер-технолог должен в совершенстве владеть методикой лабораторных и произ¬ водственных испытаний, освоить новые неразрушающие методы испытаний и уметь квалифицированно применять их к конкретному виду изделий, а также технически грамотно обработать и объек¬ тивно оценить полученные результаты.Учебник на/писан согласно программе, утвержденной MB и ССО СССР по курсу «Испытание материалов, изделий и конструкций (введенного с 1965 г.), для специальности 1207 «Производство стро¬ ительных изделий и конструкций». Содержание учебника полностью отражает программу, а также несколько дополняет ее новыми све¬ дениями в области современного состояния вопроса и дальнейших перопектив развития наиболее прогрессивных методов контроля и испытаний строительных материалов изделий и конструкций. -В учебнике изложены основы современных методов лаборатор¬ ных и производственных испытаний материалов, изделий и конст¬ рукций, рассматриваются измерительные приборы и испытательные машины, а также приведены методы статистической обработки экспериментальных данных. Особое внимание в учебнике уделено рассмотрению неразрушающих методов испытаний с использова¬ нием механических, электронно-акустических, радиометрических, рентгеновских, электромагнитных и люминесцентных методов. Эти методы позволяют без разрушения материала определять его структуру, контролировать его свойства и получать более полные сведения о физико-механических свойствах материала, из которого изготовлена конструкция, и о самой конструкции.3
Применение неразрушающих методов контроля в производст¬ венных условиях позволяет определять прочностные свойства мате¬ риала не только в каждом изделии, но и в отдельных его частях, оценивать степень его однородности, выявлять дефектные участки в конструкциях, а также, не снижая качества конструкции, много¬ кратно повторять испытания и выявлять изменение прочности мате¬ риала во времени.Использование неразрушающих методов позволяет автоматизи¬ ровать технологический процесс изготовления материалов, изделий и конструкций, обеспечивает непрерывный контроль, а также спо¬ собствует повышению качества выпускаемой продукции, улучшает условия труда, повышает его производительность и обеспечивает максимальную экономию материалов и денежных средств.Автор приносит глубокую благодарность кафедре «Испытания сооружений» Московского инженерно-строительного института им. В. В. Куйбышева и ее руководителю докт. техн. наук, проф. Ю. А. Нилендеру, а также канд. техн. наук, доц. Г. Я. Почтовику, А. И. Яковлеву, Р. А. Щеконенко, Г. С. Бурлакову за ценные заме¬ чания и советы, которые были учтены автором при подготовке рукописи к изданию.
ВВЕДЕНИЕОгромный размах капитального строительства в СССР требует значительного увеличения выпуска сборных строительных изделий и конструкций, отвечающих высоким требованиям.Для повышения качества выпускаемых изделий необходим эффективный, постоянно действующий контроль как в процессе их проимодства, так и при выдаче изделий на склад готовой про¬ дукции.Основными элементами контроля качества являются испыта¬ ния, которые проводятся цеховыми и заводскими лабораториями заводов строительных изделий, а также лабораториями строитель¬ ных трестов и центральными научно-исследовательскими лабора¬ ториями.Первые опыты по испытанию материалов относятся к 1722 г., когда французский ученый Реомюр построил испытательную ма¬ шину и описал в своем труде методы механических испытаний металлов. Однако первая испытательная лаборатория была орга¬ низована проф. лондонского университета Годкинсоном в 1847 г. Позднее, в 1871 г. в Германии проф. Баушингером была основана испытательная лаборатория в Мюнхенском политехникуме и в 1884 г. созвана первая международная конференция, задача которой заключалась в установлении однообразия способов испы¬ тания всех строительных материалов. Конференция создала посто¬ янную комиссию под председательством Баушингера, в состав ко¬ торой вошли 64 представителя разных государств и в том числе от России (проф. Н. А. Белелюбский).Большой вклад в дело испытания материалов и конструкций внесли отечественные ученые. Великий русский ученый М. В. Ло¬ моносов впервые сконструировал прибор для испытания на проч¬ ность материалов методом истирания.Выдающийся русский инженер и ученый Д. И. Журавский, соз¬ датель теории прочности мостов, сделал большой вклад в науку и практику испытания строительных конструкций. Он конструиро¬ вал испытательные машины и измерительные приборы, проводил испытания на моделях значительной величины и всегда считал, что «...вычисления без контроля опытом часто уходят в область фан¬ тазии».Большим пропагандистом необходимости испытания строитель¬ ных материалов был талантливый русский инженер, крупный уче¬ ный, автор многих проектов большепролетных мостов, проф.5
Петербургского института путей сообщения Н. А. Белелюбский. Им в 1875 г. при этом же институте была-организована испытательная станция по исследованию свойств каменных материалов. Резуль¬ таты проводимых работ оказались настолько значительными, что в 1886 г. на международной конференции по испытанию материа¬ лов был принят метод Н. А. Белелюбского по испытанию каменных материалов на морозостойкость.Под руководством проф. Н. А. Белелюбского в 1891 г. в Петер¬ бурге были проведены первые опыты по испытанию железобетон¬ ных конструкций пробной нагрузкой. Испытанию были подверг¬ нуты железобетонные плиты пролетом до 2 м, своды, трубы, а так¬ же сводчатый железобетонный мост пролетом 17 м и другие эле¬ менты.Позднее, в 1899 г. опыты по испытанию железобетонных конст¬ рукций в виде модели балок пролетом до 1 м и арок пролетом до 3,5 м проводились в Киеве под руководством А. С. Кудашева. Эти опыты показали, что конструкции, выполненные из железобетона, имеют большие преимущества по сравнению с конструкциями из другого материала, и послужили большим толчком к широкому применению железобетона сначала в железнодорожном строитель¬ стве, а затем и в других отраслях строительства. Большую роль в области испытания строительных конструкций сыграли теорети¬ ческие исследования и практические работы акад. А. Н. Крылова, Н. Н. Давяденкова, А. Ф. Иоффе, проф. Н. И. Безухов’а, В. 3. Вла¬ сова, А. А. Гвоздева, И. М. Рабиновича, К. С. Завриева, акад. АН УССР Е. О. Патона и др.Акад. Е. О. Патон, основатель института электросварки, долгое время руководил Киевской мостоиспытательной станцией, которая проводила испытания мостов в различных районах нашей страны.Большой вклад в области методологии испытаний строительных конструкций был сделан проф. Ю. А. Нилендером, Н. Н. Аистовым, Е. Е. Гибшманом, Ю. М. Ивановым, К. Н. Безуховым, которые внедрили научно обоснованную методику в практику испытаний. Проф. Ю. А. Нилендером в 1923 г. впервые была разработана и на¬ учно обоснована методика испытаний железобетонных конструкций вцелом, в которой за основу принимаются измерения суммарных деформаций, что позволяет более полно судить об общем состоя¬ нии конструкции.Большую роль в создании технологии бетона сыграли работы советских ученых Н. М. Беляева, Б. Г. Скрамтаева, И. П. Алексан¬ дрина и др., под руководством которых была организована широ¬ кая сеть полевых лабораторий на крупных стройках и централь¬ ных лабораторий при строительных трестах, а также разработаны методы подбора состава бетона и технологии его изготовления. Полевые и центральные испытательные лаборатории сыграли боль¬ шую роль в разработке технологии изготовления строительных материалов, деталей и конструкций.б
В настоящее время испытательные лаборатории являются неот- 1'млсмым звеном каждого завода, стройки, научно-исследователь¬ ского и учебного институтов. Они проводят не только текущие испытания, но и осуществляют большие комплексные исследования в целях совершенствования технологии производства и повышения качества выпускаемой продукции. В лабораториях проводятся исследования по разработке и внедрению новых неразрушающих методов испытаний материалов и конструкций. Они показывают, что контроль прочности бетона на сжатие по результатам испыта¬ ния контрольных образцов не может удовлетворить запросы строительной практики, так как результаты испытаний образцов не всегда отражают действительную прочность бетона в конструк¬ циях и сооружениях. Это объясняется тем, что при изготовлении образцов не учитывается целый ряд производственных факторов: отклонение от заданной дозировки составляющих для бетона, ус¬ ловия его укладки, уплотнения и твердения, неодинаковый объем бетона в образцах и изделиях, отсос воды опалубкой, различное гидростатическое давление и т. д.В связи с этим уже давно возникла необходимость в методах и приборах, обеспечивающих быстрый и достаточно надежный кон¬ троль прочности бетона в изделиях без их разрушения, который позволил бы определять прочность бетона не только в каждой пар¬ тии, но и в каждом изделии, а также в различных его частях. Это даст возможность следить за нарастанием прочности бетона в про¬ цессе его твердении при различных температурно-влажностных ус¬ ловиях, учитывать роль среды, в которой работает бетон и т. д. В СССР первые попытки контролировать прочность бетона без его разрушения непосредственно в конструкциях относятся к 30-м го¬ дам — периоду первых пятилеток. Этот период характеризуется не только сокращением сроков строительства, широким внедре¬ нием монолитных бетонных и железобетонных конструкций, но и творческими поисками новых методов контроля прочности бетона непосредственно в сооружениях без их разрушения.В послевоенный период с появлением и широким внедрением сборного железобетона вопрос контроля прочности без разрушения стал еще более насущным.В настоящее время контроль прочности бетона в конструкциях без их разрушения предусмотрен ГОСТ 10180—67 и осуществ¬ ляется механическими и физическими методами.К механическим методам относятся методы, основанные на принципе упругого отскока и на принципе заглубления (метод пла¬ стических деформаций). Для этих испытаний используют различ¬ ные склерометрические и маятниковые приборы. К физическим методам относятся ультразвуковые, резонансные, радиометриче¬ ские и другие методы, основанные на последних достижениях науки в области акустики, электроники, радиометрии и т. д.Неразрушающие методы испытаний обладают целым рядом преимуществ по сравнению с обычными механическими испыта¬7
ниями материалов. Оми позволяют очень быстро производить не только выборочные испытания отдельных конструкций, но и дают возможность внедрения сплошного контроля качества всей про¬ дукции.Однако каждый из неразрушающих методов дает сведения только о некоторых свойствах материалов и не может быть уни¬ версальным или полностью заменяющим механические испытания. В связи с этим наиболее полные и объективные результаты могут быть получены при комплексном использовании физических и ме¬ ханических методов контроля.Комплексное использование неразрушающих методов контроля позволяет более глубоко исследовать физико-механические свой¬ ства материала в конструкции и с большей объективностью оце¬ нить качество, надежность и долговечность испытуемых изделий и конструкций.
РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙЛАБОРАТОРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ РАЗРУШЕНИЯ ОБРАЗЦОВГлава IОРГАНИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИИ И КОНСТРУКЦИЯ§ 1. Основные задачи технического контроляВысокое качество строительных изделий и конструкций может быть обеспечено путем четкой организации постоянно действующего производственного контроля.Четкая организация производственного контроля наравне с соблюдением производственной дисциплины способствует выяв¬ лению и устранению причин, вызывающих дефекты, ведет к сниже¬ нию производственных потерь и в конечном счете снижает себестои¬ мость выпускаемой продукции.Вся деятельность производственного контроля должна быть на* правлена на выпуск высококачественных изделий, отвечающих воз¬ росшим требованиям в области конструктивных, прочностных и других физико-механических свойств.Производственный контроль, охватывающий все стадии основ¬ ного и подсобного производства, является неотъемлемой частью технологического процесса. Основными задачами производствен¬ ного контроля являются:контроль за качеством поступающих на завод материалов и полуфабрикатов;контроль за соблюдением всех установленных режимов на каж¬ дой операции технологического процесса в соответствии с ГОСТами и техническими условиями;контроль за соответствием качества выпускаемой продукции требованиям технической документации (рабочим чертежам, тех¬ ническим условиям, ГО£Там и т. д.);маркировка принятой, анализ и оформление забракованной продукции.Контроль качества поступающих материалов и пооперационный контроль производственного процесса должны быть организованы таким образом, чтобы при качественном сырье создавались условия9
полной гарантии получения изделий высокого качества п чтобы была исключена всякая возможность получения дефектных изде¬ лий.Требования к организации производственного процесса, мате¬ риалам и полуфабрикатам, а также объекты и последовательность пооперационного контроля на каждом этапе производства должны отражаться в технических условиях и технологических картах для каждого вида выпускаемых изделий. Для различных видов произ¬ водств последовательность пооперационного контроля корректи¬ руется с учетом особенностей производственного процесса, техно¬ логических режимов, типов используемого оборудования и видов выпускаемых изделий.Для обеспечения эффективности производственного контроля все требования к качеству материалов, полуфабрикатов и изделий, а также требования к условиям и режимам при выполнении отдель¬ ных операций технологического процесса должны быть отражены в технологической карте на производство данного вида изделий.§ 2. Структура и функции ОТ КПроверка качества готовой продукции, а также соответствия этого качества требованиям, предусмотренным соответствующими нормативными документами, возлагается на отделы технического контроля (ОТК). Эти отделы являются структурной частью пред¬ приятия и участвуют в управлении предприятием наравне с дру¬ гими отделами.Структура ОТК и его штаты определяются для каждого пред¬ приятия в зависимости от объема работ, требований технологиче¬ ского процесса, специфики предприятия, численности ИТР и слу¬ жащих и конкретных условий организации производства.В состав отдела технического контроля входят: начальник ОТК, заведующий лабораторией, лаборанты и контролеры. Начальник ОТК независим от начальников других цехов и отделов и подчиняется только директору завода.Начальник ОТК дрлжен быть высококвалифицированным инже- нером-специалис^ом в области технологии производства изделий, методики испытаний и условий их эксплуатации, со стажем работы в данной отрасли производства не менее 5 лет.Основной задачей ОТК является организация постоянно дейст¬ вующего производственного контроля на всех этапах технологиче¬ ского процесса и устранение причин, нарушающих заданный техно¬ логический процесс и вызывающих появление брака.В своей работе ОТК должен руководствоваться требованиями действующих ГОСТов и технических условий на выпускаемую про¬ дукцию. В случае нарушения этих требований или выявленных отклонений от заданной технологии ОТК имеет право останавли¬ вать работу отдельных агрегатов или технологических линий; пре¬ кращать выдачу готовой продукции; требовать от начальниковю
цехов или сменных мастеров объяснений за каждое нарушение и через директора завода привлекать к ответственности виновных в этом нарушении.Работа ОТК тесно связана со всеми производственными участ¬ ками завода.Начальники цехов и сменные мастера совместно с ОТК должны следить за соблюдением принятой технологии и за исправностью оборудования, выявлять причины появления брака и принимать все меры к их устранению. Отделы главного технолога и главного энергетика завода, в задачи которых входит внедрение механиза¬ ции и автоматизации в производственные процессы, совместно с ОТК должны предусматривать необходимые средства контроля, обеспечивающие надежный контроль за ходом технологического процесса и выпуском высококачественной готовой продукции. Кон¬ структорское бюро завода совместно с отделами главного техно¬ лога и главного энергетика обязаны своевременно ставить в изве¬ стность ОТК о намечаемых изменениях в технологии производства либо необходимом отступлении от рабочих чертежей и технических условий, а также обеспечивать всей необходимой для контроля до¬ кументацией. Заводской лаборатории по заданию ОТК необходимо проводить своевременный отбор проб поступающих материалов, агрегатов, определять физико-механические и химические свойства этих материалов, проводить натурные испытания изделий, состав¬ лять паспорта на готовую продукцию, а также своевременно оформлять документацию на все виды испытаний.Заводская лаборатория должна быть оборудована всем необхо¬ димым контрольно-измерительным и испытательным оборудова¬ нием, предназначенным для проведения всех испытаний в соот¬ ветствии с действующими ГОСТами и техническими усло¬ виями.Контролеры, входящие в состав ОТК, подчиняются только на¬ чальнику ОТК, следят за соблюдением всех требований, предъяв¬ ляемых к качеству материалов, технологии производства и качеству готовой продукции. В случае обнаружения нарушений или откло¬ нений в технологическом процессе контролеры обязаны немедленно ставить об этом в известность начальника ОТК, сменных мастеров и начальника цеха. Заключение контролеров о нарушении техноло¬ гического процесса или о плохом качестве выпускаемой продукции является обязательным для цеха и может быть изменено только начальником ОТК.§ 3. Основные виды и объекты технического контроляВ производственных условиях на различных этапах технологи¬ ческого процесса могут осуществляться следующие виды техниче¬ ского контроля: предварительный, пооперационный (промежуточ¬ ный) и приемочный (окончательный). Кроме этого, на всех этапах производства применяется предупредительный контроль.it
Предварительный контроль применяется с целью выявления соответствия качества поступающих материалов и полуфабрикатов требованиям ГОСТов, технических условий и других нормативных документов. Этот вид контроля осуществляется путем проверки технической документации, пребывшей вместе с материалами, сос¬ тояния и нарушения качества материалов после транспортирова¬ ния, а также путем отбора проб материалов для лабораторных испытаний.Пооперационный контроль применяется с целью проверки ка¬ чества выполнения отдельных операций в процессе изготовления изделий по этапам технологического процесса, особенно когда качество обработки изделий на каждом последующем этапе зави¬ сит от предыдущего. Пооперационный контроль осуществляется путем определения величины заданных параметров при формова¬ нии и режимов при твердении изделий, проверки соответствия этих параметров и режимов свойствам смеси и ее компонентов.Приемочный контроль применяется после окончательного изго¬ товления изделий перед выдачей их на склад готовой продукции и является наиболее ответственной формой контроля. Этот вид контроля в зависимости от назначения изделий, выполняется путем проверки качества отделки внешней поверхности, проверки соответствия формы и размеров изделий допускам, заложенным в рабочих чертежах и технических условиях, проверки толщины защитного слоя и правильности армирования для железобетонных изделий, а также обязательного определения прочности материала, стандартными и нестандартными методами и натурными испыта¬ ниями изделий и конструкций.Пооперационный контроль имеет преимущества перед приемоч¬ ным, заключающийся в том, что в начальных стадиях производства имеется возможность предупреждения появления брака, что обес¬ печивает значительную экономию материальных и энергетических затрат, а также позволяет заранее установить тот производствен¬ ный этап, на котором произошло нарушение заданного режима или процесса. Кроме этого, при пооперационном контроле количество забракованных изделий значительно снижается, а при полной авто¬ матизации пооперационного контроля может отпасть необходи¬ мость в приемочном контроле.Предупредительный контроль необходим на всех этапах техно¬ логического процесса для предупреждения поступления в производ¬ ство некондиционных материалов и полуфабрикатов, проверки пра¬ вильности оснастки технологических постов и наладки применяе¬ мого оборудования. Эта форма контроля является наиболее эффек¬ тивной после переналадки оборудования, смены измерительных приборов и рабочего инструмента, а также при переходе на новые режимы.Кроме описанных видов контроля, на заводах сборного железо¬ бетона могут применяться и другие виды контроля: статистический,о	котором будет сказано ниже, инспекционный и спецальный ста-12
тистичеекий контроль, позволяющий на основе законов математи¬ ческой статистики оценивать качество всей партии изделий по вы¬ борочным испытаниям отдельных экземпляров, взятых из этой партии.Инспекционный контроль, выполняемый специальными контро¬ лерами или комиссией, проводится с целью периодической про¬ верки состояния технологического оборудования и измерительных приборов, качества выпускаемых изделий, а также работы ОТК.Специальный контроль включает в себя заводские испытания изделий по методике, отвечающей специфике работы конструкции в эксплуатационных условиях.Организация технического контроля на заводах сборного желе¬ зобетона должна быть увязана с характером производства. На заводах с выпуском большой номенклатуры изделий, где техноло¬ гическое оборудование приспособлено к выпуску самых разнооб¬ разных изделий по форме, габаритам, весу и по качеству приме¬ няемых материалов, необходим самый тщательный пооперацион¬ ный контроль как со стороны ОТК, так и со стороны рабочих. В этом случае качество изготовления изделий во многом будет зависеть от квалификации и индивидуальных навыков рабочего.Большая номенклатура выпускаемых изделий при их майой пов¬ торяемости, ведущая к частой смене бортоснастки и переналадке формующего оборудования, обязывает весь технологический про¬ цесс изготовления изделий вести под наблюдением мастеров или контролеров ОТК.На специализированных заводах сборного железобетона, где одинаковые изделия изготовляются и повторяются в течение дли¬ тельных промежутков времени, значительно легче организовать на¬ дежный, постоянно действующий пооперационный контроль. На таких заводах весь технологический процесс изготовления изделий должен быть тщательно разработан по отдельным операциям с указанием заданных параметров формующего оборудования, ре¬ жимов обработки изделий, требований к изделию, материалам и полуфабрикатам, а также норм времени и других технических требований в зависимости от вида выпускаемых изделий.При соблюдении указанных условий и исправном технологиче¬ ском оборудовании может быть достигнуто высокое качество и од¬ нородность выпускаемых изделий. Однако следует отметить, что в этом случае повышается ответственность отделов главного меха¬ ника и главного энергетика завода за исправное эксплуатационное состояние фopмoвoчнof6 и другого технологического оборудо¬ вания.На специализированных заводах пооперационный контроль мо¬ жет точно и быстро выполняться с помощью механизированных полуавтоматических и автоматических средств, упрощая и облегчая работу отдела ОТК.Примерный перечень основных объектов контроля и последова¬ тельность его осуществления приведены в табл. 1.13
Таблица 1Производственный контроль на заводе сборного железсбетонаЭтапы производственного процессаI.	Приемка материа¬ ловII.	Производство по¬ луфабрикатовIII.	Формование изде¬ лийIV.	Термовлажност¬ ная обработкаV.	Распалубка изде¬ лийVI.	Прием изделий ОТК на склад готовой продукции и выдача по¬ требителюОбъект контроляЦемент, добавки, заполнителиАрматурная стальБетонная смесьАрматурные карка¬ сыФормы и опалубкаПодготовка к бето¬ нированиюБетонированиеРежим термообра¬ боткиГотовое изделиеКонтрольные кубыГотовые изделияЭтапы контроляОпределение физико-ме¬ ханических свойств Проверка диаметра, оп¬ ределение прочности арма¬ турыКонтроль за точностью дозирования, продолжи¬ тельностью перемешивания и степенью подвижности (жесткости)Проверка размеров кар¬ касов, прочности сварных стыков Проверка правильности сборки форм, качества опа¬ лубки, качества смазки формПроверка положения ар¬ матурных каркасов и за¬ кладных частей, контроль степени напряжения арма¬ турыКонтроль за укладкой, продолжительностью и сте¬ пенью уплотнения бетон¬ ной смеси Контроль температуры, влажности и продолжи¬ тельности термообработки Контроль формы и раз¬ меров изделия, качества отделки Определение марки бе¬ тона, водонепроницаемости и морозостойкости Определение прочности бетона приборами без разрушения; прочности, жесткости натурными ис¬ пытаниями; толщины за¬ щитного слоя§ 4. Организация испытательной лабораторииВсе возрастающие требования к качеству материалов, изделий и конструкций требуют новых, более совершенных эффективных методов контроля. Основным элементом производственного конт-14
роля являются лабораторные и производственные испытания, кото¬ рые осуществляются испытательной лабораторией завода, цеха либо центральной лабораторией треста.На каждом заводе по производству строительных материалов, изделий и конструкций предусматривается заводская испытатель¬ ная лаборатория. В обязанность заводской испытательной лабора¬ тории входит проведение текущих испытаний для отдела техниче¬ ского контроля, а также проведение исследований в целях совер¬ шенствования технологического процесса и организации производ¬ ства.Лаборатория проводит приемочные испытания сырья, материа¬ лов и полуфабрикатов, осуществляет пооперационный контроль технологического процесса, а также контролирует качество готовой продукции путем испытания образцов и готовых изделий разруша¬ ющими и неразрушающими методами.Все методы контроля и натурные испытания осуществляются в соответствии с требованиями действующих ГОСТов, технических условий и специальных методических указаний. Результаты испы¬ таний фиксируются в специальных журналах, в которых отме* чается качество материалов, технология изготовления, твердения образцов, условия испытаний и анализ полученных результатов. По результатам испытаний устанавливается качество выпускаемых изделий и деталей, выписываются паспорта на готовую продукцию и ведется отбраковка изделий низкого качества. В случае наличия на одном заводе нескольких цеховых лабораторий заводская ла¬ боратория проводит выборочную проверку результатов испытаний цеховых лабораторий, а также ведет испытания, требующие более высокой квалификации.Для успешной работы персонал лаборатории должен следить за исправностью гидравлических прессов, разрывных машин и дру¬ гого контрольно-измерительного оборудования. Персонал лабора¬ тории обязан периодически приглашать представителя из палаты мер и весов для проверки исправности эксплуатируемого оборудо¬ вания.Проверка оборудования необходима после первой установки испытательных машин и после каждого ремонта или перемещения на новое место.Персонал лаборатории Комплектуется из высококвалифициро¬ ванных специалистов, способных аккуратно, с высокой точностью и большой ответственностью анализировать результаты испытаний, делать выводы и давать рекомендации, а также совершенствовать и улучшать методику испытаний.Размещение лаборатории может быть организовано либо в главном производственном корпусе завода, либо в отдельном здании на территории завода.Компоновка помещений лаборатории заводов небольшой мощ¬ ности дана на рис. 1, с, большой мощности — на рис. 2.15
Рис. 1. Схема лаборатории завода малой мощности:I	— испытание материалов и изготовление образцов — полезная площадь 30 м*; 2 — камера нормального твердения образцов — 10 л*2; 3 — физико-механические испытания — 30 **; 4 — химические иапытания — 30 м2; 5 —испытание на морозостойкость — 40 м*; б —камераль¬ ные работы —20 м2; 7 — кабинет начальника лаборатории — 15 м*; 8 — фотолаборатория — 10 — *а; 9 — санузел — 15 -и2; 10 — кладовая — 15 (всего 215 м*)Рис. 2. Схема лаборатории завода большой мощности:/ — испытание цемента в добавок — полезная площадь 20 м*; 2 — испытание заполнителей —15	л*; 3 — приготовление я испытание бетонной смеси — 25 *2; 4 — изготовление и приемка образцов — 15 м*; 5 — хранение образцов (влажностное и водное) — 15 м*; 6 — склад матери¬ алов — 15 **; 7 —• зал со стеядамн для натурных испытаний — 100 м*; в — химическая лабо¬ ратория—20 9 —весовая —10 ж*; /0 — кабинет начальника лаборатории — 15 л2: // — комната лаборантов — 20 **; /2 —гардероб, душевые и туалет для мужчин —25 м3; 13 —тоже, для женщин — 25 м* (всего 320 м*)При планировке лаборатории для испытания материалов и из¬ делий с помощью рентгеновских и у-дефектоскопических методов проектное задание должно быть выполнено в соответствии с Сани¬ тарными правилами при промышленной, Y*дефектоскопии №448—63 я Правилами устройства и эксплуатации рентгеновских кабинетов и аппаратов при дефектоскопии № 366—61.16
Лаборатория должна находиться в отдельном одноэтажном здании или одноэтажной пристройке. Компоновка помещений ла¬ бораторий показана на рис. 3.Рис. 3. Схема лаборатории для испытаний материалов с помощью рентгеновских и удефектоскопических методов:1— ^-дефектоскопическое помещение — полезная площадь 19,3 м*; 2 — рентгенодефектоско¬ пическое — 20 м2; 3—7 -дефектоскопическое с источниками малой энергии — 20 м2\ 4 — кори¬ доры — 33,1 л*1; 5 — помещение для электромагнитной и ультразвуковой дефектоскопии — 16,8 м*; 6 — вентиляционная — 20,8 ж2; 7 — кладовая — 10 м2: 8 — мастерская — 10,6 м2; 9 — фотолаборатория — 12,2 м*; 10 — расшнфровочная — 20 м2; // — рабочая комната — 10,7 м2; 12 — кабинет начальника лаборатории — 9,6 м2; 13 — пультовая — 22,7 м2; /4 — храни¬ лище и помещение для перезарядки установок — 20,4 м2; 15 — помещение для у -дефектоско¬ пии —19,8 м2 (всего 266 л2)Глава II СТАНДАРТНЫЕ МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ § 1. Отбор проб и изготовление образцовОтбор проб. Отбор средних проб бетонной смеси для изготовле¬ ния контрольных образцов, подлежащих испытанию на сжатие в изгиб, производят в зависимости от вида конструкции, метода ук¬ ладки и твердения бетонной смеси и других факторов.При изготовлении изделий и конструкций на заводах сборного железобетона отбор проб бетонной смеси производится из бетоно¬ смесителя— при выдаче бетонной смеси или из бункера-питателя, бадьи — при укладке бетонной смеси.На заводах товарного бетона отбор проб производится из заме¬ са бетоносмесителя при выдаче ее на транспортные средства.При изготовлении монолитных железобетонных конструкций на строительстве отбор проб бетонной смеси ведется непосредственно ори ее укладке в тело конструкции.17
Отбор проб бетонной смеси должен производиться в количестве:а)	трех серий образцов от каждого изделия при его объеме бо¬ лее 2 м3 или от 10 ж3 при объеме одного изделия менее 2 м3\б)	одной серии образцов от объема товарного бетона отпускае¬ мого потребителю, но не более чем от 50 мг каждой марки.При бетонировании монолитных железобетонных конструк¬ ций количество серий образцов с учетом объема бетонируемойконструкции должно быть не в табл. 2.менее данных,приведенных Таблица 2Вид конструкций или сооруженийОбъем бетона кон¬ струкций не более, м*Количество серий образцовМассивные гидротехнические сооруже¬ ния:при объеме блока более 1000 мъ . . .5001при объеме блока менее 1000 мъ . . .2501Фундаменты под конструкции . . .1001Фундаменты под оборудование:объемом более 50 ж3	501объемом менее 50 м3	Для каждого фундамента1Колонны, балки, арки, плиты и другие тонкостенные конструкции ......201Покрытия дорог, аэродромов и других площадок 	2002При бетонировании конструкций с меньшим объемом бетона отбор образцов должен производиться в количестве не менее од¬ ной серии.При бетонировании конструкций в зимних условиях отбор коли¬ чества образцов увеличивается до трех серий, из которых две се¬ рии должны твердеть в идентичных или близких к условиям тверде¬ ния конструкций. В этом случае испытание одной серии образцов ведется, когда температура бетона в конструкции снизится до 1—2°, и второй серии — в необходимые сроки для получения дополнитель¬ ных данных.При изготовлении предварительно напряженных конструкций количество образцов увеличивается на одну серию. Каждая серия состоит из трех одновременно приготовленных образцов бетона.Виды стандартных образцов. Для определения прочности бе¬ тона на сжатие по ГОСТ 10180—67 испытывают образцы кубиче¬ ской и цилиндрической формы.18
В зависимости от наибольшей крупности заполнителей размеры образцов-кубов принимают:70,7 X 70,7 X 70,7 мм при наибольшей крупности заполнителя до 15 ммДиаметр образцов-цилиндров принимают 71,4; 150 и 195 мм, при его высоте соответственно— 143, 300 и 390 мм.В качестве эталона при определении прочности бетона на сжа¬ тие принимают образец-куб размером 200x200x200 мм и образец- цилиндр диаметром 150 мм и высотой 300 мм, к значению проч¬ ности которых с помощью соответствующих коэффициентов при¬ равнивается величина прочности, полученная при испытании образ¬ цов других размеров.Для определения прочности бетона на растяжение при изгибе используют образцы-балочки сечением 100x100, 150X150 и 200 X 200 мм и длиной соответственно 400, 600 и 800 мм.Изготовление образцов. Бетонная смесь, предназначенная для изготовления образцов, помещается в стальные или чугунные разъемные формы, внутренняя поверхность которых должна быть строганной либо шлифованной.Отклонения от внутренних размеров кубических форм, форм ба- лочек и форм цилиндров должны быть не более ± 1 % по длине ребра и высоте цилиндра. Уплотнение бетонной смеси производится на лабораторной вибрационной площадке с частотой 2800—3000 кол/мин и амплитудой колебаний под нагрузкой 0,35 мм. При изготовлении образцов-балочек уплотнение бетонной смеси производят внутренними вибраторами с гибким валом типа И-116Аидр.При использовании весьма подвижных бетонных смесей с осад¬ кой конуса более 12 см уплотняют бетонную смесь путем штыкова¬ ния стальным стержнем диаметром 16 мм.Для обеспечения идентичности условий при изготовлении об¬ разцов уплотнение бетонной смеси в образцах лучше производить теми же способами, которыми пользуются при изготовлении изде¬ лий. Укладка бетонной смеси в формы ведется не позднее чем че¬ рез 15 мин после ее изготовления.Перед укладкой бетонной смеси формы очищаются, смазыва¬ ются тонким сплошным слоем смазкой, принятой для смазывания форм при формовании изделий, и закрепляются на виброплощадке. Затем загружают бетонную смесь с небольшим избытком и вклю¬ чают вибратор. Вибрирование продолжают до полного выравнива¬ ния поверхности и появления на ней цементного раствора, что соот¬ ветствует показателю жесткости бетонной смеси. Если при дости¬ жении показателя жесткости бетонной смеси полного уплотнения100x100x100 мм 150X150X150 „ 200X 200X 200 „ 300X 300X 300 „»>„ 40 „ „ 60 „ „ 100 „19
ее не наступило, время уплотнения увеличивают до 30 сек. После окончания вибрирования избыток бетонной смеси удаляется, верхняя поверхность кубических образцов заглаживается мастер¬ ком, а цилиндрических закрывается крышками.Хранение образцов. Условия хранения образцов назначаются в зависимости от вида предстоящих испытаний. Если образцы предназначаются для проверки соответствия принятого состава бетонной смеси требованиям задания по прочности, их хранение предусматривается вначале в формах в течение не менее 20 ч при температуре 20±3°, затем после распалубки их помещают в камеру нормального твердения на 28 сут. либо подвергают тепловой обра¬ ботке. Для бетонов низкой прочности, а также бетонов, приготов¬ ленных на лежалых или медленно твердеющих цементах, хранение образцов в формах до распалубки предусматривается не менее 40 ч.В случае контроля за режимом твердения бетона в конструк¬ циях и установления отклонений фактической прочности бетона от прочности, предусмотренной заданием, образцы хранят в формах рядом с забетонированной конструкцией. Распалубка этих образ¬ цов ведется одновременно с распалубкой конструкции, после чего дальнейшее хранение их должно быть идентичным с хранением конструкции. Испытание образцов производят в срок приобретения бетонном проектной прочности. После распалубки образцы тща¬ тельно осматриваются и при выявлении раковин и неровностей их устраняют путем заливки густым цементным тестом с последующим заглаживанием поверхности.Образцы, предназначенные для определения прочности товар¬ ного бетона, освобождают из форм через 48 ч после изготовления и хранят в нормальных условиях до момента их испытания. Образ¬ цы, предназначенные для определения марки бетона в гидротехни¬ ческих монолитных сооружениях, испытываются через 180 дней нормального твердения.Маркируют образцы на верхней грани с помощью трудно сти¬ раемой краски или лака.§ 2. Испытание образцовПодготовка к испытанию. Перед испытанием образцы тщатель¬ но осматривают, проверяют параллельность граней, прилегающих при испытании к плитам пресса, и взвешивают для определения объемной массы.	.Затем для определения площади сечения измеряют грани образ¬ цов-кубов и диаметры образцов«цилиндров. Измерения производят штангенциркулем с точностью до 1 мм. Окончательный размер образцов-кубов принимают как среднее арифметическое результа¬ тов трех измерений, а размер диаметра образцов-цилиндров как среднее арифметическое значение результатов четырех измерений.Определение объемной массы образца ведется путем его взве¬ шивания с точностью до 0,5%. Образцы принимают в состоянии20
естественной влажности, в воздушно-сухом состоянии, а также в некоторых случаях и высушенные до постоянного веса. Объемную массу вычисляют по формуле7 об = ~у' кг/м3,где т — масса бетонного образца, кг-,V	— объем образца, м3.Объемную массу вычисляют как среднее арифметическое значе¬ ние объемной массы трех образцов.Плотность бетона характеризуется показателем, который пред¬ ставляет собой отношение объемной массы бетона к его плотности. Объемную массу определяют на образцах, высушенных до постоян¬ ного веса. Для испытания принимают не менее трех образцов од¬ ного и того же возраста, изготовленных в идентичных условиях.Образцы дробят, высушивают до постоянного веса и измель¬ чают в шаровой мельнице в порошок такой тонкости, который пол¬ ностью бы проходил чере? сито с отверстиями 0,25 мм. Из получен¬ ного порошка отбирают пробу массой 100 г и определяют абсолют¬ ный объем ее с помощью пикнометра либо прибора Ле-Шателье. Плотность бетона вычисляют по формулео =	— *”!>' I000 . ~1 тр (т^ — тх) — (т3 — т3)х ' *где т\ — масса пикнометра без материала, г; m2 — масса пикнометра с материалом, г; т3 — масса пикнометра с материалом и керосином, г; т4 — масса пикнометра с керосином, г;X ~ 1/рк,рк — относительная плотность керосина.Показатель плотности вычисляют по формулегде Yo6 — объемная масса бетона, кг/м3; р — плотность бетона, кг/м3.Пористость бетона вычисляется по формулеЛ =1-о,где р — показатель плотности.Окончательные значения плотности и (пористости бетона при¬ нимают по результатам двух параллельных испытаний.Водопоглощение бетона определяют на трех образцах правиль¬ ной или неправильной формы. Образцы укладывают в сосуд, в ко¬ торый наливают воду при температуре 20±2° слоем около 30 лмг. Затем через каждый час в сосуд равномерными порциями добав¬ ляют воду до тех пор, пока через 3 ч после начала насыщения21
образец не скроется под водой на глубину 10 мм. Через каждые 24 н образцы вынимают из воды, слегка вытирают влажной тряпкой и взвешивают.Выдерживание образцов в воде продолжают до тех пор, пока при взвешиваниях не прекратится прирост их массы. После этого образцы извлекают из воды и высушивают до постоянного веса. Водопоглощение бетона вычисляют по формулеw= m~”h • 100%,ГП\где т —масса образца, насыщенного водой, г;гп\ — масса образца, высушенного до постоянного веса, г.Прочность материала на сжатие определяется на прессах, предназначенных для испытания строительных материалов, изде¬ лий и деталей на сжатие и изгиб статической нагрузкой. Прессы классифицируются по способу осуществления усилия (с гидравли¬ ческим и механическим приводом) и по устройству измерения уси¬ лия (с манометрическим силоизмерительным устройством, с маят¬ никовым, терсионным, месдозным и пружинным). Основная часть испытательных прессов изготовляется с гидравлическим приводом и манометрическим силоизмерительным устройством.Наибольшее распространение получили гидравлические прессы типа ПГ, изготовляемые Армавирским заводом испытательных ма-Рис. 4. Схема гидравлического пресса типа 2ПГ:I—чугунное основание; 2 — стальные колонны; 3 — нижняя опорная плита; 4 — поперечина, «5 — электродвигатель; 6 — верхняя опорная плита; 7 — поршень; 8 — цитиндр; 9 — пульт уп¬ равления22
шин. Пресс состоит (рис. 4) из основания с двумя колоннами, свя¬ занными в верхней части поперечиной, цилиндра с поршнем, плун¬ жерного поршневого масляного насоса, электродвигателя для пе¬ ремещения поперечины и пульта управления.Основная техническая характеристика гидравлических прессов* этого типа приведена в табл. 3.Таблица 3*Тип прессаОсновные параметрыПГ-2,5ПГ-10П Г-50ПГ-125ПГ-250П Г-500Предельная на¬ грузка, т	2,51050125250500Диаметр поршня, мм	100116200250300425Наибольший ход поршня, мм ....504 5050505050Наибольшее рас¬ стояние между опор¬ ными плитами, мм .250350'6007008001200Размеры опорных плит, мм	160x160210x210325x325440 x 440440x440550x550Мощность элек¬ тродвигателя, кв т .0,41,01,03,83,84,5Все прессы типа ПГ отличаются друг от друга только габарит¬ ными размерами, кроме пресса ПГ-500. Пресс ПГ-500 имеет под¬ вижную нижнюю опорную плиту в виде платформы на поворотных роликах.Широко используется также в испытательной практике гидрав¬ лический пресс с манометрическим силоизмерительным устрой¬ ством, выпускаемый московским заводом. Предельное усилие,, развиваемое прессом при испытании, составляет 100 г. Пресс состоит (рис. 5) из основания, на котором закреплены четыре колонны, связанные вверху поперечиной, трехплунжерного эксцент¬ рикового насоса, цилиндра с поршнем, верхней и нижней опорных плит, силоизмерительных манометров и маховика для изменения расстояния между опорными плитами.Для испытания на сжатие и изгиб крупных образцов, моделей и отдельных элементов строительных конструкций используется гидравлический пресс с маятниковым силоизмерителем, выпускае¬ мый Армавирским заводом. Гидравлический пресс (рис. 6) состоит из чугунного основания, в котором расположен рабочий цилиндр и. две стальные колонны, связанные вверху неподвижной поперечи¬ ной, нижней и верхней опорных плит, передвижной поперечины^ перемещаемой по резьбовой части колонн электродвигателем, и.23>
пульта управления с самопишущим прибором для записи деформа¬ ций образца под нагрузкой. Деформация образца записывается в масштабе 1:1 либо 10:1 в зависимости от поставленной задачи.Прессы подобного типа снабжаются стабилизатором давления, посредством которого устанавливается заданное давление (нагруз¬ ка.на образец) и сохраняется в течение определенного отрезка времени.Рис. 5. Гидравлический пресс ПГ-100:1 — основание пресса; 2 — колонны; 8 — поперечина; 4 — маховик; 5 — электродвигатель; 4 — цилиндр с поршнем; 7 — нижняя опорная плита; 8 — верхняя опорная плита; 9 — мано¬ метры; 10 — масляный насос; 11 — распределительная коробкаПеред испытанием образец кладут на нижнюю опорную плиту пресса боковыми поверхностями, центрируя его относительно вер¬ тикальной оси пресса, пользуясь рисками на плите либо с помощью специального шаблона.Нагрузка прр испытании должна возрастать непрерывно и рав¬ номерно со скоростью 6±4 кГ/см2 в секунду. Ход поршня рабочего цилиндра для всех прессов составляет не менее 50 мм, а пределы регулирования скорости его перемещения (без нагрузки) — от 0 до 20 мм/мин. Необходимо, чтобы при испытаниях прессы обеспечи¬ вали плавность нагружения образца без ударов, толчков и пульса¬24
ции, а размах колебания стрелки на силоизмерительной шкале был не более 0,5% от измеряемой нагрузки.Погрешность измерения нагрузки не должна превышать ±2%, начиная с 0,2 предельного значения шкалы, но' до ниже 0,1 от пре¬ дельной нагрузки пресса.В настоящее время при испытании строительных материалов используются прессы с большим диапазоном предельных нагрузок,Рис. 6. Схема гидравлического пресса:/ — основание пресса; 2 —нижняя опора; 3 — колонна; 4 — неподвижная поперечина; 5 — пе¬ редвижная поперечина; 6 — верхняя опора; 7 — тележка; 8 — пульт управлениякоторые не всегда технически целесообразны. В связи с этим не¬ обходимо пользоваться прессами, техническая и эксплуатационная характеристика которых наиболее полно соответствовала бы проч¬ ности бетона в образце и его размерам. В СССР (по даннымА.	П. Осокиной) уже выбран промышленный размерный ряд прес¬ сов, в основу которого положен ряд нагрузок, необходимых для испытаний стандартных образцов (рис. 7).Временное сопротивление бетона на сжатие определяют как отношение величины разрушающей нагрузки к площади попереч¬ ного сечения образца и вычисляют по формуле25
где Р — разрушающая нагрузка, кГ.F — площадь поперечного сечения, см2\о«trоСиВ•SоЯсгпоюкчк>»сиU.СОя012СОэ>»8*оSр.а — переводной ко¬ эффициент к (Прочности образца-куба разме¬ ром 200X200X200 мм, определяемый опыт¬ ным путем либо при¬ нимаемый ino табл. 4.Следует отметить, что изменение величи¬ ны масштабного коэф¬ фициента в зависимо¬ сти от вида и прочно¬ сти бетона, а также от формы и размеров об¬ разца, состояния его поверхности недоста - точно изучено.Исслед о в а н и я м и М. М. Протодьяконова, М. И. Койфмана и дру¬ гих ученых было уста¬ новлено, что при опре¬ делении прочности гор¬ ных пород существует не один, а два масштаб¬ ных эффекта — объем¬ ный и поверхностный. При испытании образ¬ цов оба масштаб¬ ных эффекта действу¬ ют одновременно. Объ¬ емный масштабный эффект зависит от на¬ личия в объеме образ¬ ца различных дефек¬ тов — трещин, пор, не¬ однородностей и т. д., а поверхностный мас¬ штабный эффект — от изменения свойств по¬ верхности образцов при их изготовлении и обработке.26
Таблица 4Значение а при прочности бетона, кГ\см2Размеры образцов, мм140200300400Кубы300X300X3001,061,051,051,04200X200X2001,001,001,001,00150X150X1500,960,940,920,90*100X100X1000,870,850,830,8170,7X70,7X70,70,910,880,860,84Цилиндры195X3901,241,241,261,28150X3001,191,201,241,25200X3001,091,091,121,13160X1601,011,021,041,0580X800,870,880,890,90Под действием объемного масштабного эффекта прочность об¬ разцов с увеличением их объема уменьшается, а под действием поверхностного масштабного эффекта прочность образцов с увели¬ чением их объема возрастает.Поскольку при испытании об¬ разцов оба эффекта действуют одновременно, то в зависимости от того, какой из них будет преоб¬ ладающим, такой и вид примет суммарная кривая на графике за¬ висимости прочности материала от изменения размеров образца (рис. 8).Среднюю прочность бетона на сжатие вычисляют с точностью до 1 кГ/см2 как среднее арифме¬ тическое значение результатов испытания трех образцов, при ус¬ ловии, что наименьший результат испытания одного из трех образ¬ цов отличается от следующего показателя не более чем на 15%.В случае если наименьший ре¬ зультат испытания отличается бо¬ лее чем на 15% от следующего большого показателя, вычисление предела прочности производят по двум наибольшим результатам*Рис. 8. Кривые, характеризу¬ ющие масштабный эффект:1 — объемный масштабный эф¬ фект; 2 — комбинация объемного и поверхностного масштабных эф. фектов; 3 — поверхностный мас¬ штабный эффект27
Все результаты испытаний образцов фиксируются в специаль¬ ной ведомости, где указывается количество и марка образцов, вид цемента и заполнителей, состав бетона, способ его формования, ус¬ ловия твердения, состояние поверхности образцов, а также вели¬ чина разрушающей нагрузки и временное сопротивление сжатию каждого образца. Кроме этого, в ведомости испытаний отмечается наличие всех обнаруженных дефектов как на поверхности (рако¬ вины, неровности), так и внутри образца после разрушения (сла¬ бые зерна заполнителя и др.).Ускоренные испытания образцов. В Лондонском университете разработана методика ускоренных испытаний прочности бетона насжатие. По этой методике бетонные образцы после их изготовления вы¬ держиваются 0,5 ч, затем помеща¬ ются в печь с терморегулятором и подогреваются до температуры несколько меньшей температуры кипения воды. Во избежание испа¬ рения воды из бетона, образцы из¬ готовляются в чугунных формах с металлическими крышками.После термообработки, которая длится б ч, образцы остывают в те¬ чение 0,5 ч и испытываются обыч¬ ным способом.Для перехода от полученных ре¬ зультатов к результатам прочности через 7 и 28 дней нормального твер¬ дения пользуются корреляционны¬ ми кривыми (рис. 9).Во Франции, в институте испы¬ таний конструкций и экономики строительства, -разработан ускорен¬ ный метод испытания бетона, за¬ ключающийся в том, что прочность бетона в 28-суточном возрасте опре¬ деляется по прочности образцоЕ- цилиндров, испытанных через 4 * после их изготовления. Образцы уп¬ лотняют вибрированием и подвер¬ гают тепловой обработке в герметически закрытых форм а с в течение 3 ч. После испытания величину переводного коэффициен¬ та подсчитывают по формуле560|| «901 «20 35| 350I 2801 ^ 210т7ОIо п <?- 0г//70 210 280 Прочность, кГ/смг (ускоренные испытания)Рис. 9. Корреляционные кривые для перехода от прочности бетона, получен¬ ной методом ускоренных испытаний, к прочности стандартных испытаний:/ — в возрасте 28 дней; 2 — в возрасте 7 днейъ — R*6«ч — R28Ц/ггде /?4б—прочность бетонных образцов-цилиндров, испытанных через 4 ч после изготовления;28
ц— активность цемента в образцах из раствора нормальной консистенции в возрасте 28 сут.Прочность бетона на сжатие в возрасте 28 сут., твердеющего в нормальных условиях, определяют по графику (рис. 10).В Дании определение прочности бетона ускоренным методом производится в течение 2 ч на образцах-цилиндрах размером 100 x200 мм. Герметически закрытые формы с образцами после уплотнения вибрированием погружают в металлический бак, напол¬ ненный водой с температурой 65°. Затем бак закрывается крыш¬ кой, в течение 20 мин вода доводится до кипения' и поддерживается в кипящем состоянии до 2 ч с момента погружения образ¬ цов. После этого образцы ос¬ вобождают от форм и испыты¬ вают на сжатие. Прочность бе¬ тона в 28-суточном возрасте определяется по формуле#28н = К УЯ^кГ/см2,где kB — коэффициент, учиты¬ вающий вид цемента; kb =37 —для бетонов на обыч¬ ном цементе без до¬ бавок;k% =31—для всех других ви¬ дов бетона;R,c — прочность образцов- цилиндров при уско¬ ренных испытаниях.Следует отметить, что про¬ гнозирование прочности бето¬ на 28-суточного возраста по¬ средством ускоренного испы¬ тания образцов является приближенным и должно проверяться экспериментально для каждого конкретного случая.На прочность бетона при испытании его в раннем возрасте оказывают влияние размер и форма испытуемых, образцов, возраст бетона, среда выдерживания образцов до их испытания, время вы¬ держки до тепловой обработки, максимальная температура термо¬ обработки, время охлаждения перед испытанием и другие фак¬ торы. Кроме этого, величина перечисленных факторов может изме¬ няться в зависимости от вида применяемого цемента, наличия до¬ бавок и марки бетона.В связи с этим, методика проведения ускоренных испытаний мо¬ жет быть весьма разнообразна.На основании исследований, проведенных в Англии, Финляндии и других странах, можно заключить, что отклонения в результатахРис. 10. График для определения преде¬ ла прочности бетона в возрасте 28 сут,:/ — влияние тепловлажностной обработки на бетон — хорошее и удовлетворительное; 2 — посредственное и неудовлетворительное29
при прогнозировании 28-суточной прочности бетона по ускоренным испытаниям образцов получаются меньшими при испытаниях образ¬ цов в возрасте 24 ч, нежели образцов, испытанных через 2 или 4 ч. после их изготовления.Определение прочности на растяжение при изгибе производится путем испытания образцов-балочек размером 200 x 200 x 800 мм,150x150 x 550 мм и 100Х X100 X 400 мм двумя равномерными сосредото¬ ченными силами, прило¬ женными на расстоянии 7з пролета.Испытание образцов, ведется на гидравличе¬ ском прессе мощностью около 5 Т либо с по¬ мощью специального при¬ способления (рис. И).Расстояние между опорами образца прини¬ мают равным трехкратно¬ му размеру сечения,"Т. е. 600, 450 и 300 лш (рис. 12). Загружение образца дол¬ жно быть равномерным со скоростью 0,5 ±0,2 кГ/см2 (дин/см2) в секун¬ ду вплоть до его разру¬ шения. Временное сопро¬ тивление бетона растяже¬ нию при изгибе опреде¬ ляют по формуле200*200мм^?р.изг == 8 з kV/см2. Рис. 12. Схемы испытаний образцов-балочек	игде 6 — переводной коэф¬ фициент прочно¬ сти образца размером 150X150 X 600 мм, значение которого уста¬ навливают опытным путем либо принимают то табл. 5.Таблица 5Размер образца, смПереводной коэффициент 5100X100X4001,05150X150X 6001,00200X 200X 8000,95100200 1 200 1 200 L '■ 1100А600L1200£Рис. 11. Схема приспособления для испыта¬ ния образцов-балочек размером 200Х200Х Х800 мм—50100 1100 110050L 14001100*100мм75150 150 I 15075L А600L150*150мм36
Р — разрушающая нагрузка, кГ;I — расстояние между опорами, см;а — сторона сечения образца, см.Временное сопротивление бетона осевому растяжению опреде* ляют по формулеRp.oc = 0,58 Ь-^-кГ/см2,где 0,58 — переводной коэффициент от прочности бетона на растя¬ жение при изгибе к прочности на осевое растяжение.Предел прочности на растяжение вычисляют с точностью до 1 кГ/см2 как среднее арифметическое значение результатов трех образцов.В случае если наи¬ меньшая величина проч¬ ности одного из трех об¬ разцов отличается более чем на 15% от величины прочности следующего об¬ разца, величины предела прочностй устанавливают по двум наибольшим ре¬ зультатам.Предел прочности при растяжении может быть также определен путем раздавливания образца- цилиндра в горизонталь¬ ном положении (рис. 13).Растягивающие напряжения вычисляют по формулеЯр = кШкГ!см2'где k — коэффициент, зависящий от принятой методики испыта¬ ния; определяют опытным путем;Р — равномерно распределенная нагрузка по длине цилиндра, кГ;D — диаметр цилиндра, см;I — длина цилиндра, см.Во время испытания нагрузка на образец-цилиндр должна пере¬ даваться через опорные стальные стержни диаметром 5—6 мм и длиной, равной длине образца. Стержни точно устанавливаются друг над другом.Чтобы обеспечить точность установки опорных стержней на по¬ верхности образцов-цилиндров во время их формирования, делают канавки, для чего к стенкам формы с внутренней стороны прива¬ ривают вкладыши такого сечения, чтобы диаметр канавок послеРис. 13. Схемы испытания бетона при растяже¬ нии путем раздавливания образцов: о» * — кубов; б — цилиндров31
формования был на 1—2 мм больше диаметра опорных стерж¬ ней.Для определения прочности бетона на растяжение в Канаде ис¬ пользуют бетонные образцы, выполненные в виде кольца. Такие образцы испытывают на гидростатическое давление, равномерно распределенное по его внутренней поверхности. Для испытания образцов применяют специальный прибор, состоящий из двух стальных пластин диаметром 28 см, соединенных пятью стяжными болтами, каучуковой камеры и гидравлического насоса (рис. 14). Образец помещают в прибор, в кольцо устанавливают каучуковую камеру, которая обеспечивает равномерное распределение ради¬ ального давления, и с помощью стяжных болтов соединяют верх¬ нюю и нижнюю пластины. Затем ручным гидравлическим насосомРис. 14. Схема прибора для испытания кольцевых образцов на растяжение:/ — нижняя пластана; 2 — стяжной болт; 3 — верхняя пластина; 4 — манометр; 5 — гибкий шланг; 6 — каучуковая камера; 7 — кольцевой образец; 8 — ручной гидравлический 'насосв камеру подают рабочую жидкость, давление которой регистри¬ руется манометром. Длительность испытаний составляет 5 мин.Метод испытания кольцевых образцов обеспечивает равномер¬ ное распределение усилий по отношению к внутренней поверхности кольца и почти полностью воспроизводит действительные растяги¬ вающие усилия, возникающие в напорных железобетонных трубах.Для определения водонепроницаемости бетона изготовляют об¬ разцы-цилиндры диаметром 150 мм и высотой 150 мм в стальных разъемных формах. Уплотнение образцов производится теми же способами, которыми пользуются при уплотнении изделий. Хране¬ ние образцов аналогично хранению образцов-кубов.Перед испытанием образцы помещают в специальные формы с внутренним диаметром 155 мм и высотой 150 мм, а зазор между образцом и формой заливают водонепроницаемым составом (вос¬ ком, битумом и т. д.). Затем с торцовых поверхностей образцов удаляют цементную пленку и испытывают на приборе любой конст¬ рукции, позволяющим повышать давление воды ступенями через каждые 8 ч на 1 кГ/см2.В момент появления воды на противоположной торцовой по¬ верхности образца испытание прекращается. Степень водонепрони¬32
цаемости бетона характеризуется наибольшим давлением воды, при котором не наблюдается просачивания воды через образцы.Количество образцов должно быть не менее 6 на каждый срок испытания. При испытании образцов на водонепроницаемость ведут журнал, в котором, кроме результатов испытаний, должно быть указано, на каком приборе и какие по форме и размерам образцы испытывали.Следует отметить, что при испытании стандартных образцов на водонепроницаемость последние подвергаются воздействию давле¬ ния воды параллельно направлению укладки бетонной смеси при изготовлении образцов. Эта методика испытаний не может с полной объективностью оценить свойства испытуемого бетона, так как в действительности наиболее опасными, с точки зрения фильтрацииРис. 15. Схема испытаний образцов-плиток на водонепроницаемость:/ — насос; 2 — ресивер; 3 — водопроводная труба; 4 —фланцевые зажимы; 5— манометр;6 — запорные вентили; 7 — образцы плиткиводы, являются зоны, перпендикулярные направлению укладки бе¬ тонной смеси. В этих зонах, чаще всего встречаются поры, образо¬ ванные седиментационными явлениями (при уплотнении бетонной смеси), которые увеличивают фильтрацию воды и снижают водоне¬ проницаемость бетона.В связи с этим выбор направления фильтрации воды при испы¬ тании образцов играет немаловажную роль в оценке водонепрони¬ цаемости бетона. Кроме этого, стандартная методика испытаний должна корректироваться и при оценке водонепроницаемости тонко¬ стенных железобетонных конструкций, так как размеры стандарт¬ ных образцов зачастую могут в несколько раз превышать толщину конструкции, через которую возможна фильтрация воды.Для таких конструкций водонепроницаемость определяют на об¬ разцах-плитках размером 100X100 и 150X150 мм и толщиной от 10 и 80 мм. Такие образцы просты в изготовлении и не требуют герметизации при испытании.Образцы-плитки испытывают на специальном приборе (рис. 15), состоящем из гидравлического насоса, соединенного стальной33
трубой с ресивером емкостью 15—20 л. На трубе установлен мано¬ метр и б—12 и более зажимов.Зажим состоит из двух фланцев, которые с внутренней стороны имеют специальные выточки для размещения в них уплотняющих резиновых прокладок толщиной 5—6 мм. Образец устанавливается между прокладками и зажимается с помощью стяжных болтов. К одному из фланцев (неподвижному) подведен патрубок для по¬ дачи воды под давлением. В подвижном фланце имеется сквозное центральное отверстие, служащее для наблюдения за состояниемобразца при его испыта¬ нии. Прибор рассчитан на рабочее давление до 30 ат и позволяет прово¬ дить испытание на об¬ разцах, толщина кото¬ рых соответствует тол¬ щине стенки эксплуати¬ руемой конструкции. Оценка степени водоне¬ проницаемости бетона осуществляется по при¬ знакам фильтрации, мак¬ симальному давлению из¬ меряемому глубиной про¬ никновения воды под дав¬ лением в бетон, либо по количеству профильтровавшейся воды, т. е.п и FhtQ = «ф ——,где — коэффициент фильтрации (степень проницаемости бе¬ тона) ;F — площадь фильтрующей поверхности; h — высота водяного столба; t — время;/— длина пути фильтрации (толщина образца).Для ускоренной оценки водонепроницаемости бетона А. Н. Лит¬ вин и А. Н. Райгородский предложили прибор, с помощью которого водонепроницаемость бетона определяют по его воздухопроницае¬ мости. Прибор состоит из ручного воздушного насоса, резинового колокола и стандартного вакуумметра (рис. 16).Перед испытанием выбирается гладкая, без раковин и пор по¬ верхность, на которую устанавливают предварительно смазанный у опорной части резиновый колокол. Затем с помощью насоса соз¬ дается разряжение около 700—720 мм рт. ст. Время, за которое показание стрелки вакуумметра изменится от 700 мм рт. ст. до 0, и служит показателем воздухопроницаемости бетона.2Рис. 16. Схема прибора для ускоренной оценки водонепроницаемости бетона:1 — маховик насоса; 2 — воздушный насос; 3 — резиновый шланг; 4 — вакуумметр; 5 — рези¬ новый колокол; 6 -!■ бетонный образец34
Перед испытаниями прибор тарируется на стандартных образ¬ цах, проверяется на герметичность.Соотношения между степенью водонепроницаемости и величи¬ ной воздухопроницаемости приведены в табл. 6.Таблица 6Степень водо¬ непроница¬ емостиВеличина воздухопро¬ ницаемости, секСтепень водо¬ непроница¬ емостиВеличина воздухопро¬ ницаемости, секВ1со1сдВ460-80В210-15В8Свыше 300Определение морозостойкости бетона производится после 28-су- точного естественного твердения в нормальных условиях или после 7-суточного выдерживания в нормальных условиях после тепловой обработки.Перед замораживанием образцы измеряют, взвешивают и поме¬ щают в ванну с водой на 48 ч. Уровень воды в ванне должен быть на 2 см выше образца, а температура воды 15—20°.После насыщения водой образцы слегка вытирают, взвешивают и помещают в морозильную камеру в специальных контейнерах или укладывают на стеллажи с сетками. Загрузка образцов в камеру производится после ее охлаждения до температуры не выше—15°. Продолжительность одного выдерживания в морозильной камере при установившейся температуре 15° и ниже должна быть не менее4	ч для образцов с ребром 10 и 15 см и не менее 6 ч для образцов с ребром 20 см, не считая периода охлаждения камеры. По оконча¬ нии замораживания образцы переносят в ванну с водой и выдер¬ живают в течение 2—4 ч при температуре 15—20°, после чего об¬ разцы снова помещают в холодильную камеру и процесс испытания повторяют. Взвешивание образцов производят после каждых 5—10 циклов попеременного замораживания и оттаивания, а ис¬ пытание на сжатие — по одному разу для бетона Мрз 50 и по два раза для бетонов марки более Мрз 50.Бетон считается морозоустойчивым, если после испытания об¬ разцов снижение прочности его будет не более 25%, а потеря в весе — не более 5% по сравнению с контрольными образцами, хранившимися во влажной среде при нормальной температуре.Контрольные образцы бетона марки до Мрз 50 испытываются на сжатие после насыщения их водой до замораживания основных образцов. Контрольные образцы бетона марки свыше Мрз 50 ис¬ пытываются в возрасте, эквивалентном возрасту образцов, подвер¬ гавшихся замораживанию. Для определения эквивалентного воз¬ раста пользуются следующими формулами:*вкв = я+'0,1я (при четырех циклах в сутки),*экв = л + 0,2я (при двух циклах в сутки),35
где t акв —эквивалентный возраст, сут.;a — продолжительность твердения образцов до начала их замораживания, сут.; п — количество циклов попеременного замораживания и от¬ таивания.Для гидротехнического бетона эквивалентный возраст опреде¬ ляется по формулам согласно табл. 7.Таблица 7Продолжительность цикла, чКоличество цикловзамораживания и оттаи¬вания в сутки4+46+61^экв — я 0,8^экв = 'Л + 0,72^ЭКВ == ^ ”Г 0,35^экв = л -f- 0,25Следует отметить, что испытание бетона на морозостойкость требует большой затраты ручного труда по погрузке и разгрузке образцов в морозильную камеру и в ванны с водой, что увеличива¬ ет продолжительность проведения испытаний. В настоящее время в институте «Оргэнергострой» (г. Куйбышев) разработана автома¬ тизированная морозильная камера АМК-1. Эта установка пред¬ ставляет собой соединенную в один агрегат морозильную камеру и ванну с водой для оттаивания образцов. Морозильная камера (рис. 17) состоит из металлического корпуса, покрытого теплоизо-Рис. 17. Схема установки для испытания образцов на морозостойкость:/ — корпус морозильной камеры с тепловой изоляцией; 2 — двери камеры; 3 — испарители; 4 — направляющие с цепным транспортером; 5 — контейнеры; 6 — привод транспортера; 7 — ванна для оттаивания; 8 — циркуляционная труба; 9 — трубчатые нагреватели для подогре¬ ва воды; 10 — отверстие для удаления конденсата; // — опорная рама36
Рис. 18. Схема установки для натурных испытаний на морозостойкость:1 — металлический бассейн; 2 — насосная станция для подачи морской воды; 3 — отводящие переливные трубопроводы; 4 — вентиляторы; 5 — испытываемые образцы и конструкцииляционными плитами из пенопласта и устанавливается над ванной с водой. Внутри морозильной камеры смонтирован цепной транс¬ портер, который перемещается по направляющим в камере и в ван¬ не с водой. На транспортер подвешиваются решетчатые контейнеры для установки образцов. Транспортер перемещается со скоростью б 0 см/сск H i кпморы замораживания в ванну, а из ванны снова в камеру маморажпнанпн по замкнутому кольцу, обеспечивая попе¬ ременное замораживание и оттаивание образцов.Режим работы камеры контролируется потенциометром, а ко¬ личество циклов — механическими счетчиками.В качестве хладоносителя используется фреон. Необходимая температура воздуха в камере и температура воды в ванне под¬ держиваются автоматически.Внедрение автоматизации в процесс испытания бетона на моро¬ зостойкость позволит сократить время на проведение испытаний и повысить точность получаемых результатов.В Мурманской научно-исследовательской лаборатории ЦНИИСа разработана установка для ускоренных натурных испы¬ таний бетонных образцов и готовых изделий на морозостойкость. Установка состоит (рис. 18) из металлического бассейна, насрсной станции, переливных и сливных трубопроводов и вентилятора для ускорения замораживания. Последнее осуществляется за счет сокра¬ щения времени оттаивания бетона, увеличения скорости охлажде¬ ния в процессе замораживания и сокращения времени пребывания его при постоянной отрицательной температуре.Использование естественных условий и соблюдение идентич¬ ности испытаний образцов и изделий позволит с большей точ¬ ностью определить морозостойкость бекона в изделиях и корректи¬ ровать результаты испытаний образцов.37
§ 3. Методы испытаний легких и ячеистых бетоновИспытание образцов из легкого бетона на пористых заполни* телях. Для определения предела прочности при сжатии и объемного веса легкого бетона изготовляют образцы-кубы размером 150x150x150 мм.Режимы изготовления и твердения образцов принимаются в со¬ ответствии с техническими условиями на данные виды изделий и мало чем отличаются от условий изготовления образцов из тяже¬ лого бетона.При испытании образцов следят, чтобы нагрузка на образец возрастала непрерывно и равномерно со скоростью 2—3 кГ/см2 в секунду до полного разрушения. Предел прочности при сжатии определяют как частное от деления величины разрушающей на¬ грузки на площадь поперечного сечения без учета переводного* коэффициента к стандартному образцу размером 200X200X200 мм.Объемный вес легкого бетона определяют при естественной влажности или в высушенном состоянии до постоянного веса и вы¬ числяют по формуле_ 100? об.ест , з Т Об.сух — ]00 . w кг1М ’100 -f wгде Yo6. ест — объемный вес бетона при естественной влажности, кг/м*;w — весовая влажность бетона, %.Показатель изменчивости легкого бетона по объемному весу вычисляют по формулеCv= ' или Cv= -100%,Tfo6.cp	7 об.сргде у об.ср — среднее значение объемного веса, равное ^Тоб/я; от — среднее квадратичное отклонение«. = ]/•2	(Тоб — Тоб.ср)2" УПп — число испытанных образцов.Коэффициент однородности легкого бетона по объемному весу определяют по формулеь —Я'ПЛН 	?об.нодн “ Тоб.шах’где об.н — нормативное значение объемного веса, кг/м3-,у об.max —наибольшее 'статистически вероятное значение объемного весаТоб.шах == "]fоб.ср (1 Ч" ЗСнт).38
При значении CvT>12% однородность бетона по объемному весу считается низкой, коэффициент однородности по объемному весу не вычисляют.Испытание образцов из ячеистого бетона. Образцы для физиче¬ ских и механических испытаний ячеистого бетона выпиливают или высверливают из готовых изделий либо специально изготовленных контрольных блоков.При горизонтальном формовании изделий высота контрольных блоков принимается равной толщине изделий, а ширина и длина их должны быть не менее 40 см. В случае вертикального формова¬ ния высота и толщина контрольных блоков принимаются равной высоте и толщине изделий.Для определения предела прочности при сжатии выпиливают образцы-цилиндры диаметром и высотой 100 лш, образцы-кубы 100x100x100 мм, а также образцы-призмы 100x100x300 мм. Образцы в количестве 6 шт. испытывают после высушивания их до постоянного веса. В некоторых случаях допускается проводить ис¬ пытания образцов без высушивания. В этом случае величина проч¬ ности при сжатии влажных образцов должна быть не ниже конт¬ рольной характеристики бетона, умноженной на поправочный коэффициент.Определение прочности бетона при растяжении производят ме¬ тодом раскалывания образцов на образцах-кубах с ребром 100 мм и образцах-цилиндрах диаметром и высотой 100 мм.Прочность на осевое растяжение при испытании образцов опре¬ деляют по формулам:для образцов-кубовгде Р max — максимальная разрушающая нагрузка, кГ\ а — длина ребра куба, см; d — диаметр цилиндра, см\I	— высота цилиндра, см.Показатель пористости определяют при наличии результатов объемного и удельного веса по формуле2Ртах °р.ос - ~^г•кГ/см2,для образцов-цилиндровгде у об.сух объемный вес в сухом состоянии, г [см3. У уж —удельный вес, г/см3.30
Определение капиллярного подсоса бетона производят на об¬ разцах 100X100X200 мм путем погружения их в воду на глубину до 3 см. Величину подсоса наблюдают через 1; 7; 24; 48 и 72 ч пос¬ ле погружения образцов и фиксируют на четырех боковых поверх¬ ностях увлажнение образца, после чего образец взвешивают и по разности весов между сухим и влажным образцом после капилляр¬ ного подсоса находят прирост влаги.Определение коэффициента паропроницаемости производят с помощью специального прибора (рис. 19) на образцах размером70 X 70X30 мм. На дно сосуда поме¬ щают гель кремнезема, высушен¬ ный при температуре 105—110°, ко¬ торый поддерживает внутри сосуда давление водяных паров, близкое к нулю. Сосуд помещают в термо¬ стат с постоянной заданной темпе¬ ратурой и относительной влажнос¬ тью. Через образец внутрь сосуда проникают водяные пары и погло¬ щаются гелем кремнезема. Количе¬ ство водяного пара, проникшего че¬ рез образец, определяют путем взве¬ шивания геля через каждые 24 ч до приобретения им постоянного веса.Коэффициент 'паропроницаемости определяют но формулеs = -у- г/м • ч ■ тор,где d — толщина образца;г — диффузное сопротивление.Диффузное сопротивление вычисляют по формулегде F — поверхность образца, см2;р — разность давлений водяного пара по обеим сторонам об¬ разца, тор;G — количество водяного пара, проникшего через образец в те¬ чение 1 ч, г;г' — сопротивление притока и оттока водяного пара; прини¬ мают равным 0,3 м2 • ч • гор/г.Коэффициент воздухопроницаемости определяют по количеству воздуха, пропущенного через образец 230 x 230 x 60 мм при посто¬ янной разности давлений.Испытание ведут с помощью специального прибора (рис. 20). Образец заливают парафином и помещают в кассету, в которойРис. 19. Схема прибора для определения коэффициента паропроницаемости:/ — испытуемый образец; 2 — металлический корпус; 3 — со¬ суд с гелем кремнезема; 4 — масляный затвор40
под образцом имеется два отверстия: одно из них соединено с мик¬ романометром, а другое — с баллоном с водой.Вначале на микроманометре устанавливают заданную разность давлений; затем путем медленного открывания крана на баллоне подбирают скорость вытекающей воды, чтобы получилась заданнаяРис. 20. Схема прибора для определения коэффициента воздухопроницаемости:1 — испытуемый образец; 2 — микроманометр; 3 — кассета; 4 — соединительный шланг; 5 — баллон с водой; 6 — кран для регулирования скорости истечения водыразность давлений — между давлением воздуха, отсасываемого из- под образца, и воздуха, проникающего снаружи через образец. При установившейся разности давления вычисляют коэффициент возду¬ хопроницаемости. по формулегде V — количество воздуха, проходящее через образец за время t, mz;У уд — удельный вес воздуха, г/см3;t — продолжительность испытания при установившейся раз¬ ности давления, ч; р — разность давлений при установившемся потоке, мм вод. ст.;S	— поверхность образца, м2.§ 4. Влияние различных факторов на прочность бетона в образцахПроизводственные факторы. При изготовлении образцов лабо¬ ратория и ОТК следят за тем, чтобы их изготовление было иден¬ тичным с изготовлением изделий. Возможные отклонения от задан¬ ных параметров на каждом этапе технологического процесса и не¬ благоприятное их сочетание могут привести в конечном счете к рез¬ кому снижению прочности.При уплотнении образцов необходимо место установки их на виброплощадке выбирать экспериментальным путем после проверки параметров колебаний виброплощадки.При уплотнении образцов с помощью глубинных или поверхно¬ стных вибраторов выбор места расположения вибратора на форме_!_ = _Пуд Rw tpS41
с образцами должен производиться после экспериментальной про¬ верки.Исследованиями, проведенными автором, было установлено, что прочность бетона в образцах значительно изменялась в зависимости от места установки вибратора при их уплотнении (рис. 21).При изготовлении образцов обязательным условием является соблюдение идентичности режима твердения образцов и изделий. Однако в силу целого ряда производственных факторов на боль¬ шинстве заводов сборного железобетона это условие твердения.100 	а)	6)	в)	г)Рис. 21. Изменение прочности бетона в зависимости от расположения вибраторапри уплотнении образцов:а —уплотнение на виброплощадке; б — глубинный вибратор под формой; в — то же, ш» форме; г —то же, внутри формы; / — форма с бетонной смесью; 2 — виброплощадка; 3 —глубинный вибраторобразцов и изделий нарушается, что в значительной степени сказы¬ вается на результатах прочности при определении марки бетона.Для определения величины и характера отклонений, связанных с изменением условий твердения образцов и изделий, были прове¬ дены специальные исследования на заводах сборного железобетона, оборудованных камерами ямного и тоннельного типа. Изготовлен¬ ные в идентичных условиях образцы из тяжелого бетона помеща¬ лись в камеру вместе с изделиями и располагались на различных отметках по глубине камеры.При выборе места расположения образцов последние помещали в трех наиболее характерных зонах камеры — нижней, средней и верхней.В результате испытаний было установлено, что прочность бетона в образцах, твердевших на различных отметках по глубине42
камеры изменялась до 16% (рис. 22). Такая разница в показаниях прочности объясняется тем, что на различной глубине камер темпе¬ ратура и влажность среды изменяются, что в свою очередь сказы¬ вается на процессах структурообразования цементного камня в твердеющем бетоне.В верхней части камер вследствие повышенных теплопотерь через крышку (особенно в зимний период) повышается и темпера¬ турно-влажностный градиент, который способствует преждевремен¬ ному интенсивному испарению влаги из твердеющего бетона. Это) 336>354365Рис. 22. Изменение прочности бетона в зависимости от места расположения об¬ разцов по глубине камеры ямного типа:/ — эпюры прочности бетона; 2 — образцы-кубы; 3 — крышка камеры; 4 — стенка камерыведет к повышению пористости и более развитой направленной ка¬ пиллярности в бетоне, твердеющего в этой зоне.Еще большие отклонения в показаниях прочности были полу¬ чены на образцах, твердевших в камерах тоннельного типа (рис. 23). В этих камерах прочность бетона, твердеющего в первом ярусе, снижалась до 20% по сравнению с прочностью бетона, твер¬ деющего в третьем ярусе. Такое резкое снижение прочности бетона в первом ярусе объясняется тем, что постоянный приток холод¬ ного воздуха снизу вызывает значительный температурный43
и влажностный перепад по высоте камеры, что в свою очередь ска¬ зывается на качестве твердеющего бетона.Из вышеизложенного следует, что неравномерное распределение влажности и температуры по высоте камеры неизбежно влияет на протекание процессов структурообразования твердеющего бетона и в конечном счете на прочность в конструкциях, уложенных на различных отметках по высоте камеры. К этому следует добавить, что при пропаривании в подобных условиях массивных бетонных изделий, а также изделий с переменным сечением разница в пока¬ заниях прочности будет увеличиваться.*2.501500.500.00I		t	Шярус-crV ,0 ярус£уЗ 2ГГ /61ярус¥_П_ „ / .1	?%Ю9кПсм7175хПсм‘87 у Г/См'Рис. 23. Изменение прочности бетона в зависимости от места расположения об¬ разцов по высоте тоннельной камеры:/ — камера; 2 — поддон-вагонетка; 5 — контрольные образцы; 4 — эпюра изменения прочностибетонаС целью обеспечения идентичности условий твердения образцов и изделий в пропарочных камерах необходимо контрольные образ¬ цы помещать как в верхней, так и в нижней зонах — при пропари¬ вании в камерах ямного типа, и в каждом ярусе — при пропарива¬ нии в многоярусной камере тоннельного типа. В каждом конкрет¬ ном случае экспериментально проверять и устанавливать отклоне¬ ния в условиях твердения образцов и изделий и в соответствии с этим корректировать полученные результаты.Лабораторные факторы. Кроме производственных факторов, на результаты прочности в образцах оказывают значительное влияние и факторы, связанные с условиями испытания стандартных образ¬ цов.44
В целях выяснения величины возможных отклонений при опре¬ делении прочности бетона в зависимости от условий испытания об¬ разцов были проведены исследования на стандартных образцах размером 100x100x100 мм, изготовленных идентично из одного и того же замеса и твердевших 28 сут. в нормальных условия*. Испытание образцов проводилось одновременно в лабораториях на 10 заводах сборного железобетона г. Киева.Полученные данные (рис. 24) свидетельствуют о том, что для одного и того же бетона, испытанного на различных прессах, пока¬ затели прочности колеблются в больших пределах. Значительный разброс показаний прочности может быть вызван различнымРис. 24. Колебания показаний прочности бетона в зависимости от вида и эксплуа¬ тационного состояния прессов:/ — испытание на прессах; 2 — испытание молотком И. А. Физделя; 3 — испытание прибором И. А. Васильева; 4 — испытание прибором В. В. Царицына; Ю. Е. Корниловича, Я. Э. Осадчука; 5 — испытание прибором КИСИэксплуатационным состоянием прессов в день проведения испыта- ний. На величину кубиковой прочности могут оказывать влияние и конструктивные особенности пресса, от которых зависит динами¬ ческий режим его работы. Места расположения шарнира, толщина опорных плит могут усиливать разброс показаний при испытаниях.Наибольшее влияние на результаты кубиковой прочности оказии вает толщина опорных плит пресса. При недостаточной толщине плит результаты кубиковой прочности могут значительно снижать¬ ся. В связи с этим при испытании стандартных образцов необходимо43
следить за тем, чтобы толщина опорных плит пресса была доста¬ точной для обеспечения их жесткости.Исследованиями Б. Г. Скрамтаева, И. А. Якуба установлено, что образцы из раствора (1:3) с размерами ребра 50; 70; 100 и 150 мм имеют почти одинаковую величину прочности при испытании их на прессе с жесткими опорными плитами.Профессор Г. Рюш (Мюнхен) установил, что относительная толщина опорных плит пресса, которая бы не влияла на результаты испытания образцов, должна быть не менее 0,87 размера ребра ис¬ пытуемого образца. Однако чтобы не увеличивать толщину плиты, что влечет за собой увеличение ее веса и громоздкости, Г. Рюш предложил устранить влияние изгиба плиты путем передачи давле¬ ния на нее через две линейные опоры (рис. 25).Рис. 25. Схема формы опорных плит пресса:а —у обычных прессов; б —у пресса с двумя линейными опорамиДля уменьшения разброса показаний кубиковой прочности не¬ обходимо производить своевременную систематическую тарировку прессов с целью поддержания постоянного режима его работы. .Следует1 проверять точность установки пресса по уровню, контроли¬ ровать и не допускать наличия воздуха в гидросистеме, точно со¬ блюдать правила эксплуатации прессов и содержать их в абсолют¬ ной чистоте.Необходимо следить за состоянием опорных плит, которые в ре¬ зультате эксплуатации деформируются, особенно в средней части, и изменяют силы трения, возникающие в зонах контакта с образцом при его испытании.Необходимо также следить за состоянием манометра и система¬ тически проверять его работу.<6
Тарировка прессов осуществляется с помощью стандартных динамометров, в результате чего составляется тарировочная таб¬ лица, которая также должна периодически проверяться.При проведении испытаний необходимо центрировать образец на плите строго по оси приложения нагрузки.Глава IIIНЕСТАНДАРТНЫЕ МЕТОДЫ ИСПЫТАНИИ§ 1. Закладка образцов в конструкции при бетонированииОбычные формы для образцов закладываются в массив соору¬ жения при его бетонировании и в нужные сроки извлекаются вме¬ сте с затвердевшим в них бетоном. После чего образцы освобож¬ даются от форм и испытываются на прессе.Размеры форм выбирают в зависимости от вида и массивности конструкции, степени ее армирования, крупности щебня и других факторов.Метод П. М. Миклашевского в отличие от обычных образцов предусматривает закладывание в конструкцию при ее бетонирова¬ нии специальных дырчатых форм и извлечения их сразу же после уплотнения бетона. Использование дырчатых форм способствует повышению однородности бетона в образцах и в конструкциях за счет более равномерного распределения растворной части под дей¬ ствием вибрации. Образцы через сутки освобождаются от форм и хранятся в нормальных условиях до испытания. Этот метод дает возможность судить об идентичности состава и метода уплотнения, однако лабораторные условия твердения образцов не будут соответ¬ ствовать условиям твердения бетона в конструкции.Метод И. В. Вольфа и Б. Г. Скрамтаева заключается в последо¬ вательной закладке одного над другим специальных перфорирован¬ ных цилиндров при бетонировании сооружения с последующим из* влечением их после твердения — путем выдергивания. По усилию выдергивания образца, определяемому с помощью динамометра, вычисляют сопротивление бетона на срез, а прочность бетона на сжатие определяют в лаборатории раздавливанием образца на прессе.Этот метод дает возможность контролировать прочность бетона одновременно на срез и на сжатие и позволяет судить об идентич¬ ности бетона в образцах и в конструкциях.Однако громоздкость этого метода в подготовительных опера¬ циях, а также невозможное использование в различных местах бе¬ тонируемого сооружения ограничивают его применение.Метод И. Е. Иванова заключается в том, что при бетонировании в тело сооружения закладывается металлический стакан, который после твердения бетона освобождается с помощью специального47
прибора, создающего крутящий момент, в результате чего происхо¬ дит скалывание по плоскости перехода от металлического стакана к бетону.Таким образом, применение этого метода дает возможность определить прочность бетона на срез при кручении и прочность бе¬ тона на сжатие при испытании этого же образца на прессе.Сложность прибора и неудобства, связанные с его установкой, а также производство контроля только в заранее намеченных мес¬ тах являются основными недостатками этого метода.Метод НИАИ заключается в том, что в тело дорожных и аэро¬ дромных покрытий закладываются специальные бездонные формы для получения образцов в виде кубов размером 200X200X200 см и балочек 150X150X200 см. После укладки бетонной смеси (спустя 14—16 ч) формы с помощью гидравлического домкрата и специаль¬ ного приспособления извлекаются из тела конструкции. Извлечение форм не представляет особых затруднений, так как все наружные плоскости их выполнены с необходимым наклоном.После изъятия форм образовавшиеся зазоры между образцами и конструкцией плиты заполняются песком, а образцы до момента их испытания продолжают твердеть в идентичных с конструкцией условиях. Это является положительной особенностью метода НИАИ. Однако все методы, основанные на принципе закладывания образ¬ цов в тело конструкций при их бетонировании, являются трудоем¬ кими, нарушают целостность конструкции и не могут использо¬ ваться для повсеместного контроля бетона в конструкциях и соору¬ жениях.§ 2. Методы извлечения образцовИзвлечение образцов из бетонных конструкций и сооружений производят методом выкалывания, выпиливания и высверливания. Метод извлечения образцов выбирается в зависимости от вида ис¬ пытания, массивности и капитальности сооружения, а также от на¬ личия механических средств, обеспечивающих оперативность извле¬ чения образцов и целостность испытуемой конструкции.Чаще всего извлечение образцов производят из массивных мо¬ нолитных бетонных и железобетонных конструкций, нарушение целостности которых не сказывается на прочностных и деформа- тивных свойствах этих конструкций.Метод выпиливания образцов заключается в том, что из массива бетонного сооружения выпиливаются образцы кубической формы. Для этого выбирается участок сооружения без заметных следов разрушения и производят вырезку с помощью специальных пил или вырубку блока с помощью перфораторов. Извлеченные образцы имеют обычно грубую форму, которую в дальнейшем доводят до необходимых размеров, по длине ребра не менее 7 см. Вырубка блока с помощью перфораторов является трудоемкой операцией,48
требует большой затраты времени и средств, а также нарушает целостность конструкций.Поэтому для извлечения крупных образцов из тела сооружения используют электробурильные молотки типа С-494 ударного дейст¬ вия с долотчатыми коронками диаметром 16—26 мм.Для выпиливания образцов из тела конструкции в последнее время начинают использовать разработанные в Институте сверх¬ твердых материалов алмазные отрезные круги и сегментные пилы./ — корпус; 2 —поворотный редуктор; 3 — алмазный диск; 4 — шланг для воды; 5 — пере¬ носной путь; 6 — защитно-отключающее устройство; 7 — палец-указатель; 8 — железобетон¬ ное изделие (плита), 9 — линия разметкиСегментные пилы диаметром 400 мм выполняют из синтетиче¬ ских алмазов и закрепляют на специальных горизонта л ьно-фрезер- ных станках. Процесс выпиливания сопровождается обязательным охлаждением алмазного диска водой. Окружная скорость резания бетона на этих станках составляет 25—35 м/сек при скорости по¬ дачи 50—100 мм/мин.Для выпиливания образцов из сборных железобетонных конст¬ рукций и прорезания отверстий в плитах й панелях междуэтажных перекрытий проектно-конструкторским бюро треста «Электросеть- изоляция» разработан переносный станок УРЖ-2 с алмазным ре¬ жущим диском. Станок состоит (рис. 26) из корпуса с электромото¬49
ром, поворотного редуктора и алмазного диска. Во время работы станок перемещается по специальному переносному пути. Электро¬ питание станка осуществляется от электрической сети с напряже¬ нием 350 в. Во время работы режущий алмазный диск охлаждается водой, подаваемой по подводящему гибкому трубопроводу. Элек¬ тродвигатель станка АВ-42-2 мощностью 4,5 кет имеет 2870 об!мин. Станок при габаритах 650x615x930 мм весит 100 кг. Производи¬ тельность станка при толщине плиты 100 мм составляет 10—12 пог. м/ч.Для вырезания образцов из кирпичной кладки, шлакобетонных, керамзитобетонных и других легкобетонных конструкций могут быть использованы ручные электродрели различных типов с рабо¬ чими наконечниками, выполненными в виде двухлезвийных и шлям- бурных резцов. Корпус резца выполняется из стали 45 и оснащается режущими пластинками из металлокерамических твердых сплавов марки ВК6.Высверливание образцов по сравнению с другими, ранее рас¬ смотренными методами, является наиболее эффективным методом.Образцы в виде цилиндров (керны) могут быть получены ко¬ лонковым бурением, которое обычно осуществляется с помощью применяемых в геологоразведке станков различного типа.Диаметр колонки должен быть в четыре раза больше макси¬ мального размера зерен крупного заполнителя.Размеры образцов принимаются равными: диаметр до 15 см, но не менее 7 см и высота цилиндра вдвое больше его диаметра. В не¬ которых случаях допускается меньшая высота цилиндра, но во всех случаях не менее его диаметра.Высверливание образцов из конструкций производится после достижения бетоном прочности не ниже 50% предусмотренной проектом.Прочность бетона в этом случае определяется неразрушающими методами либо путем отбора проб, если неразрушающие методы невозможны.Таблица 8Вид цементаВремя отбора проб после изготовления изделий (сут.)Портландцемент М300, пластифициро¬ ванный, гидрофобный портландцемент, шлакопортландцемент, пуццолановый портландцемент и др	14Портландцемент не ниже М400, пла¬ стифицированный, гидрофобиый, суль¬ фатостойкий, шлакопортландцемент, пуццолановый, портландцемент М5007Быстротвердеющий портландцементи шлакопортландцемент 	3Глиноземистый цемент 	150
Отбор проб затвердевшего бетона в зависимости от вида приме¬ няемого цемента производят в соответствии с данными, приведен¬ ными в табл. 8.При бурении бетонов низких марок, а также неоднородного по составу, имеющего пустоты и трещины, почти не удается получить целый керн. Это происходит потому, что в бетонах низких марок сила сцепления между цементным камнем и щебнем невелика, и под действием ударов вращающейся коронки зерна крупного заполни¬ теля расшатываются и свободно выпадают из своих гнезд, что при¬ водит к разрушению керна.Цилиндрический образец можнь получить также путем высвер¬ ливания с помощью электрической или пневматической ма¬ шины.В Институте сверхтвердых материалов Госплана УССР разра¬ ботаны специальные тонкостенные алмазные коронки для высвер¬ ливания образцов-цилиндров. Алмазные коронки изготовляются из природных и синтетических алмазов диаметром 20—160 мм. Такие коронки позволяют извлекать образцы-керны не только из бетон¬ ных, но и железобетонных конструкций, обеспечивая хорошее каче¬ ство поверхности извлеченных образцов. Параллельность торцов полученных кернов обеспечивается путем обрезания торцов алмаз¬ ными отрезными дисками и сегментными пилами.Полученный керн осматривается, покрывается гидроизоляцион¬ ной пленкой, предохраняющей от потери влаги, и доставляется в лабораторию для испытаний. Перед испытанием керн делится на необходимой длины цилиндры (при d=7 см, Л=10—14 см), основа¬ ния которых выравниваются путем шлифования с последующей за¬ тиркой цементным тестом.Однако, как указывает К- А. Мальцев и М. М. Королев, допол¬ нительная обработка кернов перед испытанием путем шлифования снижает естественную влажность, что значительно сказывается на результатах прочности. В связи с этим керны должны испытываться при естественной влажности, которая устанавливается экспресс-ме¬ тодом без механической обработки опорных оснований цилиндров.§ 3. Испытание нестандартных образцовВыпиленные или высверленные образцы перед испытанием ос¬ матриваются на предмет выявления трещин, отколов и других де¬ фектов на поверхности образца, появившихся в процессе его извле¬ чения. Диаметр керна измеряется в двух взаимно перпендикуляр¬ ных направлениях по обоим торцам образца. Обмер образцов-ку¬ бов производят посередине поперечного сечения образца, а также с четырех сторон для выявления отклонений от параллельности граней. Замеры образцов делают металлической линейкой с точ¬ ностью до 1 мм.Для определения объемной массы могут быть использованы образцы цилиндрической и кубической формы, размер которых51
превышает наибольшую крупность зерен заполнителя не менее чем в три раза.Образцы взвешивают и насыщают водой до полного их водона- сыщения. Затем определяют объем образца по количеству вытес¬ ненной воды в объемомере при погружении образца.Объемную массу бетона определяют по формулеТоб = —1000 кг/м3,где т — масса образца, г;V	— объем образца, см3.Определение прочности на сжатие. Перед испытанием образцы, изъятые из массива сооружения, хранят в условиях, предотвраща¬ ющих потерю влаги. Их помещают в гер¬ метически закрытые сосуды или укрывают влажной тканью.Если испытанию подлежат кубы или ци¬ линдры с параллельно обрезанными тор¬ цами, грани, примыкающие к плитам пресса кубов, и торцы цилиндров протирают сухой тканью и испытания ведут по обычной ме¬ тодике. В случае испытания цилиндров (кернов) с неровными и непараллельными торцами предусматриваются специальные устройства, обеспечивающие надежный кон¬ такт образца с плитами пресса. Это дости¬ гается путем применения песчаных поду¬ шек, заключенных в обоймы, расположен¬ ные в верхней и нижней частях цилиндра (рис. 27). Для приближенного приведения прочности бетона, полученной при испыта¬ нии цилиндров, к прочности бетона кубиков с ребром 200 мм нужно результат умно¬ жить на коэффициент, который определяет¬ ся опытным путем. Однако исследованиями установлено, что применение песчаных по¬ душек ведет к снижению прочности бетона, поэтому для перехода от прочности бетона в кернах к прочности бетона в кубиках не¬ обходимо прочность керна умножить на коэффициент 1,85—1,98 либо на коэффициент, определяемый по формуле М. М. Королева:и	 Л 0,20 ^ ^k * п - 0,43 °’03,hгде п = 	отношение высоты керна к его диаметру.Размеры обойм, обеспечивающие выравнивание давления на торцах кернов, приведены в табл. 9.Рис. 27. Схема испы¬ тания кернов с ис¬ пользованием песча¬ ных подушек:/ — верхняя обойма; 2 — образец; 3 — нижняя обойма: 4 — песок52
Таблица 9Размеры обойм {см) при диаметре керна, смНаименование2015105Внутренний диаметр2115,810,65,5Высота	2015105Толщина стенки . . .10,80,60,5Толщина дна нижней обоймы 	10,80,60,5На результаты прочности при испытании существенное влияние могут оказывать трещины и расшатанные при бурении зерна круп¬ ного заполнителя, которые значительно ослабляют сечение цилинд¬ ра.Рассмотренные методы не получили широкого распространения в силу их длительности, громоздкости и трудоемкости. Они могут быть применены только лишь для контроля массивных бетонных сооружений и в заранее известных местах при выполнении целого ряда подготовительных мероприятий. Использование этих методов может нарушить целостность конструкции. Кроме того, они не мо¬ гут быть применены при массовом испытании сборных предвари¬ тельно напряженных железобетонных конструкций.Для определения прочности бетона в изделиях, полученных ме¬ тодом центрифугирования, пользуются методом отпиливания образ¬ цов от готовых центрифугированных изделий либо изготовляют по¬ лые цилиндры, которые затем испытывают на сжатие. Размеры полых цилиндров, по данным В. Ш. Каландадзе, принимаются в за¬ висимости от вида бетона (табл. 10).Таблица 10Размеры образцов, смВид бетонаДиаметрВысотаТолщинастенкиТяжелый бетон . . .25202,5Легкий бетон ....30303Прочность центрифугированного бетона по результатам испы¬ тания полых цилиндров на сжатие определяется по формулеЯк^?28б —0,85 ‘2000кГсм2,где R к — прочность бетона при сжатии кольцевого образца, кГ/см*.53
§ 4. Испытание бетона при длительном действии нагрузкиКратковременное нагружение бетона при испытании образцов на обычных гидравлических прессах не дает возможности судить о длительных процессах, протекающих в бетоне под нагрузкой. Для исследования бетона при длительном действии нагрузки разрабо¬ таны специальные приборы и установки. Наиболее простыми в кон¬ структивном отношении являются пружинные установки для дли¬ тельного сжатия, растяжения и изгиба.а)Рис. 28. Схемы пружинных установок для длительных испытаний на сжатие:<в —- с нижним расположением образца; б — с верхним расположением образца; 1 — грузовой аинт; 2 — рабочая пружина; 3 — индикатор часового типа; 4 — образец; 5 — фиксирующая гайка; 5 — домкрат; 7 — основание установки; 8 — шарикы
Пружинная установка для длительного сжатия с усилием до 67, разработанная под руководством И. И. Улицкого и В. Н. Ярина» состоит (рис. 28) из сварной рамы, силовой пружины грузоподъем¬ ностью до б Т, загрузочного винта, верхней и нижней опор, пружи¬ ны и индикатора часового типа для замера деформаций. Усилие на образец передается путем вращения загрузочного винта в гайке, жестко закрепленной в верхней части сварной рамы. При сжатии пружины усилие через ее нижнюю опору и промежуточный шарик» закрепленный в опоре, передается на испытуемый образец. Наи¬ больший размер образцов принят 100x100x400 мм.Более совершенной для длительных испытаний на сжатие явля¬ ется установка, разработанная в НИИСК Госстроя УССР, в кото¬ рой в качестве силоизмерителя используется манометрРис. 29. Схема кассетной установки для длительного испытания на сжатие шест»образцов:/ — сварная рама; 2 — рабочая пружина; 3 — силовые винты; 4 — испытуемые образцы;. 5 — центрирующие шарики; 6 — индикаторы часового типа
гидравлического домкрата (рис. 28,6). Применение манометра для контроля усилий при загружении повышает точность определения величины нагрузки. Кроме этого, расположение образца в верхней части установки облегчает работу при загружении образцов и на¬ блюдении за показанием измерительных приборов.Для длительного испытания на сжатие одновременно шести об¬ разцов служит кассетная пружинная установка, разработаннаяВ.	И. Скатынскнм. Установка состоит (рис. 29) из сварной рамы, разделенной на три пролета, в каждом из которых испытываются по два образца, трех пружин грузоподъемностью по 8 Т каждая, загрузочных винтов и индикаторов для замера деформаций.Усилие в пружине создается путем вращения загрузочного винта в гайке, жестко закрепленной в сварной раме, а деформации заме¬ ряются с помощью индикаторов часового типа.Установка предназначена для исследования ползучести бетона при невысоких напряжениях, так как усилие от одной пружины пе¬ редается на два образца и не исключена опасность разрушения об¬ разца.Для исследования длительных процессов при действии больших нагрузок используются рычажно-пружинные установки. Рычажно¬ пружинная установка (рис. 30) для длительного сжатия усилием до 50 Т разработана под руководством И. И. Улицкого, В. И. Скатын- ского и С. В. Киреевой и состоит из сварной рамы, металлическойРис. 30. Схема рычажно-пружинной установки для длительного сжатия:/ — сварная рама; 2 — стойка; 3 — опорные башмаки; 4 — испытуемый образец; 5 — ось ры¬ чага; 6 — рычаг; 7 — пружина; 8 — винт; 9 — домкрат56
стойки, рычага, шарнирно прикрепленного к стойке с соотношением плеч 1:5, винтового домкрата, рабочей пружины и опорных баш¬ маков. Загружение образца производится с помощью винта домкра¬ та, который при вращении рукоятки привода сжимает пружину до заданного усилия. Усилие рабочей пружины передается на образец через большое плечо рычага и верхние опорные башмаки. Измерение дефор¬ маций образца производится с по¬ мощью индикаторов.Установка может быть использова¬ на для испытания образцов размером 200 x 200 x 800 мм. Тарирование уси¬ лия, развиваемого рычажной установ¬ кой, осуществляется с помощью образ¬ цового динамометра, который при про¬ верке устанавливается на место об¬ разца.Аналогичной конструкции разрабо¬ тана также рычажно-пружинная уста¬ новка для длительного сжатия бетона усилием до 100 Г.Для длительных испытаний бетона на растяжение в НИИСК УССР раз¬ работана пружинная установка, раз¬ вивающая усилие до 5 Т. Установка (рис. 31) состоит из сварной металли¬ ческой рамы, двух захватов с тягами, пружины с верхней и нижней опора¬ ми.Образец размером ЮОХЮОХ Х1480 мм помещается внутри рамы и закрепляется в захватах. Растягива¬ ющее усилие на образец создается пружиной, которая сжимается при вращении штурвала и перемещает тягу с захватом вверх. Перемещение верх¬ него захвата при неподвижном ниж¬ нем захвате растягивает образец.Длительные испытания на изгиб могут осуществляться на установкеВ.	С. Басова (рис. 32), состоящей из составной рамы, в которой помещается два образца размером 130Х200Х Х1200 м'м, рабочей пружины, грузового винта, распределительных балок и динамометра для замера усилий нагружения. Образец за¬ гружается сосредоточенными нагрузками в четвертях пролета через распределительные балки. Нагрузка передается от пружины, кото¬ рая сжимается грузовым винтом.Рис. 31. Схема установ¬ ки для длительного рас¬ тяжения:1 — сварная рама; 2 — ниж¬ няя тяга; 3 — нижний за¬ хват; 4 — испытуемый обра¬ зец; 5 — верхний захват; 6— верхняя тяга; 7 — штурвал;8	— нижняя опора пружины;9	— пружина; Ю — верхняяопора пружины57
§ 5. Испытание бетона в водной средеИсследованиями установлено, что различное время выдержива¬ ния бетона в воде ведет к значительному изменению его прочности, величина которой может увеличиваться или уменьшаться в зависи¬ мости от возраста бетона, срока выдерживания, температуры воды и других факторов.Рис. 32. Схема пружинной установки для длительных испытаний на изгиб:/ — грузовой винт; 2 — верхняя траверса; 3 — тяги; 4 — рабочая пружина; 5 — испытуемые образцы; 6 — распределительные балки; 7 — динамометр; 8 — съемная траверса; 9 — станинакорпуса установкиРазброс показаний прочности бетона наблюдается и при нерав¬ номерном распределении влажности по периметру и сечению образ¬ цов по сравнению с образцами-близнецами, испытуемыми в сухом состоянии.По-разному влияет водная среда на результаты прочности бе¬ тона при сжатии, растяжении и изгибе в силу неравномерности раз¬ вития объемных деформаций набухания отдельных составляющих цементного камня. В связи с этим для установления влияния водо- насыщения бетона на его прочность возникает необходимость в ис¬ пытаниях бетона в водной среде.58
Испытание бетона в водной среде на сжатие может осуществ¬ ляться на обычных гидравлических прессах с использованием спе¬ циально оборудованного металлического ящика с водой (рис. 33).. Ящик с водой, на дне которого расположен образец, устанавливают на нижнюю плиту пресса. Сверху на образце располагают дополни¬ тельную подставку, сечение которой должно быть равным или большим поперечного сечения образца. В зависимости от целей ис¬ пытания нагружение образца может быть непрерывным до его раз- гружения и ступенчатым — с выдержкой на каждом этапе нагруже¬ ния. Время выдерживания образцов в воде перед испытанием зави¬ сит от целей и задач намечаемых исследований.Для длительных испытаний бетона на сжатие, растяжение и изгиб имеются специальные установки.Рис. 33. Схема ис¬ пытания бетона на сжатие в водной среде:/ — верхняя плита преоса; 2 — металли¬ ческая подставка;3	— сосуд с водой;4	— испытуемый об¬ разец; 5 — нижняяплита прессаРис. 34. Схема установки для ис¬ пытания бетона на сжатие дли¬ тельной нагрузкой в водной среде:1 — балка-рычаг; 2 — металлический ящик; 3 — испытуемый образец; 4 — штучные грузы; о — шарнир с опорой; 6 — опорный башмак; 7 — хомуты для крепления индикаторных стоек; 8 — ин¬ дикаторная стойка; 9 — скобы для кре¬ пления индикатораОпределение прочности и ползучести бетона при длительном ис¬ пытании в водной среде осуществляется на рычажной установке (рис. 34), состоящей из металлического ящика, заключенного в сварной каркас, рычага с грузом, шарнира и двух стоек, закреп¬ ленных хомутами на образце для установки индикаторов. Образец, с закрепленными на нем стойками для индикаторов устанавливают на опорную площадку дна ящика и загружают через шарнир, рас¬ положенный в верхней части образца. Загружение образца произ- водяФ балкой-рычагом путем подвешивания грузов на большое плечо рычага.59
Замер деформаций ведут с помощью индикаторов часового типа.Испытания бетона в воде на растяжение производятся на спе¬ циальных установках (рис. 35), состоящих из металлического сосуда с водой, на дне которого закрепляется бетонный образец. Дру¬ гим концом образец подвешивается к неподвижной опоре. К на¬ ружной поверхности дна сосуда подвешивается груз. Вес груза со¬ ставляет около 40% разрывной прочности бетона. Образец выдер¬ живают в загруженном состоянии в течение 5 сут. Если после этого образец не разрушится, нагрузку увеличивают на 10% и выдержку повторяют.Исследованиями В. В. Михайлова установлено, что прочность бетона при растяжении в насыщенном водой состоянии составляет около 60% прочности бетона сухих образцов.Для длительных испытаний бетона на изгиб в водной среде мо¬ жет быть использована простейшая установка (рис. 36), состоящаяиз металлического ящика, опираю¬ щегося на две опоры, траверсы, гру¬ зовой платформы и металлической рамки для крепления измеритель¬ ных приборов.Рис. 35. Схема ус¬ тановки для дли¬ тельных испытаний бетона на растя¬ жение в водной среде:/ — сосуд с водой; 2 — бетонный обра¬ зец; 3 — груз; 4 — неподвижная опораРис. 36. Схема установки для испы¬ таний образцов-балочек на изгиб в водной среде:/ — металлический ящик с водой; 2 — тра¬ верса; 3 —рамка для крепления измери¬ тельны* приборов; 4 — подвижная опора; 5 — неподвижная опора; 6 — платформа с грузом; 7 — опоры ящика; 8 — испытуе¬ мый образецИспытуемый образец помещается на дно ящика и укладывается на две опоры (подвижную и неподвижную). Нагрузка на образец передается через распределительную траверсу.Загружение образца производится с помощью грузов, уклады¬ ваемых на загрузочную платформу.60
Г л а в а IV КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА БЕТОННОЙ СМЕСИ§ 1. Отбор проб и определение основных свойств бетонной смесиПри организации технического контроля необходимо четко со¬ блюдать порядок и последовательность отбора проб.При наличии специализированного оборудования с автоматиче¬ ским режимом работы пробы отбираются через заранее определен¬ ные промежутки времени. Если же в технологическом процессе ис¬ пользуется универсальное оборудование, где качество приготовле¬ ния бетонной смеси зависит от индивидуальных навыков и способ¬ ностей рабочего, отбор проб следует производить чаще, случайными выборками. В условиях установившегося режима'работы смеси¬ тельного отделения и постоянной влажности заполнителей отбор проб для определения подвижности бетонной смеси производится не реже двух раз в смену.При переменной влажности заполнителей, а также при изме¬ нении качества материалов и состава бетонной смеси отбор проб производится не реже чем через каждые 2 ч.В случае, приготовления бетонной смеси в смесителях непрерыв¬ ного действия отбор проб производится в течение 10 сек — для сме¬ сителей производительностью до 60 м3/ч и 20 сек — для смесителей большей производительности.Отбор средней пробы из замеса бетоносмесителя производится равномерными порциями в начале, середине и конце разгрузки ба¬ рабана бетоносмесителя.Отбор средней пробы из бункера-питателя ведется при его раз¬ грузке равномерными порциями в три приема.При необходимости отбора средней пробы из бадьи вагонетки, автомашины и т. д. проба отбирается равномерными порциями из различных мест с глубины не менее 15 см.Отбор пробы при непрерывной подаче бетонной смеси ленточ¬ ными транспортерами или виброжелобами производится из движу¬ щегося потока у места разгрузки равномерными порциями через одинаковые промежутки времени.Отбор средней пробы в местах укладки бетонной смеси делается после того, как закончена разгрузка ее из транспортных средств. Проба отбирается из различных мест одинаковыми порциями, пере¬ мешивается и подвергается испытаниям не позднее чем через 5 мин после ее перемешивания.§ 2. Определение подвижности, жесткости и объемного весабетонной смесиПодвижность бетонной смеси определяют с помощью стандарт¬ ного конуса (рис. 37,о), для чего конус с предварительно смочен¬ ной внутри поверхностью устанавливают на горизонтальную61
плоское 11) и ii;iii()./iiiHio r бетонной смесью тремя разными по высоте слоями (по \{)см). Каждый уложенный слой штыкуют 25 раз метал- лическим стержнем диаметром 16 мм. После укладки и уплотнения последнего слоя излишек удаляют металлической линейной, а фор¬ му конуса поднимают за ручки строго вертикально и устанавливают4 рядом с конусом из бетонной смеси. Под действием собственного* веса бетонная смесь оседает и величина осадки замеряется линей¬ кой.§§СЧ1о-3=Г6)1—г////^)s/	*Рис. 37. Определение подвижности и жесткости бетонной смеси:« — стандартным конусом; б — техническим вискозиметром; в—по коэффициенту уплотне-. ния; г — шаром «Келли»; / — стандартный конус; 2 — бетонный конус; 3 — линейка; 4 — ци¬ линдрический сосуд; 5 — кольцо; о — градуированный стержень; 7 — стандартная вибро¬ площадка; 5 —усеченный конус; 9 — цилиндр; /0 — полушар; // — рама прибораПодвижность бетонной смеси характеризуется величиной осадка* конуса (см) и принимается как среднее арифметическое результатов двух испытаний. При получении косой осадки конуса испытание повторяется.Для повышения точности испытаний необходимо: смачивать внутреннюю поверхность конуса, не проводить испытания на полу вблизи работающих машин, (поскольку даже незначительные сотря¬ сения могут увеличивать осадку, не проводить испытания на шеро¬ ховатом и сухом основании, уменьшающем осадку конуса.62
Во избежание влияния перечисленных факторов испытания следует проводить на гладком, не впитывающем воду основании.Основным недостатком этого метода является то, что осадка конуса, характеризующая весьма подвижные смеси, не имеет пря¬ мого отношения к работе, которая затрачивается при уплотнении бетонной смеси методом вибрирования. В связи с этим более совер¬ шенными являются методы, основанные на использовании вибра¬ ции.Определение жесткости бетонной смеси с максимальной круп¬ ностью зерен заполнителя до 40 мм производится с помощью техни¬ ческого вискозиметра (рис. 37,6). Цилиндрический сосуд устанав¬ ливают и закрепляют на лабораторной виброплощадке с частотой колебаний 3000 ±200 кол!мин и амплитудой под нагрузкой 0,35 мм. После этого в сосуд вставляют кольцо и закрепляют в таком поло¬ жении, чтобы между нижней плоскостью кольца и днищем сосуда оставалась щель размером 70 мм. Затем в кольцо вставляют стан¬ дартный конус с воронкой и наполняют его бетонной смесью тремя равными по высоте слоями с штыкованием каждого слоя по 25 раз металлическим стержнем. Для окончательного уплотнения бетонной смеси конус вибрируют от 5 до 30 сек. Излишек смеси "срезают металлической линейкой и снимают конус. После этого устанавли¬ вают штатив с измерительной штангой, опускают зажимный винт и дают возможность измерительной штанге опускаться до сопри¬ косновения диска с поверхностью бетонной смеси. Одновременно включают вибратор и секундомер. Вибрирование продолжают до тех пор, пока бетонный конус не деформируется и не превратится в равновеликий цилиндр. Этот момент фиксируется опускаемой штангой, риска которой должна совпасть с верхней плоскостью го¬ ловки штатива.Время, прошедшее от начала вибрирования до момента его прекращения, при одновременном опускании штанги до совпадения риски с верхней плоскостью головки штатива является показате¬ лем удобоукладьгваемости (сек).Наиболее простым и широко распространенным для бетонных ймесей с крупностью щебня до 7Q мм является метод Б. Г. Скрам¬ таева, заключающийся в следующем. Металлическую форму 20X20X20 см устанавливают на лабораторную виброплощадку и закрепляют при помощи клиньев. В форму устанавливают стан¬ дартный конус и заполняют его бетонной смесью тремя равными слоями с штыкованием по 25 раз каждый слой. Затем конус осто¬ рожно снимают, замеряют осадку, если она есть, и одновременно включают вибратор я секундомер. Вибрирование продолжают до тех пор, пока бетонный конус не будет полностью деформирован, а поверхность бетонной смеси не станет горизонтальной.Время, необходимое для этого вибрирования, умноженное на 1,5, служит показателем удобоукладываемости бетонной смеси.Следует отметить, что технический вискозиметр и метод Б. Г. Скрамтаева не обеспечивает достаточной чувствительности63
при испытании жестких и особо жестких бетонных смесей. Это объясняется тем, что скорость и траектория течения смеси в опа¬ лубке, зависящие от габаритов и конфигурации изделия, насыщен¬ ности его арматурой и других факторов, несколько отличаются от скорости и траектории течения бетонной смеси в техническом вис¬ козиметре. В связи с этим наиболее правильные значения показа¬ теля жесткости и удобообрабатываемости бетонной смеси можно получить с помощью моделирования процесса движения смеси в опалубке.Допускаемые отклонения фактических значений подвижности и жесткости бетонной смеси после момента приготовления даны в табл. 11.Таблица 11ПоказателиДопускаемые отклоненияВид смесиОсадка конуса ....± 1,0 СМПодвижная 2—6 смОсадка конуса ....±2,0 сми 6—12 смЖесткость 	±15,0%ЖесткаяЖесткость бетонной смеси за рубежом определяют по коэффи¬ циенту уплотнения бетонной смеси (рис. 37, в). Сначала бетонную смесь помещают в верхний усеченный конус, затем, открыв днище, смесь под действием собственного веса падает в нижний конус. После этого открывают днище нижнего конуса, и смесь падает в равновеликий цилиндр, в котором бетонная смесь частично уплот¬ няется в результате свободного падения. Затем цилиндр взвеши¬ вают, освобождают его от смеси и снова наполняют его, но с обяза¬ тельным уплотнением смеси штыкованием через каждые 5 см толщины слоя либо вибрированием, после чего цилиндр снова взве¬ шивают.Отношение веса бетонной см/еси, уплотненной при свободном eft падении, к весу смеси, уплотненной штыкованием или вибрирова¬ нием, и будет служить коэффициентом уплотнения /.Коэффициент уплотнения в зависимости от способа уплотнения и крупности щебня до 20 мм соответствует осадке конуса, приве¬ денной в табл. 12.Для определения пластичности бетонной смеси, уложенной в опалубку или в формы, за рубежом пользуются прибором под названием «шар Келли»' (рис. 37,г). Прибор состоит из рамы с по¬ лукруглыми опорами и полушара весом 13,6 кг с градуированным вертикальным стержнем. Перед испытанием прибор устанавливает¬ ся на предварительно заглаженную поверхность испытуемой бетон¬ ной смеси так, чтобы нижняя поверхность шара слегка касалась поверхности бетонной смеси. При таком положении отметка 0 на64
Таблица 12Способ уплотнения бетонной смесиКоэффициент уплотнения бетонной смесиОсадка конуса, смВибрация с прессованием Интенсивная вибрация Обычная вибрация . . Незначительное штыко-0,680,78—0,850,85—0,920До 2,5 „ 5,0вание0,92—0,9610,0градуированном стержне совпадает с верхней частью рамы. Глу¬ бину погружения шара в бетонную смесь измеряют по градуиро¬ ванному стержню. Испытания проводят на расстоянии не ближе 22—23 см от края формы. Отношение величины погружения шара к величине осадки конуса составляет для одних и тех же бетонных смесей от 1 : 1,3 до 1 : 1,4. Этот прибор используется для определе¬ ния пластичности бетонной смеси при бетонировании массивных блоков, бетонных дорог и т. д.Определение объемного веса бетонной смеси производится от¬ бором средней пробы (как это было указано выше).Среднюю пробу укладывают в сосуд емкостью 5 л и уплотняют на виброплощадке, добавляя новые порции до прекращения умень¬ шения объема бетонной смеси в сосуде и появления на поверхности бетонной смеси цементного молока. Затем поверхность бетонной с мсти и сосуде заглаживают.При уплотнении бетонной смеси штыкованием сосуд наполняют тремя одинаковыми по толщине слоями, причем каждый уложенный слой штыкуют 16 раз, а затем постукивают 15 раз дном цилиндрао	пол, приподнимая последний на небольшую высоту.Объемный вес бетонной смеси определяется как среднее арифме¬ тическое результатов двух испытаний и вычисляется по формулегде G — вес бетонной смеси в сосуде, кг;V — объем сосуда, л.Определенный объемный вес бетонной суеси сравнивается с тео¬ ретическим, вычисленным по формулекг/м3;Ууд.ц Ууд.ц У/д.щ ^-удельный вес, кг/м3.Расхождение величин объемного веса, полученного практически и вычисленного теоретически, не должно превышать 5—10%.GТоб угдеЦь Я, Щ, В — расходы цемента, песка, щебня и воды65
| .1. Контроль содержания воды в бетонной смесиДля определения содержания воды в бетонной смеси может быть использован простой и доступный способ, заключающийся в следующем.Взвешивают 4—5 кг бетонной смеси с точностью до 1 г, поме¬ щают в металлический плоский ящик или противень и подогревают на керосиновой или газовой горелке. После чего берут 500 г денату¬ рированного спирта и разделяют на две части по 250 г. Первую часть спирта (250 г) выливают на бетонную смесь и поджигают. При горении спирта бетонную смесь необходимо слегка перемеши¬ вать металлическим стержнем до полного сгорания спирта. Затем выливают оставшуюся часть спирта (250 г) на бетонную смесь и процесс двустороннего прокаливания при легком перемешива¬ нии бетонной смеси продолжают до полного испарения воды.Количество содержавшейся в бетонной смеси воды определяют по формулеw — G, — О 2,где Ci — вес металлического ящика с бетонной смесью до прока¬ ливания, г;G2 — вес ящика с бетонной смесью после прокаливания, г.Содержание воды в бетонной смеси может быть также ориенти¬ ровочно определено с помощью электрического прибора, позволяю¬ щего производить замеры непосредственно в бетоносмесителе, в бункере бетоноукладчика, а также в формах бетонируемой кон¬ струкции. Прибор состоит из коробочки-определителя с двумя электродами, внутри которой находится вибратор, и переносного ящика, внутри которого находятся электроизмерительные приборы и батарейка для питания датчика.Для определения содержания воды коробочку-определитель частично погружают в исследуемую бетонную смесь и включают ток. Под действием колебаний, создаваемых вибратором, вокруг электродов, начинает образовываться жидкое тесто (состоящее из цемента и воды), полностью покрывая поверхность электродов.Величина силы тока, проходящего между электродами через цементное тесто, будет, служить показателем количества содержа¬ щейся в бетонной смеси воды.Определение влажности жесткой бетонной смеси может, быть произведено также с помощью нейтронного измерителя, основан¬ ного на интенсивности замедления быстрых нейтронов. При про¬ хождении через бетонную смесь нейтроны сталкиваются с ядрами атомов водорода, теряют свою кинетическую энергию и замедля¬ ются. Регистрируя количество медленных нейтронов, получаемых в результате облучения бетонной смеси быстрыми нейтронами, можно с достаточной точностью определить содержание водорода, а следовательно, и воды в исследуемой бетонной смеси.
Прибор построен таким образом, чтобы источник быстрых ней¬ тронов и детектор располагались в одном блоке вне исследуемого материала. Такая схема при достаточной чувствительности позво¬ ляет контролировать влажность при приготовлении, транспортиро¬ вании и укладке бетонной смеси.Схема предусматривает использование двух датчиков с диапазо¬ ном измерения влажности от 0 до 12% типа СТС-5 и от 8 до 18% типа СТС-6.Датчики состоят из источника быстрых нейтронов, счетчиков, свинцовых фильтров и кожуха с биологической защитой из смеси парафина с карбидом бора.Показания детектора медленных нейтронов в зависимости от влажности могут быть выражены формулой—Гасо5а5N(w) = Aw*e + В,где А — постоянная величина, зависящая от активности источ¬ ника;В — эффект сухих компонентов замедлителя нейтронов; г — расстояние между источником и детектором, расположен¬ ных на поверхности бетонной смеси; а — величина, зависящая от физических свойств бетонного образца.Использование нейтронного измерителя в системе контроля влажности бетонной смеси в бетоносмесителях и на вибропрокат- ном стане Козлова позволило определять влажность с точностью 0,5% в течение 15—30 сек.§ 4. Автоматический контроль и регулирование подвижностибетонной смесиПолучение однородной бетонной смеси с заданными свойствами при переменной влажности заполнителей является актуальной и весьма сложной задачей.Решение этой задачи может быть достигнуто либо путем авто¬ матического контроля влажности заполнителей экспрессметодами с последующей корректировкой расхода воды при ее дозировании, либо путем автоматического контроля и корректирования подвиж¬ ности бетонной смеси в процессе ее перемешивания.Выбор того или другого метода автоматического контроля в процессе приготовления бетонной смеси будет зависеть от условий производства, качества материалов, состава бетонной смеси, типа дозаторов и смесительных машин и других факторов.Для непрерывного контроля за подвижностью бетонной смеси в процессе ее приготовления и транспортирования используется метод вращающегося цилиндра, предложенный А. Г. Бойко. Этот метод заключается в том, что в бетонную смесь, движущуюся по67
виброжелобу, погружается стальной цилиндр, вращающийся с по¬ стоянной угловой скоростью (рис. 38). По величине мощности, за¬ трачиваемой электродвигателем на преодоление вязкого сопротив¬ ления вращению цилиндра, судят о подвижности бетонной смеси и содержании в ней воды. Этот метод позволяет с достаточной точ¬ ностью контролировать подвижность бетонной смеси как при не¬ прерывном, так и при.цикличном процессе приготовления бетонной смеси. Кроме этого, вращающийся цилиндр может быть использо¬ ван в качестве датчика при автоматическом регулировании подвиж¬ ности бетонной смеси, исключая при этом необходимость определе¬ ния влажности заполнителей.При тарировке прибора учитывают вид используемого цемента и температуру бетонной смеси.Для контроля подвижности (технической вязкости) бетонной смеси в процессе ее перемешивания (в НИИЖБе К. Н. Кимом) былРис. 38. Схема непрерывного контроля подвижности бетонной смеси методомвращающегося цилиндра:а — схема установки прибора в виброжелобе; б — схема автоматического регулирования подвижности бетонной смеси в бетоносмесителе С-317; / — виброжелоб; 2 — коническая пере¬ дача; 3 — электродвигатель; 4 — вращающийся цилиндр; 5 — соленоидный офон; 6 — фоторе¬ ле; 7 — регистрирующий ваттметр; 8 — трансформатор, двигатель датчикапредложен автоматический регулятор вязкости АРТВ-1, основан¬ ный на получении величины сопротивления движению в бетонной смеси вибрирующих лопастей (рис. 39). Для этого в бетоносмеси¬ тель принудительного перемешивания вводится система вибрирую¬ щих лопастей, которая удерживается в положении равновесия си¬ стемой рычагов. При включении бетоносмесителя система вибриру¬ ющих лопастей под напором бетонной смеси выходит из положения равновесия, вызывая поворот системы рычагов.По величине угловых перемещений системы рычагов устанавли¬ вают сопротивление движению вибрирующих лопастей и опреде¬ ляют техническую вязкость бетонной смеси.Для обеспечения надежности работы показания автоматического регулятора вязкости должны корректироваться с учетом вида ис¬ пользуемых материалов, состава бетона, наличия добавок и других факторов.68
Автоматический контроль и регулирование подвижности бетон¬ ной смеси может осуществляться также по расходу мощности, по¬ требляемой вибродатчиком, погруженным в бетонную смесь. Виб¬ родатчик состоит из глубинного вибратора, на корпусе которого закреплены две лопасти. Датчик с вибрирующими лопастями за¬ крепляется на валу либо на раме бетоносмесителя и погружается лопастями в бетонную смесь. Расходуемая мощность вибратора на преодоление вязкого сопротивления бетонной смеси фиксируется дифференциальным ваттметром, обеспечивающим получение разно¬ сти показаний мощности при работе на холостом ходу и при пере¬ мешивании бетонной смеси.Этот вид датчика может быть использован для автоматического регулирования подвижности умеренно жестких бетонных смесейРис. 39. Схема автоматического регулирования технической вязкости бетонной смеси в процессе ее перемешивания:Й — вибрирующая лопасть; 2 — вибратор; 3 — вал; 4 — рычаг; 5 — тяги; 6 — рычаг; 7 — вал;8 — рычаг противогруза; 9 — груз; 10 — контактные диски; 11 — чаша бетоносмеоителяНа показания датчика могут оказывать влияние состав бетон¬ ной смеси, степень загрузки барабана и другие факторы.Автоматический контроль подвижности бетонной смеси может быть основан на измерении расходуемой мощности электродвига¬ телем бетоносмесителя.В качестве измерительного прибора используется дифферен¬ циальный ваттметр, который включается в цепь, питающую двига¬ тель бетоносмесителя. Изменение расходуемой электродвигателем мощности при перемешивании бетонной смеси находится в обрат¬ ной зависимости от ее подвижности. Однако эта зависимость будет различна для каждого нового состава бетонной смеси и должнас В/Ц=0,45—0,65,
устанавливаться экспериментальным путем с учетом степени износг механизма бетоносмесителя, степени загрузки бетоносмесителя и других факторов.Г л а в а VМЕХАНИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ АРМАТУРНОЙ СТАЛИ § 1. Приемка арматуры и отбор образцов для испытанийПриемка арматуры. Арматурная сталь поступает партиями. За партию принимают сталь одного класса, марки, диаметра и про¬ филя, поступающую с одного завода в одно и то же время. Вес пар¬ тии обычно не превышает 60 т для горячекатаной арматуры и 5 т для холоднотянутой проволоки.Поставка арматурной стали осуществляется в виде прямолиней¬ ных прутков длиной 6—12 м при диаметре горячекатаной арматур¬ ной стали от 10 мм и более; в мотках или на катушках при диа¬ метре менее 10 мм, а также в виде сеток сварных или тканых для армоцемента. В некоторых случаях допускается поставка стержне» длиной до 18 м. Проволока, поступающая в мотках, должна со¬ стоять из одного отрезка, а внутренний диаметр мотка (особенно для высокопрочной проволоки) должен быть таким, чтобы после размотки обеспечивалась прямолинейность проволоки.Диаметр мотка должен быть не менее 300 диаметров проволоки,' в противном случае в результате высокого напряжения от изгиба наблюдается самопроизвольное разрушение проволоки.Прядевая арматура поступает также в мотках или на катушках в одном отрезке заданной длины или в размерах, кратных длине, и состоит из прядей одного диаметра.Приемка арматурной стали сопровождается внешним осмотром, проверкой данных, приведенных в сертификатах, проведением за¬ меров, контрольными испытаниями и сопоставлением этих данных требованиям технических условий. Контрольные испытания ведут при поступлении стали без сертификатов либо при совнениях пра¬ вильности данных в них, для напрягаемой арматуры, а также в случаях повышения расчетных сопротивлений или в других ого¬ вариваемых случаях.Арматурную сталь класса А-IV новых марок 20ХГ2Ц, 20ХГСТ и 80С подвергают испытаниям независимо от наличия сертифика¬ тов.Стержневая и проволочная арматура испытывается на растяже¬ ние с целью определения предела прочности, предела текучести и относительного удлинения при разрыве образца. Кроме этого, в холодном состоянии стержневая арматура испытывается на загиб, а проволочная — на перегиб для определения стойкости к образо¬ ванию трещин, изломов и т. д.70
Отбор образцов. Для контрольных испытаний на растяжение и загиб в холодном состоянии от каждой партии поступающей ар¬ матуры отбираются образцы. При поступлении арматуры в прутках количество образцов для каждого вида испытаний должно быть не менее пяти, отрезанных от пяти различных стержней. Если же ар¬ матура поступает в мотках, отбирают по два образца (с различных концов мотка) от 10% мотков, но не менее чем от 5 мотков.Для контрольных испытаний арматурной стали класса А-IV но¬ вых марок 20ХГ2Ц, 20ХГСТ, 80С образцы отбирают от трех раз¬ личных стержней для каждого вида испытаний при наличии серти¬ фиката и от пяти стержней при его отсутствии.Приемка прядевой арматуры сопровождается осмотром и обме¬ ром каждой бухты или катушки. Для проведения испытаний от каждой партии отбирают 5% бухт или катушек (но не менее 3 бухт). Затем от каждой бухты отбирают по два образца (по од¬ ному от каждого конца бухты) и замеряют диаметр пряди с точ¬ ностью до 0,1 мм и каждой проволоки в пряди с точностью 0,02 мм, а также шаг свивки с точностью до 1 мм.Разрывное усилие пряди определяется на разрывной машине грузоподъемностью, не превышающей пятикратного разрывного усилия пряди.По величине фактического разрывного усилия пряди и замерен¬ ной суммарной площади всех проволок в пряди вычисляют предел прочности пряди.Для испытания па растяжение высокопрочной арматуры (из проволоки и катанки) принимают образцы размером 600—700 мм, которые предварительно выпрямляются на медной подкладке мед¬ ным молотком. Затем с помощью калиброванных скоб для опреде¬ ления относительных удлинений на средней части образца наносят риски (6 шт. через 50 мм) и с помощью штангенциркуля замеряют диаметр образца в трех местах по длине.По наименьшему из трех полученных размеров Вычисляют площадь поперечного сечения с точностью до 0,05 мм2 для прово¬ локи диаметром 2,5—3 мм и до 0,1 мм2—диаметром 4—8 мм.Диаметр проволоки периодического профиля определяют путем взвешивания образца и замера его общей длины из выражениягде g— вес образца, г;1 — длина образца, мм.§ 2. Испытание арматуры на растяжение и перегибПри испытании арматуры на растяжение определяют все ос* новные характеристики механических свойств стали. К этим ха¬ рактеристикам относятся: относительное удлинение посце разрыва,/7=127,5-у- мм2,71
относительное равномерное удлинение после разрыва, временное сопротивление*, предел текучести (физический), а также пределы текучести и упругости (условные). Относительное удлинение после разрыва определяется на начальной расчетной длине образца, в пределах которой произошел разрыв, и вычисляется по формулеS = ■ /к~/о- • 100%,*0где /к — конечная расчетная длина (рис. 40), измеренная после разрыва образца на участке, включающем место раз¬ рыва, мм;/0 — начальная расчетная длина, на которой определяется уд¬ линение, мм.Величина /о принимается в зависимости от диаметра арма¬ туры. При арматуре диаметром 10 мм и более /0 принимается рав¬ ной 5 диаметрам, а при толщине 9 мм и менее /0 принимается рав¬ ной 100 мм. Для более точ¬ ного определения конечной расчетной длины / к образец перед испытанием разбива¬ ют на несколько равных час¬ тей путем нанесения ри¬ сок. Расстояние между рис¬ ками принимают равным не более величины d для арматуры диаметром 10 мм и более и не более 5 мм — для арматуры менее 10 мм. Относительное равномерное удлинение после разрыва определяется вне участка разрыва на начальной расчетной длине, равной 50 или 100 мму и вычисляется по формулеоР — /к7/о -100%,где /к — конечная расчетная длина, не включающая место разрыва, измеренная на участке с равномерными деформа¬ циями, мм.Временное сопротивление, соответствующее наибольшей на* грузке, определяют по формуле°вр = -^Р- кг/мм2,Гогде Рmax —наибольшая нагрузка, определяется по силоизмерителю испытательной машины;F0 — площадь поперечного сечения образца до его испыта¬ ния, мм2.111 1	1 Ъ /Z\ Vt—1• 11111111111111 Гр СП 11111111111111 ' \ I	111.. ^ =1цГ	1^ !Рис. 40. Схема разметки образца арма¬ турной стали:/-—образец; 2 — зажимы; п — число интерва¬ лов, соответствующее начальной расчетной длине образца; а& — отрезок, равный конечной расчетной длине /к;^к —конечная расчетная длина, вне места разрыва72
Предел текучести (физический) —наименьшее напряжение, при котором образец деформируется без заметного увеличения нагруз¬ ки, определяют по формулеот — ^- кГ/мм2,* Огде Рт — наименьшая нагрузка, при которой деформация образца происходит без заметного увеличения усилия.Предел текучести (условный) соответствует напряжению, при котором отклонение от пропорциональной зависимости между на¬ пряжением и деформацией или остаточная деформация достигает 0,2% длины расчетного участка образца. Предел текучести опреде¬ ляется с помощью тензометров, которые устанавливаются на обра¬ зец после приложения начальной нагрузки.Нагрузка прикладывается равными или пропорциональными этапами с выдержкой на каждом этапе не менее 10 сек. Условный предел текучести определяется по формуле0о,2 = кГ/мм2,/=огде Ро,2 — нагрузка, при которой будет обеспечено равенствоД/ = 24v + д'т,А/ — абсолютное удлинение образца, мм;Д/у — величина упругой деформации, мм;А1Т—величина остаточной деформации, равная 0,2% базы тен¬ зометра, мм.Предел упругости (условный) соответствует напряжению, при котором начинается отклонение от пропорциональной зависимости между напряжением и деформацией, и достигает 0,02% длины участка образца, равного базе тензометра.Условный предел упругости определяется по формулегде Ро,о2 — нагрузка, соответствующая удлинениюд/ = 2Д/у + Д/„,А/п—величина остаточной деформации, равная 0,02% базы тензометра.Условные пределы текучести и упругости могут быть определены также и графическим способом, путем построения диаграммы рас¬ тяжения. Условный предел текучести может быть определен непосредственно по машинной диаграмме.73
Испытание ирмнтуры на растяжение производят на универсаль¬ ных испытательных машинах с гидравлическим приводом и маят¬ никовым силоизмерителем типа УММ.Универсальная машина УММ-50 (рис. 41) состоит из чугунного основания, в котором закреплены две колонны, соединенные межavРис. 41. Схема универсальной машины ГМС-50 с гидравлическим приводом и ма¬ ятниковым силоизмерителем:/ — основание: 2 — колонны; 3 — поперечина; 4 — рабочий цилиндр; 5 — поршень; б — верхняя Поаереяняа; / — подвижная поперечина; 8 — механический привод; 9 — подъемные винты; 10 — гайки; 11 — электродвигатель нижнего привода; 12 — червячная передача; 13 — подъем¬ ный винт; 14, 15 — маслопроводы; 16 — поршень силоизиерителя; 17 — насос высокого давле¬ ния; 18 — пульт управления; /Р — барабан для автоматической записи диаграммы Испытанийсобой наверху неподвижной поперечиной. На этой поперечине рас¬ положен рабочий цилиндр и механический привод для подвижной поперечины. Подвижная поперечина служит опорным столом при испытании образцов на сжатие и на изгиб. У чугунного основания74
машины расположен механический привод нижнего захвата, вклю¬ чающий электродвигатель, червячную передачу и подъемный винт.Отдельно от машины размещен пульт управления, в котором расположено, силоизмерительное устройство, насос с регулировоч¬ ными приспособлениями и пусковая аппаратура.Подача масла в рабочий цилиндр производится шестиплунжер¬ ным насосом высокого давления.Нагрузка, прилагаемая к образцу, измеряется маятниковым силоизмерителем, а запись диаграммы испытания производитсяРис. 42. Схема прибора НГ-2-Зм для испытания проволоки на перегиб:/ — рычаг; 2 — натяжное устройство; 3 — губки тисков; 4 — тиски; 5 — винт с рукояткой; f — направляющие для перемещения тисков; 7 — счетчик для фиксации числа перегибовпроволокиавтоматически на барабане. Для поддержания заданной нагрузки в течение длительного времени машина оборудована электроавто¬ матикой.Для испытания арматуры на перегиб используют образцы дли¬ ной 100—150 мм. Образец зажимается в тисках прибора НГ-2-Зм (рис. 42) с таким расчетом, чтобы не было проворачивания или продольного перемещения образца.Образец зажимается вертикально нижним концом в губках тис¬ ков, а верхний вставляют в поводок рычага. При испытаниях обра¬ зец вначале загибают в одну сторону на 90°, затем в противопо¬ ложную на 180°, потом снова в противоположную сторону на 180° и т. д. до разрушения образца.Испытание на перегиб производится с равномерной скоростью, которая зависит от диаметра арматуры.75
Для проволоки диаметром 5 мм и менее испытания производятся со скоростью 60 перегибов в минуту, а для проволоки диаметром свыше 5 мм скорость испытания обычно составляет 30 перегибоз в минуту.§ 3. Испытание арматуры на релаксациюПри изготовлении предварительно напряженных железобетон¬ ных конструкций, армированных высокопрочной проволокой, воз¬ никает необходимость в испытании проволоки на релаксацию на¬ пряжений.Релаксация характеризуется падением напряжений в образце при постоянной начальной деформации и является следствием пос¬ тепенного перехода упругой деформации в пластиче¬ скую. Испытания на релак¬ сацию в отличие от других методов испытаний являют¬ ся длительными и обычно осуществляются с помощью приборов и установок, обес¬ печивающих поддержание постоянной деформации об¬ разца. Определение релак' сации может производиться с помощью специальных рычажных установок с вер¬ тикальным и горизонталь¬ ным расположением образ¬ ца.Установка для испыта¬ ния проволоки на релакса¬ цию, разработанная в НИИ черной металлургии, состо¬ ит (рис. 43) из станины с рычажной системой за¬ хватов, экстензометрическо- го устройства и нагрузоч¬ ного устройства.Образец закрепляется в захватах машины и растягивается по¬ стоянно действующей и переменной нагрузками. Нагружение об¬ разца осуществляется через рычажную систему с помощью гидрав¬ лической подвески.При удлинении образца контакты индикатора экстензометриче- ского устройства замыкаются, автоматически открывается клапан сосуда гидравлической подвески и происходит истечение жидкости, нагрузка уменьшается. Истечение жидкости продолжается до раз¬Рис. 43. Схема установки для испытания образцов арматурной стали на релакса¬ цию:1 — станина; 2 — рычажная система; 3за¬ хваты; 4, 5 — экстензометрическое устройство; 6, 7 — нагрузочное устройство; 8 — устройство автоматики; 9 — образец; 10 — клапан; И — шкала76
мыкания контактов индикатора, а величина падения нагрузки опре¬ деляется по уровню оставшейся в сосуде жидкости.В Академии строительства и архитектуры СССР разработана установка для длительных испытаний на ползучесть и релаксацию одновременно пяти образцов диаметром 3,0—16 мм. Установка со¬ стоит из нагружающего рычажного устройства с грузами зубчатой пары, захватов для образца и автоматического пульта управления с контрольно-измерительными приборами. Образцы укрепляются в захватах машины и нагружаются через зубчатую и рычажную систему до необходимой нагрузки. Рычажная система с грузами обеспечивает поддержание постоянной нагрузки при изменении длины образца.При деформации образца порядка 0,002—0,003 мм контакты в тензометре замыкаются и включают водяной электромагнитный клапан водяного бачка — происходит слив воды. В ре¬ зультате нагрузка на обра¬ зец уменьшается, образец укорачивается, контакты размыкаются и слив воды прекращается.Деформацию образца во время испытаний измеряют при помощи тензометров, установленных на измери¬ тельном устройстве. Макси¬ мальное усилие, развивае¬ мое установкой на образец, составляет 12 000 кГ.Рычажная установка с горизонтальным располо¬ жением образца при авто¬ матическом сокращении по¬ стоянной длины образца за счет уменьшения нагрузки показана на рис. 44, Установка состоит из опорной части, рычага балансира с передвижным грузом, электродвигателя и записывающего устрой¬ ства.Образец закрепляется одним концом на неподвижном упоре, а другим — на рычаге-балансире, который занимает горизонтальное положение. Со временем напряжения в образце падают, длина про¬ волоки начинает увеличиваться. С увеличением длины проволоки рычаг опускается и замыкает контакт, который, в свою очередь, включает электродвигатель подвижного груза. Перемещение груза по рычагу продолжается до тех пор, пока длина проволоки (вслед¬ ствие уменьшения нагрузки) не возвратится к первоначальной величине и рычаг не займет горизонтального положения. В этом положении контакты двигателя разомкнутся.5 4 3Рис 44. Схема рычажной установки для определения релаксации напря¬ жений арматуры:1 — опорная часть установки; 2 — шарнир; 3 — испытуемый образец; 4 — электродви¬ гатель подвижного груза; 5 — подвижной груз; 6 — рычаг-балансир; 7 — грузы при использовании установки для испытания арматуры на ползучесть77
Перемещение груза фиксируется специальным записывающим устройством, с помощью которого получают кривую «нагрузка — время». Эта кривая служит для вычисления релаксации напряже¬ ний в зависимости от времени испытаний.Релаксация напряжений может быть также определена по изме¬ рению усилий в образце с помощью электротензометрических ди¬ намометров, а также измерением степени натяжения арматуры по величине прогиба либо по частоте свободных колебаний.§ 4. Испытание арматуры и закладных деталей на усталостьУсталость характеризуется внезапным разрушением металла, наступающим после большого числа повторно-переменных загру- жений.Характеристики усталостной прочности арматуры и закладных деталей в железобетонных конструкциях являются очень важными, так как большинство железобетонных конструкций подвергается действию переменных статических и динамических нагрузок.Усталостное разрушение происходит при напряжениях, меньших предела прочности и даже предела упругости, и объясняется возник¬ новением усталостных трещин.При испытании металла на усталость обычно пользуются спе¬ циальными гладкими образцами, выточенными из основного метал¬ ла. Такие образцы мало приемлемы для испытания арматурной стали и закладных деталей. Для получения объективных данныхо	прочности металла необходимо испытывать арматурную сталь в натурном виде.Испытание производят осевой растягивающей переменной на¬ грузкой на специальных разрывных машинах пульсирующего дей¬ ствия.Для испытания металлов при фактическом растяжении или сжа¬ тии используется машина ГРМ-2А (рис. 45), состоящая из двух систем — неподвижной и подвижной. Неподвижная система вклю¬ чает основание, вертикальные колонны и верхнюю поперечину, свя¬ зывающую колонны. Подвижная система, выполняющая роль ре¬ верса, состоит из поперечины с верхним захватом, подъемных тяг с винтовой резьбой и малой подвижной поперечины. В машине име¬ ется нижний захват, перемещаемый от электродвигателя, пульса¬ тор в виде однопоршневого насоса для создания циклической на¬ грузки и пульт управления.Статическая нагрузка в машине измеряется маятниковым сило- измерителем, а с помощью самопишущего прибора осуществляется запись кривых нагрузки-деформации.Циклическая нагрузка создается чередующимися нагнетаниями и отсосами масла из полости рабочего цилиндра машины после предварительной статической нагрузки.Испытание металлов на усталость при циклическом изгибе вра¬ щающегося образца, расположенного на двух опорах, производится78
на машине типа МУИ-6000. Металлический образец закрепляется в шпинделях машины и с помощью электродвигателя приводится во вращение. Одновременно с помощью рычажного механизма об¬ разец нагружается и испытывает постоянный изгибающий момент. Величина нагрузки фиксируется по шкале силоизмерительного прибора, а число циклов загружения фиксируется счетчиком. Бие¬ ние образца контролируется с помощью индикаторов.В машинах типа НУ загружение образца производится не ры¬ чажным механизмом, а непосредственно штучными грузами.Рис. 45. Схема машины ГРМ-2А для испытания металлов на усталость при цикли¬ ческом растяжении или сжатии:/ — самопишущий прибор; 2 — маятниковый силоизмеритель; 3 — насос для подачи масла в рабочий цилиндр; 4 — гидропроводы; 5 — пульсатор; 6 — электродвигатель нижнего захва¬ та; 7— основные машины; 8 — вертикальные колонны; 9 — подъемные тяги; /0 —поперечи¬ на с верхним захватом; 11 — поперечина, связывающая колонны; 12 — рабочий цилиндр;13 — малая подвижная поперечинаИспытания на усталость закладных деталей и плоских образ¬ цов, вырезанных из них, при чистом плоском изгибе производят на машине типа НР-100, разработанной в Ленинградском корабле¬ строительном институте. Машина (рис. 46) состоит из станины с нижним захватом, рычага с верхним захватом, шатуна, кривошипа и электромотора. Плоский образец закрепляется в захватах маши¬ ны и с помощью перемещений верхнего захвата приводится в ко¬ лебательное движение.79
Испытывая пнецс'нгрснное переменное нагружение, образец под* вергается осевому растяжению — сжатию и чистому плоскому из¬ гибу.При испытании на усталость натурных образцов из арматурной стали периодического профиля большое внимание уделяется вопро¬ сам закрепления образцов в зажимах испытательной машины. Практика испытаний показывает, что большинство образцов разру¬ шается не в расчетной части образца, а на участках в зажимах раз¬ рывной машины. В связи с этим мероприятия по обработке концовобразцов с целью выравни¬ вания и распределения уси¬ лий по длине зажатой части образца приобретают важ¬ ное значение.В Научно-исследователь¬ ском институте черной ме¬ таллургии была предложе¬ на машина для обработки концов образцов путем по¬ верхностного их упрочнения и создания наружного на¬ клепанного слоя.Машина представляет собой эксцентриковый ко¬ пер повторного удара. При обработке концов арматуры ребра стали периодического профиля расплющиваются, поверхность приобретает цилиндрическую форму, что способствует лучшему сцеплению с насечкой зажимных клиньев.Рис. 46. Схема машины для испытаний плоских образцов на усталость:/ —■ образец; 2 — станина с нижним захватом; 3 — рычаг с верхним захватом; 4 — шатун; 5 — кривошип; 6 — установочный винт; 7 — электро¬ двигатель§ 5. Определение твердости металла арматуры и закладных деталейСреди разнообразных методов контроля механических свойств металлов методы определения твердости занимают одно из основ¬ ных мест. Это объясняется тем, что по величине твердости металла судят о целом комплексе его механических свойств, необходимых при обработке и использовании металла.При определении твердости металл подвергают статическому или динамическому нагружению путем вдавливания в поверхност¬ ный слой наконечника, выполненного в виде шарика, конуса, пира¬ миды, призмы или цилиндра.Определение твердости металлов может производиться на об¬ разцах и непосредственно в конструкциях на строительной пло¬ щадке.Измерение твердости в образцах ведется в лабораторных усло¬ виях с помощью стационарных приборов гидравлического типа. Для80
измерения твердости непосредственно в конструкциях используются легкие переносные приборы, обеспечивающие оперативность при испытании отдельных участков, узлов и закладных деталей строи¬ тельных конструкций.Среди многочисленных методов определения твердости путем вдавливания твердого наконечника наибольшее распространение получили методы Бринелля, Роквелла и Виккерса. Основные пара¬ метры приборов, основанных на этих методах в соответствии с ГОСТ 7038—63, приведены в табл. 13.Таблица 13МетодВид наконечникаНагрузка, кГПределы измеренияБринелляСтальные шарики d = 2,5; 5 и 10 мм15,6; 62,5; 187,5; 250; 750; 1000; 3000НВ 8—450РоквеллаСтальной шарик d = 1,588 мм100HRB 25-100Алмазныйконус60150HRA 70-85 HRC 20-67ВиккерсаАлмазнаяпирамида5, 10, 20, 30, 50, 100HV 8-1000В настоящее время для измерения твердости разработан уни¬ версальный прибор, объединяющий все три или два любых метода.Измерение твердости по методу Бринелля. Для определения твердости по методу Бринелля используются стационарные приборы гидравлического типа. Наибольшее распространение получил при¬ бор типа ТШ с наконечником, заканчивающимся стальным закален¬ ным шариком диаметром 5 и 10 мм, Прибор также используется для разбраковки стали по глубине отпечатка при нагрузках 750, 1000 и 3000 кГ.Прибор ТШ-4 (рис. 47) состоит из основания с насосной установ¬ кой и электроаппаратурой, испытательной головки, механизма опор¬ ного стола и узла гидроаппаратуры. Испытуемый образец с /по¬ мощью механизма опорного стола поднимается и гидравлическим плунжером через подъемный винт прижимается к неподвижному упору испытательной головки с усилием 300—400 кГу после чего прикладывается предварительная, затем основная нагрузки. Заглу¬ бление шарика при общей испытательной нагрузке фиксируется с помощью индикатора, закрепленного на испытательной головке;6 18181
Для определения диаметров отпечатков прибор имеет встроен¬ ный микроскоп МПБ-2.Продолжительность полного цикла испытания зависит от воз¬ можных выдержек под нагрузкой и колеблется от 2 до 30 сек.Рис. 47. Прибор ТШ-4 для определения твердости по методу Бринелля:/—электромотор; 2 —насос с фильтром; 3 —масляный бак; 4 — плунжер; 5 — подъемный винт; 6-— маховик; 7 — шариковый наконечник; 8 — испытательная головка с индикатором; 9 — манометр; 10 — дроссель для регулирования скорости приложения нагрузкиВремя подъема опорного стола, приложения и снятия испыта¬ тельной нагрузки, замера и опускания стола в исходное положение определяется настройкой реле времени. Максимальная высота рабо-82
Рис. 48. Прибор ТК-2 для определения твердости по методу Роквелла:/—•корпус; 2 — механизм подъема стола; 3 — электродвигатель; 4 — маховик; 5 — сменный стол; 6 — испытательный наконечник с алмазным конусом; 7 — рычажный механизм; 8 — ин¬ дикатор; 9 — наконечник индикатора; /0 — подвеска с грузами; // — шток83
чего пространства составляет 400 мм. Прибор предназначается для проведения испытаний образцов с твердостью не выше НВ 450. Число твердости по Бринеллю определяется по формулеkD (D — D2 — rf2),где P — нагрузка;D — диаметр шарика; d — диаметр отпечатка.Измерение твердости по методу Роквелла. Для измерения твер¬ дости по методу/Роквелла используют/ся стационарные приборы настольного типа ТК-2, ТК-3 и др.Прибор типа ТК'2 (рис. 48) состоит из корпуса, рычажного ме¬ ханизма для создания предварительной и основной испытательных нагрузок, привода с однофазным электродвигателем, штока для передачи и снятия испытательных нагрузок, механизма подъема стола для подъема и опускания испытуемого образца.Для проведения испытаний образец устанавливается на опор¬ ный стол и вращением маховика поджимается к наконечнику, после чего прикладывается предварительная нагрузка. Затем приводом механизма нагружения осуществляется приложение и снятие основ¬ ной нагрузки. Вращением маховика против часовой стрелки испы¬ туемый образец отводится от алмазного наконечника. Испытание осуществляется при нагрузках — предварительной 10 кГ и основной (общей) от 60 до 150 кГ. Продолжительность цикла испытания ко¬ леблется от 2 до 4 сек. Наибольшая высота испытуемого образца составляет 200 мм.Число твердости по Роквеллу в зависимости от используемой шкалы, определяется по формулам:HR = 100 — е — при измерении по шкалам А и С,HR = 130 — е — при измерении по шкале В, где е — величина, определяемая по формулеk-hp * ~ 0,002 ’h0 — глубина внедрения наконечника под действием предвари- тельной нагрузки Ро; h — глубина внедрения наконечника под действием общей на¬ грузки Р, измеренная после снятия основной нагрузки при наличии предварительной нагрузки Р0.Величины нагрузок при измерении по разным шкалам приведены в табл. 14.Определение твердости по методу Виккерса. При определении твердости по методу Виккерса может быть использован портатив¬ ный прибор с алмазной пирамидой типа ТПП.84
Таблица 14Вид нагрузки, кГШкалаПредварительная Р0Основная РхОбщая РА105060С10140150В1090100Прибор ТПП-2 (рис. 49) состоит из испытательной головки, маг¬ нитного захвата, струбцины, механизма подъема головки и оптиче¬ ской системы для замеров отпечатков. Прибор устанавливают на. испытуемое изделие и плавным вращением ручки прижимают к не¬ му испытательную головку. Затем поворотом рукоятки приклады¬ вают испытательную нагрузку, которая передается через нагрузоч¬ ный стакан от тарированной пружины, находящейся в испытатель¬ ной головке. После выдержки под нагрузкой поворотом'рукоятки в обратную сторону нагрузку снимают, включают осветитель, и вращением окуляра измерительной головки получают резкое изо¬ бражение шкалы и отпечатка, который замеряют по диагоналям.Число твердости по Виккерсу определяют по формуле2/>sinL	рHV = —jT— = 1,8544где Р — нагрузка, кГ;а — угол между противоположными гранями пирамиды при;вершине, равный 136°; d — среднее арифметическое обеих диагоналей отпечатка после- снятия нагрузки, мм.Определение твердости по методу упругой отдачи. Метод упру¬ гой отдачи основан на том, что твердость металла определяется по- величине отскока бойка, падающего на поверхность испытуемого изделия с определенной высоты. Величина отскока определяется по индикатору в единицах HSh по Шору.На этом методе основаны приборы типа ТБП. Прибор ТБП-2: (рис. 50) состоит из оенования, к которому закреплена вертикаль¬ ная стойка с косозубой шестерней и маховиком, испытательной го¬ ловки, косозубой рейки и бойка с алмазным наконечником. Прибор устанавливают на изделие по уровню и вращением маховика испы¬ тательную головку подводят к испытуемой поверхности и прижи-85»
*р а||'SB|о £I ал I о *s.. | я® 5°* ^1S..8 1?г°«С* I>* I *>. Щ*»«я 2 *8*SI lili-1	Plsiх l§®4S §3»2S 8 &й§1в 2. s| I li2	&s*°Sr.sS*5 =Й >» w « *&5* ® £ ifgifcmя яРн 5ййкё? св ев О I« « 2а>*sCQкsXa>Ia>a.БО054 tt<NcснOhОVOs&5dsa«fifX I о3*5 1 § 25 P * • E&si§g||§sI‘l§1-fB»,.*1 2i *« I1 4) H I°§§s * вCO“SB3*0liign в* u a x Sftas|g I ss* 0.4»— * H«6
ST
мают ее. Затем нажимают кнопку, боек падает и отскакивает на определенную высоту, которая и фиксируется по шкале индика¬ тора.Испытание проводят на гладкой и чистой поверхности, освобож¬ денной от следов коррозии.Прибор используется как в лабораторных условиях для испы¬ тания образцов, так и в производственных условиях — для испыта¬ ния металлических конструкций.Рис. 51. Прибор для определения твердости металла в конструкциях по методуБринелля ТШП-2:Л — корпус прибора; 2 — втулка; 3 — крышка-ручка; 4 — червячная пара; 5 — нагружающий винт; 6 — рукоятка; 7 — упругая скоба; 8 — шариковый наконечникОпределение твердости в конструкциях. Для определения твер¬ дости крупногабаритных -металлических конструкций в условиях •строительной площадки используются портативные переносные приборы, основанные на принципе Бринелля, Роквелла, Виккерса, а также приборы, основанные на принципе упругой отдачи.К приборам, основанным на принципе Бринелля, относится пор¬ тативный прибор типа ТШП-2 (рис. 51), состоящий из силовой голов¬ ки, выполненной в виде жесткого конуса, в котором размещен механизм нагружения и отсчета нагрузки и приспособлений для крепления ее к деталям. Нагрузка в приборе создается вручную:88
и определяется по деформации упругой скобы, измеряемой инди¬ катором. Плавным вращением рукоятки через червячную пару на¬ конечник с шариком диаметром 5 или 100 мм подводят к испытуе¬ мому изделие и нагружают.Для определения твердости по методу Супер-Роквелла исполь¬ зуется переносный портативный прибор типа ТКСП-1 с алмазным\~тРис. 52. Прибор ТКСП-1.для определения твердости металла в конструкциях пометоду Супер-Роквелла:/ — сменный стол; 2 — струбцина; 3 — испытательная головка; 4 — подъемный винт; 5 — крон¬ штейн; 6 — маховикконусом либо стальным шариком d= 1,588 мм. Прибор (рис. 52)- состоит из испытательной головки со сменными нагрузочными ста¬ канами, струбцины с подъемным винтом и сменными столами для. закрепления испытуемых изделий и конструкций и узла измерения.Вращением маховика испытуемое изделие закрепляется между столом и испытательной головкой. Поворотом рукоятки (вначале8»
«а 90е) прикладывается предварительная нагрузка, затем поворо¬ том до упора еще на 90° — основная нагрузка. Под нагрузкой изде¬ лие выдерживается 3—4 сек и поворотом рукоятки на 90° в обрат¬ ную сторону снимают основную нагрузку и производят отсчет твер¬ дости по индикатору.Основные испытательные нагрузки составляют 15, 30 и 45 кГ. .Изделия, имеющие на своей поверхности раковины и другие дефек¬ ты, а также тонкостенные изделия с толщиной менее, чем восьми¬ кратная глубина^ отпечатка, испытывать прибором не рекоменду- «ется.§ 6. Определение напряжений в арматуреПри испытании предварительно напряженных железобетонных конструкций и оценке их прочности, жесткости и трещиностойкости .необходимы сведения о величине и равномерности предварительного напряжения арматуры. Получению этих сведений и обеспечению их "высокой точности уделяется большое внимание. Кроме этого, конт¬ роль степени натяжения арматуры является важнейшим этапом в пооперационном контроле при производстве предварительно на¬ пряженных железобетонных конструкций. Тщательный контроль за -степенью натяжения арматуры предотвращает снижение трещино¬ стойкости конструкций и повышает надежность их в эксплуатации.Контроль степени натяжения арматуры (контролируемое напря¬ жение) осуществляется с помощью различных механических и фи¬ зических приборов, используемых в зависимости от вида стали, диа¬ метра арматуры, способа натяжения и других факторов. Степень натяжения может характеризоваться величиной концевого усилия, величиной удлинения или прогиба арматурного стержня, а также ■частотой собственных колебаний напрягаемой арматуры. Величина концевого усилия в арматурном элементе с точностью ±5% может •быть получена по показанию манометра гидродомкрата, весу гру¬ зовой клети в натяжных станциях и намоточных машинах, а также •по показаниям пружинного или гидравлического динамометра, ис¬ пользуемого для контроля небольших усилий. Если величина кон¬ цевого усилия определяется по показанию манометра гидродом¬ крата, последний должен подвергаться проверке метеорологических •свойств (генеральной аттестации) каждый раз после замены ман¬ жетного уплотнения и смены манометра. Кроме этого, не реже двух раз в год домкрат должен подвергаться промежуточному контролю точности показаний.^Расчет натяжения производится по формулеQ = ^а°о — FP — Л кГ,тце Fa — площадь арматуры, см2;Сто — контролируемое натяжение, кГ/см2;F— площадь поршня гидродомкрата, см2;<90
Р — рабочее давление . жидкости, кГ/см2;А — потери от трения, кГ.Простейшими приспособлениями для контроля общей величин» удлинения напрягаемой арматуры может служить мерная линейка. С помощью такой линейки по заранее нанесенным на арматуру мет¬ кам ножно определить ее удлинение с точностью до 1 мм. Замер удлинения какого-либо участка арматуры на базе 500 мм можно* произвести с помощью индикатора часового типа с устройством,, обеспечивающим крепление его к испытуемой арматуре (рис. 53).Рис. 53. Замер величины удлинения арматуры с помощью индикатора:1 — напрягаемая арматура; * — индикатор часового типа; 3 — зажим для крепления прибора;. 4 — стопорный виит; 5 — винт для установки стрелки индикатораДля стержневой арматуры периодического профиля может быть использован индикаторный тензометр типа КМ (НИИОМТП) с ба¬ зой 200 мм. Прибор состоит из жесткой трубчатой рамы, на которой крепится индикатор часового типа (рис. 54), и шарнирно закреп- ленной трубчатой штанги.Опорная часть рамы и трубчатой штанги заканчивается опор¬ ными призмами. Прибор устанавливается на арматуру двумя при¬ змами и прижимается к ней с помощью прижимных штурвалов. Удлинение арматуры вызывает поворот штанги, который фиксиру¬ ется иидикатором с точностью ±2%.Контроль натяжения арматуры по величине прогиба может осуществляться с помощью динамометров, принцип действия кото¬ рых может быть основан на определении одного из двух парамет¬ ров: либо прогиба натянутой арматуры под действием заданной поперечной силы, либо определении величины поперечной силы, вы¬ зывающей прогиб заданной величины.Для определения натяжения в проволочной арматуре диамет¬ ром до 5 мм могут быть использованы динамометры типа ДП-2* ЦНИИС Минстранстроя либо ДП-500 (НИИОМТП, НИИЖБ). Принцип действия прибора ДП-2 основан на связи между величи¬ ной прогиба проволоки, вызванного сосредоточенной силой нЪ91
участке между опорами прибора и величиной натяжения арматура. Прибор (рис. 55) состоит из корпуса, в приливах которого располо¬ жены два крючка (подвижный и неподвижный) для зацепления арматуры и восприятия нагрузки от натяжения. Внутри корпуса расположены рабочая пружина, вращающийся кулачок и регули¬ рующее приспособление. Для измерения величины прогиба на кор¬ пусе прибора закреплен индикатор часового типа. По величине прогиба, используя тарировочную кривую, определяют усилие на¬ тяжения проволоки.Расчет натяжения проволоки производится по формулел Pl гQ = -tf *Г,где Р — величина поперечной силы, кГ;I	— база прибора, мм\ f — величина прогиба, мм.Рис. 54. Индикаторный тензометр КМ:J — арматурный .стержень; 2 — опорная «призма; 3 — шарнир рычага; 4 — по¬ движная штанга; 5 — фиксатор штанги; & — головка; 7 — индикатор; 8 — труб¬ чатая рама,; 9 — опорный роликРис. 55. Проволочный динамометр ДП-2;1	— проволока; 2 — неподвижный крю¬ чок; 3 — кулачок включения; 4 — пру¬ жина; 5 — индикатор; 6 — подвижный крючок; 7 — иризмаВ стержневой арматуре для определения натяжения по величи¬ не прогиба может быть использован динамометр типа ПРД (ВНИИЖелезобетона), ЦНИЛ-ЗМ (рис. 56) либо прибор типа ЛН‘1.Прибор ПРД (рис. 57) состоит из корпуса, внутри которого рас¬ положена пружина индикатора, захвата с крюком для зацепления арматурного стержня, ходового винта с маховичком и упорных лап. При определении натяжения прибор устанавливают в форму и крючком захвата поддевают арматурный стержень, затем пово-32
Рис. 56. Прибор ЦНИЛ-ЗМ для контроля натяжения стержневой арматуры:I — арматурный стержень; 2 — индикатор; 3 — рычаг; 4 — груз; 5 —опорная рамка; 6— за¬ хват рычагаротом лимба дают начальную оттяжку, фиксируемую индикато¬ ром. После этого маховичок поворачивают на целое число оборотов и снимают отсчет по индикатору. По показаниям индикатора с по¬ мощью тарировочной кривой определяют напряжения в арматурном стержне.Измерение натяжения арматуры можно производить и по частоте собст¬ венных колебаний арматурного элемен¬ та. Этот метод может быть использован при электрическом и электротермомеха- ническом способах напряжения арматуры.В настоящее время разработано несколь¬ ко типов приборов, основанных на этом принципе, каждый из которых использу¬ ется в зависимости от диаметра армату¬ ры, стержня и других факторов.В НИИ по строительству разра¬ ботаны приборы типа ИНА-1, исполь¬ зуемые для измерения напряжений проволочной арматуры до 6 мм;•ИНА-2 и ИНА-3 — для г измерения на¬ пряжений стержневой и проволочной арматуры длиной до 12 м. Эти приборы основаны на принципе измерения зависи¬ мости между силой натяжения арматуры и частотой ее собственных колебаний.В Куйбышевском научно-исследова- тельском институте керамзита (НИИке- рамзит) разработаны приборы для конт¬ роля предварительного натяженияРис. 57. Динамометр ПРД для контроля натяжения стержне¬ вой арматуры:/ — упорная лапа; 2 — захват с крюком; 3 — ар¬ матурные стержни, 4 — индикатор; 5 — лимб; дно формы93
арматуры типа ИПН-6 (с питанием от сети) иИПН-7 (с автономным питанием). Эти приборы позволяют производить измерения натя¬ жения арматуры в труднодоступных местах и на базе от 5 до 75 м.Для измерения натяжений в стержневой арматуре может быть использован резонансный индикатор напряжения, разработанный в НИИСМ БССР (рис. 58). Этот прибор основан на фиксировании резонанса тарировочных упругих лепестков, возникающего, при совпадении частоты механических колебаний арматурного стержня с частотой свободных колебаний одного из лепестков прибора. При¬ бор тарирован таким образом, что при постоянной свободной длине арматурного стержня каждому резонирующему лепестку соответ¬ ствует определенная величина напряжения арматуры.Расчет напряже¬ ния при контроле натяжений армату¬ ры по частоте собст- , венных колебаний делается по форму¬ ле-F-1 5	1Рис. 58. Резонансный индикатор:/ — арматурный стержень; 2 — корпус; 3 — таблицы; 4 — лепесткн; 5 — винт для крепления приборагде / — частота соб¬ ственных колебаний арматурного элемен¬ та с учетом жест¬ кости, гц/сек;I	— длина арматурного элемента между опорами, см.При контроле степени натяжения арматуры отклонение вели¬ чины контролируемого напряжения от проектного не должно быть более чем —5% и +10% для конструкций, в которых образование трещин во время эксплуатации не допускается (I и II категории трещиностойкости), и ±10% для конструкций, образование тре¬ щин в которых во время эксплуатации допускается (III категория трещиностойкости).При электротермическом способе натяжения арматуры следят, чтобы температура нагрева арматуры не превышала значений,, при¬ веденных в табл. 15.Таблица 15Марки сталиТемпература нагрева, градрекомендуемаямаксимальнодопускаемаяСталь класса A-IV \400500„ A-III /Сталь упрочненная вы¬350400тяжкойТо же класса А-II30035094
Глава VIМЕХАНИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ§ 1. Дефекты сварных соединенийПри сварке металла в результате нарушений правил при подго¬ товке и сборке изделий под сварку, а также в процессе самой сварки часто появляются дефекты.Дефекты подразделяются на внешние и внутренние.К внешним относятся дефекты несоответствия формы, размеров сварных швов, подрезы, наплывы, газовые поры, трещины, а также остаточные деформации и коробления изделий. Внешние дефекты опасны, так как они ухудшают механические свойства швов и сни-Рис. 59. Непровары:а — непровары по кромкам; б — непровары по сечению; 1 — свариваемый металл; 2 — непро¬ варыжают прочность сварного соединения. Они легко обнаруживаются и зачастую устраняются.К внутренним дефектам относятся непровары, внутренние тре¬ щины, газовые поры и шлаковые включения, а также низкие меха¬ нические свойства наплавленного металла. Эти дефекты представ¬ ляют наибольшую опасность, так как они скрыты и трудно обнару¬ живаются при внешнем осмотре. Обнаружить их можно только с помощью приборов без разрушения.Непровар металла. Непровар металла определяется наличием пленки окислов на изломе стыка, а также наличием мест частич¬ ного сваривания металла по всей поверхности стыка (рис. 59).Основными причинами, вызывающими непровар, могут быть не¬ правильно подобранный режим сварки, малая мощность свароч¬ ной машины, загрязнение поверхности свариваемых элементов и т. д.Устранение и предупреждение непровара достигается путем ре¬ гулирования ступеней мощности сварочной машины, непрерывным95
контролем за напряжением первичной цепи и осадочным давле¬ нием, а также путем увеличения продолжительности предвари¬ тельного нагрева.Подгар стержней. Внешними признаками дефекта являются ра¬ ковины и трещины на поверхности арматурных стержней в резуль¬ тате их поджога как в зонах сварки, так и вдали от нее.Этот вид дефекта получается при недостаточном охлаждении и малом размере губок, при плохом контакте между губками и по¬ верхностью стыка, а также при перемещении стержней в губках и их чрезмерном загрязнении. Устранение дефектов может быть до¬ стигнуто путем отрегулирования системы охлаждения и очистки поверхностей губок и арматуры в зонах контакта.Пережог металла характеризуется раковинами, трещинами, крупнозернистой структурой у поверхности излома образца. Основ¬ ными причинами, вызывающими пережог, являются большая сила сварочного тока, большое время выдерживания под током, а также возможный предварительный нагрев свариваемых элементов.Для устранения и предотвращения дефектов, вызванных пережо¬ гом, следует установить оптимальный режим сварки с учетом вида стали, диаметра арматуры, температуры воздуха и других факто¬ ров.Трещины являются наиболее опасным видом дефектов при свар¬ ке. Кольцевые и продольные трещины появляются в результате недостаточного предварительного нагрева, малой осадки под током либо при большом охлаждении зоны сварки.Трещины могут образовываться как в процессе, так и вскоре после сварки. В зависимости от происхождения трещины могут быть горячими, возникающими под действием растягивающих на¬ пряжений в процессе кристаллизации металла, и холодными, воз¬ никающими при температуре до 300°.Устранение и предупреждение трещин осуществляются путем изменения режима сварки либо путем увеличения продолжитель¬ ности нагрева.Наплывы относятся к наружному виду дефектов и образуются в результате стекания электродного металла на соседние участки свариваемого основного металла (рис. 60).Рис. 60. Наплывы:а —в стыковом шве; б—в угловом шве; / — свариваемый металл; 2 — наплывы96
-	Наплывы чаще образуются при сварке вертикальных и горизон¬ тальных швов на вертикальной плоскости.В местах образования наплывов встречаются непровары в глу¬ бину шва по кромкам свариваемых элементов.Основными причинами, вызывающими наплывы, являются нару¬ шения в режиме сварки, отсутствие контроля за изменением силы тока и скорости сварки.а — в стыковом шве; б — в угловом шве; 1 — свариваемый металл; 2 — подрезыГазовые поры образуются в результате перенасыщения расплав¬ ленного металла газами. Скопление газов объясняется нарушения¬ ми технологического процесса сварки — большая загрязненность кромок свариваемого металла, повышенная влажность обмазки электродов, высокая скорость сварки и т. д. Образующиеся при этом газы не успевают выйти из расплавленного металла вслед¬ ствие быстрого его охлаждения и задерживаются в шве, образуя одиночные или групповые поры.Поры, замкнутые и выходящие на поверхность шва в виде нозд¬ реватостей и свищей, значитель¬ но снижают плотность и проч¬ ность сварных швов.Подрезы характеризуются не¬ большими углублениями, распо¬ ложенными по краям шва (рис. 61). Они имеют место в ре¬ зультате нарушений режима сварки, уменьшают рабочее сече¬ ние свариваемого металла и спо¬ собствуют снижению прочности сварных швов.При соединении арматурных стержней контактной сваркой встык возможны дефекты в виде уплотнений и искривлений, которые сни¬ жают качество стыковых соединений (рис. 62). Эти дефекты могут быть вызваны сваркой непрямолинейных стержней, а также смеще¬ нием осей свариваемых стержней и т. д.а)1—„4—Рис. 62. Дефекты при контактной сварке встык:а, б —нарушение соосности стержней; в —утолщение стержней97
Величины допускаемых дефектов, возникающих при сварке ар¬ матуры и закладных деталей, приведены в табл. 16.Таблица 16Вид дефектаНепровар в корнях свар¬ ных стыков или стержней более 40 ммПрожоги, трещины, под¬ резы, крупная ноздрева¬ тость 	Глубина непровара в корнях сварных стыковГлубина подреза сорто¬ вого металла с арматуройПоры и шлаковые вклю¬ чения:на поверхности шва длиной 2d ....в сечении шва: при d < 16 мм . . при d>16 мм ...Средний диаметр пор и шлаковых включений:на поверхности шва в сечении шва:при d < 16 мм . .при d> 16 мм ...Наплывы	Величина допускапри изготовлении арматурыНесплавление, вызванное зашлаковкой 	при монтаже сборных конструкцийНе допускается0,1 d0,2 d, но не более2,5	мм3 шт.2	шт.3	шт.1.5	мм1,0	мм1.5	ммНе допускается0,1 d0,2 d, но не более2,5	ммНе более 3 шт.2	шт.3	шт.Не более 1,5 мм1,0	мм1,5	мм Не допускается§ 2. Определение сварочных напряжений и деформацийПри сварке металлов в результате неравномерного нагрева и расширения его возникают сварочные напряжения и деформации, которые искажают проектную форму и размеры свариваемых эле¬ ментов и снижают качество сварной конструкции.Остаточные напряжения и пластические деформации в металле снижают прочность, жесткость и коррозионную стойкость сварных конструкций при их эксплуатации.98
Для определения напряжений устанавливают зависимость пре¬ дела текучести и модуля упругости от температуры нагрева. Од¬ нако при кратковременном нагреве и повышенных скоростях дефор¬ мации такая зависимость является весьма условной и может быть использована лишь для приближенных расчетов. Наибольший ин¬ терес представляют экспериментальные методы определения сва¬ рочных напряжений и деформаций. К этим методам относятся методы моделирования, методы определения деформаций в процес¬ се сварки, а также методы определения остаточных напряжений и перемещений. Методы моделирования основаны на аналогии дифференциальных уравнений процессов и объединяют все элек¬ трические, гидравлические и комплексные методы, а также приемы моделирования, основанные на масштабном изменении сваривае¬ мой модели.Методы моделирования, связанные с масштабным изменением размеров свариваемых элементов, позволяют в лабораторных усло¬ виях воспроизводить и исследовать процессы образования напря¬ жений и деформаций, которые возникают при сварке металлоконст¬ рукций на строительной площадке.Определение деформаций в процессе сварки производится в зо¬ нах высоких температур и поэтому требует дополнительных меро¬ приятий при проведении испытаний. В качестве измерительных приборов используют термостойкие электрические тензо¬ метры либо механические тензометры с охлаждаемыми нож¬ ками.При испытаниях, кроме измерения деформаций металла, нахо¬ дят перемещения отдельных точек относительно какой-либо точки, расположенной вне зоны значительных перемещений, т. е. на хо¬ лодном металле свариваемого элемента. Регистрация перемещений осуществляется механическими устройствами, а также с использо¬ ванием электрических приборов. Замер сварочных деформаций и перемещений производят в продольном и в поперечном направле¬ ниях, а также с верхней и нижней стороны свариваемых элемен¬ тов (рис. 63).Определение остаточных напряжений производят физическими и механическими методами. При использовании механических ме¬ тодов для полного или частичного освобождения металла от на-* пряжений, образовавшихся при сварке, образцы подвергают раз¬ резке. Способ разрезки и выбор измеряемой базы производятся в зависимости от ожидаемого характера распределения остаточных напряжений в свариваемых элементах, вида измерения (одноос^ ных, двухосных и трехосных напряжений) и других факторов. За¬ мер баз ведут тензометрами с двух сторон образца до и после раз¬ резки металла.Тензометры могут быть электрические и механические, хотя и те и другие не лишены некоторых недостатков. Электрические (проволочные) тензометры несъемные и требуют защиты от меха¬ нических повреждений, а механические — обладают недостаточной99
а)6)-L-О—об)Рис. 63. Схемы измерений деформаций и перемещений в процессе сварки: с —поперечных деформаций; б —продольных деформаций; в — продольных перемещений; /—свариваемый металл; 2 — тензометр' термостойкий; 3 — тензометр с охлаждаемыми нож¬ ками; 4—базовая точка на участке холодного металла; 5 — индикаторточностью. В связи с этим в МВТУ им. Баумана разработан съем¬ ный деформометр с переменной базой (от 10 до 100 мм).Деформометр (рис. 64) состоит из двух ножек—шарнирно за¬ крепленной и неподвижной — с припаянными на концах шариками, штока и индикатора с ценой делений 0,001 мм. Прибор устанавли¬ вают на металл, в котором заранее делают базовые конусные уг¬ лубления для фиксации ножек прибора, после чего шток прибора перемещают винтом до упора на шарнирно закрепленной ножке и производят измерения.Измерения повторяют несколько раз до получения равнознач¬ ных отсчетов. Двухосные остаточные напряжения определяют на пластинах либо на полосках, полученных после разрезки образца. Измерения напряжений производят тензометрами так же, как и при одноосных с двух сторон пластины.Более сложным является определение трехосных остаточных напряжений. Это испытание производится по специальным методи¬ кам с использованием специальных мерительных скоб, глубокого сверления отверстий в металле для установки тензометра и других приспособлений.Определение остаточных перемещений. Перемещения в метал¬ лах, возникшие в результате сварки, определяют с помощью сталь¬ ных линеек, измерительных шаблонов и скоб, индикаторов и дру¬ гих измерительных инструментов.100
Перемещения небольших металлических изделий производят на специальных стендах с горизонтальной поверхностью (рис. 65).Перемещения крупногабаритных металлических конструкций определяют с помощью туго натянутой струны и металлической линейки. Для записи величины перемещений отдельных точек и по¬ лучения профилограммы перемещений пользуются специальным устройством, состоящим из металлической линейки с перемещаю¬ щейся на ней индикаторной головкой.о)Рис. 64. Схема съемного де- формометра:/ — шарнирно	закрепленнаяножка прибора; 2 — шарнир; 3— индикатор; 4 — регулировочный винт; 5 — передвижная ножка прибора; 6 — переменная база прибора; 7 — щиток; 8 — винтРис. 65. Схемы измерения остаточ¬ ных перемещений, возникающих при сварке металлических изде¬ лий и конструкций:а — на стенде с горизонтальной плитой; б — на стенде с помощью струны и линейки; в — линейкой с индикаторной головкой; 1 — проверяемое изделие;2	— металлическая линейка; 3 — стру¬ на; 4 — линейка с индикаторной голов¬ койПеремещая индикаторную головку вдоль расположенной на из¬ делии линейки, регистрируют перемещения многих точек.§ 3. Испытание сварных соединенийПриемка арматурных изделий и отбор образцов. Контроль каче¬ ства арматурных каркасов и сеток производится поштучно или вы¬ борочно (партиями) в процессе промежуточной приемки их от за¬ готовительных или арматурных цехов. За партию принимается 100 однотипных каркасов или сеток, выполненных одним сварщи¬ ком из одной и той же стали, в одних и тех же условиях. В случае изготовления арматурных каркасов или сеток на многоэлектродных101
машинах партией может считаться количество элементов, изго¬ товленное в течение одной смены. При изготовлении арматуры мелкими сериями на одноэлектродных машинах размеры партии могут изменяться по согласованию с приемщиком арматуры.При приемке партии проверяется: вид или класс стали, диаметр и размеры стержней в соответствии с проектом, расстояние между стержнями и качество сборки арматурных каркасов в соответствии с требованиями рабочих чертежей и технических условий, качество сварных соединений.Проверка осуществляется наружным осмотром, обмером стерж¬ ней и каркасов, а также лабораторными и натурными испытаниями.Для определения прочности сварных соединений образцы выре¬ зают из готовых изделий либо изготовляют параллельно с основ¬ ными соединениями при тех же режимах сварки, из тех же мате¬ риалов.Для изделий, изготовленных с применением контактной точеч¬ ной сварки из сталей, подвергнутых упрочнению холодным спосо¬ бом, производят испытания на растяжение трех однотипных образ¬ цов, отобранных от каждой партии. Контрольные образцы изготов¬ ляются длиной не менее 300 мм со стыком в середине образца (рис. 66).дагйгРис. 66. Схемы образцов сварных соединений:а — для испытаний на растяжение; б, в — для иопытаний на срез — односрезные и двух¬ срезные соединения; 1\ — 40 мм — при диаметре арматуры до 40 мм; /i=100 мм — при диа¬ метре арматуры более 40 мм; 12—80 мм — при диаметре арматуры до 40 мм; /2=200 мм — при диаметре более 40 мм; А — граница закрепления в захвате разрывной машины; du &2 — ди¬ аметры стержнейДля определения прочности сварки в каркасах и сетках, выпол¬ ненных контактной точечной сваркой, производят испытание свар¬ ных соединений на срез. Для этой цели из готовых изделий выре¬ зают крестообразные сварные соединения либо изготовляют образцы в идентичных условиях с основными соединениями. Образцы крестообразных соединений изготовляются в виде одно¬ срезных (из двух стержней) и двухсрезных (из трех стержней) соединений из арматуры одного и того же диаметра либо разных диаметров.102
Испытание образцов на растяжение. На растяжение испытыва¬ ются соединения арматурных стержней и соединения стержней с плоскими элементами закладных деталей. Испытание на растя¬ жение производится на разрывных машинах с использованием спе¬ циальных вкладышей и приспособлений, обеспечивающих крепление образца в захватах машины. Прочность стыковых соединений при испытании на растяжение определяется величиной разрывной на¬ грузки, не менее контрольной, которая определяется по формулеЯк > Faob кГ,где Fa — номинальная площадь поперечного сечения арматурных стержней, см2;ав — временное сопротивление арматурной стали разрыву, кГ/см2.При испытании стыковых соединений стержней на растяжение расстояние между захватами разрывной машины принимается не менее 10 диаметров стержня.Рис. 67. Проверка на соосность стержней, соединенных контактной сваркой:/ — стержни, сваренные встык; 2 — линейка для проверки соосности стержней; а — эксцент¬ риситет\По согласованию с приемщиком вместо испытаний на растяже¬ ние для горячекатаных сталей диаметром до 32 мм (кроме упроч¬ ненных и стали 30ХГ2С) допускается проверка на изгиб в холод¬ ном состоянии. Испытание на изгиб под углом 90° производится вокруг оправки, равной 2d для гладкой арматуры и 3d для горяче¬ катаной арматуры периодического профиля. Стыковые соединения в количестве от партии 5% (но не менее 5), выполняемые контакт¬ ной сваркой, проверяются на соосность (рис. 67) с помощью спе¬ циальной линейки с выемкой. Партия считается принятой, если прочность всех испытанных на растяжение до разрыва образцов, сваренных как контактной стыковой, так и дуговой сваркой, оказа¬ лась не ниже браковочного минимума.Испытание образцов на срез. Испытание крестообразных соеди¬ нений на срез производится в разрывных машинах, захваты кото¬ рых оборудуются специальными вкладышами (рис. 68). Вкладыши должны обеспечивать свободное перемещение стержня под дейст¬ вием срезывающей силы (рис. 69).103
При испытании образцов, сваренных из арматуры разного диа¬ метра, срезывающее усилие должно действовать по оси стержня меньшего диаметра. Прочность крестовых соединений на срез оп-Рис. 68. Схема испытания на срез крестообразных сое¬ динений в разрывных ма¬ шинах:а — односрезное соединение; б— двухсрезное соединение; 1 — упор, препятствующий отгибу конца стержня; 2 — сжимы, пре¬ пятствующие повороту попереч¬ ных стержнейРис. 69. Схема ус¬ тановки вклады¬ шей в клиновом захвате разрывной машины:1,2 — левый и пра¬ вый клинья захвата; 3, 4 — левый и пра¬ вый вкладыши; 5 — продольный стер¬ жень; б — попереч¬ ный стерженьределяется величиной разрывной нагрузки не менее контрольной, которая определяется по формулеPK>Fa Rnk кГ,где Fa — номинальная площадь поперечного сечения стержня, поТаблица 17оси которого приложена контрольная нагрузка, см2;—	нормативное сопротивление стали стержня, по оси кото¬ рого приложена контрольная нагрузка, кГ/см2; k — коэффициент, значение которого дано в табл. 17.При исследовании крестооб¬ разных соединений арматурных сеток, выполненных контактной точечной сваркой из гладкой ар¬ матуры, следят, чтобы образцы выдерживали нагрузку, составля¬ ющую не менее 0,9 от контроль¬ ной нагрузки.Для контроля прочности свар¬ ных соединений как в условияхКласс или вид сталиkA-I1,50А-И1,50A-III1,25Обыкновенная арма¬ турная проволока1,0
арматурного цеха, так и непосредственно на строительной площад¬ ке в настоящее время разработаны механические и гидравлические переносные приборы.Для испытания сварных сеток из стержней диаметром до 8 ммС.	С. Леви предложил прибор-клещи с рычажным приводом.Прибор-клещи (рис. 70) состоит из двух шарнирно закреплен¬ ных рычагов и передвижного хомута. На конце одного из рычагов и на хомуте имеются вырезы для арматуры. Перед испытанием прибор-клещи вставляют в ячейку между стержнями и закрепляют передвижной хомут. Затем сжимают рычаги прибора и следят за показанием индикатора, который фиксирует усилие, необходимое для разрушения сварного соеди¬ нения на срез.Для испытания сварных to- единений на срез, выполненных из стержней большего диаметра, используется прибор типа ПА-7.Прибор предназначается для ис¬ пытания сварных соединений двух пересекающихся стержней арма¬ туры: одного с диаметром не бо¬ лее 12 мм, по оси которого дейст¬ вует растягивающее усилие, а другого с диаметром не более 22 мм, — растягивающее усйлие расположено перпендикулярно оси стержня.Для сварных соединений, со¬ стоящих из трех стержней, допус¬ кается использовать прибор при диаметрах перпендикулярных стержней до 30 мм. Прибор состо¬ ит из гидравлического насоса типа ГН-500 с разъемным рычагом, двух переносных испытательных головок, пакета прокладок, клинового захвата — упора, распреде¬ лительного устройства, манометра и соединительных резиновых шлангов.При испытаниях головку прибора устанавливают в ячейку ар¬ матурного изделия с двумя параллельными стержнями арматуры так, чтобы стержень меньшего диаметра располагался в прорези корпуса головки (рис. 71). Затем с помощью рычага, совершая воз¬ вратно-поступательные движения, насос нагнетает масло в испыта¬ тельную головку. Под действием давления выдвигается пуансон и раздвигает стержни, между которыми расположена испытатель¬ ная головка. В результате срезывающего усилия сварное соедине¬ ние разрушается. Момент разрушения фиксируется стрелкой мано¬ метра.4прибора для испытания сварных соединений на срез:1 — продольный арматурный стержень; 2 — поперечный ар¬ матурный стержень; 3 — пере¬ движной хомут; 4 —,рычаги; 5 — пружина; 6 — индикатор; 7 — стержень; 8 — стрелка; 9 — ось рычагов105
Максимальная испытательная нагрузка, развиваемая головкой, составляет: 3200 кГ — для малой головки и 7000 кГ — для большой головки. Максимальный ход плунжера соответственно 15 и 20 мм. Общий Ьес прибора 68 кг.а)Лв)т,ш6:Рис. 71. Схемы установки испытательных головок при работе с прибором типаПА-7:а — испытательная головка установлена между двумя поперечными стержнями; б — то же, при помощи пакета прокладок; в — испытательная головка установлена между одним стерж¬ нем и клиновым захватом-упором; / — испытательная головка; 2 — пакет прокладок; 3 — кли¬ новой захват-упор; 4 — стержни арматурного изделияРис. 72. Схема гидравлического прибора для испытаний сварных соединений тя¬ желой арматуры:1 — арматурные стержни; 2 — хомут; 3 — захват; 4 — гибкий маслопровод; 5 — масляный бак; 6 — манометр; 7 — рукоятка; 8 — гидродомкратДля испытания на срез соединений тяжелых арматурных сеток и каркасов с диаметром поперечных стержней от 20 до 50 мм ис¬ пользуется специальный гидравлический прибор системы ВНИИОМСа. Прибор (рис. 72) состоит из двух гидравлических домкратов, насоса и двух захватов с хомутами. Перед испытанием106
устанавливают захваты с отрегулированными на необходимый диаметр плашками, затем на них надевают хомуты, после чего в среднюю часть ячейки устанавливают спаренные домкраты, за¬ крепляют их и создают необходимое давление, которое контролиру¬ ется по манометру.Прибор развивает усилие 50 000 кГ, ход поршня составляет 26 мм.Испытание на отрыв. При соединении арматурных стержней втавр с плоскими элементами закладных деталей контрольные об¬ разцы испытываются на отрыв. Испытание производят в разрывных машинах с шаровыми опорами.Расстояние между сварным соединением и захватом разрывной машины принимается равным не менее 5 диаметров стержня.*Рис. 73. Схема испытаний соединений арматурных стержней с плоскими элемен¬ тами закладных деталей:а — соединение втавр; б — соединение внахлестку; 1 — арматурный стержень; 2 — шароваяопора; 3 — плоский элементИспытания производят не менее чем на трех образцах (рис. 73).Соединения арматурных стержней с плоскими элементами за¬ кладных деталей внахлестку испытываются на срез.Прочность сварных соединений арматуры с плоскими элемен¬ тами закладных деталей определяется величиной отрывающей или срезывающей нагрузок, которые должны быть не менее контроль¬ ных, и определяемых так же, как и при испытании на растяжение, из уравненияРк > Рл-107
Стыковые соединения, выполненные дуговой сваркой, проверя¬ ются внешним осмотром с помощью лупы с 6—10-кратным увели¬ чением и простукиваются молотком .весом 1 кГ.Если при таком осмотре будут обнаружены трещины, поры, не- провары, шлаковые включения, а также при простукивание молот¬ ком сталь издает дребезжащий звук, то арматурные элементы бра¬ куются. Сварные соединения стержней диаметром до 40 мм разрушают с помощью зубила и молотка, а также на станках для гнутья арма¬ туры с предварительной над- резкой швов в наиболее характерных участках и де¬ фектных местах (рис. 74).Внешним осмотром и об¬ мером производится также и проверка соответствия сварных элементов требова¬ ниям проекта и допускае-* 2 /Z	су-LL/"п п1) яdd2Рис. 74. Испытание сварных соединений разрушением:а — соединение стержней встык с накладкой; б — соединение стержней с односторонними швами при накладках из стержней; / — стержень; 2— накладка; 3 — зубило; л—л — линияпредварительного разрезамым отклонениям. Для внешнего осмотра и обмера отбирают 5% (но не менее 5 шт.) сварных элементов, в которых проверяют раз¬ меры от 3 до 5 ячеек во всех направлениях. Обнаруженные отклоне¬ ния от проектных размеров арматурных сеток и каркасов при их изготовлении должны быть не более приведенных в табл. 18.При сварке следят, чтобы отклонения по длине накладок, а так¬ же смещение их от оси сварного стыка в продольном направлении не превышали 0,5 наименьшего диаметра свариваемых стержней, а перелом осей стержней в стыках не превышал 3°. Смещение осей стержней в стыках не должно превышать 0,1 d (наименьшего диамет¬ ра арматуры) при контактной сварке и 0,05d при ванной сварке ар-108
Таблица 18Диаметр арматуры, ммВид отклоненийдо 16до 40более 40Отклонения в размерах сеток и кар¬ касов, мм:по длине 	±10±10±50по ширине (высоте)	±5±10±20Отклонения между рабочими стерж¬ нями плоских и пространственных кар¬ касов 	± 0,5 d±0,5 d±dОтклонения в плоскости сварных се¬ ток и каркасов, мм	10-1515—2025Отклонения в расстояниях между по¬ перечными стержнями в размерах ячеек и между элементами пространственных каркасов, мм	±10±10±10Отклонения в местах отгибов стерж¬ ней 	2d2d2dОтклонения (от проектного) величины строительного подъема каркасов, %555матуры. При многослойной сварке нёпровар в корнях сварных стыков арматуры диаметром более 40 мм не допускается. На поверхности шва поры и шлаковые включения не допускаются, за исключением мелких диаметров 1—1,5 лш, которые допускаются не более 2—Зшт. на протяжении 2d.Если при испытаниях будет установлено несоответствие хотя бы одного образца сварных соединений требованиям ГОСТов и тех¬ нических условий, испытания повторяются на удвоенном количестве образцов, которые должны вырезаться из готовых изделий. Если при повторных испытаниях будет обнаружено несоответствие каче-1 ства сварных соединений требованиям технических условий хотя бы в одном образце, вся партия бракуется.Качество сварных соединений стали марок 20ХГ2Ц, 20ХГСТ и 80С контролируется в процессе сварки внешним осмотром. На поверхности сварных соединений при дуговой сварке не допускает¬ ся поджогов и брызг от расплавленного металла, а также поджогов при контактной сварке.Все результаты контроля сварных соединений заносятся в жур* нал с указанием партии арматуры и ее характеристики, режима сварки и даты изготовления.При изготовлении особо ответственных конструкций арматурные каркасы перед бетонированием проверяются наружным осмотром и принимаются по акту. В приемочном акте указываются отклоне¬109
ния от рабочих чертежей, дается оценка качества сварки и разре¬ шение на укладку бетона. Кроме этого, к акту приемки прилагаются сертификаты арматурной стали и электродов, данные лаборатор¬ ных испытаний сварных соединений, а также указываются фами¬ лии сварщиков, производивших сварку.При укладке арматуры в опалубочные формы следят, чтобы ве¬ личина отклонений в толщине защитного слоя была не более:±20 мм — для массивных конструкций толщиной более 1 м\±10 мм — для фундаментов под оборудование;± 5 мм — для колонн, балок и плит толщиной более 100 мм;± 3 мм — для плит толщиной менее 100 мм.Приемка предварительно напряженной арматуры производится мастером в присутствии представителя ОТК. При этом проверяется правильность расположения арматуры и соответствие ее рабочим чертежам, правильность расположения закладных деталей, диа¬ фрагм, петель подкладок, обеспечивающих необходимую толщину защитного слоя и проектное расположение арматуры, а также сте¬ пень ее натяжения и т. д. Все эти данные заносятся в журнал арма¬ турных работ. Особое внимание уделяют проверке величины пред¬ варительного напряжения арматуры и соответствия этого напряже¬ ния данным проекта и технических условий.
РАЗДЕЛ ВТОРОЙНАТУРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИИИ КОНСТРУКЦИЙГлава VIIИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ЗАГРУЖЕНИЯ КОНСТРУКЦИЙ§ 1. Приборы для определения перемещенийДля измерения перемещений, деформаций бетона и арматуры, а также замера появляющихся и раскрывающихся под нагрузкой трещин при испытании конструкций используются различные конт¬ рольно-измерительные приборы. В зависимости от метода регистра¬ ции измеряемых величин эти приборы могут быть механические, оп* тико-механические, электрические и комбинированные. При выборе типа приборов руководствуются тем, чтобы измерительные приборы обладали достаточной точностью и чувствительностью, а также имели простую конструкцию и быстро и легко могли быть установ¬ лены на испытуемую конструкцию.Наиболее простыми и широко распространенными являются ме¬ ханические измерительные приборы, однако при измерении очень малых деформаций механическое увеличение и преобразование из¬ меряемых величин в этих приборах не обеспечивает достаточной точности показаний.Электрические измерительные приборы по сравнению с механи¬ ческими обладают более высокой точностью и позволяют вести измерения одновременно во многих точках конструкции и на значи¬ тельном расстоянии от места испытаний. 'Для измерения перемещения одной точки конструкции относи¬ тельно неподвижной другой точки, т. е. для измерения прогибов, могут использоваться простые приспособления и специальные при¬ боры.Выбор их производят с учетом требуемой точности испытаний, величины возможного прогиба и других факторов.В тех случаях когда не требуется большая точность измерений и прогиб достигает значительной величины, применяются простые приспособления и устройства. В этом случае пользуются двумя рей¬ ками, одна из которых неподвижна, а другая, закрепленная наill
исследуемой конструкции, перемещается вместе с ней. По величине расхождения прямой линии, нанесенной на обе рейки, судят о величи¬ не прогиба (рис. 75).Прогиб может быть также зафик¬ сирован в виде от¬ резка вертикальной прямой на листе бу¬ маги, если к непо¬ движной рейке за¬ крепить планшет с бумагой а к верх¬ ней — прикрепить карандаш.Замеры прогибов можно производить также с помощью нивелира. Однако для получения более точных результатов пользуются специ¬ альными измери¬ тельными прибора¬ ми.В настоящее время к числу таких приборов относятся прогибо- меры Максимова, Емельянова, Аистова и др.Прогибомер Максимова состо¬ ит (рис. 76) из корпуса, внутри ко¬ торого находится диск, наглухо соединенный со шкивом, вращаю¬ щимся на оси. Диск соединен с маленьким роликом, ось кото¬ рого заканчивается указательной стрелкой. Шкала прогибомера имеет 100 делений, что соответст¬ вует линейному перемещению конструкции на 1 см.К испытуемой конструкции прогибомер крепится с помощью струбцины. Через шкив прибора перекидывается тонкая проволо¬ ка, один конец которой прикреп¬ ляется к конструкции (если при¬ бор располагается на стойке) либо закрепляется к неподвиж¬ ной точке (если прибор крепится на самой конструкции), а на дру¬ гом конце подвешивается грузРис. 76. Схема прогибомера Н. Н. Максимова:/ — корпус; 2 — шкив; 8 — диск; 4 — указательная стрелка; 5 — шкала; € — ролик; 7 — ось вращения диска со шкивом; 8 — регулировочный винт; 9 — винт для прижима ролика к дискуа)Рис. 75. Схема определения величины прогиба с помощью простейших приспособлений:а — с помощью двух реек; б — с помощью планшета; / — неподвижная рейка; 2 — подвижная рейка; 3 — прямая черта на рейках; 4 — испытуемое изделие; 5 — струбцина; 6 — карандаш; 7 — планшет с бумагой112
(рис. 77). При появлении прогиба проволока вращает шкив, кото¬ рый с помощью диска и соединенного с ним ролика поворачивает стрелку. Во избежание искажений показаний проволока подбира¬ ется ровной и гладкой без видимых дефектов и искривлений.Рис. 77. Схемы установки прогибомеров:а, б — ори испытании конструкций в горизонтальном положении; в, г, д — при испытании конструкций в вертикальном положении; 1 — испытуемая конструкция; 2 — прогибомер; 3 — проволока; 4 —подвесной груз; 5 —струбцина прогибом ер а; 6 — закрепленный конец прово¬ локи; 7 — стойка; 8 — подставка с грузам; 9 — специальная струбцина; 10 — прижимный грузВ качестве прогибомера для замера небольших перемещений (до 10 мм) может быть использован широко распространенный в изме¬ рительной технике индикатор (рис. 78), состоящий из корпуса, через который проходит металлический стержень с зубчатой нарезкой. Стержень, перемещаясь вдоль своей оси, вращает зубчатый сектор и шестеренку, которая соединена с указательной стрелкой. Величина отклонения стрелки устанавливается по шкале, цена деления кото-, рой равна Vloo мм. Для более точных измерений применяются инди¬ каторы со шкалой Viooo мм.При измерении перемещений следят, чтобы в местах касания поверхность конструкции была гладкой и ровной, в противном слу¬ чае в этих местах должны наклеиваться металлические пластинки.из
Установка индикатора осуществляется с помощью штатива (рис. 79).Прогибомеры с использованием индикатора имеют простую кон¬ струкцию и могут быть изготовлены в незаводских условиях. При¬ мером такого прогибомера может служить прибор ПН-1 (рис. 80), состоящий из корпуса с держателем индикатора, рычага с отвер¬ стиями для прохода осей, индикатора и планки для крепления про- гибомера к жесткому основанию.Рис. 78. Схема индикатора:1 — стержень;	2 — указательнаястрелка; 3 — шкала; 4 — маленькая шестеренка; 5 — зубчатый сектор; 6 — пружинаРис. 79. Схема закрепления ин¬ дикатора с помощью штатива:1 — стойка штатива; 2 — горизон¬ тальный стержень с кареткой; 3 — индикатор; 4 — металлическая плас¬ тинка; 5 — изделие; 6 — гайка для поворота стойкиДля измерения прогибов на испытуемую конструкцию подвеши¬ вается нить с небольшим грузом, которая пропускается через про¬ резь в хвостовике рычага и зажимается винтом, после чего закреп¬ ляют индикатор и устанавливают ось рычага в зависимости от сте¬ пени точности измерения прогиба конструкции.Основным недостатком рассмотренных приборов является то, что отсчет показаний производится периодически, что не дает пол¬ ного представления о непрерывности нарастания прогибов и прира¬ щения их в связи с развитием процесса ползучести железобетонных конструкций под нагрузкой.114
Для непрерывного наблюдения за величиной прогиба во многих точках испытуемой конструкции с дистанционной записью величи¬ ны перемещений в НИИСКе Госстроя СССР разработан прибор ИПД-1. Прибор состоит из датчиков и записывающего устройства. В качестве датчиков и приемников использованы сельсины, работа¬ ющие на промышленной частоте переменного тока. Датчики уста¬ навливаются в расчетных сечениях на неподвижных опорах в кон-Рис. 80. Схема установки прогабомера ПН-1:/ — корпус прибора; 2— держатель индикатора; 3 — индикатор; 4 — планка для крепления прогибомера; 5 — рычаге тремя отверстиями; 6 — испытуемая конструкция; 7 — нить; 8 — грузтакте с испытуемой конструкцией. Записывающее устройство вклю¬ чает приемники, соединяющиеся с датчиками проводами. Запись ве¬ личины измеряемого прогиба может производиться в масштабах 5:1, 10:1, 50: 1. Ход записи прямой ступенчатый и осуществляется раздельно при загружении конструкции и при выдержке под нагруз¬ кой (рис. 81).Записывающее устройство может находиться на любом расстоя¬ нии от места испытания конструкции.Для измерения углов поворота сечений железобетонных конст¬ рукций используют клинометры. Широкое распространение при испытаниях получили клинометры системы Стопани, Аистова и др.Клинометр Стопани состоит (рис. 82) из уровня, закрепленного шарнирно с планкой, микрометрического винта, лимба с делениями и струбцины для установки клинометра на исследуемой конструк¬ ции. После установки прибора уровень приводится в горизонтальное■3115
положение с таким расчетом, чтобы его, ось совпадала или была параллельна плоскости изгиба конструкции.При испытании конструкции сечение ее поворачивается и уро¬ вень выходит из горизонтального положения.Рис. 81. Схема записи прогибов при испытании балки прибором ИПД-1:/ — датчик; 2 —запись прогибовУгол поворота определяют по формуле* 8 tg* = —’где 6 — перемещение, равное 0,0055 (ci—с2) мм;I — база прибора, равная расстоянию от. центра шарнира до оси микрометрического винта, /=175 мм;С\ — е% — разность отсчетов при вертикальном перемещении микрометрического винта.Клинометр Аистова КА-4 состоит из трубчатого корпуса (рис. 83), внутри которого подвешен тяжелый маятник, микромет-116
11?
рического винта с дисковой шкалой и струбцины. К испытуемой конструкции прибор крепится в вертикальном положении. Поворот конструкции определяется по величине тангенса угла, который под¬ считывается по формуле такой же, как и для прибора Стопани, только за базу прибора принимается расстояние по вертикали от точки подвеса маятника до оси микрометрического винта.§ 2. Приборы для определения деформаций и трещинПри испытании конструкций для измерения малых деформаций ♦бетона (удлинения или укорочения) используются тензометры, поз¬ воляющие фиксировать эти деформации с большим увеличением.Рис. 84. Тензометр:*а — общий вид; б — кинематическая схема; / — корпус прибора;4 2 — стрелка; 3 — коромысло; •4 — рычаг; 5 — призма (подвижный нож); 6 — неподвижный нож; 7 — регулировочный винт; <3 — предохранительный кожух; 9 — пружина; 10— арретир; // — зеркальная шкала; L — база тензометра; А£ — величина деформацииВ зависимости от конструктивных особенностей тензометры мо¬ гут быть механические, электромеханические, струнные, проволоч- шые, тензометры сопротивления и др.Механические тензометры. Среди механических тензометров ^наибольшее распространение получил тензометр Гугенбергера (рис. 84), состоящий из корпуса, опорная часть которого выполнена •В виде конуса и призмы, к последней прикрепляется рычаг. Между стойкой прибора и рычагом с помощью шарнира закреплена стрел¬л 18
ка. При деформации опорной поверхности между конусом и приз¬ мой на расстоянии L произойдет поворот призмы на некоторый угол. На этот же угол повернется и соединенный с ней рычаг, кото¬ рый и вызовет отклонение стрелки в ту или другую сторону.Схема установки тензометра показана на рис. 85.При установке тензометров необходимо следить, чтобы они не располагались в местах, на которых при испытании возможна местная концентрация напряжений.Широкое распрост¬ ранение в испытатель¬ ной практике получи¬ ли тензометры Аи'стова ТА-2 и ТА-3, облада¬ ющие повышенной ус¬ тойчивостью и надеж¬ ностью в работе при испытаниях. Эти тензо¬ метры благодаря нали¬ чию диска позволяют измерять деформации в широких пределах без перестановки при¬ бора. Тензометр ТА-2 состоит из трех частей А, Б и 5, из которых верхняя часть А элек- троизолирована от двух других частей (рис. 86).Опорная часть прибора имеет две призмы — подвижную, входящую в паз вилки, и непо¬ движную. В верхней части А имеется раз¬ резная муфта, через ко¬ торую проходит мик¬ рометрический винт снаглухо насаженным на него диском. На диске имеется шкала, гра¬ дуированная в миллиметрах. Части А и Б соединены с генератором: сигналов высокой частоты. При измерении деформаций острие мик¬ рометрического винта путем поворота диска против часовой стрелки, доводят до контактной площадки пера, в результате чего электри¬ ческая цепь замыкается и по звуковому сигналу берется отсчет.. Затем поворотом диска в обратную сторону острие микровинта от¬ водится от пера и действие сигнала прекращается.При загружении конструкции длина участка, на котором уста¬ новлен тензометр, будет изменяться и вызывать поворот подвиж¬N/, ЛвоIVК—<гТАРис. 85. Схема установки тензометра:а — на бетоне; б — на арматуре; 1 — испытуемый эле¬ мент; 2 — подкладка; 3 — удлинитель; 4 — тензометр;. 5 — скрутка из мягкой проволоки; 6 — анкеровка про¬ волоки; 7 — упругая спица119»
ной призмы на некоторый угол. В этот момент снова вращают диск против часовой стрелки до соприкосновения с пером и в момент звукового сигнала делают второй отсчет.Деформация элемента определяется по формулеА/ = Шт,где AN — разность отсчетов по шкале, мм; т — цена одного деления шкалы.Один оборот диска соответствует деформации 100 мк, а полный ход микровинта позволяет измерить деформации до 800 мк.В случае необходимости определения деформации от сдвига ис¬ пользуется универсальный тензометр — сдвигомер Аистова ТСА. Этот прибор позволяет измерять продольные деформации как приРис. 86. Тензометр Аистова ТА-2:4 — неподвижная призма; 2 — подвижная призма; 3 — перо; 4 — микрометрический винт; 45 — натяжная гайка; 6 — диск со шкалой; 7 — указатель для отсчетов; 8—-счетчик; 9 — гене- . ратор сигналов звуковой частоты; 10 — струбцинаизмерении тензометром, так и деформации сдвига, работая как сдвигомер.Для измерения, деформаций при длительных испытр«^ду ^рпр. зобетОнных конструкций71согда обычные тензометры являются мало пригодными для измерений, используются компараторы.Компараторы бывают оптические и механические. Оптические компараторы состоят из штанги, установочных винтов и измери¬ тельного микроскопа. В зависимости от степени увеличения микро¬ скопа замер деформации с помощью оптических компараторов мо¬ жет производиться с точностью от 0,01 до 0,001 мм. Однако в силу тромоздкости и повышенной чувствительности к изменению окружа¬ ющей температуры оптические компараторы не получили широкого распространения.320
Наибольшее распространение в испытательной практике полу¬ чили механические компараторы.Механический компаратор системы С. А. Душечкина КД-2 (рис. 87) состоит из трубчатого корпуса, внутри которого располо¬ жен подвижный стержень, закрепленный с помощью плоских пру¬ жин, двух конических опорных ножек для опирания прибора, инди¬ катора и двух ручек для переноски прибора. Подвижный стержень выполнен из сплава железа и никеля и обладает очень малым ко¬ эффициентом линейного расширения.ЩУ7777778- 9-4 Ч"Г1'гРис. 87. Схема компаратора КД-2:а —установка компаратора; б — расчетная схема; / — корпус прибора; 2 — стержень; 3 —ин¬ дикатор; 4 —упор; 5 —ручки для переноса и установки прибора; 6 и 7 — конические опор¬ ные ножки; 8 — эталон; 9 — исследуемый элементКомпараторы устанавливаются на конструкцию только при не¬ обходимости взятия отсчета. Для этого на испытуемую конструк¬ цию наносятся две риски либо два углубления на расстоянии, рав- ном-базе компаратора. Одновременно такие жpj^^aГ^^^yглy^iл^ ния наносятся на эталон, выполненный из металла, обладающего незначительным коэффициентом линейного расширения. ~—~— При измерении деформаций поступают следующим образом. Вначале по нанесенным рискам устанавливают компаратор на эта¬ лоне и берут отсчет по индикатору. Затем прибор переносят на ис¬ следуемую конструкцию и совмещают опорные ножки с рисками на конструкции и снова берут отсчет.Величина деформации элемента конструкции вычисляется по формулеМ = Ы2-Ми121
где A/j — разность между длиной эталона и длиной исследуемого элемента, A/i = /2 — h;А12 — разность между длиной эталона и изменившейся длиной элемента после приложения нагрузки и деформации эле¬ мента, Д/г = W — ^1;1\ — расстояние между рисками на эталоне; h — расстояние между рисками на исследуемом элементе.Электрические тензометры. Для замера деформаций при испы¬ тании железобетонных конструкций широкое распространение по¬ лучили электрические приборы, состоящие из датчиков и регистри¬ рующей аппаратуры. В качестве датчиков используются датчики омического сопротивления, емкостные, индуктивные и .другие дат¬ чики. Регистрирующая аппарату¬ ра и электрические цепи, объеди¬ няющие датчики, собираются по мостовой, потенциометрической, дифференциальной и другим схе¬ мам.Наибольшее распространение при испытаниях получили датчи¬ ки омического сопротивления с мостовой измерительной схемой. Принцип работы датчика сопро¬ тивления основан на тензометри- ческом эффекте, который заклю¬ чается в том, что металлическая проволока может изменять свое омическое сопротивление в зави¬ симости от ее деформации при ра¬ стягивающих или сжимающих на¬ грузках. Датчики изготовляют из тонкой константановой или ни- хромовой проволоки толщиной 0,02—0,08 мм, которую укладывают в виде петель одинаковой длины на полоску тонкой бумаги и при¬ клеивают специальным клеем. Сверху на датчик также наклеивают полоску тонкой бумаги для предохранения его от повреждений (рис. 88). Концы проволоки соединяются с проводами, которые подключаются к измерительной аппаратуре.Кроме датчиков, изготовляемых на бумажной основе типа ПБ, для электротензометрических измерений используют проволочные датчики на пленочной основе типа ПП и датчики фольговые ФК.Фольговые датчики изготовляются трех видов — прямоуголь¬ ные, розеточные и мембранные.Прямоугольные датчики (ФКП) используются для измерений деформаций в заданном направлении вдоль главной оси.Розеточные датчики (ФКР) иЬпользуются в том случае, когда величина и направления главных деформаций неизвестны. Элемен¬ ты розеток этих датчиков располагаются на одной подложке.Рис. 88. Проволочный тензодатчик сопротивления;/ — проволочная решетка; 2 — бумаж¬ ная основа; 3 — выводы из медной проволоки; 4 — верхняя предохрани¬ тельная бумажная полоска; 5 — элемент конструкции122
Мембранные датчики (ФКМ) используются для определения касательных и радиальных напряжений в упругих элементах испы¬ туемых конструкций.Датчики наклеиваются на поверхность исследуемой конструк¬ ции специальным водоустойчивым клеем (рис. 89), затем к вывод- иым концам, выполненным из медной проволоки, припаиваются; проводники, соединяющие датчики с измерительной аппаратурой.Основной характеристикой датчиков является их чувствитель¬ ность. Под чувствительностью дат¬ чика сопротивления понимают от¬ ношение относительного изменения омического сопротивления к от¬ носительной деформации проволоки на заданной длине датчика. Чувстви¬ тельность датчика определяется по формулеД7?о	 R _ A R~ Д/_	Re ’Iгде R — первоначальное сопротив¬ ление датчика, ом;Л/? — величина изменения сопро¬ тивления датчика при его деформации, ом\I -длииа (база) датчика,Л/ — величина деформации датчика, см\£ — -j	относительная линеиная деформация датчика.Датчики, выполненные из константановой проволоки, обладают чувствительностью S = 2,1 и используются в основном при испыта¬ ниях статической нагрузки, а датчики из нихромовой проволоки бо¬ лее чувствительны (5 = 3,5) и могут использоваться как при стати¬ ческих, так и при динамических испытаниях.Основные характеристики датчиков сопротивления приведены в табл. 19.Для измерения деформаций при статических испытаниях конст¬ рукции пользуются схемой измерительных неуравновешенных и уравновешенных мостов, обладающих высокой чувствитель¬ ностью и точностью регистрирующей аппаратуры.Измерительная схема (рис. 90) представляет собой четырехпле- чевый мостик, в котором наклеенный датчик (активный датчик) со¬ ставляет одно плечо, второе плечо составляет компенсационный датчик, который наклеивается на отдельный элемент, идентичный исследуемой конструкции и находящийся в идентичных темпера¬ турных условиях; третье и четвертое плечи представляют собой пе¬ ременные сопротивления, используемые для балансировки моста.Рис. 89. Схема расположе¬ ния тензодатчиков при опре¬ делении главных относи¬ тельных деформаций123
Таблица 19ХарактеристикаПроволочный датчик на бумаж¬ ной основе (ПБ)Проволочный датчик на пленоч¬ ной основе (ПП)Фольговый датчик сопротивления (ФКП)Пределы измеряемой дефор¬ мации, мм	0—300 • 10-50—300 • 10-40-300 . 10-5Интервал рабочих темпера¬ тур, град 	(—50) — (+50)(—50) + (100)(—50) — (+100)Допустимый рабочий ток, ма15—3515-35100—200Тензочувствительность . .1,8—2,11,9—2,12,1-2,2Сопротивление, ом ... .50—40050—40050-200База, мм	5-3015—3010 и 20Часовая ползучесть на бе¬ тоне 	1,50,20,5Замер величины изменения сопротивления активного датчика производится методом непосредственного отсчета при неуравнове¬ шенной схеме и методом нулевого отсчета при уравновешенной схеме моста.Рис. 90. Схемы измерительных мостов: а — схема неуравновешенного моста; б — схема уравневешенного моста; /?а — активный дат¬ чик; RK — компенсационный датчик; Ri и Я2 — переменные сопротивления для балансировки моста; / — гальванометр; 2 — протарированный реохордДля измерения деформаций при циклических загружениях ис¬ пользуются те же датчики, нр измерительную аппаратуру собирают пс* более сложной схеме.Измерение трещин. При испытании железобетонных конструк¬ ций необходимо внимательно следить за появлением трещин. Ос¬ мотр конструкции и замер появляющихся трещин производят с по¬ мощью лупы с увеличением в 2,5 раза либо с помощью отсчетного124
микроскопа МПБ-2, состоящего из цилиндрической трубки с объек¬ тивом. Внутри трубки, между объективом и окуляром расположена шкала с ценой деления 0,1 мм, а 24-кратное увеличение микроскопа позволяет легко обнаружить края трещин и произвести их замер (рис. 91).Замерять трещины можно также с помощью щупа. Щуп пред¬ ставляет собой набор тонких стальных пластинок различной тол¬ щины, закрепленных на одной оси. На каждой пластинке стоит но¬ мер, который соответствует ее толщине. В набор входит от 8 до 16 пластин толщиной от 0,05 до 1 мм.9)Рис. 91. Приборы для измерения трещин:а — отсчетный микроскоп МПБ-2; б — щуп; в — измерение ширины раскрытия трещины пой; / — трещина; 2 — деления на шкале лупылу-Замер трещин производится в первую очередь в зоне постоян¬ ного момента при сосредоточенной нагрузке и посередине третьей части конструкции при равномерно распределенной нагрузке. За¬ мер трещин ведется после каждой ступени загружения, но не реже чем через ступень.В Чехословакии для улавливания момента появления и фикси¬ рования трещин шириной '/юоо мм и более используют метод, осно¬ ванный на применении токопроводящего лака, который наносится тонкими полосами на участки поверхности исследуемой бетонной конструкции. В каждой полосе через трансформатор подводится ток. В результате этого полоса нагревается и равномерно отдает тепло бетону и в окружающую среду. В местах появления трещин125
отдача тепла бетону прекращается, и из-за быстрого повышения температуры токопроводящая полоса перегорает.Резкое повышение силы тока на амперметре фиксирует момент перегорания полосы, а следовательно, и появления трещины.При динамических испытаниях конструкций в электроцепь токо¬ проводящих полос включают счетчик, регистрирующий количества циклов нагрузки, приложенной до момента перегорания токопрово¬ дящей полосы.Для измерения трещин в Куйбышевском филиале института «Оргэнергострой» разработан полупроводниковый щелемер' ППЩ-1. Прибор предназначается для наблюдения за раскрытием трещин в строительных швах и может быть использован при испы¬ тании опытных железобетонных конструкций.Принцип работы прибора основан на замере индуктивности дат¬ чика при перемещенйи сердечника, находящегося внутри катушюг индуктивности. Датчик прибора состоит из двух частей — корпуса с катушками индуктивности и сердечника. При бетонировании кон¬ струкции подвижные элементы датчика бетонируются в одной час¬ ти, а стержень, соединенный с сердечником, — в другой части кон¬ струкции. При нагружении конструкции появление и раскрытие тре¬ щины вызывает .перемещение сердечника в катушке и изменение ее индуктивности. Это изменение фиксируется на шкале измери¬ тельного прибора, которая отградуирована в долях миллиметра.§ 3. Оборудование для загружения конструкцийЗагружение железобетонных конструкций при их испытаниях: осуществляется с помощью различных загрузочных устройств, ма¬ шин и приспособлений в зависимости от вида испытуемой конструк¬ ции и целей испытания.При испытании плит настилов и панелей, которое производится равномерно распределенной нагрузкой, загружение конструкции осуществляется штучными грузами, водой, сыпучими материалами* а также сжатым воздухом.В качестве штучных грузов используют чугунные, железобетон¬ ные либо кирпичные блоки, которые укладываются симметрична с вертикальными зазорами на всю высо/гу (рис. 92). Размеры штуч¬ ных грузов не должны превышать 7б пролета испытываемых изделий. Грузы обычно имеют стандартный вес и снабжаются захватными приспособлениями. Укладка грузов производится с помощью кра¬ нов без ударов, толчков и сотрясений, с соблюдением всех меропри¬ ятий, обеспечивающих безопасность работы и предотвращающих обрушение уложенных грузов.При загрузке изделий сыпучими материалами, песком, песчано¬ гравийными смесями и т. д. последние засыпаются в специальные ящики, которые устанавливаются поверх изделия. В пролете испы¬ тываемого изделия обычно устанавливают Четыре ящика с зазором на всю высоту в середине пролета шириной не менее 0,1 пролета126
и не менее 250 мм. Загрузка ящиков производится равномерными слоями с помощью ленточного транспортера либо краном, оборудо¬ ванным грейферным ковшом.При загрузке изделий водой для нее приспосабливают имею¬ щиеся в наличии емкости либо изготовляют специальные металли¬ ческие ящики, которые устанавливают поверх конструкций. В ка¬ честве емкостей для воды могут быть использованы и деревянные ящики-каркасы, выложенные внутри брезентом, прорезиненной тканью или другими водонепроницаемыми пленочными материа¬ лами. Загружение конструкций водой по сравнению с использова-/не менее 100§8*''£-DdDDDnnn О□□□□□□□ □□□□□□□□Рис. 92. Схема расположения штучных гру¬ зов при испытании плит:/ — теоретическая схема нагрузки; 2 — штучные грузы; 3 — расположение штучных грузов в планеРис. 93. Схема рычажного уст¬ ройства для испытания конструк¬ ций:1 — стойка; 2 — шарнир; 3 — рычаг; 4 — испытуемая конструкция; 5 — платфор¬ ма с грузомнием сыпучих и штучных грузов осуществляется более равномерно.Однако использование воды имеет и некоторые недостатки. Нежелательно увлажнение испытываемой конструкции при разли¬ вах и просачивании воды из емкостей, не всегда удается использо¬ вать воду для загружения конструкций с наклонными плоскостями и т. д.Загружение конструкций водой, штучными грузами и сыпучими материалами являемся трудоемким и мало производительным про¬ цессом, трудно поддается механизации и не всегда обеспечивает необходимую точность при проведении испытаний.Рычажные устройства. Для уменьшения количества штучных грузов часто для загружения конструкции используют рычажные устройства и приспособления. Рычажные устройства состоят из ры¬ чагов и подвесных платформ для размещения на них испытатель¬ ных грузов (рис. 93). Рычаги выполняются из жестких стальных балок с соотношением плечей от 1 : 3 до 1:8.127
При монтаже рычажной установки следует, чтобы обе точки опирания и точка подвешивания платформы с грузом находились на одной прямой. Передача давления от рычага на изделие осуще¬ ствляется через каток либо через специальную центрирующую под¬ кладку.Подвесные платформы выполняются из дерева в виде жестких дощатых щитов либо из металла в виде сварного металлического каркаса, обшитого листовым железом. Размер платформы выбира¬ ется в зависимости от вида штучных грузов и максимальной испы¬ тательной нагрузки и колеблется в плане от 1X1 до 2x2 м. Загру- жение платформ чаще всего осуществляется штучными грузами.Применение рычажных устройств для испытания конструкций хотя и уменьшает вес загрузочного материала, однако не исключает трудоемкий процесс загрузки и разгрузки платформ. В связи с этим рычажные устройства используются в полевых условиях для испы¬ тания небольших конструкций и при отсутствии специального испы¬ тательного оборудования.Гидравлические домкраты. Широкое распространение для на¬ гружения конструкций получили гидравлические домкраты. Они, обладая большой грузоподъемностью, обеспечивают плавность на¬ гружения конструкций и непрерывный контроль за нарастанием нагрузки. Гидравлические домкраты выбираются с учетом необхо¬ димой разрушающей нагрузки и максимально возможных проги¬ бов конструкции при испытании. Грузоподъемность принятого для испытаний домкрата не должна превышать двойного усилия, вызы¬ вающего разрушение конструкции, а ход поршня должен быть до¬ статочен для доведения конструкции до разрушения.Если величина ожидаемых прогибов превышает полный ход поршня, он может быть увеличен перестановкой домкрата на под¬ кладки.Для обеспечения необходимого давления в домкратах использу¬ ются насосы, смонтированные на домкратах, либо насосные стан¬ ции типа НСР-400, НСП-400 и др. Контроль за давлением в дом¬ кратах осуществляется с помощью манометров.Перед проведением испытаний гидравлические домкраты сов¬ местно с насосами и манометрами должны быть протарированы.Основные сведения о гидравлических домкратах приведены в табл. 20.Наибольшее распространение для проведения испытаний стро¬ ительных конструкций получили домкраты типа ДГ грузоподъем¬ ностью 100 и 200 Г. Домкраты этого типа выполняются со встроен¬ ным ручным насосом и без насоса.Домкрат ДГ-100 (рис. 94) состоит из цилиндра, облегченного плунжера с неподвижной манжетой и насоса. В корпусе насоса имеются резьбовые отверстия для заливки и спуска масла и для установки манометра.Получили распространение также облегченные домкраты ЦНИИСКа грузоподъемностью от 5 до 50 Т, питание которых мо-128
Таблица 20Тип домкратаШифрМаксималь¬ ное усилие, тРабочеедавление,атиХодпоршня,ммПлощадь поршня, CJ&Грузовые домкратыДГ-200200408155493ДГ-100100392155254ДГ-57100498200213Домкраты двойногоДГП63-31563400315162действияДГП31,5-20031,540020080Стержневые домкратыДГС63-31563400315161ДГС31,5-20031,540020082ДГС16-1251640012547жет осуществляться от насоса и от насосной станции. Домкраты этого типа могут быть с неподвижной манжетой, закрепленной при помощи распорных ко¬ лец, и домкраты с под¬ вижным манжетным уплотнением.Домкрат с подвиж¬ ным манжетным уп¬ лотнением (рис. 95) со¬ стоит из цилиндра, плунжера, внутри ко¬ торого расположен уд¬ линенный винт регули¬ ровки высоты, и мон¬ тажного уплотнения, прикрепленного к тор¬ цовой поверхности плунжера с помощью прижимного диска. В верхней торцовой части плунжера имеется сфе¬ рическое гнездо, через резьбовое отверстие которого происходит подсоединение трубо¬ проводов.К наиболее совер¬ шенному типу дом¬ кратов, обладающих2Рис. 94. Домкрат типа ДГ с встроенным насо¬ сом:/ — цилиндр; 2 — поршень; 5 — резервуар для масла:' 4 — привод насоса; о — пробки для спуска и залива масла129
небольшим весом и небольшими габаритами, относится домкрат се¬ рии ДГ-100-200М, выпускаемый Московским машиностроительным заводом им. М. И. Калинина и работающий по принципу удвоения силы. Домкрат (рис. 96) состоит из цилиндра, представляющего собой толстостенную трубу с приваренным днищем, составного плунжера, внутрь которого вставлен неподвижный поршень с по¬ лым штоком, и самоустанавливающейся опорной плиты. При работе домкрата масло под давлением попадает вначале в нижнюю по-Рис. 95. Домкрат с под- вижным манжетным уп¬ лотнением:/ — цилиндр; 2 — поршень; 3 — упорная гайка; 4 — удли¬ нительный винт; 5 — манже¬ та; 6 — рукояткаРис. 96. Домкрат ДГ-100- 200М:А, Б — рабочие полости дом¬ крата; I — цилиндр; 2 — состав¬ ной плунжер; 3 — гайка ограни¬ чения хода: 4 — сферическая опора; 5 — болт для крепления опоры; 6 — манжетылость, затем через отверстие в штоке — в верхнюю полость. Плун¬ жер при этом развивает суммарное усилиеP = g(FA + Рб),где g — давление масла;FА — нижняя рабочая полость;РБ — верхняя рабочая полость.Для испытания железобетонных конструкций с перехватом при больших прогибах балок и ферм используются специальные дом¬ краты (рис. 97 )серии ДГ-5+100П ЦНИИ строительных конст¬ рукций, состоящие из цилиндра, защемленного верхним и нижним фланцами, поршня с полой гильзой, через, которую по всей длине проходит резьбовой шток, и упорной гайки. На верхнем фланце130
цилиндра и под нижним фланцем располагаются стаканы. Нагне¬ таемое масло в нижнюю полость домкрата перемещает поршень и гильзу вверх. При подходе поршня к верхнему фланцу открыва¬ ются клапаны, и масло под давлением перепускается в верхнюю полость. Если испытание не завершено, упорную гайку переводят вниз, передавая усилие на корпус цилиндра. Затем подачей масла в нижнюю полость при открытой для слива верхней полости пере¬ водят поршень в исходное поло¬ жение. Такая операция может повторяться несколько раз. Для домкратов этого типа принимает¬ ся три перехвата. Ход поршня для всех домкратов грузоподъем¬ ностью от 5 до 100 Т составляет 100 мм.Динамометры. Динамометры служат для измерения усилий, возникающих при испытании кон¬ струкций, тарировании домкра¬ тов, испытательных машин и т. д.По принципу действия дина¬ мометры разделяются на три груп¬ пы: пружинные (ДП), гидравли¬ ческие (ДГ) и электрические (ДЭ).Каждый динамометр состоит из силового звена, передаточного устройства и регистрирующего устройства. В зависимости от вида динамометра силовое звено вы¬ полняется в виде пружин (пру¬ жинные динамометры), в виде цилиндра, заполненного маслом, и поршня (гидравлические дина¬ мометры) и в виде датчиков, вос¬ принимающих измеряемые усилия (электрические динамометры).Передаточное устройство яв¬ ляется связующей частью между силовым звеном и регистрирую¬ щим устройством динамометра.Передаточное устройство может быть механическим — в виде ры¬ чажных механизмов, гидравлическим — преобразующим усилие в гидравлическое давление и электрическим — обеспечивающим электрическую связь между датчиками и электроизмерительными приборами.\\\\4444\\\v"Рис. 97. Домкрат для испыта¬ ния конструкций с перехватом:А, Б — рабочие полости; 1 — резьбо¬ вой шток; 2 — цилиндр; 3 — пор¬ шень; 4 — гильза поршня; 5 — раз¬ резная гайка; 6 — канал для пода¬ чи масла в полость А; 7 — канал для подачи масла в полость Б; Я — упорная гайка; 9 — подставка труб¬ чатой формы131
Регистрирующее устройство динамометров может быть указа¬ тельным, пишущим и считающим.Широкое распространение в испытательной практике получили пружинные динамометры. Силовое звено в пружинных динамомет¬ рах выполняется из плоских, эллиптических, спиральных и кольце¬ вых пружин. Динамометр (рис. 98) с силовым звеном, выполнен¬ ным из полуэллиптических пружин, состоит из корпуса, двух пру¬ жин, концы которых соединены болтами, двух тяг для крепленияприцепных серег, зубчатого сектора, вращающего шесте¬ ренку с указательной стрелкой, и циферблатного указателя.Гидравлический поршневой динамометр (рис. 99) состоит из цилиндра с поршнем, масло¬ провода, пружины с рычагом и записывающего устройства.Под действием измеряемого усилия давление через масло¬ провод передается в цилиндр, подвешенный на пружине. В за¬ висимости от изменения давле¬ ния масла в цилиндре будет изменяться и величина дефор¬ мации пружины. Пружина свя¬ зана с рычагом, который мо жет указывать или записывать величину измеряемого усилия.Динамометр (рис. 100) с электрической передачей со¬ стоит из пружины, тяги, рыча¬ га, зубчатого сектора и шесте¬ ренки, на оси которой находится поводок с ползунком. Ползунок скользит по контактным пластинам, которые связаны с регистриру¬ ющим устройством. Регистрирующее устройство выполняется по схеме неуравновешенного или уравновешенного мостов.Гидравлические прессы. Для статических испытаний на сжатие и изгиб мелких железобетонных изделий и деталей, а также круп¬ ных образцов конструкций могут использоваться гидравлические прессы типа ПСУ с нагрузкой при сжатии от 10000 до 500000 кГ. Для этих целей могут быть использованы также универсальные ис¬ пытательные машины для статических испытаний типа У ММ с пре¬ дельной нагрузкой от 10000 до 200000 кГ, а также универсальные испытательные машины для статических и динамических испытании типа МУП с максимальной статической нагрузкой от 20000 до200 000 кГ.	„	.Однако для испытания крупных железобетонных конструкций, панелей, балок, ригелей, ферм и других конструкций используютсяРис. 98. Пружинный динамометр:а —общий вид; б — кинематическая схема; / — полуэллиптические пружины; 2 — тяга, жестко соединенная с корпусом; 3 — тяга перемещаемая; 4 — зубчатый сектор; 5 — шестеренка; 6 — указательная стрелка132
гидравлические прессы типа ПММ с предельной нагрузкой при про¬ дольном изгибе от 125 до 500 Т. Техническая характеристика этих машин приведена в табл. 21.Рис. 99. Схема гидравлического динамометра:/ — поршень; 2 — цилиндр; 8 — маслопровод; 4 — цилиндр передаточного устройства; 5 — пор¬ шень; € — пружина; 7 — указательный рычаг; 8 — барабан записывающего устройства;9 — шкалаРис. 100. Схема динамометра с электрической передачей:/ — тяга; 2 — рычаг; 3 — зубчатый сектор; 4 — шестеренка; 5 — поводок; 6 — ползунок;7 — контактные пластиныПрессы этого типа чаще всего выполняются в виде самоходных двух- или четырехколонных испытательных машин с верхним распо¬ ложением гидравлической пары. Примером такого решения может служить испытательная машина типа ПСГ-100, которая вместе с пультом управления сблокирована в одном агрегате и смонтиро-133
Основные показателиаЯкч\о££СеО О LOю ю сч (N CS 1-1Йо§Й5;5;Сюсо"<Nсоою<м8ючXI saх00со££С8ю- S8 §(N «00 X* S !?О 00 (N 09XЮ00со£\С134
вана на передвижной тележке (рис. 101). В оснований машины в плоскости под углом 45° к направлению ее движения закреплены две колонны с упорной винтовой резьбой, которые сверху соедине¬ ны между собой поперечиной.По колоннам передвигается траверса, на которой закреплен плунжер рабочего цилиндра. При подаче масла в цилиндр послед¬ ний перемещается вниз и воздействует через плиту со сферическойРис. 101. Самоходная испытательная машина ПСГ-100:/ — плита стенда; 2 — катки для перемещения машины; 3 — механизм для подъема катков; 4 — основание машины; 5 — прижимные болты; 6 — колонны; 7 — верхняя плита; 8 — пере¬ движная траверса о гидроцилиндром; 9 поперечина; 10 — механизм для возврата цилиндра; // — механизм для перемещения траверсы; 12—маслопроводы; 13— пульт управления; 14 —механизм для перемещения машиныпятой на испытываемую конструкцию. Рабочий цилиндр с помощью гибких маслопроводов соединен с масляным насосом, расположен¬ ным в пульте управления. Там же расположены маятниковый сило- измеритель, стабилизатор давления, диаграммный аппарат, насос¬ ная установка и шкаф с электрооборудованием.Перемещение траверсы по винтовым колоннам осуществляется при помощи механического привода, смонтированного на самой135
траверсе. Для перемещения машины вдоль стенда используются катки, приводимые в движение электромеханическим приводом.Для закрепления машины в заданном месте катки подтягива¬ ются винтовым устройством вверх, и машина всей плоскостью ос¬ нования опускается на фундаментную плиту. Затем с помощью гаек, снабжённых штурвалами, крепится к ручьям (пазам) прижим¬ ными болтами.Для перевода машин с одних ручьев на другие используется траверсная тележка, расположенная в торце фундаментной плиты стенда. У другого торца фундаментной плиты устроен приямок для заводки в ручьи стенда тяг, болтов и других крепежных дета¬ лей, необходимых для крепления испытуемых конструкций.Наибольшее усилие, развиваемое машиной, составляет 100 Т.Более мощной испытательной машиной, обеспечивающей наи¬ большую нагрузку при продольном и поперечном изгибе соответ¬ ственно 250 и 125 Т, является пресс ПММ-500. Он состоит из вер¬ тикального четырехколонного корпуса в виде рамы, пульта управ¬ ления и насосной установки.Пресс снабжен гидравлическим приводом нижнего стола и ме¬ ханическим приводом подвижной траверсы.В основании пресса установлен цилиндр с плунжером, на кото¬ ром крепится нижний стол. Для подъема плунжера и создания необходимого усилия на испытуемый образец служит гидравличе¬ ский привод.Рабочее пространство для размещения испытуемого изделия в прессе устанавливается путем перемещения подвижной траверсы вверх по винтовым колоннам. Нагрузка, создаваемая прессом, от¬ считывается по круговой шкале, расположенной на пульте управле¬ ния.В прессе имеется устройство для автоматического поддержания заданной нагрузки.Г од в а VIIIНСПЫТАНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ И КОНСТРУКЦИЯ СТАТИЧЕСКОЙ И ДЙНАМИЧЕСкбЯ НАГРУЗКАМИ§ 1. Отбор конструкций и подготовка к испытаниюЕсли при изготовлении конструкции были нарушены требования государственных стандартов и технических условий, пройзводят статические испытания железобетонных конструкций для определе¬ ния их прочности, жесткости и трещиностойкости.Отбор конструкций для испытаний ведут в количестве не менее 1 % от каждой партии. Если партия содержит менее 200 шт. изде¬ лий, испытанию подлежит не менее 2 шт.136
Перед отбором конструкций для испытания просматривают пас¬ порта и отбирают несколько изделий, не выдержавших требований внешнего вида или по другим признакам, имеющим более низкое качество по сравнению с другими изделиями. Затем проверяют прочность бетона непосредственно в конструкции неразрушающими методами, обеспечивающими в 95% случаев отклонения от дейст¬ вительной прочности не более ±15%. Следует отметить, что про¬ верке неразрушающими методами подлежат все изделия при объе¬ ме бетона в одном изделии 1,5 м3 и более.На отобранные конст¬ рукции составляется акт, в котором указываются размеры конструкций и арматурных каркасов, механическая прочность арматуры и бетона, дата изготовления конструк¬ ции, обнаруженные де¬ фекты и т. д. Кроме этого, к этой документации при¬ лагается акт на скрытые работы с указанием рас¬ положения арматуры, качества инъецирования каналов и т. д.Для принятия расчет¬ ного сопротивления всей партии следят, чтобы в партию включа¬ лись изделия и конструкции, прочность бетона которых не снижа¬ лась бы более чем на 10% от средней прочности всех изделий, во¬ шедших в эту партию. Изделия с прочностью бетона, отклоняю¬ щейся от средней прочности в сторону уменьшения более чем на 10%, включаются в состав партии более низкой прочности.Перед испытанием разрабатывается методика его проведения с учетом условий работы конструкции, наличия испытательного оборудования и контрольно-измерительных приборов. Кроме этого, составляется схема расстановки приборов и журнал для записи наблюдений.Схема нагружения конструкции должна соответствовать требо¬ ваниям ГОСТов и технических условий. Для панелей, плоских и ребристых плит и др. принимают равномерно распределенную на¬ грузку, а для длинномерных изделий (балок, ригелей, прогонов и т. д.) — сосредоточенную нагрузку в виде двух или четырех гру¬ зов (рис. 102). Испытания могут проводиться на стендах в верти¬ кальном и горизонтальном положении конструкции, также с по¬ мощью специальных рычажных устройств.Опоры, на которые укладывается испытуемая конструкция, вы¬ полняются: одна — в виде подвижного катка диаметром 50 мм, уложенного между двумя прокладками, а другая — неподвижная,а)	5) ,ШШШШШПШШШШ77J7?.■3,Рис. 102. Схемы загружения конструк¬ ций:а — равномерно распределенной нагрузкой; б — сосредоточенной нагрузкой; / — баллон со сжатым воздухом; 2 — штучные грузы; 3 — траверса со штучным грузом; 4 — гидродом¬ крат137
выполняется в виде стального уголка или катка, приваренного к нижней прокладке (рис. 103).При испытании конструкции с помощью гидродомкратов обе опоры должны обладать подвижностью и их следует выполнять в виде подвижных катков диаметром от 50 до 100 мм.Прокладки, между которыми располагаются подвижные катки, делаются из листовой стали толщиной 20—30 мм и для плотногосоприкосновения с испы¬ туемой конструкцией со¬ единяются с помощью высокопрочного цемент¬ ного раствора.Обе опоры должны ус¬ танавливаться на одном уровне с помощью ниве¬ лира.До момента приложе¬ ния испытательной на¬ грузки с целью исключе¬ ния возможного смещения конструкции в период ус¬ тановки загруженных уст¬ ройств подвижный каток опоры должен заклини¬ ваться.Перед испытанием де¬ лается тщательный обмер и осмотр конструкции с зарисовкой всех заме¬ ченных трещин, околов и т. д. в журнале испытаний. Для лучшего обнаружения трещин при испытании производят предварительную побелку конструкции негустым известковым или меловым раство¬ ром состава от 1:3 до 1:5 (известковое тесто (или мел): вода).§ 2. Виды стендов для испытаний железобетонных изделий и конструкцийПростейшие стенды. При испытаниях мелких железобетонных изделий, а также для проведения испытаний в условиях строитель¬ ной площадки часто используют простейшие стенды временной конструкции. Такие стенды состоят из двух опор, выполненных из кирпича, бетона либо из сборных железобетонных элементов (рис. 104). Опоры располагаются на определенном расстоянии друг от друга и служат для установки на них испытываемых конст¬ рукций и загрузочных материалов.Между несущими опорами стенда имеются страховочные опоры, предусматриваемые на случай внезапного обрушения испытывае¬ мых конструкций. Высота опор принимается равной 0,6—1,2 му чтоРис. 103. Схемы опор:а — подвижная опора; б — неподвижная опора; / — стальные прокладки; 2 — стальной каток; 3 — испытуемая конструкция; 4 — приваренный уго¬ лок; 5 -г приваренный стальной каток138
должно обеспечивать свободный доступ к нижней поверхности ис¬ пытуемой конструкции.В качестве испытательной нагрузки на таких стендах исполь¬ зуется кирпич, бетонные блоки, ящики с песком и другие матери¬ алы.Нагружение и разгрузка испытуемых конструкций являются трудоемкой операцией и не обеспечивают равномерного распреде¬ ления нагрузки во времени.Стенды с использованием рычагов предназначены для испыта¬ ния железобетонных изделий, рассчитанных на сравнительно не¬ большие нагрузки, и выполняются с одним, двумя или несколь¬ кими рычагами, в зависимости от схемы загружения. Стенд;^пппппппппппппппшй"1гл5.11900Рис. 104. Схема простейшего стенда для испытания изделий на изгиб:1 — несущие опоры; 2 — страховочные опоры; 8 — подвижная опора; 4 — шарнирно-непод¬ вижная опора; б — испытуемое изделие; 6 — грузы(рис. 105) состоит из двух железобетонных опор, расположенных по торцам стенда, распределительной и опорной металлических балок, рычага и загрузочной платформы. При наличии одного ры¬ чага нагружение изделия производится в двух точках, а при нали¬ чии двух рычагов — в четырех точках. Нагрузка от рычага на изделие передается через распределительные балки.Стенды с использованием сжатого воздуха. При испытании плит и других изделий равномерно распределительной нагрузкой используются стенды с нагружением сжатым воздухом. Стенд (рис. 106) состоит из опор, на которые опирается испытуемая плита, воздушной камеры, выполненной в виде резинового баллона, заключенного в резиновый чехол, прижимного щита, укладывае¬ мого поверх воздушной камеры, тяг и прижимных балок, располо¬ женных сверху на прижимном щите. Давление в камере создается при помощи компрессора и определяется по водяному или ртут¬ ному манометру, который присоединяется с помощью шланга к штуцеру воздушной камеры. Нагрузка от камеры передается из¬ делию через прижимный щит и прижимные балки, закрепленные с помощью тяг к основанию стенда.Сборно-разборные стенды. Для испытания балок, ригелей и других длинномерных изделий пролетом от 6 до 18 ж могут быть использованы специальные сборно-разборные стенды.139
Сборно-разборный стенд выполнен в виде двух шпренгельных ферм, расположенных на расстоянии 1 м и собранных из прокат* ных стальных элементов (рис. 107). Нижний пояс стенда собран из двух швеллеров, соединенных диафрагмами, а верхний пояс и рас¬ косы выполнены из одной двутавровой балки.К нижнему поясу по его концам приварено по три металличе¬ ских косынки с отверстиями для крепления раскосов. РаскосыРис. 105. Схема стенда для испытаний при помощи рычагов:/ — железобетонные опоры' 2 — продольная балка стенда; 3 — опорная балка; 4 —чиспытуе¬ мое изделие; 5 —катки; 5 — распределительная балка; 7 — тяжи; в — опорный уголок; 9 — центрирующий уголок; 10 — рычаг; 11 — грузовая платформа; 12 — страховочная опоракрепятся у той или иной косынки в зависимости от пролета испы¬ туемой балки.На нижнем поясе стенда располагаются две опоры — подвиж¬ ная, выполненная в виде стального катка, и шарнирно-неподвиж¬ ная, в которой каток приварен к опорной балке. Опоры перестав¬ ляются вдоль стенда в зависимости от длины испытуемой балки и обеспечивают ее свободный поворот и горизонтальное переме¬ щение. Кроме этого, на нижнем поясе располагаются две тележки,140
*£2 я 5 * й я 2 ** 5о 3 с«ё 2 * Я5 К О S Я5*5?3 |с о. *нСС*аs4 с05 К X со н 3 сS8и8•- о.2.2 л & S <и 2 « Efо * >■Э 60« 5 э £ «а 2 I 5*	я 1 5*	« Эя-S0	д л <ив®а>.1	1 § 2 «к S.S.«.. с х2	я s I g.« о 1§<5 Ч UJ- «в **• ОН..о >>К к Си «в « са н* * Ь £ tr s я S Os2°в 5 ч s о Ж Я ТОEl-1fi!<о «5«~s-S&§?«Sа...о. ев й)««.аfsfr§ о a I §1141
с помощью которых балка перемещается вдоль стенда. Тележки оборудуются винтовыми домкратами для вертикального переме¬ щения балки перед установкой.Испытуемую балку могут устанавливать на стенд сверху до сборки раскосов и верхних поясов или заводят между двух ферм с торца стенда на тележке и с помощью домкратов опускают на опоры стенда.Для обеспечения устойчивости испытываемой балки ее раскреп¬ ляют расчалками и стойками с подкосами. На нижнем поясе у опор и посередине пролета укладывают страховочные прокладки из досок. Нагружение балки осуществляется с помощью гидродом¬ кратов. Усилия, создаваемые гидродомкратами, уравновешиваются самим стендом.Перестановка траверс на стенде осуществляется в зависимости от принятой схемы загружения балки.Стационарные стенды. Для испытания плит, панелей, ферм балок, ригелей и других конструкций широко используются ста¬ ционарные стенды.Конструкции стендов для испытания плит могут быть различ¬ ными в зависимости от типа плит, вида и целей испытаний.Стационарные испытательные стенды обычно располагаются в производственных корпусах заводов сборного железобетона, на складах готовой продукции либо в специальных помещениях, пред¬ назначенных для проведения испытаний.Стенды, расположенные на складах готовой продукции, эксплу¬ атируются только при положительной температуре окружающего воздуха.Плиты и панели в зависимости от условий работы могут испы¬ тываться на изгиб сосредоточенной нагрузкой или равномерно-рас¬ пределенной нагрузкой с использованием резинового баллона, на¬ полняемого сжатым воздухом, вертикальной или горизонтальной нагрузками, а также совместным воздействием вертикальной и го¬ ризонтальной нагрузок.Испытание плит и панелей производится на специальном стенде с железобетонной силовой плитой. Стенд состоит из двух опор — подвижной и шарнирно-неподвижной, обеспечивающих по¬ ворот и свободное горизонтальное перемещение испытываемой конструкции, продольных и поперечных балок, тяг и страховочных опор (рис. 108).Для сохранения устойчивости конструкции при испытании пре¬ дусмотрены стойки с расчалками, а также поперечные траверсы. Нагружение плиты осуществляется с помощью гидродомкра¬ тов.При испытании плиты штамповой нагрузкой штампы устанав¬ ливаются в любом месте по длине и ширине плиты в зависимости от принятой схемы испытания. Если испытание предусматривается одним штампом, нагрузка на плиту от домкрата передается через распределительный лист.143
При испытании панелей вертикальной нагрузкой^ панель может устанавливаться на двух опорах (подвижной и фарнирно-непо- движной) или на одной сплошной продольной опор*. Для сохране¬ ния устойчивости испытываемой конструкции на стенде предусмот¬ рены стойки с расчалками. Нагружение конструкции осуществля¬ ется двумя гидродомкратами. Под панелью устанавливаются две страховочные опоры.Рис. 108. Схема испытания плиты на стенде:/ — силовая плита; 2 — опоры стенда; 3 — распределительная траверса; 4 — страховочная опора; 6 — подвижные опоры; 6 — шарнирно-неподвижные опоры; 7 — тяга; 8 — распредели¬ тельные балки; 9 — гидродомкрат; 10 — поперечные балки; 11 — цанговый зажимПри комплексном испытании панелей, кроме гидродомкрата, используемого для вертикального нагружения, применяют гидро¬ домкраты либо грузовые платформы, которые через распредели¬ тельные балки создают горизонтальную нагрузку на панель.Грузовые платформы подвешиваются на силовом канате через блок, закрепленный на специальных стойках с подкосами. Стенд с использованием двух гидравлических домкратов состоит из двух колонн с опорными столиками, упорной стойки для крепления го¬ ризонтального домкрата, а также системы горизонтальных и вер¬ тикальных траверс.Нагружение панели гидродомкратами с передачей нагрузки через систему траверс обеспечивает одновременное и равномерное загружёние всех участков испытываемой панели.Стационарные стенды для испытания ферм выполняются в двух вариантах: с вертикальным и горизонтальным расположением ферм при их испытании.Стенд (рис. 109) с вертикальным рабочим расположением ферм состоит из силовой плиты, шарнирно-неподвижной и подвижной опор, комплекта траверс, металлических тяг диаметром 60 мм, гид¬ равлических домкратов, стоек с расчалками для сохранения устой¬ чивости фермы при ее испытании и страховочных опор.144
Стенд для| испытания ферм в горизонтальном положении состоит из бетонного основания, на которое укладываются опорные балки и деревянные брусья для крепления к ним металлических деталей подвижных и неподвижных опор (рис. 109,6).Фермы укладываются верхними поясами друг к другу и соеди¬ няются между собой с помощью тяг.В горизонтальном положении фермы закрепляются с помощью швеллеров, которые соединяются тягами с опорными балками.Рис. 109. Схемы стенда для испытания ферм в рабочем (а) и в горизонтальном (6)положениях:J — силовая плита; 2 — шарнирно-неподвижная опора; 3 —подвижная опора; 4 — продольная траверса; 5 — поперечная траверса; 6 — испытуемая конструкция; 7 — гидродомкрат; 8 — тя¬ га; 9 — страховочная опораНагружение ферм осуществляется гидравлическими домкра¬ тами, устанавливаемыми в распор между верхними поясами и пе¬ редающими нагрузку через упорные трубы либо через распредели¬ тельные траверсы. Количество распределительных траверс, гид¬ равлических домкратов и выбор места их установки принимаются в соответствии со схемой испытания.Испытание балок на изгиб с кручением выполняется на специ¬ альном стенде (рис. 110), состоящем из силовой бетонной плиты, двух фундаментных опор, на которые опираются испытываемые балки, двух второстепенных балок, воспринимающих нагрузку от10 181145
гидравлических домкратов через продольные балки/тяг с оасчал- ками и двух поперечных траверс.Механизированные стенды. Наиболее совершенными, обеспечи¬ вающими возможность натурных испытаний крупных железобетон¬ ных конструкций, фрагментов и моделей сооружений, являются ме¬ ханизированные стенды.Примером такого стенда может служить механизированный стенд НИИСК Госстроя СССР, разработанный Г. А. Поповичем и JI. Н. Радченко. Стенд (рис. 111) состоит из мощной монолитной железобетонной фундаментной плиты толщиной 1,2 ж, служащей основанием стенда, и самоходных испытательных машин типаРис. 110. Схема стенда для испытания двух балок на изгиб с кручением:1 — силовая плита; 2— распределительная траверса; 3— тяга; 4— поперечная траверса; 5 — испытуемые балки; 6 — гидравлический домкрат; 7 — второстепенная балка; 8 — опоры стенда; 9 — расчалки тяги; 10 — продольная балкаПСГ-100, ПММ и т. д., перемещающихся в специальных пазах- ручьях на поверхности стенда. Стенд оборудуется четырьмя испы¬ тательными машинами, которые при необходимости могут с по¬ мощью траверсной тележки перемещаться с одних ручьев на дру¬ гие.Для совместной работы нескольких машин их гидравлические системы соединяются гибкими шлангами или кольцевым маслопро¬ водом с одним из' пультов управления.При ширине конструкций до 700, высоте до 3500 и длине до 21 000 мм конструкции испытываются в просвете между колоннами одной или нескольких машин, установленных в одну линию и ра¬ ботающих раздельно или при необходимости синхронно по задан¬ ной программе. При ширине конструкций более 700 мм они испы¬ тываются на средней полосе стенда между двумя рядами машин. Нагрузка в этом случае передается на конструкцию от двух спа¬ ренных машин посредством жесткой поперечной балки, на концы которой воздействуют машины.Стенд может быть использован для испытания сложных конст¬ рукций и узлов и с комбинированным загружением их при помощи146
п-д
испытательных машин, гидравлических домкратов,!?рычажных уст¬ ройств и гравитационной нагрузки.Автоматизированные стенды. Для контроля Жесткости сбор¬ ных железобетонных изделий в ЛКВВИА им. А. Ф. Можайского совместно с трестом «Оргтехстрой» разработан автоматический стенд, который представляет собой быстродействующую установ¬ ку, позволяющую контролировать плоские железобетонные изде¬ лия по начальной жесткости.Начальная жесткость устанавливается по величине суммарного прогиба от собственного веса и изделия при опирании его в сере¬ дине пролета и по краям.Нагружение и взвешивание конструкции, а также измерение прогиба и вычисление отношения веса к прогибу производятся на стенде автоматически.Автоматический стенд (рис. 112) состоит из двух опор с распре¬ делительными балками, контактными датчиками и расположенного посередине пролета, грузового измерительного домкрата с контакт¬ ным датчиком начала испытаний. Для проверки работы приборов и для обмятая неровностей бетона в местах опирания изделия про¬ изводят предварительный цикл нагружения, затем — основной. При установке изделия на стенд происходит замыкание контактных датчиков опирания и посылается сигнал в программирующее уст¬ ройство, которое включает электропривод грузового домкрата. В момент касания с изделием замыкается датчик начала испыта¬ ний.Нагружение изделия путем подъема его середины продолжа¬ ется до тех пор, пока не будет получен сигнал разрыва цепи одной из пар угловых датчиков опирания. В этот момент по величине пе¬ ремещения штока домкрата и определяют суммарный прогиб (от опирания в середине пролета и от опирания по концам) изделия и вычисляют жесткость по уравнению:В — Е1 = А -у-,где Е — начальный модуль упругости бетона;I — момент инерции сечения;А — коэффициент,I	— пролет изделия;G — собственный вес изделия;/ — суммарный прогиб изделия в точке опирания домкрата.В зависимости от жесткости, вычисляемой с помощью програм¬ мирующего устройства, устанавливается сортность и производится маркироьял изделия, после чего изделие разгружается, электродви¬ гатель домкрата выключается и подается сигнал на отгрузку изде¬ лия.148
Для заводских испытаний сборных железобетонных панелей шириной до 1500 мм служит автоматизированная установка АУ-4, разработанная в НИИСКе Госстроя СССР. Установка состоит из силового агрегата, самоходной тележки, пульта управления и уст¬ ройств, измеряющих прогибы в испытуемой конструкции. Силовой агрегат выполнен в виде двух сварных рам с четырьмя закреплен¬ ными на них гидродомкратами. К штокам гидродомкратов при¬ креплен стальной распределительный щит, к нижней стороне кото¬ рого прикреплена пнёвмокамера.S)VРис 112. Стенд для автоматического контроля железобетонных изделий по началь¬ ной жесткости:а —общий вид; б — электрическая схема; 1 — подрессорные опоры; 2 — распределительные балки; 3 — измерительный домкрат; 4, 5 — реле опирания; 6, 7, 8, 9 — угловые г -*тчики опи- рания; /0 — датчик начала измерения; 11— магнитная муфта сцепления прогиь.	/2 —контактный рычаг прогибомера; 13 — магнитная муфта сцепления весоизмерите.	Н>,16 — контакты весоизмерителя; 17 — электродвигатель привода домкрата; 18, 19 •- кс паевые выключатели подъема и опускания домкрата; 20 — программирующий механик 2> — блокмаркировкиДля подачи панели в установку предусматривается самоходная гележка, передвигающаяся по рельсовому пути от собственного ре¬ версивного привода. На тележке имеется опорная рама, располо¬ женная на штоках четырех гидроцилиндров, с помощью которых рама может подниматься или опускаться при вводе изделия14»
в установку. Сверху на опорной раме имеются две опоры — катко- вая и ножевая, самоустанавливающаяся в поперечной плоскости. Катковая опора с помощью винтового механизма может переме¬ щаться вдоль опорной рамы и изменяет величину пролета испыты¬ ваемой панели.Управление автоматической установкой осуществляется с пуль¬ та, где смонтированы основные узлы силоизмерительного устрой¬ ства, устройства для записи прогибов, насосная станция и магнит¬ ные пускатели.Прогибы панели измеряются датчиками, расположенными в нижней плоскости панели, посередине ее пролета и соединенными с записывающим устройством на пульте.Конструкция, устанавливаемая на пост контроля, нажимает на дистанционные датчики, которые включают гидравлические за¬ хваты и силовые домкраты.Величина нагрузки, прогибов и ступеней нагружения записыва¬ ется на ленте автоматически. После достижения нагрузки задан¬ ной величины конструкция разгружается, а полученная автомати¬ ческая запись на ленте может характеризовать качество каждой испытанной конструкции.Опыт работы автоматизированной установки АУ-4 может быть использован при разработке установок для ускоренных испытаний железобетонных конструкций других видов.§ 3. Специализированные стенды для испытания железобетонных изделий и конструкцийДля испытания железобетонных изделий и конструкций, приме¬ няемых в гидротехническом, шахтном, транспортном, дорожном, сельскохозяйственном и других видах строительства, предусматри¬ ваются специализированные стенды и испытательные установки.Специализированные стенды проектируются индивидуально для каждого вида конструкций с учетом условий их работы, величины нагрузки, времени ее действия и других требований. В конструк¬ тивном отношении эти стенды могут быть простыми, если испыта¬ нию подлежит одно изделие, и весьма сложными и массивными, если будут испытываться несколько изделий, собранных в блоки, кольца и т. д.Стенды для испытания объемных элементов. Для испыта¬ ния крупных объемных элементов, а также для одновременного испытания нескольких железобетонных элементов используется универсальный многоручьевой стационарный стенд конструкции треста «Ленинградоргстрой». Стенд (рис. 113) состоит из силовой шестиручьевой железобетонной плиты и верхнего строения, пред¬ ставляющего собой шарнирные рамы, собранные из башмаков, стоек и комплекса траверс. Сборка стенда осуществляется с по¬ мощью мостового крана грузоподъемностью 10 Т. Перед сборкой стенда на силовой плите, в местах расчетных центров опор нано¬150
сятся риски, после чего с помощью болтов к силовой плите закреп¬ ляются башмаки, затем производится сборка стоек и траверс.Наличие траверс различной длины позволяет производить сбор¬ ку рам отличной ширины в зависимости от схемы испытаний.Загружение конструкций осуществляется с помощью гидравли¬ ческих домкратов, работающих от насосных станций.Для испытаний объемных блоков, блок-комнат в один и два этажа институтом «ЦНИИЭПЖилища» разработан специальный стенд, оборудованный силовой плитой и силовыми рамами с ис¬ пользованием гидравлических домкратов.Опирание блока при испытании осуществляется либо по четы¬ рем углам, либо по контуру блока на катковые и шаровые подвиж¬ ные опоры. Нагру¬ жение блока по уг¬ лам или вдоль стен осуществляется с по¬ мощью гидравличе¬ ских домкратов ли¬ бо рычажно-канат- ных установок, а на¬ гружение панелей пола и потолка — с помощью штучных грузов, воды или песка (рис. 114).Для исследова¬ ния горизонтальных стыков между объ¬ емными блоками, а также для уменьше¬ ния влияния жест¬ кости траверс на распределение дав¬ ления по стенам блоков разработан стенд, позволяющий испыты¬ вать блоки в два этажа.Стенды для испытания опор. Для испытания опор от каждой партии отбирают 5% образцов (но не менее 3 шт.) из разных мест штабеля.При отборе образцов проверяют величину отклонения от про¬ ектных размеров, толщину защитного слоя арматуры, неровности и искривления боковых поверхностей опоры. Выявленные отклоне¬ ния не должны превышать величин, приведенных в табл. 22.Перед испытанием опор проверяется прочность бетона по ре¬ зультатам испытания контрольных образцов в соответствии с ГОСТ 10180—67. Испытание опор производят в вертикальном и горизон¬ тальном положениях (рис. 115). Вертикальное испытание произво¬ дят преимущественно для определения прочности и устойчивости новых конструкций опор, для опытного определения нагрузки и т. д.Рис. 113. Схема стенда конструкции «Ленин- градоргстроя» для испытания объемных эле¬ ментов:/ — ручьи силовой плиты; 2— стойка; 3 — траверса; 4 — гидродомкраты; 5 — испытуемая блок-комната; 6 — башмак; 7 — насосная станция151
Таблица 22Наименование отклоненийДопуски, ММПо длине опоры 	±20По наружному диаметру	± 5По толщине стенки:в верхнем сечении	± 5в нижнем сечении	±10По толщине защитного слоя	± зИскривления боковых поверхностей на всю трубу не более 	20Расстояния между продольными стержнями ар¬ матуры 	±10Шаг спирали		±20Испытание опор в горизонтальном положении является основным и осуществляется на специальных стендах, оборудованных двумя фундаментами с фиксаторами. Нагружение опор производится с помощью лебедок, а контроль за усилием нагружения — динамо¬ метров.Рис. 114. Стенд для испытания блока комнат:/ — объемный блок; 2 — нижняя траверса силовой рамы; 3 — нижняя распределяющая тра¬ верса; 4 — верхняя распределяющая траверса; 5 — верхняя траверса силовой рамы; 6 — по¬ движная опора; 7 — неподвижная опора; в — тяга силовой рамы; 9 — гидравлические дом¬ краты; /0 — емкости для загружения пола водой; // — штучные грузы для загружения по¬ толка; 12 — страхующие опорыСтенд для испытания колец силосов. При возведении силосных корпусов элеваторов из сборных предварительно напряженных колец возникает необходимость в проверке несущей способности152
стен силосов, фактической величины предварительного натяжения арматуры, а также в оценке совместной работы арматуры и сбор¬ ных элементов снлоса.Для этой цели лабораторией предварительно напряженных конструкций НИИЖБа совместно с ЦНИЛ Госкомитета заготовок СССР разработан специальный стенд (рис. 116), состоящий из ос¬ нования, выполненного в виде железобетонной плиты, кольцевого упора, домкратных стоек с гидравлическими и винтовыми домкра¬ тами и насосной станции. Кольца силоса собираются из отдельныхРис. 115. Схемы испытаний железобетонных опор наружного освещения и кон¬ тактных сетей:а — испытание в вертикальном положении; б — испытание в горизонтальном положении; 1 — испытуемая опора; 2 — лебедка; 3 — подкладка с катком; 4 — трос; 5 — динамометр;€ — фиксаторы; 7 — фундаментыплит с криволинейным очертанием и стягиваются арматурой, рас- положенной в пазах плит.Натяжение арматуры на плиты кольца производится гидравли¬ ческой установкой системы Н. В. Сорокина с передачей давления через нажимные панели. После достижения арматурой заданного натяжения положение плит фиксируется винтовыми домкратами и производится замоноличивание швов между плитами. После153
приобретения бетоном замоноличивания заданной прочности винто¬ вые домкраты убираются и производится испытание колец. Испыта¬ ние колец осуществляется с помощью 16 домкратов и насосной станции.Нагрузка производится этапами и соответствует 0,1 разрушаю¬ щего усилия.Деформации арматуры и бетона при испытании измеряются электротензодатчиками.I-IРис. 116. Схема стенда для испытания предварительно напряженных колец сило-сов:I — основание стенда; 2 — кольцевой упор; 3 — домкратные стойки с гидравлическими и вин¬ товыми домкратами; 4 — нажимные панели; 5 — плиты испытываемого кольцаКонструкция стенда и описанная методика испытаний позво¬ ляют оценить не только работу кольца силоса, но и проверить ра¬ боту всей гидравлической системы стенда.Стенды для испытания тюбингов. Для испытания тюбингов, ис¬ пользуемых в подземном строительстве для отделки тоннелей, стволов шахт и т. д., разработаны специальные стенды. Стенды оборудуются системой домкратных установок, позволяющих в не¬154
is1'S:^н—шхххч*~7~t5 5500 4A5S 3 -150'которой степени имитировать горное давление, воспринимаемое тюбингами отделок при их эксплуатации.Для испытания тюбингов, предназначенных для отделки пере¬ гонных тоннелей метро, разработан специальный кольцевой стенд, оборудованный мощными гидравлическими домкратами. Стенд (рис. 117) состоит из опорной части, выполненной в виде железо¬ бетонного кольца с толщиной стенки 1150 мм и высотой 3700 мм, шести металлических распределительных подушек и двенадцати 200-тонных домкратов.Испытанию подвергаются три кольца, расположен¬ ных одно над другим, каждое из которых соби¬ рается из шести основ¬ ных и одного замкового блока.Пространство между опорной конструкцией стенда и кольцами отде¬ лок на всю высоту запол¬ няется песком.В секторе нагружения кольца для равномерного распределения усилий по¬ мещаются по две распре¬ делительные подушки против каждого ряда ко¬ лец. Каждая подушка вос¬ принимает усилие от двух домкратов и передает его кольцу обделки через про¬ межуточный слой песка.Замер давления на об¬ делку при испытании тю¬ бингов, строительстве и эксплуатации тоннелей осуществляется с по¬ мощью динамометриче¬ ских баллонов (специально подготовленных тюбингов) или блоков с применением струнных месдоз конструкции ЦНИИСа.Для подготовки к измерению на небольшом расстоянии от внешней поверхности тюбинга или блока закрепляют тонкий ме¬ таллический лист. В пространство, образовавшееся между листом и поверхностью блока, заливают битум для выравнивания давле¬ ния и исключения влияний на показания измерительных приборов. Затем в специальных отверстиях в спинке тюбинга или теле блока устанавливают месдозы.Рис. 117. Схема кольцевого стенда ЦНЙИС Минтрансстроя:1 — опорная конструкция стенда; 2 — гидрав¬ лические домкраты прямого хода; 3 — распре¬ делительные подушки; 4, 5 — пространство, за¬ полненное песком; 6 — возвратные домкраты;7 — кольцо обделки155
Количество подготовленных для измерения блоков назначают в зависимости от неравномерности горного давления, точности оценки и других факторов.Испытание тюбингов на монтажные нагрузки. Для получения абсолютной величины деформаций и разрушающих нагрузок, а так¬ же в целях разработки наиболее рентабельной в технико-экономиче¬ ском отношении конструкций производят испытание тюбингов на монтажные нагрузки.Для этого в институте ВНИИОМШС разработан стенд, обору¬ дованный четырьмя 25-тонными домкратами, гидравлическим на¬ сосом и четырьмя составными стойками, состоящими из труб диа¬ метром 80 мм (рис. 118).Гидродомкраты располагаются по осям болтовых отверстий тю¬ бинга и синхронно передают усилие через стойки на кольцевые ребра тюбинга. Замер деформаций по контуру тюбинга произво¬ дится с помощью индикаторов, закрепленных на самостоятельных стойках, обеспечивающих горизонтальное и вертикальное переме¬ щение осей.§ 4. Проведение испытаний и оценка полученных результатовИспытание конструкций производят при положительной темпе¬ ратуре воздуха после испытания стандартных образцов размером 15X15X15 см, изготовленных в день бетонирования конструкции из одного и того же состава бетонной смеси.При бетонировании крупногабаритных конструкций отбор об¬ разцов должен проводиться из бетонной смеси, укладываемой в среднюю часть пролета и опорные участки конструкции. В день испытания конструкции рекомендуется также определять прочность бетона без разрушения приборами механического действия, уль¬ тразвуковыми или радиометрическими методами.Перед испытанием устанавливают все измерительные приборы, а в журнале испытаний зарисовывают схему расположения их на конструкции с привязкой точек установки.Для более точного фиксирования трещин на схеме на нижнюю и боковые грани испытуемой конструкции наносят сетку с размером ячеек от 20 до 30 см в зависимости от размеров конструкции.Перед нагружением конструкции освобождают катковые опоры от клиньев и проверяют опорные площадки на предмет свободного перемещения катков.Нагружение конструкции производится штучными грузами, ры¬ чажными приспособлениями и домкратами ступенями, не превы¬ шающими 10% от контрольной нагрузки по проверке прочности и 20% от контрольной нагрузки по проверке жесткости изделия. Во всех случаях нагрузка на конструкцию должна возрастать посте¬ пенно, без рывков и симметрично по длине конструкции.При нагружении конструкции штучными грузами следят, чтобы укладка их проводилась с вертикальными зазорами, обеспечиваю-156
шими свободное появление деформаций конструкции при ее испы¬ тании.Правильность установки измерительных приборов (плотности касания, исключение мертвого хода и т. д.) проверяется следующим образом: после нагружения двумя ступенями производят разгрузку конструкции до первой ступени и тщательно следят за показаниями приборов. В случае выявления отклонений в показаниях приборов последние должны быть сняты, отрегулированы и установлены за¬ ново.Рис. 118. Схема стенда для испытания тюбингов на монтажные нагрузки: I — составная стойка; 2 — гидравлические домкраты; 3 — насосПосле нагружения каждой ступенью производят отсчеты по приборам, и конструкция выдерживается под нагрузкой не менее 10 мин.Во время выдержки под нагрузкой производят осмотр конст¬ рукции и запись показаний приборов в ведомость, а также следят за появлением и развитием трещин. Трещины фиксируют каранда¬ шом на поверхности конструкции и заносят в журнал испытаний под порядковыми номерами с указанием ступени нагружения. Кроме этого, на поверхности конструкции после каждой ступени157
необходимо видимый конец трещины отмечать поперечной засечкой и указывать номер ступени нагружения. В конце выдержки, перед последующей ступенью нагружения, снова производят запись пока¬ заний приборов.При испытании конструкций, в которых трещины не допуска¬ ются, после приложения 90% контрольной нагрузки величину последующей ступени нагружения до появления первых трещин принимают равной 5% от контрольной нагрузки, а после появления трещин — принятыми равными ступенями загружения.Если нагрузка на конструкцию достигает нормативной величи¬ ны, нагружение ее прекращают и выдерживают под этой нагрузкой не менее 30 мин. Затем конструкцию нагружают принятыми сту¬ пенями до разрушения.Незадолго до разрушения конструкции при нагрузке 80% от теоретической величины все измерительные приборы, установлен¬ ные на конструкции, снимаются.Разрушение может быть установлено визуально, когда проис¬ ходит разрыв арматуры и разрушение бетона в сжатой зоне и у опор, а также по приборам, ширине раскрытия трещин (более 1,5 мм) и величине прогиба, который после последней ступени нагружения будет равным или большим суммарного прогиба от пяти предыдущих ступеней нагружения. Разрушение конструкции характеризуется прогибом, величина которого превышает Vso дли¬ ны пролета.Далее определяется отношение£ Рразр	„ _-sr-5	 и сопоставляется с величиной С,Ъ г*расчгде 2Рра3р —суммарная разрушающая нагрузка с учетом собст¬ венного веса;2/расч — суммарная расчетная нагрузка с учетом собствен¬ ного веса.Согласно ГОСТ 8829—66 величина С в зависимости от харак¬ тера разрушения конструкции при статическом испытании для тяжелых и легких бетонов должна быть не менее: при текучести продольной растянутой арматуры и при раздроблении бетона сжа¬ той зоны одновременно с текучестью продольной растянутой арма¬ туры—1,4; при разрыве продольной арматуры, раздроблении бе¬ тона сжатой зоны Или разрушения его по косым трещинам, а так¬ же при выдергивании арматуры и расколе бетона по торцам — 1,6.Жесткость характеризуется величиной прогиба, появляющегося в середине пролета испытуемой конструкции при ее нагружении нормативной нагрузкой. Если величина фактического прогиба при нагружении конструкции нормативной нагрузкой не превышает бо¬ лее чем на 10% величину теоретического, прогиба, конструкция удовлетворяет требованиям жесткости.158
По трещиностойкости конструкция считается выдержавшей ис¬ пытание, если у нее появление первых трещин произойдет при нагрузках, превышающих расчетную или нормативную (для пер¬ вой и второй категорий трещиностойкости), и раскрытие трещин при нормативной нагрузке будет не более 0,1—0,2 мм (для конст¬ рукций третьей категории трещиностойкости).После испытания конструкции производят фотографирование разрушившихся участков конструкции, а также участков с наибо¬ лее характерными трещинами, и составляется отсчет об испыта¬ ниях.В отчете приводится теоретический расчет конструкции, дается обоснование выбора методики испытания, а также делаются вы¬ воды с оценкой прочности, жесткости и трещиностойкости конст¬ рукции и всей партии.В некоторых случаях, по согласованию сторон, изделия из пар¬ тии, забракованные по результатам испытаний на жесткость, могут быть испытаны поштучно. Допускается производить также испы¬ тания поштучно, если изделия забракованы вследствие недостаточ¬ ной трещиностойкости. В этом случае, если при достижении конт¬ рольной нагрузки на трещиностойкость не возникает трещин, изде¬ лия могут быть приняты для использования.§ 5. Динамические испытанияДинамические показатели свойств строительных материалов.Известно, что сопротивление строительных материалов различным механическим воздействиям не одинаково и зависит от вида и ха¬ рактера приложения нагрузки. При статических нагружениях ма¬ териала силы инерции не принимают участия и не оказывают влия¬ ния на результаты прочности этого материала.При динамических нагрузках в материале возникают различные волновые процессы и силы инерции влияют на результаты проч¬ ности. Таким образом, одни и те же материалы с одинаковыми ме¬ ханическими свойствами при статических и динамических способах нагружения будут давать различные показатели прочности.Этот вопрос заслуживает особого внимания, так как в практике строительные материалы испытываются преимущественно статиче¬ скими нагрузками. Однако в некоторых случаях (в дорржном деле и т. д.) строительные материалы воспринимают динамические на¬ грузки. Отсюда возникает необходимость в определении динами¬ ческих показателей свойств материала и установления корреляци¬ онной связи с показателями, полученными при статических испы¬ таниях.Основными динамическими показателями свойств строительных материалов являются коэффициент крепости, динамические — твер- дость, модуль упругости, коэффициент Пуассонат моТтуль гдвдгя, динамическая^удельная ^энергоемкость разрушения, акустическая жесткость и скорость прохождения упругих волн.159
Коэффициент крепости по Протодьякоиову определяется мето¬ дом толчения на специальном приборе и основан на пропорцио¬ нальности затраченной работы при дроблении материала получен¬ ному объему материала после дробления.Коэффициент крепости выражается формулойг _ 20/г J~ I ’где п — число ударов груза;/ — высота столбика измельченного материала в приборе. Динамическая твердость материала определяется с помощью прибора Шора по высоте отскока бойка.Динамический модуль упругости характеризуется скоростью распространения упругих волнЕа = С2р,где с — скорость волны, см/сек-,р — плотность материала, кг/см3.Динамический коэффициент Пуассона характеризуется ско¬ ростью распространения продольной и поперечной волн	0,5 -Я211 — 1 — R* 'где R — отношение скорости поперечной волны к скорости про¬ дольной волны.Динамический модуль сдвига определяется как произведение скорости поперечной волны на плотность материала.Динамическая удельная энергоемкость разрушения материала характеризуется сопротивляемостью образца удару падающего груза на вертикальном копре и определяется по формуле. _ Р(п + \)п уд — 2V 9где Р — вес груза, кГ;п — количество ударов, после которых был разрушен образец; V—объем образца, см3.Акустическая жесткость характеризуется сопротивляемостью материала распространению упругой волны и определяется как произведение плотности материала на скорость продольной волны.По скорости прохождения упругих волн (продольной и попе-’ речной) судят о строении и структуре материала, напряжениях под нагрузкой и его' динамических и упругих свойствах.Динамические нагрузки и колебательные процессы. Строитель* ные конструкции при их эксплуатации наряду с воздействием ста¬ тических нагрузок очень часто подвергаются динамическим воздей¬ ствиям. Источниками, вызывающими динамические нагрузки, яв¬160
ляются технологическое, грузоподъемное и транспортное оборудо¬ вание, ветровая нагрузка и т. д.Динамические нагрузки могут действовать на конструкцию непрерывно и периодически. Динамическая нагрузка в отличие от статической изменяется очень быстро и сопровождается значи¬ тельными силами инерции движущихся масс, а также колебатель¬ ными процессами.Основными характеристиками колебательных процессов явля¬ ются: амплитуда колебаний, характеризуемая величиной наиболь¬ шего отклонения колеблющейся массы от среднего или нулевого положения, и период колебаний — промежуток времени между двумя последовательными одинаковыми состояниями системы. В практике вместо периода колебаний часто используется обратная величина, называемая частотой колебаний.Наиболее простым и распространенным видом колебаний явля¬ ются гармонические колебания, выражаемые формулойх = a sin (a>t -)- s),где а — амплитуда колебаний; oit+e— фаза колебаний;е — начальная фаза колебаний.Частота колебаний в секунду равна п=со/2я, период колебаний /=2я/ю сек.Колебания бывают затухающие и незатухающие.Если амплитуда колебаний остается все время постоянной, ко¬ лебания называют незатухающими. Если же амплитуда колебаний с течением времени изменяется, т. е. уменьшается или увеличива¬ ется, колебания называются затухающими.Каждому упругому телу или конструкции свойственны опреде¬ ленный период и частота колебаний, которые называются собст¬ венными колебаниями. Собственные колебания, выведенные из положения равновесия упругого тела, постепенно затухают, если нет внешних сил, поддерживающих эти колебания. Если такие силы существуют и периодически будут изменяться, то под их дей¬ ствием упругое тело будет колебаться. Такие колебания называ¬ ются вынужденными колебаниями, а вызывающая их сила назы¬ вается возмущающей силой.Если частота возмущающей силы совпадает с частотой собст¬ венных колебаний, амплитуда колебаний. упругого тела начинает возрастать. Такое непрерывное возрастание амплитуды колебаний называется резонансом.Резонанс опасен для конструкций и сооружений, так как с воз¬ растанием амплитуды колебаний возрастают напряжения и дефор¬ мации, что может привести к разрушению конструкции. В связи с этим конструкции, подвергающиеся действию динамической на¬ грузки, рассчитываются таким образом, чтобы частота их собствен¬ ных колебаний не совпадала с частотой вынужденных колебаний, вызываемых возмущающей силой.И 181161
Измерения механических колебаний. Для измерения механиче¬ ских колебаний строительных конструкций и сооружений применя¬ ются виброметры. Виброметры, предназначенные для определения частоты колебаний, называются частотомерами, для определения амплитуды колебаний — амплитудомерами.Простейшая конструкция частотомера состоит из набора сталь¬ ных полосок, которые одним концом закреплены, а на другом снаб¬ жены грузами. Величина грузов подобрана так, что полоски настро¬ ены на различные частоты.Прибор прикрепляется к колеблющейся конструкции и следят за состоянием полосок. Если какая-нибудь из полосок с заранее известной собственной частотой окажется в состоянии резонанса, значит, ее собственная частота ближе всего к частоте колебаний конструкции. Зная частоту колебаний полоски, определяют частоту колебаний конструкции.В качестве приборов для измерения амплитуды колебаний без записи виброграмм могут использоваться вибромарки, индикато¬ ры, маятники и другие приборы.Вибромарка (мерный клин) применяется для быстрого измере¬ ния амплитуды колебаний, когда при определении не требуется - высокой точности. Вибромарка (рис. 119) представляет собой ку¬ сок чертежной бумаги, на которой вычерчивается треугольник со сторонами /=100 мм и h—5 мм. Вибромарка наклеивается на вер¬ тикальную поверхность вибрирующей конструкции. Измерение ам¬ плитуды колебаний с помощью вибромарки основано на том, что при частоте вибрации более 8 гц человеческий глаз не улавливает часто изменяющегося изображения треугольника, а воспринимает как сплошное изображение его в крайних положениях.Крайние положения треугольника улавливаются глазом в точке их пересечения, на расстоянии х от острия треугольника.Величину амплитуды получают из равенства подобных тре¬ угольников012345 6^89 W |_ -Г ,0	1 2 3 4 5 6 7 8 9 10	1	1 = 100 мм |Рис. 119. Схема вибромарки:а — при вибрации; б — без вибрации162
Треугольник разделяется на десять равных частей или градуи¬ руется в миллиметрах амплитуды колебаний.Для определения амплитуды колебаний может быть использо¬ ван индикатор. Он устанавливается вблизи вибрирующего эле¬ мента с таким расчетом, чтобы корпус его был жестко закреплен к неподвижному основанию, а штифт касался вибрирующей по¬ верхности. Кроме этого, ось штифта должна совпадать с направле¬ нием вибрации. По отклонению стрелки индикатора устанавливают крайние значения шкалы, а по разности крайних значений находят величину амплитуды колебаний.Для записи механических колебаний с получением виброграммы (рис. 120), позволяющей определять период, частоту, амплитудуh/havvv.--— «ЯАЛА*Рис. 120. Основные виды виброграмм, получаемые при записи колебаний:а — затухающие колебания; б — простое колебание одного тона; в — сложное колебание двух тонов; г — сложное колебание трех тонов; д—колебания от ударной нагрузки; е — ко¬ лебания при резонансеи форму колебаний, используются вибрографы. Вибрографы могут быть связанными, т. е. такими, которые при испытании соприкаса¬ ются с исследуемым объектом, и несвязанными. Наибольшее рас¬ пространение получили связанные вибрографы. В свою очередь, связанные вибрографы разделяются на механические и электроме¬ ханические.Среди механических приборов с записью колебаний на ленту наибольшее распространение получили вибрографы системы Гей¬ гера (рис. 121), состоящий из корпуса, соединенного с открытой коробкой, внутри которой расположена спиральная пружина с инерционной гирей на свободном конце, записывающего устройства с приводным часовым механизмом, рукоятки для натя¬ жения и ослабления пружины и крепежных приспособлений для крепления вибрографа к испытуемой конструкции.Виброграф устанавливается на испытываемой конструкции и колеблется вместе с ней. Запись колебаний корпуса вибрографа и инерционной гири, которая получает собственные свободные6)е)163
Рис. 121. Схема вибрографа системы Гейгера:/ —корпус; 2 — открытая коробка; 3— пружина; 4 — инерционная гиря; 5 — рукоятка; 6—пе¬ ро; 7 — леята; 8 — стержень; 9 — рычагколебания, осуществляется пером на ленте записывающего устрой¬ ства. Виброграф ВР-1 предназна¬ чен для замера колебаний с раз¬ махом от 0,05 до 6 мм и частота¬ ми от 5 до 100 гц.Виброграф (рис. 122) состоит из передающего рычажного и лентопротяжного механизмов (включая пружинный завод) и от¬ метчика времени.Измерение колебаний произво¬ дится при соприкосновении при¬ емного наконечника с испытуе¬ мым объектом. Запись ведется на бумажной ленте с помощью пера, оставляющего след на восковом слое ленты. Частота колебаний определяется с помощью отметчи¬ ка времени, находящегося в при¬ боре и дающего отметку на ленте каждую секунду. Отметчик вре¬ мени питается постоянным током (1,35 в) от батареи, помещаю¬ щейся в корпусе прибора, или от внешнего источника. Интервал времени, записываемый отметчи¬ ком времени на ленте, равен 1 сек. Ход штифта, колеблющегося вме¬ сте с испытуемым объектом, за¬ писывается соответственно соот¬ ношению плеч пишущего рычагап1 — наконечник; 2 — трубка; 3 — ипфт; 4 — зажимной винт; 5 — пружина; 6 — рычаг самописца; 7 — лента для записи; 8 — отметчик времени; 9 — отсек для приводного устройства; 10 — отсек для батарей¬ ки; 11 — заводной ключ;, 12 — пру¬ жина164
(которое равно '/б), «о может быть изменен специальный надстав¬ кой. Поэтому при расчете амплитуды нужно величину, замеренную па ленте, помножить на коэффициентДля определения величины малых амплитуд, записанных на ленте, пользуются микроскопом. Через отверстие в корпусе, закры¬ ваемое прозрачной задвижкой, можно наблюдать за записью и де¬ лать на ленте необходимые пометки.После окончания записи колебаний ленту отрывают и произво¬ дят обработку записи (рис. 123) в заданных точках. Амплитуду колебаний находят по формулегде k — коэффициент прибора, k=l/6;п — величина двойной амплитуды, выраженная через число де¬ лений по шкале микроскопа; й — цена одного деления шкалы микроскопа.Рис. 123. Схема записи амплитуды и частоты колебаний с помощью вибрографаВР-1:/ — лента для записи; 2 — метки времени; 3 — запись двойной амплитудыК электромеханическим измерительным приборам, используе¬ мым при динамических испытаниях, относятся электротензометри- ческие приборы и установки типа 8-АНЧ-7м, УТС1-ВТ-12, ТА-5 и др., позволяющие измерять динамические процессы с частотой отО	до 7000 гц одновременно в 12 точках (УТС1-ВТ-12).Установки для динамических испытаний. Для получения дина¬ мических характеристик строительных конструкций используют ударную или вибрационную нагрузку. Ударная нагрузка использу¬ ется при возбуждении вертикальных и горизонтальных колебаний. Простейшим устройством для возбуждения вертикальных колеба¬ ний является падающий с определенной высоты груз.Горизонтальные колебания возбуждаются также грузом, но подвешенным рядом с испытываемой конструкцией. Груз откло¬ няется на некоторое расстояние, и наносится удар в направлении, перпендикулярном к поверхности конструкции.Основным недостатком метода возбуждения вертикальных и го¬ ризонтальных колебаний ударной нагрузкой является то, что при1=!секI ‘/секI 23165
падении или ударе груз может вызвать местные разрушения кон¬ струкции, а также при падении участвует в колебательном движе¬ нии, снижая частоту собственных колебаний «конструкции.Более совершенными методами, обеспечивающими получение вынужденных колебаний с определенной частотой и амплитудой, являются вибрационные методы. Для получения вибрационной на¬ грузки используются вибрационные машины, установки и специальные стенды.Вибрационная машина (рис. 124) представляет собой систему, состоя¬ щую из двух вращающихся дисков с неуравновешенными массами. При вращении дисков возникает центро¬ бежная сила, которая может быть выражена уравнениемРц = /игш2,ЯЩ<1	fvLaJVгде т — масса неуравновешенного груза, m—Qlg\ g — ускорение силы тяжести;© — угловая скорость, ю=2я//; t — время одного оборота дис¬ ка, сек.В зависимости от положения дисков центробежные силы будут менять свое направление, а равно¬ действующая их будет равна сумме, если центробежные силы действуют в одном направлении, и нулю, если в противоположных направлениях.Таким образом, попеременное направление равнодействующих сил вибрационной машины вызывает ко¬ лебание испытываемой конструкции.Вибрационные машины в зависи¬ мости от вида конструкции и харак¬ тера испытаний (с двумя, четырьмя и с большим числом дисков) отлича¬ ются своим весом « конструктивны¬ ми особенностями. В ЦНИИСКе разработана вибрационная ус¬ тановка для испытаний на усталость металлических и железобетон¬ ных конструкций в натуральную величину, развивающая нагрузку до 100 Г.Вибрационная установка (рис. 125) состоит из жесткой плат¬ формы, опирающейся на пружины, траверсы для крепления испы¬Рис. 124. Схема работы ви¬ брационной машины:а — расположение дисков при вертикальной динамической на¬ грузке переменного знака; б — синусоида динамической нагруз¬ ки; / — вертикальное усилие равио нулю; II — максимальное усилие направлено вверх; III — вертикальное усилие равно ну¬ лю; /V — максимальное усилие направлено вниз166
тываемой конструкции, опорной стойки, центробежного вибратора, закрепленного на площадке, подвешиваемой на свободный конец испытываемой конструкции, и балластовых штучных грузов для нагрузки платформы.Нагружение конструкции, которая является составной частью установки и рассматривается как один из упругих элементов колеб¬ лющейся системы, осуществляется при помощи центробежного вибратора, подвешиваемого на свободном конце испытываемой конструкции.В Институте механики АН УССР разработана универсальная вибрационная испытательная установка Р-50, позволяющая прово-Рис. 125. Схема вибрационной установки:/ — жесткая платформа; 2 — опорные пружины; 3 — траверса для закрепления испытуемой конструкции; 4 — испытуемая конструкция; 5 — опорная стойка; б — площадка с центробеж¬ ным вибратором; 7— балластовые грузы; 8 — каткидить усталостные и вибрационные испытания в широком диапазоне частот строительных изделий и элементов конструкций при растя¬ жении, сжатии, плоском изгибе, кручении, изгибе с кручением и т. д.Принцип действия установки основан на возбуждении и регули¬ ровании вынужденных колебаний механических систем, используя их резонансные свойства.Возбуждение колебаний в установке осуществляется электро¬ магнитами четырех типов, которые питаются от специальных пре¬ образователей, обеспечивающих регулирование частоты и ампли¬ туды.Для измерения основных параметров колебательного движе¬ ния— частоты и амплитуды колебаний, скорости, ускорения и ко¬ личества циклов нагружения при испытаниях — используются167
электродинамические измерительные датчики, тензодатчики омиче¬ ского сопротивления, а также оптические методы измерений.Установка состоит из вибростенда, выполненного в виде массив¬ ной станины с силовым полем, вертикальной плитой (силовой стен¬ кой), передвижными колонками и верхней рамой (силовым потол¬ ком). Вибростенд оборудован сменными испытательными установ¬ ками, вибростолом и установкой для испытания образцов материа¬ лов на усталость при кручении.Электрическое оборудование установки сосредоточено в двух аппаратурных стойках, расположенных рядом с вибростендом. Уп¬ равление установкой осуществляется с пульта управления. Уста¬ новка позволяет проводить испытания при частотах колебаний от 15 до 400 гц.Глава IXСПЕЦИАЛЬНЫЕ ВИДЫ ИСПЫТАНИЙ ИЗДЕЛИЯ И КОНСТРУКЦИИ § 1. Испытание железобетонных безнапорных трубПриемка труб. Трубы принимаются партиями, состоящими из труб одного и того же диаметра по 200 шт. При приемке от каждой партии отбирают 10% труб для проверки размеров и внешнего вида.При осмотре труб следят, чтобы внутренняя поверхность трубы была гладкой, не было перекоса торцовых плоскостей, а обнару¬ женные искривления и неровности не превышали бы 5 мм на 1 пог. м длины трубы. Отдельные мелкие дефекты (раковины, око- лы и т. д.), обнаруженные как на внутренней, так и на внешней по¬ верхности, не должны превышать глубины 5 мм и длины 20 мм. Выступы, неровности, наплывы и т. д. толщиной более 2 мм на внутренней поверхности трубы не допускаются.Трубы должны иметь правильную цилиндрическую форму. Это определяется специальным шаблоном или с помощью металличе¬ ской линейкой с точностью до 1 мм. Допускаемые отклонения от га¬ баритных размеров труб с конической формой раструба не должны превышать ± 10 мм по длине трубы для всех диаметров и от ±2 до ±3 мм по толщине стенок, наружному диаметру и внутреннему диаметру раструбов в зависимости от диаметра условного прохода.Кроме внешнего осмотра.и проверки габаритных размеров, тру¬ бы испытываются на прочность, трещиностойкость, водопоглощение и гидравлическое давление.Для проведения этих испытаний от каждой партии отбирают не менее двух труб, которые удовлетворяют требованиям внешнего вида и габаритных размеров.Прочность и трещиностойкость труб определяется на специаль¬ но оборудованных испытательных стендах. Стенд представляет со¬168
бой стационарную прессовую установку либо установку, оборудо¬ ванную гидравлическим домкратом, обеспечивающим заданное усилие.Перед украдкой трубы на нижнюю опорную плиту стенда в створе испытаний устанавливаются два деревянных бруска сече¬ нием 10X10 см на расстоянии V12 D друг от друга. Для равномер¬ ности передачи давления бруски покрываются слоем гипса либо на них укладываются полосы из листовой резины, после чего плавно, без толчков и колебаний, на подготовленные бруски опускают тру¬ бу или часть ее длиной не менее 1 м. Сверху на трубу вдоль обра¬ зующей цилиндра снова укладывается слой гипса либо полосовой резины; затем временно прикручивается проволокой верхний дере¬ вянный брусок, на который прикрепляется жесткая металлическая траверса двутаврового или швеллерного сечения. Продольная ось траверсы должна совпадать с осью трубы, а точка вращения тра¬ версы должна совпадать с осью приложения нагрузки.Испытание труб производят при положительной температуре ступенями, равными 0,1 от разрушающей нагрузки со скоростью 500 кГ/мин на 1 пог. м трубы.Разрушающие нагрузки (кГ/пог. м) согласно ГОСТ 6482—63 не должны превышать значений, приведенных в табл. 23.Таблица 23Условный диаметр прохода, ммЖелезобетонные трубы нормальной прочностиЖелезобетонные трубы повышенной прочности200		300260030004002850350050031004000600345045007003900520080043505900900480066001000525073001200615087001500750010800На каждой ступени нагрузку поддерживают постоянной в тече¬ ние 5 мин. При нагрузке, равной 55% от разрушающей, производят тщательный осмотр трубы и замер величины появившихся и рас¬ крывшихся трещин.169
Если величина раскрытия трещин при этой нагрузке будет со¬ ставлять не более 0,2 мм, труба считается выдержавшей испытание на трещиностойкость. Прочность труб оценивается по наименьшей величине разрушающей нагрузки, характерными признаками кото¬ рой может быть разрушение бетона в сжатой зоне, разрыв арма¬ туры или отрыв ее от бетона и т. д.При неудовлетворительных результатах испытаний на проч¬ ность и трещиностойкость испытания повторяют на удвоенном ко¬ личестве образцов.Испытание на гидравлическое давление. Безнапорные трубы обычно используются для транспортирования атмосферных и сточ¬ ных вод самотеком при неполном заполнении сечения трубы. Од¬ нако в некоторых случаях лри их эксплуатации могут временно соз¬ даться условия, при которых гидростатический подпор достигает 5 м вод. ст.В связи с этим испытание труб на гидравлическое давление должно проводиться наравне с испытанием на прочность и трещи¬ ностойкость. Для проведения испытаний от каждой партии отби¬ рают не менее двух труб, внешний вид и размеры которых соответ¬ ствуют техническим условиям.Трубу герметически закрывают с обеих концов и нагнетают в нее воду до давления 0,5 ат. При этом давлении труба выдержи¬ вается в течение 10 мин, после чего ее наружная поверхность вни¬ мательно осматривается на предмет выявления участков с проса¬ чиванием воды. Если после истечения 10 мин на поверхности трубы не будет обнаружено просачивания воды в виде отдельных ка¬ пель, труба признается выдержавшей испытание на гидравлическое давление.Водопоглощение бетона труб определяют на трех образцах раз¬ мером от 100 до 400 см2, изъятых из различных участков трубы при испытании ее на прочность до разрушения. Отобранные образ¬ цы без видимых дефектов, раковин, трещин и т. д. помещают в су¬ шильный шкаф и высушивают при температуре 105—110° до посто¬ янного веса.После охлаждения образцы помещают в металлический сосуд и кипятят в течение 5 ч. После охлаждения воды образцы выни¬ мают, вытирают мягкой тканью и снова взвешивают.Водопоглощение вычисляют по формулеw = -gl ~ g2 100%,gi — вес образца, насыщенного водой, г;gz — вес образца, высушенного до постоянного веса, г.Воздействие агрессивной среды. При наличии кислых агрессив¬ ных сред возникает необходимость в проверке сопротивляемости бетона труб агрессивным воздействиям. По данным американской ассоциации по бетонным трубам, подобные испытания проводятся170
на образцах 10,2x10,2 см, которые выдерживаются в 0,1N растворе соляной кислоты в течение 6 недель.Образцы в количестве 20 шт. помещаются в специальный кон¬ тейнер с 18 отверстиями в днище для обеспечения всестороннего обтекания образцов раствором соляной кислоты. Через каждую неделю хранения образцы вынимаются из раствора и обдуваются сжатым воздухом для удаления продуктов разрушения с поверх¬ ности бетонных образцов. Затем образцы взвешиваются и снова погружаются в раствор.Потеря в весе определяется в процентах от первоначального веса образца во влажном состоянии.Исследования показали, что коррозионное действие 0,1N раст¬ вора НС1 в течение суток с последующей обдувкой сжатым возду¬ хом оказывает такое же коррозионное воздействие на бетонные дренажные трубы, как и кислые торфяные почвы (pH=6—6,5) в течение целого года.§ 2. Испытание железобетонных напорных трубЖелезобетонные напорные трубы принимаются партиями по 100 шт. При приемке проверяется качество внешнего вида, размеры труб, прочность, трещиностойкость и водонепроницаемость.Внешняя поверхность труб должна быть без раковин, пор, на¬ плывов, отколов и трещин. Особенно это относится к внутренней поверхности раструба и к наружной поверхности входящего конца трубы. На остальной части трубы в некоторых случаях допуска¬ ются отколы, раковины и наплывы на внутренней и наружной по¬ верхностях глубиной (толщиной) не более 5 мм и диаметром (дли¬ ной) не более 20 мм.Проверка размеров труб производится с помощью измеритель¬ ных шаблонов, штангенциркулей, нутромеров, калибров и т. д. За¬ мер толщины стенок трубы осуществляется с помощью штанген¬ циркуля не менее чем в четырех диаметрально противоположных точках сечения трубы.Наружный диаметр входящего конца трубы проверяется с по¬ мощью калибров не менее чем по двум взаимно перпендикулярным диаметрам.Внутренний диаметр раструба проверяется с помощью нутро¬ мера или штангенциркуля также по двум взаимно перпендикуляр¬ ным диаметрам в трех точках на расстоянии от торца трубы 40, 80 и 120 мм. Отклонения размеров труб от проектных значений не должны превышать ±4, ±5 мм по толщине стенки и внутреннему диаметру трубы и ±2 мм по наружному диаметру трубы и внут¬ реннему диаметру раструба.Для полного освидетельствования состояния поверхности труб проверяют также толщину защитного слоя бетона над ^арматурой и возможные ее отклонения. Толщину защитного слоя бетона171
и место расположения арматуры определяют с помощью электро¬ магнитных приборов типа ИЗС-1, СКИП-1 и др.При отсутствии приборов иногда толщину защитного слоя опре¬ деляют путем отбивки его в трех местах с последующей заделкой вскрытой арматуры цементно-песчаным раствором состава 1:3 (по весу). Отслоение защитного слоя бетона в трубах устанавливается путем простукивания наружной поверхности труб свинцовым мо¬ лотком.Прочность бетона труб определяют по результатам испытания контрольных образцов 10X10X10 см, изготовленных в соответст¬ вии с ГОСТ 10180—67, причем результаты испытаний умножаются на коэффициент 1,35.Более точные данные о прочности бетона в трубах могут быть получены при их статическом испытании.Статические испытания. При статических испытаниях труба или ее образец помещается в прессе таким образом, чтобы верти¬ кальная нагрузка передавалась через деревянные подкладки, рас¬ положенные сверху и снизу вдоль верхней и нижней образующих. В зарубежной практике вместо деревянных подкладок используют стальные, резиновые и пластмассовые подкладки. Во всех случаях наличие подкладок увеличивает площадь контакта с наружной поверхностью трубы, а это, в свою очередь, несколько завышает ве¬ личину раздавливаемой нагрузки по сравнению с теоретической. Отклонения от теоретических значений могут увеличиваться с уве¬ личением нагрузки и уменьшением диаметра испытываемых труб.При испытании железобетонных труб раздавливанием на прессе первые трещины обнаруживаются задолго до их разрушения. Так, некоторые исследователи установили, что на внутренней поверх¬ ности трубы трещины могут появляться при нагрузках, равных 0,3 от разрушающих, а на наружной — при нагрузках, равных 0,5 от разрушающих.Испытание на изгиб. Испытание железобетонных труб на изгиб производят с помощью силовой установки (рис. 126), состоящей из двух опорных траверс, закрепленных с помощью металлических тяжёй к фундаменту, двух гидравлических домкратов и распреде¬ лительных траверс, расположенных под опорами и над домкрата¬ ми. Распределительные траверсы выполнены в виде деревянных брусков с кривизной по контакту с трубой несколько меньшей, чем кривизна трубы.Для предохранения брусков от раздавливания они помещаются в металлические обоймы (в виде ящиков), выполненные из листо¬ вой стали. Давление в домкратах передается от насоса, соединен¬ ного общим трубопроводом, и измеряется манометром.Гидравлическое испытание труб производится для определе¬ ния водонепроницаемости и для определения прочности (трещино- стойкости) труб.Испытанию на водонепроницаемость внутренним гидравличе¬ ским давлением подвергаются все трубы партии. Это испытание172
осуществляется в кратковременном режиме с подъемом давления в течение 15—20 мин и с выдержкой не менее 10 мин под давле¬ нием, равным расчетному внутреннему давлению (с учетом гидрав¬ лического удара), умноженному на коэффициент 1,2.Гидравлические испытания труб осуществляются с помощью специальных устройств, оборудованных насосной установкой, обес-Рис. 126. Схема силовой установки для испытаний железобетонных труб на изгиб:/ — опорная стальная траверса; 2 — распределительная траверса; 3 — металлический тяж; 4 — испытуемая труба; 5 — домкрат гидравлический 200 Г; 6 — фундамент силовой установ¬ ки; 7 — предохранительные деревянные козлы1	2 3 4 5Рис. 127. Схема стенда для испытания труб:/ — испытываемая труба; 2 — тележка для подачи трубы на стенд; 3 — рама стенда; 4 — под¬ вижная плита; 5 — тяги с гидравлическим приводом; 6 — насос с электродвигателем; 7 — ком¬ плект сменной оснастки; 8 — неподвижная плита; 9 — насосы низкого и высокого давленияпечивающей подъем заданного давления, либо на специальных испытательных стендах.Испытательный стенд (рис. 127) состоит из металлической ра¬ мы, подвижной и неподвижной плиты, насосов низкого и высокого давления, тележки для подачи трубы на стенд и комплекта смен¬ ной оснастки, устанавливаемой в зависимости от диаметра трубы.173
Испытание труб производят в следующей последовательности. Труба укладывается на тележку испытательного стенда раструбной частью в сторону подвижной плиты, параллельно оси испытатель¬ ной установки. С помощью гидродомкрата в раструб вводится фланец и на втулочный конец трубы надвигают крышку. Уплотне¬ ние раструба трубы осуществляется с помощью резинового кольца.При уплотнении торцов трубы следят, чтобы конструкция заглу¬ шек или крышек соответствовала стыковому соединению, приня¬ тому в рабочих чертежах. Затем с помощью насоса трубу запол¬ няют водой, а вытесняемый воздух удаляется через патрубок в крышке установки. После заполнения трубы водой дальнейшее повышение давления (до максимального) осуществляется плавно и равномерно в течение 15—20 мин. Максимальное давление при испытании труб принимается согласно табл. 24 в зависимости от их диаметра.Таблица 24Диаметр труб, ммМаксимальное давление, кГ/см2при опрессовкепри испытании50027,521,570027,520,590026,020,5100026,019,5120023,018,5Труба считается выдержавшей испытание на водонепроницае¬ мость, если в течение 10 мин при указанном в таблице давлении на поверхности трубы не наблюдалось течи или фильтрации воды в виде мокрых пятен, капель и т. д.При испытании труб на прочность и трещиностойкость вели¬ чина внутреннего гидравлического давления повышается до вели¬ чины Рт, при превышении которой в стенке трубы будет обнару¬ жена первая трещина. Увеличение давления производится плавно и равномерно со скоростью 2 ати в минуту.Исследованиями А. Н. Попова и С. JI. Литвер установлено, что при испытании труб гидравлическим давлением прочность бетона при растяжении значительно ниже нормативного предела проч¬ ности бетона, испытываемого на воздухе.Остаточные деформации бетона после трехчасовой выдержки трубы под давлением 12 ати также были значительными (рис. 128). Исследования показали, что места будущего появления трещин на¬ мечаются при давлениях порядка 0,3 от разрушающего.174
Для полного представления о работе предварительно напряжен¬ ных железобетонных труб испытания следует производить комп¬ лексно при совместном действии внутреннего гидравлического давления и внешнего (раздавливающего двусторонней нагрузкой) на прессе или специальном стенде.Испытание стыков напорных железобетонных труб. Испытание монтажных стыков осуществляется непосредственно на опытном трубопроводе, собираемом из нескольких труб.Рис. 128. График остаточных деформаций бетона трубы, испытанной внутреннимгидростатическим давлениемОпытный трубопровод собирается на специальном испытатель¬ ном стенде, представляющем собой железобетонный лоток с опо¬ рами, на которые опирается трубопровод.На Березовском заводе строительных конструкций опытный тру¬ бопровод состоял из пяти труб с муфтовыми стыками, уплотненны¬ ми с помощью резиновых колец. На первом этапе при прямолиней¬ ном положении горизонтальной оси трубопровода он испытывался на водонепроницаемость стыков при давлении 4 ати в течение 15 мин и 6 ати в течение 5 мин. Затем при этом же давлении и вре¬ мени испытание повторяли при изломанном положении оси175
трубопровода. Излом оси трубопровода осуществлялся путем пере¬ мещения средней трубы с помощью двух гидравлических домкратов на величину 18—100 мм.На втором этапе трубопровод испытывался при более высоком давлении и большем времени выдерживания. При давлении 8 ати выдерживание составляло 15—20 мин, а при давлении 13 ати — 5—8 мин.Имитация гидравлического удара может осуществляться путем резкого попеременного спада и подъема давления от максималь¬ ного до 0.§ 3. Испытание железобетонных лотковИспытание железобетонных лотков производят на монтажные нагрузки, водонепроницаемость и жесткость, а также на трещино- стойкость и прочность.Рис. 129. Схема стенда для испытания железобетонных лотков на статическуюнагрузку:/ — опора с запорными устройствами; 2 — испытуемый лоток; 8 — металлическая рама для крепления измерительных приборов; 4 — трубопровод для наполнения лотка; 5 — бак для воды емкостью 6 м*Испытание лотков ведется на специальных стендах, оборудо¬ ванных двумя седлообразными опорами с заделанными торцами. Опирание лотка на седла осуществляется через специальные рези¬ новые подкладки.Испытание на водонепроницаемость производится равномерно- распределенной статической нагрузкой, которая создается водой. Воду в лоток подают ступенями, равными 20% объема воды в лот¬ ке, и выдерживают на каждой ступени от 10 до 20 мин. После до¬ стижения нормативной нагрузки, т. е. нагрузки, равной собствен¬ ному весу лотка и полному объему воды, лоток выдерживают в те¬ чение 24 ч. За это время в лотке не должно быть обнаружено тре¬ щин и признаков просачивания воды (рис. 129).Кроме этого, по индикаторам, установленным в нижней части лотка, у опор, следят за осадкой опор, а с помощью прогибомера176
системы Максимова, установленного в середине пролета, опреде¬ ляют величину прогиба лотка.Испытание на трещиностойкость и прочность. Испытанию под¬ вергается лоток, накануне испытанный на водонепроницаемость и не ранее чем через 12 ч после освобождения лотка от воды. За¬ грузка лотка осуществляется равномерно-распределенной нагруз¬ кой теми же ступенями, что и при испытании на водонепроницае¬ мость. В качестве загружающих средств используют гравий и воду до полного наполнения лотка, после чего нагружение продолжают штучными грузами. Прн нагрузках, приближающихся к трещино¬ образующим, а также приближающимся к разрушающим, ступени нагружения уменьшают до 10% от нормативной нагрузки.При загружении тщательно следят за работой лотка под на¬ грузкой и фиксируют момент появления первых трещин. Трещины фиксируют визуально или с помощью луп и замеряют отсчетным микроскопом или щупами. Результаты испытания лотка признаются удовлетворительными, если образование первых трещин и разруше¬ ние лотка произошли при нагрузках, равных или превышающих контрольные нагрузки. Контрольная нагрузка по трещинообразова- нию для лотков принимается равной 1,4 от нормативной нагрузки.При испытании на прочность и трещиностойкость (кроме тре¬ щин, образующихся на наружной поверхности лотка из-за раскры¬ тия бортов) могут появиться продольные трещины внутри по дну лотка. При нагружении лотка гравием с водой по вышеприве¬ денной методике момент появления этих трещин не удается уста¬ новить. В связи с этим для определения величины поперечного изгибающего момента ко времени появления продольных трещин ла¬ боратория тонкостенных конструкций НИИЖБа предложила на¬ гружение лотка производить с помощью резинового баллона, на¬ полняемого водой. Объем баллона принимается немного большим объема лотка с таким расчетом, чтобы он выступал над его поверх¬ ностью. После наполнения баллона водой для увеличения нагрузки на выступающую часть его укладывают пригруз из штучных гру¬ зов. По избыточному давлению воды в баллоне, контролируемому по манометру, и величине деформаций, замерянных двумя гори¬ зонтально поставленными прогибомерами, обнаруживается момент образования трещин. Появление продольных трещин должно быть при нагрузках не менее расчетных.§ 4. Испытание железобетонных свайПриемка свай. Приемка свай производится партиями, в состав которых входит от 50 до 100 свай, изготовленных из одних и тех же материалов и по одной и той же технологии.При приемке свай проверяют внешний вид их и размеры, а так¬ же испытывают на трещиностойкость от эксплуатационных нагру¬ зок и собственного веса.177
Для проверки размеров и внешнего вида от каждой партии от¬ бирают 5% свай, но не менее 5 шт. Отобранные сваи тщательно осматриваются и измеряются металлическим измерительным инст¬ рументом с точностью до 1 мм.При осмотре поверхности свай необходимо следить, чтобы все местные неровности и впадины не превышали глубины более 5 мм; наплывы, выступающие над поверхностью, — не более 8 мм; околы бетона на углах свай — не более 10 мм.В торцовой поверхности свай раковины и околы бетона не до¬ пускаются.При проверке размеров свай следят, чтобы отклонения от за¬ данных размеров не превышали следующих величин:±30 мм при длине свай до 10 м;±50 мм » » » более 10 м;+ 5 мм по смещению острия свай от центра;+10 мм по кривизне свай;+ 5 мм по размерам поперечного сечения.Кривизну сваи (стрелку вогнутости или выпуклости) определя¬ ют путем измерения величины зазора между туго натянутой про¬ волокой и боковой поверхностью сваи. Отклонения от прямого угла между торцовой я боковой поверхностями проверяют с помощью стального угольника. Если проверкой будут обнаружены отклоне¬ ния, превышающие допускаемые, хотя бы по одному из показате¬ лей, то по этому показателю производят повторные испытания на удвоенном количестве образцов, отобранных из той же партии.Прочность бетона свай определяют в соответствии с ГОСТ 10180—67.Испытание на трещиностойкость. Для испытания свай на тре- щиностойкость и проверки толщины защитного слоя бетона от каждой партии свай отбирают образцы в количестве не менее 2 шт.Согласно ГОСТ 10628—63 железобетонные сплошные сваи квадратного сечения рассчитываются на прочность и трещиностой¬ кость от нагрузки собственного веса сваи (с коэффициентом дина¬ мичности 1,5), возникающей при транспортировании и подъеме за одну точку на расстоянии 0,294 L от торца сваи, а также на проч¬ ность и трещиностойкость от эксплуатационных нагрузок.Испытания на трещиностойкость свай, рассчитанных на нагруз¬ ку от собственного веса, производят следующим образом. Железо¬ бетонную сваю укладывают на две опоры (рис. 130) и проводят тщательный осмотр ее верхней поверхности. Если на поверхности свай в местах над опорами появились трещины, производят замер ширины их раскрытия с точностью до 0,05 мм. Кроме замера тре¬ щин, во время испытаний замеряют также и образовавшиеся про¬ гибы.Для замера прогибов поступают следующим образом. Сваю ук¬ ладывают на две опоры, расположенные под монтажными петлями,178
и производят нивелировку сваи. Затем одну из опор перемещают на 0,5 м к середине сваи и снова производят нивелировку. Такое перемещение опоры в сторону середины делают несколько раз до тех пор, пока на поверхности сваи не появятся волосные трещины.Последовательная же нивелировка дает возможность просле¬ дить за величиной прогибов в зависимости от места расположения опор.Исследования Б. Ф. Горюнова показывают, что предварительно напряженные сваи обладают повышенной трещиностойкостью и имеют значительно меньшие прогибы по сравнению с ненапря¬ женными сваями.Сваи относятся к трещиностойким, если при испытании тре¬ щины не появятся. Если же при испытании трещины появились и ширина раскрытия их не превышает 0,3 мм, сваи относятся к ка¬ тегории нетрещиностойких и используются в строительстве, но не могут быть употреблены в агрессивной среде с по¬ переменным заморажи¬ ванием и оттаиванием.Если при испытании трещиностойких свай бу¬ дут обнаружены трещи¬ ны, а в нетрещиностой¬ ких сваях ширина рас¬ крытия их окажется бо¬ лее 3 мму необходимо про¬ извести повторные испы¬ тания на удвоенном коли¬ честве свай. Если такое явление будет обнаружено и при повторных испытаниях, все сваи данной партии испытываются на трещиностойкость поштучно.Исследованиями установлено, что основная часть трещин в сва¬ ях с ненапряженной арматурой возникает в результате так назы¬ ваемых монтажных напряжений, появляющихся в результате подъе¬ ма свай на копер за одну точку. Для предотвращения этого явления предусматривают добавочную монтажную арматуру, что ведет к значительному перерасходу металла и удорожанию выпускаемой продукции. Более того, монтажная арматура оказывается излиш¬ ней после установки сваи в рабочее положение.Однако дополнительное армирование может быть исключено, если предусмотреть некоторые мероприятия, предотвращающие или уменьшающие величину монтажных напряжений. Наиболее простым и доступным методом устранения добавочных напряжений является метод, заключающийся в том, что к поднимаемой свае прикрепляется стальной двутавр или свая временно обжимается с двух сторон стальным канатом.Испытание свай статической нагрузкой. Кроме определения прочности и трещиностойкости, необходимо знать несущую<1 / / /\0,36L ^^ ^ 0,36 LL *Рис. 130. Схема испытания сваи на трещино¬ стойкость:/ — овая; 2 — монтажные петли; 3 — штырь для фиксации места строповки при подъеме сваи на копер179
способность свай в грунте, что определяют двумя способами: ста¬ тическими и динамическими испытаниями.Статический способ испытания является трудоемким и дли¬ тельным по времени, однако более надежным по сравнению с ди¬ намическим. Загрузку свай при статических испытаниях произво¬ дят штучными грузами через грузовую платформу или с помощью домкратов на специальных установках (рис. 131).Испытание свай можно вести также и комбинированным спосо¬ бом с помощью гидравлических домкратов и нагруженной плат¬ формы. Испытание свай статической нагрузкой производят обычно не ранее чем через 48 ч после момента последней добивки.Загружают сваи равно¬ мерно без ударов, толчков и центрально по отношению к продольной оси.Осадка сваи измеряется с помощью прогибомеров, прикрепленных к неподвиж¬ ным опорам.Для измерения величин перемещений устанавлива¬ ется не менее трех прибо¬ ров— два в направлении перемещения сваи и один в направлении перпендику¬ лярном перемешению. За¬ грузка испытуемой сваи производится ступенями от 0,075 до 0,1 величины критической нагрузки, характеризуемой длительными» резко увеличивающимися значительными по величине перемеще¬ ниями сваи, либо полуторной расчетной нагрузки.Отсчеты по приборам снимаются через каждые 15 мин — при интенсивном погружении и через 30 мин — при затухании погруже¬ ния. После прекращения осадки сваю необходимо выдерживать под нагрузкой после каждой ступени загружения в течение 1,5 ч.Разгрузка сваи после испытания производится ступенями, рав¬ ными удвоенной ступени загрузки.Данные наблюдений в процессе испытаний записываются в жур¬ нал испытаний свай, где отмечается дата и время наблюдения, ве¬ личина ступеней загружения, показания приборов, величина пере¬ мещения сваи после каждой ступени загружения и между ступе¬ нями загружения, температура воздуха и т. д. Кроме этого, данные по испытанию сваи фиксируются актом испытаний.В тресте «Ленииградоргстрой» разработана установка для про¬ ведения испытаний свай комбинированным способом. Установка состоит из гидравлического домкрата типа ДГ-100 или ДГ-200, на¬ сосной станции типа НСП-400, упорной балки-траверсы, кронштей¬ нов для закрепления измерительных приборов и стоек, закреплен¬ ных иа специальных металлическихполозьях, которые загружаютсяРис. 131. Схема установки для стати¬ ческих испытаний свай:1 — анкерная свая; 2 — упорная балка; 3 — гидродомкрат; 4 — испытуемая свая180
штучными грузами на величину предполагаемой несущей способ¬ ности сваи.Комбинированный способ испытания не требует забивки спе¬ циальных анкерных свай, не нуждается в постоянном присутствии загрузочного крана и свая не испытывает вибрации.Испытание динамической нагрузкой в отличие от статической является менее точным, однако оно не требует специального за¬ грузочного оборудования и вспомогательных приспособлений (штучные грузы, гидродомкраты и т. д.) и осуществляется непо¬ средственно в процессе забивки и добивки свай. Несущая способ¬ ность сваи определяется в зависимости от затраченной работы молота при забивке, полученных отказов, поведения сваи при за¬ бивке « т. д.Перед забивкой составляется программа испытаний, где указы¬ вается глубина погружения, продолжительность перерыва при за¬ бивке, методика измерений отказов свай и упругих перемещений грунта и свай и т. д.Предельное сопротивление основания сваи при испытании ее динамической нагрузкой определяется по формуле Герсеванова в измененном (для удобства вычисления) виде *.-£(/>+£• где п — коэффициент для железобетонных свай с наголовником, п =150;F — площадь поперечного сечения сваи, м2;Q — вес ударной части молота, Т;Н — расчетная высота падения ударной части, см;I	— отказ (погружение сваи от одного удара), см;q— вес сваи с наголовником, Т.В зависимости от типа молота величину Я определяют следу¬ ющим образом:а)	при подвесном молоте или одиночного действия Н=Н\, где Н\ — величина хода ударной части молота, см;б)	при дизельном молоте или двойного действиягде Е — энергия удара молота, кГм (принимаемая по паспорту).Данные по испытанию свай заносятся в журнал испытаний и оформляются в виде акта испытаний.В журнале испытаний указывается характеристика сваи, удар¬ ного молота и приборов для измерения отказов, время начала и конца перерыва в забивке сваи и т. д.Дворжаком (ЧССР) разработан динамический метод испытания свай, заключающийся в том, что по «голове» сваи наносят слабый вертикальный или горизонтальный удар и записывают диаграмму181
колебаний сваи. При горизонтальном ударе обследуется неболь¬ шая верхняя часть сваи, при вертикальном ударе г—вся свая.Результаты испытаний записываются в виде диаграммы, на которой различаются колебания двух видов: низкочастотные коле¬ бания сваи в целом, как стержня, защемленного в грунте, и высо¬ кочастотные, собственные колебания, которые зависят от мате¬ риала сваи, монолитности, однородности и модуля упругости бе¬ тона, поперечного сечения и других факторов.По величине амплитуды и частоты низкочастотных и высоко¬ частотных колебаний определяют качество бетона свай.§ 5. Испытание струнобетонных шпалПриемка шпал. Испытанию струнобетонных шпал предшествует приемка, в процессе которой внешним осмотром и замерами основ¬ ных габаритных размеров устанавливается величина возможных отклонений по ТУ или ГОСТам.Для проверки качества изготовления и размеров шпал от каж¬ дой партии отбирают образцы в количестве 3%. Образцы тща¬ тельно осматриваются, обнаруженные дефекты (раковины, неров¬ ности, околы и т. д.) замеряются с помощью металлических линеек или других измерительных средств с точностью до 1 мм.Шпалы признаются удовлетворяющими требованиям техниче¬ ских условий, если по всем поверхностям каждой шпалы отдель¬ ные раковины не будут превышать глубины 5 мм и околы бетона — глубины 15 мм, суммарной площадью до 50 см2.Подрельсовые площадки должны быть гладкими, без раковин, заусенцев, наплывов и т. д. На кромках подрельсовых площадок допускаются околы бетона, если их глубина будет не более 5 мм и ширина — не более 10 мм, суммарной площадью не более 2% от всей площади подрельсовой площадки.Отклонения шпал от основных габаритных размеров допуска¬ ются не более ± 10 мм по длине, ±3 мм по ширине и +3 — 2 мм по высоте шпалы.Отклонения от проектного положения струн предварительно на¬ пряженной арматуры допускаются не более +2 мм. Если оказа¬ лось, что хотя бы в одном из отобранных образцов отклонения от заданных размеров будут превышать допускаемые техническими условиями, проверку повторяют не менее чем на 10% шпал, ото¬ бранных от данной партии. Если и в этом случае хотя бы на одном образце будут обнаружены отклонения в размерах, превышающих нормативные, шпалы всей партии проверяются поштучно. Проч¬ ность бетона шпал определяют в соответствии с ГОСТ 10180—67.Испытание шпал на трещиностойкость. Для проведения испы¬ таний от каждой партии отбирают образцы в количестве от 3 до 5 шт. в зависимости от размера партии. Образцы осматриваются и измеряются. Результаты замера и обнаруженные дефекты зано¬ сятся в журнал испытаний.182
Испытание производят статической нагрузкой с помощью гид¬ равлических прессов или домкратов, обеспечивающих плавность загруженйя и точность фиксируемой нагрузки в пределах ±2%. Каждый отобранный образец шпалы испытывается последователь¬ но в трех сечениях: в обоих подрельсовых сечениях и в среднем се¬ чении (рис. 132).550 1 \10-0 '<4-	t 1Л00 ш I , *006)13501350/1 р^ 1. i i Ч° .1Q0 , - р it%300300Ы ^2Рис. 132. Схема испытания струнобетонных шпал на трещиностойкость:о — в подрельсовом сечении; б — в среднем сечении; 1 — шпала; 2 — стальная пластинка; 3 — деревянная подкладка; 4 — стальной валик диаметром 30—40 ммПри испытании необходимо следить, чтобы нагрузка пресса увеличивалась равномерно со скоростью 100 кГ/сек или ступенями через 1 Г до контрольной нагрузки. При достижении контрольной нагрузки (для подрельсовых сечений 13 Г и для среднего сечения 12 Т) шпала выдерживается в течение 5 мин и тщательно осматри¬ вается на предмет выявления трещин в растянутой зоне бетона.Для лучшего обнаружения трещин используется лупа или от- счетный микроскоп типа МПБ-2 й т. д. Обнаруженные трещины за¬ меряются и фиксируются в журнале испытаний.Если при осмотре образцов, загруженных контрольной нагруз¬ кой, волосных трещин не обнаружено, партия считается выдержав¬ шей испытания на трещиностойкость. Если в контрольных образ¬ цах трещины будут обнаружены, партию шпал разделяют на мел¬ кие партии (по 100 шт.) и производят повторные испытания с от¬ бором контрольных образцов от каждой мелкой партии.183
РАЗДЕЛ ТРЕТИЙНЕРАЗРУШАЮЩИЕ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ, ИЗДЕЛИИ И КОНСТРУКЦИИГлава XИСПЫТАНИЕ БЕТОНА В КОНСТРУКЦИЯХ МЕТОДОМ МЕСТНЫХ РАЗРУШЕНИЯВопрос, связанный с контролем прочности бетона приборами без разрушения, является очень актуальным и представляет боль¬ шой практический интерес.Контроль прочности бетона на сжатие по результатам испыта¬ ний образцов-кубиков не может полностью удовлетворить требо¬ ваниям, предъявляемым к современным железобетонным конструк¬ циям. Результаты испытания образцов не всегда отражают дейст¬ вительную прочность в конструкциях. Это объясняется тем, что при изготовлении образцов не учитывается целый ряд производствен¬ ных факторов, которые связаны с отклонением от заданной дози¬ ровки составляющих для бетона; различием условий транспорти¬ рования, укладки и уплотнения бетона; различными режимами твердения, неодинаковым объемом бетона в образцах и изделиях, отсосом воды опалубкой; различным гидростатическим давлением и экзотермией бетона и многими другими случайными обстоятель¬ ствами.В связи с этим давно назрела необходимость в развитии и внед¬ рении методов и приборов, обеспечивающих быстрый и надежный контроль прочности бетона в изделиях без их разрушения.В СССР еще в годы первых пятилеток при строительстве круп¬ ных промышленных объектов было предложено немало различных методов контроля массивных бетонных и железобетонных конст¬ рукций. В тот период прочность бетона в конструкциях определя¬ лась по результатам местных разрушений, которые производились тем или иным способом в заранее намеченных местах испытывае¬ мой конструкции. К методам местных разрушений относятся огне¬ стрельный метод, методы испытаний на выдергивание металличе¬ ских стержней, отрыв затвердевшего бетона и т. д.184
§ 1. Огнестрельный методВпервые применение огнестрельного метода для испытания прочности бетона в сооружениях было предложено проф. Б. Г. Скрамтаевым еще в 1933 г. Этот метод применялся в основ¬ ном для испытания бетона низких марок (до 200 кГ/см2) в массив¬ ных монолитных бетонных и железобетонных сооружениях и при тщательном проведении подготовительных мероприятий давал удовлетворительные результаты.Метод проф. Б. Г. Скрамтаева. Этот метод заключается в том, что определение прочности бетона производится по объему ворон¬ ки, образующейся от удара пулей при выстреле из револьвера си¬ стемы «Наган».Для этого на испытуемой конструкции выбирается ровная и гладкая поверхность и с расстояния 6—8 м производят не менее 5 выстрелов в ранее намеченные точки, но находящиеся не ближе 5 см от края конструкции. После выстрела замеряют глубину и средний диаметр воронки и вычисляют объем по формулет т ъ<№ h	оV=--—CM-Более точное определение объема воронки может быть получено путем заполнения воронки мастикой с последующим определением объема или веса этой массы, израсходованной на заполнение во¬ ронки (табл. 25).Таблица 25Объем воронки, см3Прочность бетона, к Г 1см*Объем воронки, см8Прочность бетона, кГ1смй15,050I 2,51409,070I ■1705,5901,32004,01101,0300Этот метод позволяет определить прочность бетона с точностью ±25%. Однако условия, связанные с использованием огнестрель¬ ного оружия, а также обеспечение охраны труда при стрельбе, за¬ трудняют применение этого метода.Метод Ф. Ф. Полякова является разновидностью огнестрель¬ ного метода Б. Г. Скрамтаева. Прочность бетона определяется с помощью коротко-гладкоствольного ружья, которое разработано в двух вариантах прямого и бокового действия. Вместо пули удар' по бетону осуществляется специальным (выполненным из стали) наконечником гиперболической, шариковой или конусной формы.185
Кроме этого, инж. Ф. Ф. Поляков предложил специальное при* способление—насадку, которая при обстреле конструкции из на¬ гана по методу проф. Б. Г. Скрамтаева предохраняет от рекошета пуль и разлета осколков бетона при выстрелах.Метод треста «Магнитострой». В тресте «Магнитострой» для определения прочности бетона используется серийно изготовляе¬ мый строительно-монтажный пистолет СМП-1, с помощью которого в испытуемый бетон забивается стальной дюбель диаметром 5,5 мм и длиной 60 мм.После выстрела из пистолета, выступающую над поверхностью бетона часть дюбеля, замеряют линейкой. По замеренной величине определяют глубину проникания дюбеля в бетон. Между глубиной проникания дюбеля в бетон и прочностью бетона на сжатие уста¬ навливается зависимость.В испытуемую конструкцию следует забивать не менее шести дюбелей на расстоянии 15—20 см друг от друга. В расчет прини¬ маются близкие по значению величины заглубления.С помощью пистолета СМП-1 можно определять прочность бе¬ тона на глубине 20—30 мм. Однако следует отметить, что щебень крупностью более 30 мм вызывает неравномерное проникание дю¬ беля в бетон. Кроме этого, нельзя испытывать тонкостенные конст¬ рукции, в которых дюбель проходит насквозь либо вызывает ска¬ лывание при выстреле.Метод простукивания. Для испытания низкомарочных бетонов в неответственных конструкциях прочность бетона может устанав¬ ливаться по твердости при царапании металлическим «каранда¬ шом» или зубилом или по звуку и характеру следа при простуки¬ вании обычным молотком и т. п.Метод простукивания является довольно грубым, но простым и легко доступным для приблизительного определения прочности бетона, который в отдельных случаях применяется и в настоящее время. Для этого на поверхности испытуемого бетона выбирают гладкую площадку размером 100x100 мм и зачищают металличе¬ ской щеткой. После этого молотком весом 300—400 г наносят удар непосредственно по бетону или по слесарному зубилу, установлен¬ ному перпендикулярно к испытуемой поверхности. Величина следа, оставленного молотком или зубилом после удара на поверхности бетона-, а также звук при ударе будут характеризовать прочность бетона, которая принимается по результатам десяти простукива¬ ний. Все удары должны быть средней силы в разных местах. Результаты, резко отклоняющиеся в сторону уменьшения, отбрасы¬ ваются. Ориентировочные значения прочности бетона в зависи¬ мости от результатов испытаний приведены в табл. 26.. Метод простукивания применяется для весьма приблизитель¬ ного определения прочности бетона, марки не более 200, так как сила удара и звук при этом сильно колеблются в зависимости от субъективных факторов.186
Таблица 26Результат испытанияПрочностьбетона,кГ/см2Молотком весом 0,4 кг непосредственно по бетонуМолотком весом 0,4 кг по зубилу, установленному перпендикулярно к повер¬ хности бетонаЦарапание зубиломДо 60Звук глухой, ос¬ тается глубокая вмятина с осыпаю¬ щимися краямиЗубило легко за¬ бивается в бетонБетон режется и осыпается60-100Звук глуховатый, остается вмятина с плавными краями, бетон крошитсяЗубило погружа¬ ется в бетон не бо¬ лее 5 ммЗаметны штрихи на глубину 1—\,Ьмм100—200Звук чистый, ос¬ тается беловатый следВокруг следа от¬ калываются тон¬ кие чешуйкиЗаметны штрихи на глубину не более 1 ммБолее 200Звук звонкий, ме¬ таллический, оста¬ ется заметный следОстается неглу¬ бокий след ^Остаются малоза^ метные штрихиМетод толчения. Этот метод заключается в том, что от испы¬ туемого бетонного образца отбивается небольшой кусок цементно¬ песчаного раствора и помещается в специальный прибор (копер). В приборе под действием падающего с определенной высоты бойка или шара цементно-песчаный раствор измельчается до определен¬ ной тонкости и просеивается. По величине энергии, затрачиваемой для измельчения определенной порции раствора и цементного камня, а также по удельной поверхности получаемого порошка су¬ дят о прочности бетона. Однако следует отметить, что величина энергии, расходуемая для измельчения раствора, зависит от влаж¬ ности и однородности раствора, а также от формы, размеров и со¬ стояния поверхности зерен песка, что необходимо учитывать при проведении испытаний.§ 2. Испытание бетона в конструкциях на отрывМетод Г. JI. Перфильева состоит в том, что во время бетониро¬ вания в тело сооружения закладываются очищенные от ржавчины металлические стержни длиной 30—35 см на глубину 15 см, кото¬ рые после затвердевания бетона выдергиваются в заданные сроки. По усилию выдергивания, которое контролируется с по¬ мощью динамометра, устанавливается связь с прочностью бетона.Однако этот метод больше подходит для определения сцепле¬ ния арматуры с бетоном, так как прочность бетона и его сцепление187
с арматурой для различных условий твердения будут значительно отличаться друг от друга.Метод И. В. Вольфа заключается в том, что во время бетони¬ рования в тело сооружения закладываются специальные стержни с утолщением на конце, которые после затвердевания выдергива¬ ются вместе с затвердевшим бетоном (рис. 133). По усилию выдер¬ гивания судят о прочности бетона. Этот метод не может быть ис¬ пользован в местах, где не была предусмотрена установка стерж¬ ней.Разновидностью метода И. В. Вольфа является следующий ме¬ тод. При бетонировании в конструкцию закладывается смазанный машинным маслом небольшой отрезок трубы, который черезРис. 133. Схема испытания бетона по усилию выдергивания стержней: а — схема заделки стержня; б — тарировочный график12—24 ч вынимается. Образовавшийся таким образом бетонный цилиндр после твердения с помощью специального прибора отры¬ вается от основного массива конструкции. При этом определяют прочность бетона на разрыв, а образец испытывают на сжатие в лаборатории.Метод И. В. Вольфа, П. Ф. Павлова, JI. В. Павлова и П. Ф. Кочегарова заключается в том, что при бетонировании в теле/конструкции устраивается специальная ниша, в которую после твердения бетона в нужный момент вставляется специаль¬ ный рычажный прибор с динамометром (рис. 134). Между разру¬ шающим усилием на выкалывание боковых граней ниши и проч¬ ностью бетона устанавливается зависимость. Этот метод может быть использован и без предварительной подготовки при бетони¬ ровании. В этом случае в местах испытаний должна вырубаться188
или высверливаться ниша, в которую вставляется прибор для ис¬ пытания.Трудоемкость, а также нечеткая зависимость между величиной скалывания и прочностью бетона ограничивают применение этого метода.Метод П. И. Глужге заключается в том, что при бетонировании конструкции в тело ее закладывают на различную глубину отрезки стержней или труб, которые после твердения выдергивают.По усилию сцепления стержней с бетоном при их выдергивании, которое контролируется с помощью динамометра, или по скалы¬ вающему усилию при выдергивании отрезков труб судят о проч¬ ности бетона.Метод П. И. Глужге позволя¬ ет производить испытания на не¬ значительной глубине, однако во всех случаях необходимо заранее предусмотреть установку стерж¬ ней и труб, что значительно огра¬ ничивает его применение.Перечисленные методы испы¬ тания бетона в конструкциях на отрыв хотя и могут дать удовлет¬ ворительные результаты, однако применение их ограничивается тем, что необходимо заранее знать о предстоящем испытании, чтобы предусмотреть все мероприятия при бетонировании.Кроме этого, эти методы не могут быть применены в силу целого ряда производственных и кон¬ структивных причин, например при испытании сборных железобе¬ тонных конструкций, особенно тонкостенных и предварительно на¬ пряженных, где всякая заделка в тело бетона форм, стержней, труб с последующим их выдергиванием может значительно ослабить конструкцию или привести ее к разрушению.§ 3. Комплексный метод испытания бетона гидравлическим пресс-насосомВ Донецком научно-исследовательском институте «Промстрой- НИИпроект» Госстроя СССР разработан комплексный метод ис¬ пытания бетона, заключающийся в том, что предел прочности бетона при сжатии определяется по двум физико-механическим характеристикам — прочности на совместный отрыв и скалывание и статической твердости поверхностного слоя. Прочность бетона на совместный отрыв и скалывание характеризуется усилием, необхо¬ димым для выравнивания разжимного конуса или стержня,Рис. 134. Схема испытания бетона по усилию выкалывания:/ — рычаги; 2 — динамометр; 3 —пружина189
а статическая твердость поверхностного слоя — диаметром отпечат¬ ка, получаемого на поверхности бетона при вдавливании в нее стального шарика.Испытание осуществляется с помощью портативного гидравли¬ ческого пресс-насоса. Прибор (рис. 135) состоит из корпуса, вы¬ полненного в виде траверсы с рабочим цилиндром, в котором рас¬ положен поршень, соединенный со штоком. На корпусе имеются гнезда для ввинчивания выдвижных ножек, насоса и манометра. Рабочий цилиндр плотно закрывается крышкой. Насос состоит из цилиндра, верхней крышки, поршня с винтовым штоком и рукоят¬ ки. Своей нижней частью насос ввинчивается в гнездо корпуса прибора. Ножки прибора заканчиваются сферическими углубле¬ ниями, в которых расположены стальные шарики, удерживаемые специальными наконечниками. В комплект прибора входит раз¬ жимный конус и вырывные стержни, которые при испытании бетона соединяются с прибором специальными переходными гай¬ ками.Вырывной стержень имеет на одном конце утолщение, в виде усеченного конуса, а на другом — винтовую нарезку, с помощью которой стержень соединяется с тягой прибора.Перед проведением испытаний выполняются подготовительные мероприятия по закреплению вырывных стержней к бортам форм.В опалубке просверливается отверстие диаметром 20 мм, в ко¬ торое с внутренней стороны вставляются вырывные стержни^ С на¬ ружной стороны в зависимости от вида опалубки вырывные стерж¬ ни закрепляются с помощью крышки «маячка» при металлической опалубке и с помощью винтового держателя при деревянной опа¬ лубке.Закрепляющие устройства снимаются через 24 ч после бетони¬ рования конструкции или сразу же после пропаривания, перед распалубкой конструкций, после чего вырывной стержень подго¬ товлен к выдергиванию. При испытании эксплуатируемых конст¬ рукций, в которых вырывные стержни не были предусмотрены, производят сверление или пробивку шпуров, в которые вставляют затем разжимные конусы.Разжимный конус, установленный в шпур, прочно закрепляется в беконе за счет раздвижки сегментных щек при завинчивании муфты-тяги. Затем устанавливается прибор и при помощи гайки- штока соединяется с вырывным стержнем или разжимным кону¬ сом. Под каждую ножку прибора подкладывают лист белой, а сверху лист копировальной бумаги для получения отпечатков. Плавным вращением винта насоса создается давление, обеспечи¬ вающее усилие, равное 1000 кГ, после чего давление снимается поворотом ручки насоса в противоположную сторону и из-под но-, жек прибора вынимаются листы бумаги с отпечатками.	;После этого повторным вращением ручки насоса давление по¬ вышают до величины, необходимой для вырывания стержня или190
Рис. 135. Гидравлический пресс-насос ГПНВ-5 для испытания бетона комплекс¬ ным методом:а — общий вид; 1 — насос; 2 — выдвижная ножка; 3 — наконечник; 4 — шарик; 5 — разжим¬ ной конус;'6 — подвесная муфта; 7 — шток; 8 — рабочий цилиндр; Р— манометр; б — график зависимости предела прочности при сжатии от вырывного усилия; 1 — для разжимного кону¬ са; 2 — для вырывиого стержня191
разжимного конуса. Величина этого давления фиксируется по по¬ казаниям манометра и заносится в журнал испытаний.Среднее значение вырывного усилия определяется с точностью до 5 кГ как среднее арифметическое значение вырывных усилий данной серии испытаний.Диаметр отпечатков замеряют с помощью прозрачной пла¬ стинки с концентрическими окружностями, нанесенными через 0,5 мм, или масштабной линейкой. Величина отпечатка устанавли¬ вается как среднее значение результатов измерения двух взаимно перпендикулярных диаметров.Отпечатки овальной и неправильной формы, взаимно перпенди¬ кулярные диаметры которых отличаются более чем на 15%, отбра¬ сываются.Глава XIНЕРАЗРУШАЮЩИЕ ИСПЫТАНИЯ БЕТОНА ПРИБОРАМИ МЕХАНИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯДля определения прочности бетона непосредственно в конст¬ рукциях широкое распространение йолучили приборы механиче¬ ского действия. Использование этих приборов дополнительно к стандартным испытаниям позволяет устанавливать прочность бетона не только по каждой партии, но и по каждому изделию в отдельности и в различных его частях. Кроме того, с помощью этих приборов можно следить за нарастанием прочности бетона при его твердении в различных температурно-влажностных усло¬ виях, учитывать роль среды, в которой работает бетон, и т. д.На заводах сборного железобетона эти приборы могут быть использованы для контроля отпускной прочности бетона при от¬ грузке изделий потребителю, для контроля бетона перед отпуском натяжения арматуры, а также для контроля прочности бетона в изделиях, изготовляемых методом центрифугирования, вибро¬ проката, гидропрессования и другими специальными методами.На строительных площадках применение этих приборов позво¬ лит установить сроки распалубки и нагружения монолитных конст¬ рукций, определить прочность бетона в швах сборных и сборно¬ монолитных конструкций и т. д. Эти приборы найдут широкое при-, менение и в эксплуатационных условиях при обследовании железо¬ бетонных конструкций с целью определения прочности бетона, на¬ дежности и долговечности конструкций и сооружений.В настоящее время приборы механического действия подразде¬ ляются на две группы: приборы, основанные на принципе заглуб¬ ления в бетон и получения величины пластической деформации, а также на принципе упругого отскока от поверхности бетона и по¬ лучения величины упругой деформации.192
§ 1. Теоретические основы неразрушающих методов испытанийПоверхностная твердость. При испытании бетона приборами, основанными на принципе заглубления, усилие, передаваемое через шарик, воспринимается контактной площадкой, размеры которой незначительны по сравнению с размерами всего образца или изде¬ лия. Величина этой площадки изменяется в зависимости от вели¬ чины передаваемого усилия и радиуса соприкасающихся тел.В зоне этой площадки возникают большой величины контактные напряжения и деформации, изучением распределения которых за¬ нимались Герц, А. Н. Динник, Н. М. Беляев, В. С. Ковальский, Н. А. Кильчевский, И. Я- Штаерман, М. М. Саверин и другие уче¬ ные.Величина этих напряжений и деформаций неодинакова на раз¬ личной глубине от поверхности площадки контакта, она резко убывает при удалении от зоны касания.Исследованиями Н. М. Беляева установлено, что наиболее опас¬ ная точка концентрации напряжений лежит на некоторой глубине от поверхности контакта. Для определения наибольших напряже¬ ний в центре касания для шара с радиусом R и плоскостью Беляе¬ вым была предложена формулагде Р — усилие, кГ\Е — модуль упругости, кГ/см2;R — радиус шара, мм.А. Н. Динник, исследуя теоретически и экспериментально сжатие соприкасающихся тел с заданной формой поверхности, установил, что радиус контура давления в зоне контакта может быть опреде¬ лен по формулегде а — радиус контура давления, мм, а величина сближения друхИсследованиями Н. Н. Давиденкова, Д. Б. Гогоберидзе и др.' установлено, что при определении твердости в зависимости от вида применяемых приборов затрачивается работа, которая распределя¬ ется следующим образом. При статическом испытании работа за¬ трачивается на пластическую деформацию испытуемого материала i4j; на упругую деформацию Л2, которая частично передается об¬ разцам, основанию и наконечнику прибора, а частично при. снятииО,'max —0,33 VРЕЬ кГ[см2,тел после деформаций равна:13 18119$
нагрузки затрачивается на восстановление отпечатка и на преодо¬ ление сил трения Л3.Таким образом, полная работа, затрачиваемая при статическом вдавливании наконечника, составит:А = At А2 Л3.В зависимости от твердости поверхностного слоя соотношения величин Ль Л2, Л3 могут значительно изменяться.При динамическом испытании кинетическая энергия ударяю¬ щего бойка или шарика расходуется на: работу пластической де¬ формации испытуемого образца Ах\ работу упругой деформации ударяющего бойка и испытуемого образца Л2, которая будет тем больше, чем больше скорость бойка; работу преодоления сил тре¬ ния Л3; работу увеличения свободной поверхности образца Л4; ра¬ боту преодоления сопротивления воздуха Л5; работу поглощения в результате вибрации образца и основания Л6.Следовательно, полная энергия, затрачиваемая при динамиче¬ ском вдавливании наконечника, составит:Ап = А± + А2 + Л3 + Л4 + Л5 + Л6.В зависимости от скорости удара, состояния поверхности, фор¬ мы ударника, жесткости крепления, массы и свойств образца соот¬ ношение между величинами, входящими в это уравнение, будет меняться. Работа, затрачиваемая на преодоление сил трения Л3 и на увеличение свободной поверхности Л4, составляет незначи¬ тельную величину и ею можно пренебречь.Однако анализируя вопросы, связанные с контактной проч¬ ностью материала, М. М. Саверин указывает на условность, кото¬ рая допускается при оценке напряженного состояния, поскольку теоретические выводы большей частью относятся к изотропным уп¬ ругим телам с идеально гладкой поверхностью и не учитывают изменение напряженного состояния за пределами пропорциональ¬ ности. Теоретические обоснования не всегда учитывают анизотроп¬ ность материала, влияние неоднородности напряженного состоя¬ ния, сил трения, которые возникают при контакте, и влияние других факторов.Занимаясь теорией разрушения горных пород под действием ударной нагрузки, проф. В. В. Царицин указывает, что в месте контакта ударного инструмента с поверхностью материала в нем образуются микротрещины, понижающие сопротивление поверх¬ ностного слоя. Эти микротрещины в зависимости от твердости гор¬ ных пород могут появляться в самый первый период соприкоснове¬ ния ударного инструмента с контактной поверхностью еще до воз¬ никновения отпечатка. Интенсивность развития микротрещин будет соответствовать интенсивности распределения напряжений, кон¬ центрация которых будет возрастать, поскольку время удара очень незначительно и деформация не успеет распространиться на всю массу соударяемых тел. Повышенная концентрация напряженийт
у мест контакта при сосредоточенной нагрузке сопровождается уменьшением напряжений вокруг зоны с большой концентрацией, что способствует появлению вокруг этой зоны некоторого объема материала с пластическим состоянием. Дальнейшее перемещение ударного инструмента (второй этап) в поверхность материала по¬ добно наплыву при испытании металлов вызывает скалывание краев получаемого отпечатка.Более равномерное распределение напряжений и деформаций в зонах контакта будет наблюдаться при статическом заглублении наконечника в исследуемую поверхность.Рассматривая вопрос, связанный с характером деформаций и напряжений, возникающих в бетоне при вдавливании штампа, весь этап испытания бетона Г. К. Хайдуков делит на три стадии. В первой стадии штамп касается поверхности бетона и нагрузка увеличивается до величины Р. Во второй стадии, увеличивая на¬ грузку Р до Ро, бетон работает в упругой стадии, к концу которой в зоне контакта быстро возрастают напряжения текучести и появ¬ ляется упруго-пластическая зона. И, наконец, в третьей стадии при дальнейшем увеличении нагрузки под зоной контакта появляется сфера пластичности, диаметр которой в 2—3 раза больше диаметра зоны контакта.Наличие такой развитой сферы пластичности дает возможность судить не только о свойствах цементно-песчаного раствора, ио и о свойствах бетона с зернами крупного заполнителя. Однако по¬ скольку представления о деформациях и напряжениях основыва¬ ются на теоретических и экспериментальных исследованиях, отно¬ сящихся либо к упругим, либо к пластическим материалам, а бе¬ тон является упруго-вязко-пластическим телом, сочетающим в себе свойства упругих и пластических тел* следовательно, только даль¬ нейшие экспериментальные исследования по этому вопросу помо¬ гут уточнить существующие представления о распределении упру¬ гих и пластических деформаций в зоне контакта.Исследуя бетон с помощью механических приборов без разру¬ шения, чехословацкий исследователь К. Вайцман установил пере¬ водной коэффициент между твердостью бетона Т6 и кубиковой прочностью на сжатие. Этот коэффициент пропорционален твер¬ дости бетона (кГ/мм2) согласно следующего выражениягде а, р — эмпирические коэффициенты.Откуда прочность бетонного кубика составит:/?б = &Т1 -f-На основании результатов проведенных испытаний была уста¬ новлена следующая зависимость для прочности бетонного кубика/?6 = 0;16П + 6Г6(± ю%).195 '
Необходимо отметить также, что на величину отпечатка при испытаниях могут оказывать влияние некоторые факторы, учет которых является затруднительным. Не представляется возможным учет сил трения, возникающих между вдавливаемым шариком и поверхностью бетона, образующиеся наплавы или скалывание раствора, что искажает действительные контуры отпечатка.Недостаточно исследован вопрос, связанный с изменением вре¬ мени выдержки под нагрузкой. Для приборов с различным диамет¬ ром шарика и различным усилием при испытании существует свое оптимальное время выдержки. На диаметр отпечатка при испыта¬ нии будут оказывать влияние также упругие и неупругие деформа¬ ции системы, участвующей в колебании при испытании (контакт изделия с опорной поверхностью, жесткость основания и т. д.).Упругий отскок. В основу определения прочности бетона по ве¬ личине упругого отскока шарика или бойка положен метод Шора, применяемый при испытании металлов.Академик А. Н. Динник, рассматривая теорию удара твердых тел, разбивает время удара на два периода.Первый период удара начинается от момента касания ударяю¬ щегося шара с плоскостью и кончается моментом наибольшего сжа¬ тия, при котором относительная скорость соударяющихся тел равна 0, а максимальное давление может быть выражено форму¬ лойгде g — плотность,v — скорость, см/сек.Второй период удара начинается от момента наибольшего сжа¬ тия до момента последнего касания, при котором Р—0.Продолжительность первого и второго периодов удара будет равна t. Для шарика и плоскости из различных материаловЕсли шар массой тi будет падать с высот h\ на поверхность тела с массой mj, то после соударения в зависимости от упругих свойств соударяющихся тел он отразится от поверхности тела на высоту й2.Если высоту падения шарика ht оставить постоянной, а тела, на которые он будет падать, изменять по своим физико-механическим свойствам, то измеренная высота отскока после соударения даст нам коэффициент восстановления k, который и будет характеризо¬ вать степень упругости данного тела.При малых скоростях падения шарика коэффициент восстанов¬ ления определяется по формуле*К
Впервые определяя коэффициент восстановления для различных uvi при косом ударе, Ньютон установил, что величина k главным<	(бразом зависит от вещества тел и может быть определена по фор¬ мулегде а—угол падения;Р — угол отражения.Коэффициент восстановления определяет отношение энергии, сообщенной телу при ударе и возвращенной им после удара,Поскольку бетон представляет собой упруго-вязко-пластиче¬ ское неоднородное тело, значительно отличающееся по своим фи¬ зико-механическим свойствам от условно принятой в теоретических расчетах упругой среды, то и потеря кинетической энергии при ударе о бетонную поверхность будет всегда достаточно ощутимой. Это объясняется тем, что при ударе кинетическая энергия расходу¬ ется на работу пластической деформации в зоне контакта A i; ра¬ боту упругого сжатия шарика и материала под ним Лг; работу преодоления внутреннего вязкого и межкристаллического сухого трения при ударе и в самом приборе Л3; работу, затрачиваемую на возбуждение механических колебаний в образце и основании, Л4.Потеря кинетической энергии может быть выражена следующей формулой:ДГ= Г(1 -k2).При k= \ Л7'=0 — это значит, что удар вполне упругий и потери энергии нет. При k=0 АТ=Т — это значит, что удар неупругий и тело теряет свою кинетическую энергию.На величину коэффициента восстановления влияют и некото¬ рые другие факторы. Прежде всего необходимо отметить, что коэффициент восстановления зависит и от конструкции применяе¬ мого прибора. В различных по конструкции приборах он будет изменяться в зависимости от веса шарика, высоты падения и сооб¬ щаемого ему усилия при падении. Поскольку при непосредствен¬ ном ударе шарика о бетон коэффициент восстановления составляет незначительную величину, во многих приборах используют усили¬ тели — стальные бойки, повышающие величину отскока. Однако при конструировании приборов для получения наиболее хороших результатов необходимо вес шарика и высоту его падения подби¬ рать так, чтобы коэффициент восстановления находился в преде¬ лах 0 4—0 7.Определяя величину k для различных по своим физико-механи¬ ческим свойствам тел, Годкинзон, Винцент и др. пришли к выводу,197
что величина k изменяется в зависимости от скорости соударяю¬ щихся тел. При больших скоростях падения, где заметно сказы¬ вается сопротивление воздуха, коэффициент восстановления ака¬ демик А. Н. Динник рекомендует находить по'формулеиг _ sin ^ (с/га) f (hi+ht)* ““ sin h (chx) ’ 1В настоящее время исследованиями еще не установлена мате¬ матическая связь между величиной отскока и механической проч¬ ностью испытуемого материала, однако можно полагать, что такая связь существует и что величина отскока при испытании может выражаться почти линейной функцией от прочности материала на сжатие.При испытании для получения удовлетворительных результатов необходимо исходить из того, что масса испытуемого материала должна быть большей по сравнению с массой падающего шарика и не должна участвовать в движении всей системы.Поскольку изделия незначительного веса могут колебаться (подскакивать) при ударе и тем самым изменять величину показа¬ ний прибора, очень важно установить для каждого прибора мини¬ мальный вес изделия, обеспечивающий без всяких закреплений неподвижность изделия во время испытаний.§ 2. Приборы для определения поверхностной твердостиМетод Бринелля, широко используемый для испытания твердо¬ сти металлов и незаслуженно мало исследованный применительно к строительным материалам, все чаще используется для испытаний бетона.В промышленности сборного железобетона уже получили рас¬ пространение приборы, основанные на вдавливании в поверхность бетона различной формы бойка или шарика под действием опреде¬ ленной силы и на измерении диаметра или глубины получаемой лунки.В конструктивном исполнении эти приборы разделяются на динамические, в которых нагрузка на шарик передается в виде со¬ средоточенного удара молотком или удара рабочей тарированной пружины, и статические, в которых нагрузка на шарик или боек пе¬ редается равномерно со всевозрастающим Усилием (подобно прес¬ совой нагрузке).В некоторых приборах для уменьшения влияния непостоянной силы удара на величину отпечатков используют эталонную пла¬ стинку с заданной твердостью по Бринеллю.Приборы динамического действия. Наиболее простым в конст¬ руктивном исполнении и по методике испытаний является молоток системы И. А. Физделя.Прибор И. А. Физделя представляет собой молоток весом 250 г, ударная часть которого заканчивается стальным шариком диамет¬198
ром 17,483 мм (рис. 136). Перед испытанием выбирают наиболее гладкую и чистую поверхность, на которой намечают точки нане¬ сения удара. После этого делают 6—10 локтевых ударов, которые оставляют после себя след — лунки, по диаметру их и судят о проч¬ ности бетона.0 50 100 150 200 250 300 350 400 Прочность бетона на сжатие, кГ/смгРис. 136. Шариковый молоток И. А. Физделя:а — конструкция прибора; б — тарировочная криваяОднако прочность бетона, получаемая с помощью шарикового молотка, является приближенной, так как очень трудно обеспечить удар одинаковой силы, от которого зависит диаметр отпечатка. Но199
что величина k изменяется в зависимости от скорости соударяю¬ щихся тел. При больших скоростях падения, где заметно сказы¬ вается сопротивление воздуха, коэффициент восстановления ака¬ демик А. Н. Динник рекомендует находить по формулеи2	sin h (сЛ3) jC (Л1+Л2)““ sin h (chx) ’ 1В настоящее время исследованиями еще не установлена мате¬ матическая связь между величиной отскока и механической проч¬ ностью испытуемого материала, однако можно полагать, что такая связь существует и что величина отскока при испытании может выражаться почти линейной функцией от прочности материала на сжатие.При испытании для получения удовлетворительных результатов необходимо исходить из того, что масса испытуемого материала должна быть большей по сравнению с массой падающего шарика и не должна участвовать в движении всей системы.Поскольку изделия незначительного веса могут колебаться (подскакивать) при ударе и тем самым изменять величину показа¬ ний прибора, очень важно установить для каждого прибора мини¬ мальный вес изделия, обеспечивающий без всяких закреплений неподвижность изделия во время испытаний.§ 2. Приборы для определения поверхностной твердостиМетод Бринелля, широко используемый для испытания твердо¬ сти металлов и незаслуженно мало исследованный применительно к строительным материалам, все чаще используется для испытаний бетона.В промышленности сборного железобетона уже получили рас¬ пространение приборы, основанные на вдавливании в поверхность бетона различной формы бойка или шарика под действием опреде¬ ленной силы и на измерении диаметра или глубины получаемой лунки.В конструктивном исполнении эти приборы разделяются на динамические, в которых нагрузка на шарик передается в виде со¬ средоточенного удара молотком или удара рабочей тарированной пружины, и статические, в которых нагрузка на шарик или боек пе¬ редается равномерно со всевозрастающим усилием (подобно прес¬ совой нагрузке).В некоторых приборах для уменьшения влияния непостоянной силы удара на величину отпечатков используют эталонную пла¬ стинку с заданной твердостью по Бринеллю.Приборы динамического действия. Наиболее простым в конст¬ руктивном исполнении и по методике испытаний является молоток системы И. А. Физделя.Прибор И. А. Физделя представляет собой молоток весом 250 г, ударная часть которого заканчивается стальным шариком диамет¬198
ром 17,483 мм (рис. 136). Перед испытанием выбирают наиболее ( л.чдкую и чистую поверхность, на которой намечают точки нане- <тпия удара. После этого делают 6—10 локтевых ударов, которые<	н тавляют после себя след — лунки, по диаметру их и судят о проч¬ ности бетона.0 50 100 150 200 250 300 350 400 Прочность детона на сжатие, кГ/см2Рис. 136. Шариковый молоток И. А. Физделя:а — конструкция прибора; б •— тарировочная криваяОднако прочность бетона, получаемая с помощью шарикового молотка, является приближенной, так как очень трудно обеспечить удар одинаковой силы, от которого зависит диаметр отпечатка. Но199
вместе с тем, имея достаточный опыт в проведении испытаний с по¬ мощью молотка Физделя, можно получить вполне удовлетворитель¬ ные результаты.Прибор системы ЛИСИ (Ленинградского инженерно-строитель¬ ного института) состоит из металлического корпуса, внутри послед¬ него помещается пружина, которая натягивается специальным вин¬ том с рукояткой. Под действием удара сжатой пружины происхо¬ дит вдавливание стального шарика в поверхность бетона. Перед испытанием поверхность бетона обрабатывается карборундовым диском до полного удаления цементной пленки. Испытания следует производить в местах цементно-песчаного раствора, избегая попа¬ дания в крупный заполнитель. При испытании наносят не менее пяти ударов с расстоянием между ними не менее пятикратного раз¬ мера стального шарика. Замеры лунок производят с помощью из¬ мерительных луп или микроскопа.Прибор ДПГ-4 А. М. Губбера (рис. 137) состоит из металлического диска с ударной кромкой, шарнирно закрепленного на скобе - подножке, стержня и стрелки- отвеса с угломерной шкалой. При испы¬ таниях стальной диск, падая под дей¬ ствием силы тяжести, оставляет после себя вмятину. По величине вмятины, которая тщательно замеряется, судят о прочности бетона, используя специальную тарировочную таблицу.Перед испытанием бетонная поверхность площадью до 0,5 м2 шлифуется и увлажняется водой в течение 10—40 мин. Оконча¬ тельный результат прочности получают как среднеарифметическое значение 10—12 испытаний.Следует отметить, что обильное увлажнение водой может повы¬ сить влажность в поверхностном слое по сравнению с влажностью внутренних слоев бетона и привести к заниженным показаниям прочности.Прибор типа ХПС стандарт ДИН-4240 гостирован и серийно изготовляется заводом испытательных машин в г. Лейпциге ГДР (рис. 138).Прибор состоит из цилиндрического составного корпуса, внутри которого помещается передвижной ударный стержень, заканчива¬ ющийся оправой с шариком d—10 мм, двух нажимных пру¬ жин, держателя защелок, бойка, двух втулок и конической гильзы.Рис. 137. Прибор ДПГ-4 (А. М. Губбера):/—диск; 2 — ударная кромка: 3 — стержень; 4 — ось вращения; 5 — скобка подножки; 6 — хвостовик подножки* 9 — указательная стрелка; 10 — шкала200
Прибор устанавливают вертикально к испытуемой поверхности и нажимают рукой на крышку корпуса, чтобы ударный стержень идвинулся в корпус прибора. Перемещаясь, ударный стержень во- илекает с собой держатель с защелками и -боек и одновременно<	жимает пружины. Перемещение продол¬ жается до тех пор, пока защелки не дой¬ дут до конической гильзы, где они рас¬ цепляются, освобождая боек, который иод действием пружины ударяет по ударному стержню. Под действием удара шарик стержня заглубляется в поверх¬ ность бетона. Работа удара регулируется пружиной. При полном ударе она состав¬ ляет 50 кГ/см, а при половинном —12,5 кГ/см. Лунки замеряются с помощью лупы с 10-кратным увеличением в двух взаимно перпендикулярных направлени¬ ях. Малые отпечатки, получаемые вслед¬ ствие удара по зерну щебня, отличающие¬ ся на 2/3 от средних, не учитываются. При вертикальном ударе сверху вниз прибав¬ ляют к кубиковой-прочности 5%, а при ударе снизу вверх вычитают 5% от этих величин. При испытании с половинным ударом прибавки или вычеты должны быть вдвое больше.Испытания производят на сухой по¬ верхности.Прибор позволяет определять проч¬ ность бетона на сжатие в пределах от 50 до 600 кГ/см2.Приборы динамического действия с эталоном. Молоток НИИмосстроя К. П. Кашкарова (рис. 139) состоит из корпуса с поворотной головкой, рукоят¬ ки, стакана с отверстиями для шарика и стального стержня, а также пружины, прижимающей шарик к стержню.Стержень изготовляется из стали мар¬ ки Ст. 3 диаметром 10 мм и длиной 150 мм, шарик диаметром 15 мм берется из шарикоподшипника.При нанесении удара по поверхности конструкции одновременно образуетсядва отпечатка — на бетоне и на стальном эталоне. Полученная ве¬ личина отношения d6/da и является показателем прочности бетона.Замеры отпечатков на бетоне и на стальном эталоне производят с помощью углового масштаба, состоящего из двух стальныхРис. 138. Прибор типа ХПС стандарт ДИН- 4240:/ — корпус; 2 — длинная за¬ щелка; 5— нажимная пру¬ жина; 4 — боек; 5 — пере¬ ключающий сегмент; 6 — ударный стержень; 7 — ша¬ рик; 8 — коническая гильза; 9 — короткая защелка201
310линеек, скрепленных между собой под определенным уг¬ лом.Положительной особенностью молотка НИИмосстроя является то, что на величину показаний не влияет непостоянство силы удара при испытаниях.Прибор Польди—Вайцмана, разработанный Чехословацкой Ака¬ демией наук, предназначен для определения прочности бетона по отпечаткам шариков на поверхности бетона и на эталонной метал¬ лической пластинке. Прибор состоит из корпуса длиной 125 мм, внутри которого име¬ ется стержень, прижимаю¬ щий эталонную пластинку, и двух стальных шариков диаметром J0 и 20 мм. При испытании прибор устанав¬ ливают на предварительно очищенную гладкую бетон¬ ную поверхность и, удержи¬ вая его строго перпендику¬ лярно к ней, ударяют молот¬ ком весом 2 кг по верхнему концу стержня. Сила удара фиксируется диаметром от¬ печатка меньшего шарика на эталонной пластинке. Твердость бетона определя¬ ется по формулеГ6 = 200^.Прибор И. А. Васильева (рис. 140) состоит из корпу¬ са, в котором помещен сталь¬ ной стержень с пружиной. В нижней части прибора расположен стальной шарик диаметром 15 мм. Между стержнем и шариком через вырез в корпусе прибора пропускается алюминиевая эталонная пластинка тол¬ щиной 8—10 мм с твердостью по Бринеллю 36 ±4.При испытании прибор устанавливают перпендикулярно к ис¬ следуемой поверхности и молотком весом 1,0—1,5 кг наносят силь¬ ный удар по стержню, в результате чего шарик делает одновре¬ менно две лунки — в бетоне и на эталонной пластинке. Лунки замеряют с помощью штангенциркуля. Отношение диаметра лунки,100 200 300 400 500 000 Предел прочности, кГ/см!Рис. 139. Молоток НИИмосстроя К- П. Кашкарова:а — общий вид; б — тарировочный график; 1 — корпус; 2 — стакан; 3— головка; 4 — пружина; 5 — шарик; 6 — стержень202
0,71ft 1,5 2,0 2,5 3ft Отношение диаметроб лунок Рис. 140. Прибор системы И. А. Васильева:2 — стержень; 3 — эта-а — схема прибора; б — тарировочная кривая; 1 — корпус прибора;лонная пластинка; 4 — стальной шарикполученной на бетоне, к диаметру лунки зателем прочности бетона.Прибор ДорНИИ В. Г. Донченко и Е. Е. Гибшмана (рис. 141) состоит из металлического корпуса, внутри которого перемещается боек стержня, передающе¬ го удар через эталон на боек, и стального эталона. При испытании прибор устанав¬ ливается перпендикулярно к испытуемой поверхности, которая предварительно за¬ чищается. Затем молотком по стержню наносят несколько ударов до тех пор, по¬ ка боек не войдет в поверхность исследу¬ емого бетона на глубину 10 мм. При этом верхний конец бойка делает отпечаток на эталонной пластинке. После каждого заглубления бойка поворотом винта эта¬ лон освобождается и перемещается на новое место. По диаметру отпечатка, по¬ лученного на эталонной пластинке и за¬ меренного с точностью до 0,05 мм, судят о прочности бетона. Заглубление бойка на 10 мм позволяет с большей объектив¬ ностью оценивать качество бетона, одна¬ ко значительное заглубление увеличи¬ вает возможность попадания бойка в от¬ дельные щебенки.Приборы статического действия. При¬ бор Г. К. Хайдукова, А. И. Годер,на эталоне служит пока-Рис. 141. Прибор Со- юздорНИИ (В. Г. Донченко, Е. Е. Гиб¬ шмана):1 — боек; 2 — стержень; 3 — стальной эталон; 4— штифт; 5 — прижимной винт эталона; 6— пру¬ жина, прижимающая бо¬ ек к эталону; 7 — кольцо для упора пружины203
Д. М. Рачевского выполнен в двух вариантах — ручной штамп и механизированный.Ручной штамп (рис. 142) состоит из металлической скобы, на которой смонтирован насос с гидравлическим цилиндром и штам¬ пом. Перед испытанием выбирают наиболее гладкую поверхность и устанавливают прибор так, чтобы нагрузка была приложена пер¬ пендикулярно к испытуемой поверхности бетона на расстоянии не ближе 40—50 мм от края изделия.Для регистрации отпечатка на бетоне укладывается лист белой и копировальной бумаги, после чего производят испытание. ПоРис 142. Прибор системы Г. К. Хайдукова, А. И. Годер, Д. М. Рачевского:а — схема прибора; I — образец бетона; 2 — лист копировальной ■ лист белой бумаги; 3 — штамп; 4 — гидравлический цилиндр; 5 — металлическая скоба; б — насос; 7 — гибкий шланг; б — тарнровочная кривая; I, II, III — камера штампов и соответствующие усилиявдавливаниядиаметру отпечатков, полученных через копирку на белой бумаге, судят о прочности бетона. На каждом изделии делается не менее трех отпечатков. Отпечатки, отличающиеся по размерам один от другого более чем на 20%, а также имеющие до 15% белых пя¬ тен, отбрасываются и заменяются новыми. Номер штампа и усилие вдавливания выбираются в зависимости от прочности бетона по данным табл. 27.Таблнца 27Прочность бетона, кГ1см3Номер штампаРадиус штампа, смУсилие вдавливания штампа, кГУ100—2003241600200-4002142000400—5001102200204
Прибор системы М. А. Новгородского предназначен для опреде¬ ления ‘прочности бетонных и железобетонных изделий, строитель¬ ных растворов,. гипсовых, силикатных и других изделий, а также камней из мягких горных пород.Прибор (рис. 143) состоит из трубчатого корпуса, нажимного стакана, индикатора, прикрепленного к корпусу с помощью кольца, винта, фиксирующего пере¬ мещение нажимного стака¬ на, который сжимает пружи¬ ны с усилием в 5 и 10 кГ в зависимости от твердости материала. Наконечник стержня выполнен из метал¬ локерамического сплава группы ВК2. Ориентировоч¬ ный состав сплава без учета примесей — 98% карбида вольфрама и 2% кобальта.Предел прочности при изги¬ бе— не менее 100 кГ/мм2, твердость по Роквеллу — не менее 90. Угол заточки на¬ конечника принят 60°.Перед испытаниями вы¬ бирают ровную поверхность, при необходимости зачища¬ ют наждаком, устанавлива¬ ют прибор перпендикулярно к испытуемой поверхности и нажимают на стакан, кото¬ рый перемещается до упор¬ ного винта, сжимая пружину с усилием в 10 кГ. Усилие пружины передается стерж¬ ню, наконечник которого уг¬ лубляется в поверхность ис¬ следуемого материала. Уг¬ лубление наконечника фик¬ сируется индикатором с точ¬ ностью до 0,01 мм. Величину заглубления стержня уста¬ навливают по результатам нескольких определений как среднее ар'ифметическое.Прибор дает возможность получать результаты по индикатору непосредственно в момент испытаний, что значительно сокращает срок испытаний и упрощает получение величины отсчета. При этом повышается точность измерений за счет отсутствия дополнительныхРис. 143. Прибор системы М. А. Новго¬ родского:/ — корпус; 2 — нажимной стакан; 3 — инди¬ катор; 4 — кольцо для крепления индикатора; 5 — стержень с наконечником из твердого сплава; 6 — пружина; 7 — винт, фиксирующий перемещение нажимного стакана с усилием пружины в 5 и 10 кГ; 8 — опорное кольцо прибора; 9 — контргайка205
измерительных устройств (штангенциркуля, лупы, микроскопа и т. п.) и связанных с ними возможных ошибок при измерениях ве¬ личины отпечатков.Определение прочности производится быстро в любой плос¬ кости. Прочность кладочных швов может быть установлена в швах каменной кладки, а штукатурных — непосредственно в стенах и пе¬ регородках здания. Прибор также может быть использован для определения нарастания прочности в бетонах и растворах при их твердении.§ 3. Приборы, основанные на принципе упругого отскокаОпределение прочности бетона методом упругого отскока осно¬ вано на том, что между упругостью бетона и его прочностью на сжатие устанавливается определенная зависимость.Молоток Шмидта. Широкое распространение за рубежом полу¬ чил молоток Шмидта, измерение прочности которым основано на принципе упругого отскока металлического бойка от исследуемой поверхности бетона.Укрепленный на пружине и свободно передвигающийся по на¬ правляющему стержню боек производит удар после освобождения пружины и отскакивает на определенное расстояние. Это расстоя¬ ние, фиксируемое на шкале, прикрепленной к корпусу прибора, служит показателем прочности бетона.Прибор имеет длину с ударником 345 мм и вес 1030 г. Во время испытаний молоток устанавливают перпендикулярно к испытуемой поверхности и нажимают на корпус до тех пор, пока ударник не скроется в нем и не освободит боек от защелки; боек под действием пружины наносит удар по ударнику и отскакивает в обратном на¬ правлении на величину, которая фиксируется стрелкой на шкале. Величина отскока (в %) к величине пути при ударе бойка и харак¬ теризует прочность бетона.В Румынии разработана инструкция по испытанию бетона с по¬ мощью молотка Шмидта, которая учитывает влияние некоторых факторов на показания прибора. Прочность бетона находится по следующей формуле:R = апЬсьгде	п — количество измерений;a, b, ct — коэффициенты; для бетона, твердеющего в нормаль¬ ных условиях, а=0,06; 6 = 2,42;= £в.Ц £р.Ц £в.б £вл.б»q в. ц — коэффициент, учитывающий вид цемента, 0,9—1,0;Ср.ц —коэффициент, учитывающий расход цемента, при рас¬ ходе цемента 100—500 кг ср.ц =0,76—1,24;206
св.б — коэффициент, учитывающий возраст бетона, при воз¬ расте 6—10 сут. св.б =1,06 и при возрасте 100—300 дн. с в.б =0,96;Свл.б — коэффициент, учитывающий влажность бетона, при твердении в воде свл.б = 1,52 и при твердении на возду¬ хе свл.б=0,94.Прибор системы В. В.Царицына, Ю. Е. Корни- ловича и Я. Э. Осадчука.Определение прочности бетона с помощью этого прибора основано на из¬ мерении угла отскока шарнирно закрепленного маятника, падающего с определенной высоты и ударяющегося о боек с определенной силой.Прибор состоит из ма¬ ятника, выполненного в виде металлического шарика и шарнирно за¬ крепленного на рукоятке пистолетного типа (рис.144).При испытании прибор устанавливается так, что¬ бы боек плотно соприка¬ сался с поверхностью бе¬ тона, что достигается с по¬ мощью установочных винтов. Маятник отводит¬ ся в горизонтальное поло¬ жение, при котором он за¬ щелкивается спусковым крючком. При испытании маятник отскакивает от бойка на определенный угол, величина которого служит показателем проч¬ ности бетона.Прибор	системыКИСИ (рис. 145) состоит из корпуса, крышки со спускной кнопкой, опор¬ ной втулки, внутри кото¬ рой находится ударник, воспринимающий удар0 24 6 8 10 12 14 16 18 2022 24 26 2830 величина отклонения маятника, градРис. 144. Прибор В. В. Царицына, Ю. Е. Корниловича, Я. Э. Осадчука:а — схема прибора; б — тарировочный график;1 — шарик; 2 — рукоятка; 3 — скоба; 4 — спу¬ скной крючок; 5— боек; 5 — шкала; 7 — стрел¬ ка; 8 — установочные винты; 9 — уровень207
бойка, скользящего по направляющему стержню под действием рас¬ тянутой пружины. На корпусе прибора имеется кольцо с закреплен¬ ной на нем взводной кнопкой, градуированная шкала с указательной стрелкой.Перед испытанием кольцо со взводной кнопкой перемещают в крайнее нижнее положение, нажимают кнопку до отказа и, задер¬ живая ее в таком положении, перемещают боек в крайнее верхнееч)	S)Рис. 145. Прибор системы КИСИ:1 — корпус; 2 — крышка; 3 — втулка опорная; 4 — кольцо;5 — кнопка взводная; 6 — стрелка; 7 — шкала; 8 — боек;9 — направляющий стержень; 10 боек; 11 — пружина;12 — скоба стопорная; 13 — шайба скобы; 14 — кнопка спускнаяположение, которое фиксируется стопорной скобой, удерживающей боек во взведенном состоянии. После этого выбирают наиболее гладкую часть поверхности испытуемого бетона, на которую уста¬ навливают прибор и нажимают на спусковую кнопку. Боек под действием растянутой пружины ударяет по ударнику и отскакивает от него, перемещая указательную стрелку вверх по шкале. Вели¬208
чина отокока (в мм), фиксируемая указательной стрелкой на шка¬ ле, служит показателем прочности бетона.Прибор Центральной экспериментальной базы ЦНИИСКа Гос¬ строя СССР состоит из корпуса со шкалой, рукоятки с курком, ударника с пружиной, штока и крышки. Внутри корпуса находятся две втулки, ударная и возвратная пружины, боек, защелка и указа¬ тель со штоком.Прибор устанавливают перпендикулярно к поверхности бетона и, держась за его рукоятку, нажимают на боек. Боек при этом авто¬ матически взводится, затем автоматически освобождается и под действием ударной пружины производит удар. После этого боек отскакивает на величину, которая фиксируется указателем. Указа¬ тель застопоривается вместе со штоком при помощи курка, послед¬ ний после удара прижимается. Испытания следует производить неРис. 146. Прибор типа КМ со стержневым ударником:/—ударник; 2 — ударная пружина; 3 — боек; 4 —указатель; 5 — шкала; 6 — держатель; 7 — защелка; 8 — упорный болт; 9-— рукоятка; /0 — шариковый наконечникближе 5 см от края конструкции в 12 точках. Прочность бетона оп¬ ределяется как средняя арифметическая результатов 10 испытаний (два крайних результата отбрасываются).В настоящее время разработана вторая модель прибора Цент¬ ральной экспериментальной базы ЦНИИСКа типа КМ, в которой, кроме основного ударника, используется еще ударник с шариковым наконечником. Использование ударника с шариковым наконечни¬ ком позволяет получить не только величину отскока при испыта¬ ниях, но и диаметр отпечатка.Прибор типа КМ (рис. 146) представляет пружинный полуав¬ томат ударного действия с заданной энергией удара. При движе¬ нии ударника внутрь корпуса происходит накопление необходимой потенциальной энергии вследствие растяжения ударной пружины. Прибор состоит из металлического корпуса с рукояткой, внутри которого размещается ударник; ударная пружина и боек. При ис¬ пытании прибор устанавливают перпендикулярно к испытываемой14 181209
поверхности. Держа его за рукоятку, нажимают на ударник. Боек при этом взводится, растягивая ударную пружину. Держатель с за¬ щелкой, упираясь в упорный болт, освобождает боек от зацепления и последний под действием ударной пружины ударяет по ударнику и отскакивает от него. Указатель фиксирует величину отскока бой¬ ка, характеризующую прочность бетона.Если ударник прибора с шариковым наконечником, то по диа¬ метру отпечатка можно определить и второй косвенный показатель прочности бетона. При использовании прибора с шариковым нако¬ нечником на конец ударника должен навинчиваться колпачок из каленой стали.Для проведения испытаний выбирают участки бетона без види¬ мых дефектов, с наиболее гладкой поверхностью и наносят серию последовательных ударов. Количество участков, подлежащих испы¬ танию, и места их расположения принимаются в зависимости от вида испытываемой конструкции.При испытании бетона удары по его поверхности наносят не ближе 50 мм от края изделия, стараясь при этом не попадать в одно и то же место.§ 4. Тарирование приборовТарирование приборов является ответственным этапом при вы¬ пуске каждого прибора в отдельности. От правильного тарирования зависит величина погрешности прибора и точность определения прочности бетона в конструкциях без разрушения. В связи с этим тарирование должно производиться очень тщательно и на боль¬ шом количестве образцов. Если для получения марки бетона по результатам испытания достаточно девяти образцов, а иногда и трех, то для получения средней точки, характеризующей проч¬ ность бетона на тарировочной кривой, необходимо произвести от 70 до 100 испытаний (от 9 до 15 образцов по 6 испытаний).Таким образом, для построения тарировочной кривой для при¬ боров, основанных как на принципе заглубления, так и на прин¬ ципе упругого отскока, необходимо произвести от 700 до 1000 ис¬ пытаний.В приборах, основанных на принципе упругого отскока (моло¬ ток Шмидта, прибор системы КИСИ, системы Борового), а также в приборах других конструкций, где имеется значительное количество трущихся деталей, тарировку следует вести после тща¬ тельной подгонки этих деталей с последующей их пришлифовкой.При длительной работе с прибором, а также перед большой се¬ рией испытаний приборы периодически подвергают проверке, ко¬ торая осуществляется визуальным осмотром состояния ударного механизма, шарикового наконечника, пружины и т. д., а также с по¬ мощью эталонов проверяется энергия удара прибора.В случае если после проверки приборов, основанных на прин¬ ципе упругого отскока с помощью эталона, будут обнаружены от¬210
клонения, превышающие допускаемую величину, тарировочнал кривая должна корректироваться исходя из следующей зависи¬ мости:h = л7 Лб>где h — скорректированная величина отскока; х — градуированное значение на эталоне;А э—действительное значение отскока, измеренное на эталоне; h6 — значение отскока, полученное на бетоне.Для приборов, основанных на принципе заглубления, прове* ряют ударную энергию исходя из определения ударного веса и высоты падения по формулеV —Gh кГм,где G — вес груза, кГ\h — высота падения, м.Результаты испытаний заносятся в журнал испытаний, в кото¬ ром указывается тип испытуемой конструкции, состояние ее поверх¬ ности, вид прибора, энергия удара и диаметр шарика, результаты показаний прибора и другие данные.Во избежание влияния влажности бетона на показания прибо¬ ров испытания образцов производят не ранее 3 дней после тепло¬ влажностной обработки либо после 28-суточного хранения их во влажной среде (влажный песок).Перед испытанием каждый образец укладывается боковой гранью на жесткое основание (бетонный пол, уплотненный песок) и во избежание колебаний прижимается к нему с помощью различ¬ ных прижимных устройств, исключающих явление подскока.При тарировании следует особо следить за тем, чтобы сила удара расходовалась только на деформацию образца и ни в коем случае не на его перемещение, После этого образец испытывают та¬ рируемым прибором, производя 6—7 испытаний с двух противопо¬ ложных сторон. В расчет принимаются только близкие по величине показания. Резко отклоняющиеся результаты более чем на 20% как в сторону увеличения^ (при попадании в щебенку), так и в сто¬ рону уменьшения (при попадании в раковину) отбрасываются, и производится дополнительное испытанйе.Так испытываются все образцы данной марки бетона, а резуль¬ таты испытания заносятся в специальный журнал, после чего проч¬ ность бетона в образцах устанавливается путем испытания их до разрушения на гидравлическом прессе.Гидравлические прессы должны обеспечивать: плавность статического нагружения без ударов, толчков и пуль¬ сации со скоростью 6±4 кГ/см2 в 1 сек до разрушения;точность измерения с отклонением, не превышающим ±2% от величины измеряемой нагрузки, и фиксацию показаний наибольших усилий;211
жесткость конструкции опорных плит, чистоту их обработки не ниже 7-го класса по ГОСТ 2789—59 и твердость по Бринеллю' не ниже НВ300;наличие сферической опоры на одной из плит пресса, обеспечи¬ вающей поворот плиты до 5°;наличие на опорной плите габаритных линий, соответствующих размерам испытуемого образца для его центрирования.Перед испытанием на сжатие образцы тщательно осматривают, проверяют параллельность граней и взвешивают для определения объемного веса. После этого образцы испытывают в соответствии с ГОСТ 10180—67. На основании полученных результатов строят тарировочный график, откладывая по оси ординат средние вели¬ чины предела прочности для различных марок бетона, а по оси абсцисс — соответствующие им средние значения показаний, полу¬ ченных с помощью приборов. Далее полученные точки пересечения соединяют плавной кривой, которая и служит для вычисления проч¬ ности бетона.Необходимо отметить, что приборы с рабочим органом — пру¬ жиной, упругость которой с течением времени может изменяться, следует проверять не реже одного раза в три месяца на эталонном образце с постоянной прочностью.Большое внимание следует уделять выбору эталонного металла к приборам, основанным на принципе Польди.Эталонные пластинки, стержни и т. д. должны изготовляться из качественного металла, обеспечивающего после механической и термической обработок заданные значения твердости и величину разброса этих значений (разность между наибольшими и наимень¬ шими значениями твердости, полученными в пяти различных точ¬ ках) не более 2%.Чистота обработки поверхностей должна быть не ниже 7-го класса.Диаметр шариков, применяемых в приборах, не должен отли¬ чаться от номинального более чем на ±0,01 в любом направлении. Погрешность отсчетных луп, используемых для замеров лунок на бетоне и на эталоне, не должна превышать ±0,01 мм.§ 5. Влияние некоторых факторов на показания приборовВлияние влажности бетона. Для установления влияния влаж¬ ности бетона на показания приборов автором проводились специ¬ альные исследования. В результате испытаний приборами, осно¬ ванными на принципе заглубления, было установлено, что увеличе¬ ние влажности свыше 2% ведет к увеличению диаметров отпечат¬ ков по сравнению с отпечатками на этих же образцах, но высушен¬ ных до постоянного веса.Наибольшая величина отклонения в показаниях приборов, ос¬ нованных на принципе заглубления, была получена при влажности бетонных образцов 4%. Образцы с влажностью ниже 2% и высу-212
шенные до постоянного веса величину отпечатка при испытаниях: не меняли.Приборы, основанные на принципе упругого отскока, при испы¬ тании образцов с различной влажностью также изменяли свои по*~ казания. Наименьшая величина отскока получилась при макси»- мальной влажности. При влажности образцов 2% и ниже величина! отскока оставалась постоянной и не изменялась после дальнейшего* высушивания. Такая разница в показаниях приборов объясняется тем, что упругость насыщенного водой бетона значительно ниже этого же бетона после высыхания. Энергия удара при испытании такого бетона значительно поглощается повышенной вязко-пласти.- ческой средой благодаря наличию избыточной воды, которая нахо^ дится не только внутри капилляров, но и покрывает зерна цемента и продукты новообразований, вызывая их набухание.В связи с вышеизложенным испытания бетонов без разрушения) как приборами, основанными на принципе заглубления, так и при¬ борами, основанными на принципе упругого отскока, следует про¬ изводить в сухом состоянии (кроме прибора ДПГ-4).Выбор срока проведения испытаний должен производиться» с учетом условий твердения, возрастом бетона и его влажностью.. Исследованиями установлено, что при прочих равных условиях: влажность бетона будет изменяться в зависимости от температур- но-влажностного режима твердения и от возраста бетона. Бетоны в раннем возрасте обладают повышенной влажностью, причем эта влажность распределяется неравномерно по толщине и попереч¬ ному сечению изделий. Если сразу после уплотнения бетона и в на¬ чальный период его твердения избыточная влага распределяется в верхних слоях, по толщине бетонного изделия и в боковых зонах контакта с опалубкой, то в последующем происходит выравнива¬ ние влажности, а в более поздние сроки влажность поверхностных: слоев несколько уменьшается по сравнению с внутренними зонами бетона в изделии.В связи с этим во избежание влияния влажности на показания приборов испытания следует производить не ранее чем на 3-й день, после тепловлажностной обработки изделий при хранении их в за¬ щищенном от солнца и дождя месте.Изделия, твердевшие в нормальных условиях, а также подвер¬ гавшиеся обильной поливке при твердении, должны испытываться через 3 дня после последней поливки.Обледеневший бетон или замороженный в раннем возрасте ис¬ пытывать приборами без разрушения не рекомендуется. Обледенев¬ ший бетон перед испытаниями следует обязательно просушить с по¬ мощью различных нагревательных приборов или устройств, не превышая температуру поверхности бетона более 60°. При испыта¬ ниях бетона на морозе или температурах ниже 12—15° следует учитывать некоторое увеличение показаний приборов.Влияние возраста бетона. Влияние величины возраста зависит от конструкции прибора и условий твердения бетона. Особо важное213:
значение этот коэффициент приобретает в случае укладки бетона в холодное время года, когда о прочности бетона нельзя судить по данным испытаний в возрасте 28 сут.В этом случае измеренную прочность бетона нужно приводить к прочности бетона, твердевшего в нормальных условиях, поль¬ зуясь формулой/?СЖ = */?“где k — поправочный коэффициент, учитывающий снижение проч¬ ности бетона, твердевшего в холодное время года.Поправочным коэффициентом нужно пользоваться и при испы¬ тании бетона, подвергшегося термовлажностной обработке в про¬ парочных камерах или в автоклавах, определив предварительно величину этого коэффициента опытным путем, с учетом конкрет¬ ных условий производства.При испытаниях необходимо иметь в виду, что различная сте¬ пень гидратации цемента в поверхностном слое бетона и во внут¬ ренних его зонах, а также различная величина карбонизирован¬ ного поверхностного слоя бетона будут также оказывать влияние на результаты испытаний.Фактор времени и связанная с ним величина карбонизации по¬ верхности бетона приобретают весьма существенное значение при испытании бетона приборами, основанными на принципе упругого отскока.По данным лаборатории натурных исследований и испытаний строительных конструкций НИИСКа Госстроя СССР, величина поправочного коэффициента, учитывающего возраст бетона для различных приборов, принимается по табл. 28.Таблица 28Тип прибораВозраст бетона, сут.37286090180Молоток К. П. Ка-1,0510,90,8«икарова 	1,3и1оЖ"""1,05		1	0,90,8Прибор ХПС . . .тд1_——0,990,86Прибор ЦЭБ . . .1.1—1,0—0,90,85Примечание. В числителе — значения коэффициента для изделий, подвергшихся тепло- Флажностной обработке, а в знаменателе — для изделий, твердеющих в естественных условиях.Влияние крупного заполнителя. При испытании бетонных и же¬ лезобетонных изделий приборами механического действия среди одинаковых показаний или близких друг к другу имеются и резко214
отличающиеся показания как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения. Они получаются при попадании во время испытаний в частицу щебня — тогда они возрастают, либо в раковину, воздуш¬ ный пузырек и т. д. — тогда они значительно снижаются.Для установления влияния вида щебня и глубины его располо¬ жения на показания приборов было принято пять видов щебня крупностью 20 мм из гранита, кварцита, известняка, ин.керманского* известняка и керамзита.В результате испытаний приборами, основанными на принципе упругого отскока, было установлено, что щебень из твердых горных, пород (гранита, кварцита), расположенный в местах испытаний на глубине от 1 до 3 мм, дает увеличение показаний приборов, а ще-150й ио i iso%I по1 "О | 100** 90I«I 701,0 3,0 5,0 7,0 5,0 3,0 1,0 Заглубление щебенки, ммРис. 147. Влияние вида щебня и глубины его расположения на показания проч¬ ности бетона при испытании приборами без разрушения:/—гранит, кварцит; 2 — известняк; 3 — иикерманский известняк; 4 — керамзит. (За 100%» принято показание прочности в местах, где либо щебня нет, либо щебень расположен на»глубине более 7 мм)бень из мягких горных пород (известняка) и керамзита уменьшает показания по сравнению с показаниями', полученными в местах, где щебня нет, или в местах, где щебень расположен на глубине более 5 мм.При испытании приборами, основанными на принципе заглуб¬ ления, щебень из твердых горных пород, расположенный на той же глубине, повышает показания при испытаниях до 23% по сравне¬ нию с испытаниями в местах, где щебня нет (рис. 147).Необходимо отметить, что при испытании приборами, основан¬ ными на принципе заглубления, над щебенкой из твердых горных пород, скрытой на небольшой глубине от поверхности, отпечаток215
значительно уменьшался, выкрашивался по окружности и приобре¬ тал неправильную форму, что затрудняло его замер. Щебень из мягких горных пород (известняка, инкерманского известняка и ке¬ рамзита), расположенный на этой же глубине, уменьшает показа¬ ния приборов. При испытаниях бетона над щебенкой из мягких по¬ род диаметр отпечатка увеличивался за счет смятия, а иногда « частичного разрушения щебня. Щебень, расположенный на глу- •бине 5 мм и более от поверхности, уже практически не влияет на показания приборов.Рассмотренные выше факторы влияния вида щебня и глубины •его расположения на показания приборов нетрудно учесть, если ис¬ пытания производить на участках с зачищенной поверхностью, а резко отклоняющиеся показания как в сторону увеличения, так220 U0 250 2*0 220 210 230кГ/см‘315 270 290 320 300 2в5 ЗООкГ/см*Рис. 148. Эпюры Изменения прочности бетона по высоте и длине подкрановойбалки:J — распределение прочности бетона в верхней части балки; 2 — то же, в нижней части бал¬ ки; 3 — изменение прочности бетона по высоте балки; 4 — точки испытаний; 5 — балкан в сторону уменьшения отбрасывать. Окончательное значение «прочности должно приниматься не по 3—5 показаниям, как это рекомендуют некоторые авторы, а по 7—10 показаниям.Кроме этого, для повышения точности- испытаний приборы дол¬ жны тарироваться в зависимости от вида применяемого щебня.Выбор места проведения испытаний. При испытании изделий различной толщины (высоты) было установлено, что прочность бе¬ тона неодинакова в верхней и нижней зонах изделий. С увеличе¬ нием высоты изделия эта разница возрастает главным образом за счет увеличения прочности бетона в нижних, зонах изделия (148).Если при высоте изделий 100 мм эта разница составляет всего -лишь 5%, то при высоте 300 мм для пластичных бетонных смесей, уплотняемых на виброплощадке, эта разница увеличивается до 18%, а при дальнейшем увеличении высоты изделия эта разница •будет еще больше возрастать.216
При испытании стеновых панелей и панелей перекрытий, форму¬ емых в кассетах, изменение прочности в верхней и нижней зонах: в некоторых случаях составляло до 50%.Явление неравномерного распределения прочности бетона по» высоте объясняется прежде всего тем, что при уплотнении изделий вода затворения и воздух отжимаются в верхнюю зону изделия^ осаждающимися более тяжелыми составляющими бетон материа¬ лами. Это ведет к значительному уплотнению нижних слоев изде¬ лия и ослаблению за счет повышенного содержания воды и воз¬ духа — верхних. Такие явления наблюдаются главным образом при: длительной вибрации во время уплотнения изделий и при использо¬ вании пластичных бетонных смесей. Поэтому испытание изделий! большой высоты следует производить как в верхней, так и в нижней зонах изделия.Учитывая полученную нами неравномерность распределение прочности бетона по высоте изделия, можно заранее предусмотреть, технологию формования их таким образом, чтобы максимальные- расчетные нагрузки приходились на зоны бетона с повышенной- прочностью.При испытании длинномерных железобетонных изделий было» обнаружено, что прочность их не одинакова по длине и в отдельных случаях изменяется до 30%. Это чаще наблюдается у монолитных; изделий, при недостаточно равномерном уплотнении бетонной смеси- глубинным вибратором и при неодинаковой продолжительности! вибрирования на различных участках по длине изделия.При выборе места для проведения испытаний следует избегать, участков, образованных швами в опалубке.Испытания следует производить на вертикальной поверхности» конструкции. В противном случае верхняя цементно песчаная» пленка на горизонтальной поверхности должна быть полностью- удалена и участок защищен карборундовым диском.Во всех случаях необходимо следить за тем, чтобы участки, на. которых производят испытания, имели такую же поверхность, как: и контрольные образцы, применявшиеся для тарировки при¬ бора.Данные по выбору мест проведения испытаний железобетонныж конструкций приборами механического действия приведены в табл. 29.При испытании бетона особенно приборами, основанными на* принципе отскока, необходимо следить за тем, чтобы была исклю¬ чена всякая вибрация как образцов, так и основания, на котором» они испытываются. Для этого во избежание влияния колебаний при испытаниях образцы и мелкогабаритные изделия весом до 30—40 кг- необходимо испытывать на жестком основании с обязательным- креплением их к этому основанию. Для тарировки приборов об¬ разцы испытываются зажатыми в плитах пресса или других за¬ жимных устройствах (грузовых^ пружинных и т. д.) с усилием до 20—30 кГ/см2.21*
Таблица 29Тип конструкцииМесто испытанийНеармированный бетон (фундаментные ♦блоки, бортовые камни и т. д.)Длинномерные железобетонные изделия (колонны, сваи, опоры и т. д.)Изделия, изготовляемые в кассетах «ли в вертикальных формах (панели, пли¬ ты)Изделия, изготовляемые в горизон¬ тальных формах (панели, плиты покрытий и перекрытий и т. д.)Балки, ригели пролетом до б мБалки, ригели пролетом от 6 до 18 мФермы пролетом 24 мОдна грань изделияКаждый погонный метр длиныВ верхней и нижней зонахНа каждой стороне по пери¬ метру изделияСжатая зона конструкцииСжатая зона и приопорные се¬ ченияВ трех местах каждого пояса и в опорных сжатых подкосахКроме рассмотренных выше положений, для повышения точ¬ ности испытаний с помощью приборов механического действия необходимо:тарировать приборы для каждого вида бетонов; производить замеры диаметра вместо глубины лунки при испы¬ тании приборами, основанными на заглублении;устанавливать прибор строго вертикально к испытуемой поверх¬ ности;в приборах ударного действия следить за тем, чтобы сила удара «совпадала с вертикальной осью прибора;испытания производить при комплексном использовании прибо¬ ров как на принципе упругого отскока, так и на принципе заглуб¬ ления.Глава XIIЭЛЕКТРОННО-АКУСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ МАТЕРИАЛОВ И КОНСТРУКЦИЙ§ 1. Теоретические основы методов испытанийВиды упругих волн. Упругие волны, наблюдаемые в твердых те¬ лах, могут подразделяться на несколько групп. Продольные волны или волны сжатия и растяжения, поперечные волны или волны ♦сдвига и поверхностные волны или волны Релея, возникающие ;в результате совместных деформаций.218
Продольные упругие волны — это волны, в которых движение частиц среды совершается в направлении движения волны. Эти волны распространяются с наибольшей скоростью. В неограничен¬ ном твердом теле скорость распространения их определяется иа уравнениягде Е — модуль упругости;\х — коэффициент Пуассона; р — плотность среды.Так как для большинства твердых тел коэффициент Пуассона ко- леблется в пределах 0,16—0,25, уравнение примет упрощенный вид:Полученное уравнение может быть использовано и для вычислен ния модуля упругости материала, если будет известна скорость, ультразвукаПоперечные волны или волны сдвига — это волны, при которыж направление движения частиц в материале распространяется пер¬ пендикулярно направлению распространения волны. Скорость по¬ перечных волн примерно в два раза меньше скорости продольных: волн и определяется из уравнениягде G — модуль сдвига.Модуль упругости £, модуль сдвига G и коэффициент Пуас¬ сона находятся в следующем соотношении:из которого при известном коэффициенте Пуассона и найденном модуле упругости Е всегда можно определить модуль сдвига G.Поверхностные волны или волны Релея аналогичны волнам,, возникающим на поверхности воды, характеризуются как продоль¬ ными, так и поперечными смещениями частиц в плоскости распро¬ странения волны. Эти волны быстро затухают и незначительно про¬ никают в глубь материала. Скорость распространения поверхност¬ ных волн в твердых телах составляет около 0,9 от скорости распро¬ странения поперечных волн.В твердых телах могут наблюдаться еще и поверхностные попе¬ речные волны или волны Лява. Последние возникают в том случае*Е=?1>
когда твердое тело состоит из двух различных по своим физико-ме- ханическим свойствам сред в виде соприкасающихся слоев. Эти волны распространяются со скоростью несколько большей, чем по¬ верхностные волны Релея.Отражение и преломление упругих волн. При распространении •упругих волн на поверхность твердого тела они отражаются и пре¬ ломляются аналогично лучам света. При отражении основная часть энергии сосредоточивается в отраженной волне, так как акустиче¬ ское сопротивление твердого тела значительно больше, чем акусти¬ ческое сопротивление воздуха. Если перпендикулярно к поверх- мости твердого тела падает упругая волна (продольная или попе¬ речная), то и отраженная и про¬ ходящая (преломленная) волны будут такого же типа, как и па¬ дающая волна.При падении упругой про¬ дольной волны на границу раз¬ дела двух сред под углом проис¬ ходит расщепление волн с обра¬ зованием четырех новых волн: двух отраженных — продольной и поперечной и двух проходящих преломленных волн — продоль¬ ной и поперечной (рис. 149). При¬ чем для падающей и отражен¬ ной продольных и поперечных волн угол падения равен углу отражения.Преломление волн и соотно¬ шение между скоростями и угла¬ ми падения и отражения при па¬ лении упругих волн под углом выражается формулойsin а, 	 sin Qj 	 sin а3 	 sin Pi 	 sinCi	C\	Cj^	c2,2где ai —угол падения продольной волны; аг — угол отражения продольной волны; аз —угол преломления продольной волны; tp2 —*■ угол отражения поперечной волны;:рз — угол преломления поперечной волны;Ci — скорость продольной волны в первой среде;Сг — скорость поперечной волны в первой среде; с 1,2 — скорость продольных волн во второй среде;Счл — скорость поперечных волн во второй среде."Причем Ci>C2>Ci,2>C2,2-При падении упругой волны на границу раздела двух сред ее энергия распределяется между отраженными и преломленнымиРис. 149. Схема преломления и отра¬ жения продольной волны на границе двух сред:Ах — упругая продольная волна; А2 Ва — отраженные продольная и поперечная вол* «ы; А3 В3 — преломленные проходящие продольная и поперечная волны*220
волнами в зависимости от свойств и акустического сопротивления этих сред.Акустическое сопротивление среды характеризуется произведе¬ нием плотности материала на скорость распространения упругих волн в этом материале.,По данным А. С. Дурасова и Н. А. Крылова, значения акусти¬ ческих сопротивлений основных материалов, входящих в состав бетона, приведены в табл. 30.Таблица 30Акустическое сопротивлениеМатериалР'«Р с%Воздух	41—Вода 	1,5 -105—Гранит 	7,5 • 1054 • 105Кварц 	14,5 • 10б8-105Сталь 	39 • 10s20 • 106Цементный камень4-1052,4 -105Ва характер распространения упругих волн в твердом теле оказывает влияние и дифракция волн, т. е. нарушение их прямоли¬ нейности в результате огибания встречающихся препятствий и дру¬ гих явлений, связанных с рассеянием энергии волн.Дисперсия упругих волн — явление изменения фазовой скорости (скорость отдельной синусоидальной волны постоянной амплитуды бесконечной протяженности во времени) упругих волн о зависи¬ мости от их длины и условий распространения.Дисперсия бывает нормальной или геометрической, если длин¬ новолновые колебания распространяются быстрее коротковолновых, и аномальной, если скорость коротковолновых колебаний будет больше скорости распространения длинных волн.Аномальная дисперсия наблюдается при распространении упру¬ гих колебаний в упруго-вязко-пластической среде, к которой отно¬ сится бетон.В бетоне (материале, обладающем структурной неоднород¬ ностью) распространение упругих волн сопровождается одновре¬ менно всеми вышеуказанными процессами отражения, преломле¬ ния, дифракции и дисперсии волн, что и вызывает значительное рассеяние их энергии.Следует отметить также, что ультразвуковые волны, распрост¬ раняясь в твердых телах, не вызывают никаких изменений в них, так как уплотнения и разряжения, связанные с их прохождением, составляют ничтожно малую величину.221
§ 2. Получение ультразвукаУльтразвуковые волны — это упругие колебания материальной среды с частотами, превышающими предел слышимости (свыше 20 кгц), и очень малой длиной волны. Эти волны получают путем использования пьезоэлектрического и магнитострикционного эффек¬ тов, а также механическим и термическим способами.В ультразвуковой дефектоскопии используется пьезоэлектриче¬ ский и магнитострикционный эффекты.Пьезоэлектрический эффект основан на том, что в некоторых материалах при приложении механических напряжений возникают электрические заряды (прямой пьезоэлектрический эффект) и, на¬ оборот, при воздействии электрического поля на материал в нем возникают механические напряжения (обратный пьезоэлектриче-Рис. 150. Схема расположе¬ ния главных кристаллогра¬ фических осей в шестигран¬ ном кристалле кварца:х — электрическая, у — механи¬ ческая и z — оптическая осищ +++6)Рис. 151. Схема пьезоэлектри¬ ческого эффекта:а — растяжение и сжатие пластин¬ ки среза х по оси х; 6 — растяже¬ ние и сжатие пластинки среза х по оси уский эффект). К числу материалов, обладающих пьезоэлектриче¬ ским эффектом относятся кристаллы кварца, турмалина, сегнетовой соли,, титаната, бария и др. Каждый кристалл характеризуется главными осями: электрической х, механической у и оптической z (рис. 150). В зависимости от назначения из кристалла кварца мо¬ гут быть вырезаны пластинки под самыми различными углами к этим осям.В ультразвуковой технике чаще всего используют пластинки «среза х», вырезаемые перпендикулярно к электрической оси х кри¬ сталла. Если такую пластинку по направлению оси** подвергать сжимающим или растягивающим усилиям, то на противоположных поверхностях пластинки будут возникать отрицательные и положи-222
тельные заряды (рис. 151), которые по величине пропорциональны приложенному усилиюе = dF,где е — заряд;d — постоянная величина (пьезоэлектрический модуль </=6,4-10"8);F — усилие, дин.Для излучателей и приемников поперечных волн или волн сдвига используют пластинку среза у, которую вырезают так, что¬ бы ее поверхность была перпендикулярна к механической оси кри¬ сталла. Усилие сжатия или растяжения вдоль оси z не вызывает появления зарядов.Кроме кристаллов кварца, широкое распространение в про¬ мышленности получили кристаллы сегнетовой соли. Несмотря на высокие прочностные и термические свойства, пьезоэффект кварца значительно ниже пьезоэффекта кристаллов сегнетовой соли. Пьезоэлектрические свойства кристалла сегнетовой соли несколько отличаются от пьезоэлектрических свойств кристалла кварца. Для получения пластинки из кристалла сегнетовой соли, которая рабо¬ тала бы попеременно на растяжение и сжатие, ее вырезают пер¬ пендикулярно к оси ху но под углом 45° к осям у и z.Пьезоэффект такой пластинки получается во много раз больше, чем у кварца.Для увеличения площади излучателя или приемника ультразву¬ ковых волн вырезанные таким образом пластинки соединяют в па¬ кеты. Каждая пластинка покрывается токопроводящим слоем или обклеивается тонкой фольгой.Для возбуждения и приема ультразвуковых волн пластинки, вырезанные из кристаллов, монтируются в специальных металличе¬ ских обоймах — щупах.В зависимости от вида волн и направленности колебаний щупы могут быть прямые, наклонные (призматические) и т. д. Для по¬ дачи продольных волн перпендикулярно к исследуемому материалу используют прямые щупы, а при подаче колебаний под углом к по¬ верхности исследуемого материала используют наклонные щупы.Магнитострикционный эффект основан на том, что под дейст¬ вием магнитного поля некоторые металлы и их сплавы обладают свойством сжиматься или расширяться. К таким металлам отно¬ сятся железо, кобальт, никель и другие металлы и сплавы. В каче¬ стве простейшего магнитострикционного излучателя может быть использован металлический стержень (из магнитострикционного металла), на который надевается катушка. Если по обмотке ка¬ тушки пропускать переменный ток, то в ней возникает переменное магнитное поле, которое при изменении размеров стержня возбуж¬ дает в нем механические колебания в такт с колебаниями тока.При колебаниях стержня торец его излучает ультразвуковые волны. Если стержень из магнитострикционного металла223
пропустить в отверстие, проделанное в сердечнике трансформатора, через обмотку которого проходит переменный ток, то торец стержня благодаря колебаниям также будет излучать ультразвуковые вол¬ ны (рис. 152).По сравнению с пьезоэлектрическими преобразователями маг- нитострикционные преобразователи используются в промышлен¬ ности для получения более мощного ультразвукового излучения, они просты в изготовлении и более экономичны в эксплуатации.Ультразвуковые преобразователи. Ультразвуковая установка, предназначенная для контроля материалов без разрушения, со¬ стоит из двух основных частей—электрического высокочастотного генератора и ультразвукового преобразователя. Электрический ге¬ нератор служит для преобразования про¬ мышленного переменного тока в токи* вы¬ сокой частоты.В зависимости от необходимой часто¬ ты тока в ультразвуковой технике исполь¬ зуются машинные и ламповые генерато¬ ры. В испытательной технике наибольшее распространение получили ламповые ге¬ нераторы, обладающие простотой на¬ стройки и обеспечивающие высокую ста¬ бильность частоты. Ультразвуковые пре¬ образователи предназначаются для воз¬ буждения и приема ультразвуковых волн, которые затем преобразовываются в электрические сигналы, усиливаются ламповыми усилителями и регистрируют¬ ся с помощью электроннолучевых трубок.Ультразвуковые преобразователи мо¬ гут быть пьезоэлектрическими и магнито- стрикционными. Пьезоэлектрические пре¬ образователи питаютсй от электрических ламповых генераторов, выполненных по схемам с самовозбужде¬ нием в виде однокаскадного генератора с лампой, обеспечивающей необходимую мощность. Магнитострикционные преобразователи питаются от электрических ламповых генераторов, выполненных по схеме независимого возбуждения, чем достигается стабильность получаемых частот.Пьезоэлектрические преобразователи. В конструктивном отно¬ шении преобразователи выполнены в виде щупа, внутри которого вмонтированы кристаллы материала, обладающего пьезоэлектриче¬ скими свойствами. В зависимости от направления передающих ко¬ лебаний щупы могут быть нескольких типов.При передаче продольных колебаний, перпендикулярных к ис¬ пытуемому объекту, используются прямые щупы. При передаче поперечных колебаний под определенным углом к контролируе¬ мому объекту используют наклонные или призматические щупы.«4Рис. 152. Схема магнито- стрикционного излуча¬ теля:/ — трансформатор; 2 — стер¬ жень из магнитострнкцион- ного металла; 3 — диок для увеличения излучений
Прямой щуп (рис. 153), используемый в приборах для контроля бетона, состоит из металлического корпуса, внутри которого распо¬ ложен кристалл сегнетовой соли, преобразующий электрическую энергию в механическую, и наоборот. К торцовой стенке щупа кри¬ сталл приклеивается или прижимается с помощью пружины, ко¬ торая, одновременно демпфируя, уменьшает время свободных колебаний кристалла. Соединение щупа с прибором осуществля¬ ется с помощью коаксиального кабеля.Наклонный щуп состоит из корпуса с пьезоэлектрическим кри¬ сталлом, который расположен на призме под определенным углом. Кристалл возбуждает продольные колебания, последние на границераздела призмы и испытуемого образца преобразовываются в по¬ перечные волны.По скорости распространения поперечных волн можно судитьо	величине коэффициента Пуассона, о наличии поверхностных тре¬ щин и других дефектов.Наклонные или призматические щупы широко используются при дефектоскопии металлов. Наибольшее распространение они получили при контроле качества сварных швов.Магнитострикционные преобразователи. В зависимости от ха¬ рактеристики, направленности волн и других параметров магнито¬ стрикционные преобразователи в конструктивном исполнении мо¬ гут быть самыми разнообразными: цилиндрическими из свернутой ленты и штампованных пластин, трубчатыми, пакетными и т. д.Наибольшее распространение получили магнитострикционные преобразователи пакетного типа. Они собираются из тонких изоли¬ рованных друг от друга пластинок из никеля или специальногоРис. 153. Устройство щупов:ма магнито- стрикционного преобразовате¬ ля:а — прямой щуп; б — схема призматического щупа; / — корпус щупа; 2 — пьезоэлемент; 3 — прокладка; 4 — пружина1 — корпус цилин¬ дрический; 2 — м а гн итостр и ктор; 3 — мембрана15 181225
сплава. Такой пакет помещается в катушку, по которой пропуска¬ ется переменный электрический ток.Магнитострикционный преобразователь (рис. 154), используе¬ мый в приборах для контроля бетона, состоит из цилиндрического корпуса, внутри которого вмонтирован магнитостриктор. Торец магнитостриктора соединен со стальной мембраной, которая слу¬ жит излучателем ультразвуковых колебаний. При необходимости увеличения концентрации излучаемой энергии к торцу магнито¬ стриктора вместо стальной мембраны припаивают металлический конус.С помощью магнитострикционных излучателей можно получать ультразвуковые волны с частотой до 200 кгц, а наиболее эффектив¬ ное использование этих излучателей — на частотах, не превышаю¬ щих 80 кгц.§ 3. Основные методы ультразвуковой дефектоскопииВ зависимости от регистрирующего параметра ультразвуковой аппаратуры различают несколько основных методов контроля.Метод прямого прозвучивания — теневой метод, разработанный раньше других, отличается простотой аппаратуры и используется в промышленности для определения внутренних дефектов в мате¬ риалах и изделиях. Сущность метода заключается в том, что уль¬ тразвуковые волны при прохождении через испытуемый образец с внутренним дефектом могут рассеиваться, отражаться и образо¬ вывать тень от встретившегося дефекта. Тень от дефекта с проти¬ воположной стороны образца улавливается приемным щупом и фиксируется изменением яркости на электроннолучевой трубке или фиксируется визуально по состоянию поверхности масла (рис. 155). Участок образца с дефектом не пропускает через себя волны и не вызывает колебания масла с противоположной стороны образца.Ультразвуковые приборы, основанные на теневом методе с пря¬ мым прохождением колебаний, фиксируют амплитудные изменения интенсивности колебаний, прошедших через испытуемый образец, в зависимости от изменения структуры его или наличия в нем де¬ фектов.Метод отражения колебаний — эхо-метод, наиболее широко используемый для,контроля строительных материалов и изделий, обладает большей чувствительностью по сравнению с теневым ме¬ тодом. Этот метод основан на отражении упругих волн от дефекта испытуемого изделия и предусматривает измерение двух парамет¬ ров одновременно — амплитуды отраженного сигнала и времени прохождения этого сигнала от дефекта до поверхности образца (рис. 156). Время прохождения сигнала может' измеряться с по¬226
мощью импульсных частото-моду лированных и резонансных си¬ стем. Наибольшее распространение при дефектоскопии получили импульсные системы.Резонансный метод. Для контроля толщины изделий при одно¬ стороннем к ним доступе, а также для выявления в материалаха)т6)Рис. 155. Схема обнаружения дефектов теневым методом: а—с помощью щупа; б —с помощью масла; / — образец; 2 — сосуд с маслом; 3 — щуп-из¬ лучатель; 4 — приемный щупи изделиях всевозможных дефектов в виде расслоений и ослаблен¬ ных участков в результате коррозии или действия мороза широко используется ультразвуковой ре¬ зонансный метод, сущность кото¬ рого заключается в том, что меж¬ ду частотой, длиной волны, тол¬ щиной испытуемого изделия и скоростью распространения вол¬ ны существует определенная за¬ висимость, которая выражается уравнением:. с 2 h / -Рис. 156. Блок-схема ультразвуко¬ вого эхо-дефектоскопа:1 — контролируемое изделие; 2 — излу¬ чатель ультразвука; 3 — приемник уль¬ тразвука; 4 — усилитель; 5 — устройст¬ во, фиксирующее время; 6 — электрон¬ нолучевая трубка; 7 — хронизатор; * 8 — высокочастотный генераторгде А,— длина волны;с — скорость распространения волны;/—частота; h — толщина изделия; п — целое число.При прохождении ультразвуковых колебаний последние, дойдя до границы раздела, отражаются от нее и снова попадут на преоб*227
разователь (рис. 157). В случае если частота ультразвуковых ко¬ лебаний совпадет с собственной частотой испытуемого изделия, возникает резонанс, по характеру которого и судят о наличии дефекта. При наличии дефекта резонанс возникает не на собствен¬ ной частоте изделия.Метод свободных колебаний основан на использовании свойств твердого тела, совершающего свободные колебания. Основные ха¬ рактеристики колеблющегося тела, как период и частота колебаний, коэффициент затухания, зависят от параметров, массы и других физико механических свойств тела.Изделие, не имеющее дефектов, рассматривается как система с определенными колебательными параметрами. При наличии де¬ фекта, изменяющего однородность мате¬ риала изделия, будут изменяться и пара¬ метры колебательной системы, т. е. час¬ тота и коэффициент затухания свобод¬ ных колебаний будут изменяться- Метод свободных колебаний используется для контроля клееных соединений, а также при испытании бетона (см. ниже).Импедансный метод наиболее широко используется для контроля качества кле¬ еных разнородных материалов, отличаю¬ щихся друг от друга своими физико-ме¬ ханическими свойствами. С помощью это¬ го способа контроля удается выявить дефекты в зонах склеивания материалов и установить качество их склеивания.Импедансный метод контроля (раз¬ работанный в СССР Ю. А. Ланге и А. В. Римским-Корсаковым) основан на зави¬ симости механического импеданса скле¬ енного изделия от качества склейки со¬ ставляющих его частей. В этом случае ис¬ пользуется датчик, состоящий из двух пьезоэлементов, соединенных звукопроводящим стержнем (рис. 158). Датчик прижимается к из¬ делию и возбуждает изгибные колебания. По величине реакции изделия на этот датчик судят о значении механического импеданса.§ 4. Импульсные ультразвуковые методы испытаний бетонаПриборы для импульсных испытаний применяются для опреде¬ ления структурных изменений в бетоне и других свойств материа¬ ла, от которых зависит его прочность. Они могут быть использо¬ ваны для контроля процесса твердения бетона, определения дефек¬ тов (трещин) в бетоне и в сварных швах, качества швов при замо- ноличивании сборных конструкций и т. д.Рис. 157. Блок-схе¬ ма ультразвукового резонансного дефекто¬ скопа:1 — контролируемое из¬ делие; 2 — излучатель ультразвука; 3 — гене¬ ратор развертки; 4 — ав¬ тогенератор с частотной модуляцией; 5 — усили¬ тель; 6 — электронно¬ лучевая трубка228
Импульсные методы контроля качества бетона основаны на оп¬ ределении скорости распространения упругих волн и характе¬ ристики их поглощения.Принцип действия ультразвукового прибора (рис. 159) заклю¬ чается в следующем. Ультразвуковые импульсы, возбуждаемые высокочастотным генератором, периодически подаются на излуча¬ тель, в котором эти импульсы преобразовываются в механические колебания. Последние, пройдя через толщу бетона, попадают в при¬ емник, в котором преобразовываются в электрические импульсы.Рис. 158. Схема контроля импедансным методом:1	— контролируемое изделие;2	— контактный наконечник; 3— динамометрический пьезоэле¬ мент; 4 — звукопроводящий стержень; 5 — излучающий пье¬ зоэлемент; 6 — звуковой гене¬ ратор; 7 — усилитель; 8 — ин¬ дикаторРис. 159. Блок-схема ультразвукового импульсного прибора:I — бетонный элемент; 2 — излучатель; 3 — ге¬ нератор импульсов; 4 — задающий генератор; 5 — ждущая развертка; 6 — генератор меток времени; 7 — электроннолучевая трубку; 8 — усилитель; 9 — приемникЭлектрические импульсы через усилитель подаются на электронно¬ лучевую трубку.Моменты посылки импульса с одной стороны бетонного эле¬ мента и приема (преобразование механических колебаний в элек¬ трические) импульса с другой стороны фиксируются на экране в виде синусоидальных сигналов.Моделирование процесса распространения ультразвуковых волн осуществляется с помощью специального электронного уст¬ ройства.В приборе имеется также генератор меток времени, с помощью которого через определенные отрезки времени на экране электрон¬ нолучевой трубки наносят временную шкалу меток времени. По количеству меток времени или методом совмещения края импуль¬ са с пришедшим сигналом определяют время (в микросекундах) прохождения ультразвука через бетонный элемент. Зная величину229
времени и размеры бетонного элемента, определяют скорость по формулегде I — база измерения, мм; t—время, мксек.Однако величина скорости ультразвука может характеризовать качество бетона только в том случае, если заранее известны свой¬ ства исходных материалов и остается неизменной технология про¬ изводства изделий.Для получения более точных результатов и при неизвестных свойствах исходных материалов необходимо, кроме скорости уль¬ тразвуковых волн, определять характеристику их рассеивания и по¬ глощения бетоном.В Институте строительства и архитектуры Академии наук Лат¬ вийской ССР разработана комплексная ультразвуковая импульс¬ ная установка, с помощью которой можно определять три характе¬ ристики бетонного элемента: упругую — по скорости распростране¬ ния ультразвука; неупругую — по коэффициенту затухания и сте¬ пени структурной неоднородности бетона.Характеристики этой установки и некоторых других ультразву¬ ковых приборов приведены в табл. 31.Для определения времени распространения сложного акустиче¬ ского импульса при испытании бетона в ЛКВВИА им. А. Ф. Мо¬ жайского разработан акустический микросекундомер АМ-У (рис. 160). Прибор позволяет проводить испытания на базе от- 5 см до 6 м.Принцип действия прибора АМ-У заключается в следующем. Электромеханический вибратор возбуждает и посылает в исследуе¬ мый элемент зондирующий импульс и одновременно электрический сигнал в блок развертки импульса. Блок развертки обеспечивает запуск горизонтальной развертки луча на электроннолучевой труб¬ ке. Приемник колебаний, расположенный с противоположной сто¬ роны образца, в момент прихода зондирующего импульса в свою очередь посылает электрический сигнал на электроннолучевую трубку, благодаря чему электронный луч получает вертикальное отклонение. Блок калиброванной задержки времени посылает на осциллограмму марку времени, которая может быть совмещена с любой точкой осциллограммы. Отсчет времени берется по шка¬ лам прибора, а перевод его в микросекунды производится с по¬ мощью контрольной осциллограммы или принимается по номо¬ грамме.Ультразвуковой прибор «Импульс-1» отличается от других при¬ боров тем, что в нем имеется малое количество ламп и используется декадная, дискретная задержка через 0,1 мксек. Прибор выполнен в двух вариантах — на электронных лампах и на транзисторах.230
231
Ультразвуковой прибор ДУК-20 среди ультразвуковых прибо¬ ров является самым универсальным, позволяет производить испы¬ тание бетона и других строительных материалов с помощью им¬ пульсов, изменяющихся в большом диапазоне по частоте посылок и амплитуде колебаний. В приборе имеется дискретная задержка, а также устройство для измерения затухания колебаний.Факторы, влияющие на скорость ультразвука. При испытании бетона с помощью ультразвуковых импульсных методов необхо¬ димо учитывать целый ряд факторов, оказывающих влияние на за¬ висимость между скоростью ультразвука и прочностью бетона.Рис. 160. Схема акустического микросекундомера АМ-У:1 — бетонный элемент; 2 — электромеханический вибратор; 3 — звукоприемник; 4 — блок пи¬ тания прибора; 5 — блок питания электроннолучевой трубки; 6 — нелинейный усилитель сиг¬ налов; 7 — микросекундный генератор; 8 — калиброванная задержка времени; 9 — генератор развертывающих и синхронизирующих импульсов; 10 — электроннолучевая трубкаПрежде всего необходимо отметить, что на эту зависимость оказы¬ вает влияние: вид крупного заполнителя, его крупность, пористость и процентное содержание в единице исследуемого объема. Много¬ численными исследованиями установлено, что с увеличением содержания крупного заполнителя скорость ультразвука возра¬ стает.По данным И. В. Защука, вид крупного заполнителя оказывает большое влияние на скорость ультразвука (рис. 161). В связи с этим испытание бетонов на неизвестном щебне приводит к значительным погрешностям. На скорость ультразвука влияет также и соотноше¬ ние расхода заполнителей к расходу цемента, а также вид цемента и его активность.232
в450тП %350 % 300-а|25flБольшое влияние на зависимость скорость — прочность оказы¬ вает принятая технология изготовления железобетонных элемен¬ тов. Эта зависимость может в значительной степени изменяться от способа приготовления и уплотнения бетонной смеси, от принятого режима твердения, влажности бетона и других факторов, связан¬ ных с процессом твердения бетона.Влажность бетона всегда оказывает немалое влияние на резуль¬ таты ультразвуковых испытаний, так как скорость распространения ультразвука в воде значительно больше, чем в воздухе. При одной и той же прочности бето¬ на скорость ультразвука в бетоне, хранившемся ^ 550 в воде, намного больше, чем прочность бетона воз¬ душного хранения. На по¬ казания ультразвуковых испытаний влияет также и наличие арматуры в ис¬ пытуемой конструкции, поскольку скорость уль¬ тразвука в металле всег¬ да будет больше, чем в бетоне. В связи с этим запрещается проводить испытания конструкций в направлении, парал¬ лельном расположению арматуры. При испыта¬ нии же железобетонных элементов в поперечном направлении следует учи¬ тывать наличие армату¬ ры, расположенной на пу¬ ти прохождения ультра¬ звуковых импульсов.На скорость ультразвуковых импульсов может оказывать влия¬ ние и температура нагрева исследуемого бетона, однако величина влияния этого фактора устанавливается экспериментальным путем.В нормах (Румынии) на испытание бетона факторы, влияющие на скорость ультразвука, учитываются соответствующими коэффи¬ циентами. Прочность бетона на сжатие определяется по формулеR = 3,57cev,где v — скорость ультразвука;С коэффициент С = £м!.ц£р.	в. б^вл .б^д >св.и — коэффициент, учитывающий вид цемента, св.ц=0,9—1,4;5 1502 tooОо501lit'у 3 , 2tp~/У4с-жу11Ю315 3,5 3,15 4,0 U5 Ь5 V5 5,0 5,25 Скорость ультразвука, км/сек161. Влияние вида щебня на скорость ультразвука:/ — песчаник; 2—известняк; 3 — гранит (Гни- вань); 4 —доломит; 5 —известняк афонитовый; 6 — доломит прочныйРис.233
ср.ц—коэффициент, учитывающий расход цемента, срц *= =0,46—1,38;Сг.п — коэффициент гранулометрии песка, сг.п =0,96—1,22; сг.щ—коэффициент гранулометрии щебня, сг.щ =1,0—1,71; св.б—коэффициент возраста бетона, св.б =0,76—1,12; с вл.б—коэффициент влажности бетона, свл.б = 1,04—0,8;сд — коэффициент наличия добавок, сд=1,0—1,4.Румынскими исследователями установлено также, что при глад¬ кой поверхности бетона стабильность показаний скорости ультра-m's250 § 200 | ISO “ & 100 " §50 gРис. 162. Номограмма для учета влияния различных факторов на связь скорость-прочностьзвука (при прочих равных условиях) может быть достигнута, если датчики прижимаются к поверхности бетона с усилием 5—6 кГ/см2.Для создания надежного контакта между поверхностью бетона и датчиками в Англии используют бентонитовую пасту, которая затем легко смывается, не оставляя после себя пятен, как это имеет место при использовании технических вазелинов.По разработанному в Польше стандарту на ультразвуковой импульсный метод влияние различных факторов на зависимость скорость—прочность устанавливается по сводной номограмме (рис. 162). Последняя учитывает влияние на скорость ультразвука водоцементного отношения, количества и качества заполнителя, марки цемента, возраста бетона, влажности и количества арматуры в исследуемом элементе.234
§ 5. Резонансные методы испытаний бетонаРезонансные методы позволяют контролировать сквозные тре¬ щины, дефекты, вызванные расслоением и недоуплотнением бетон¬ ной смеси, плохим сцеплением арматуры с бетоном, а также могут быть использованы для контроля деформативности и несущей спо¬ собности изгибаемых железобетонных изделий. Эти методы испы¬ таний дают представление не только о качестве, но и позволяют оценить конструктивную характеристику железобетонного элемента в целом.Резонансные методы контроля железобетонных конструкций ос¬ нованы на измерении частоты собственных колебаний и определе¬ нии характеристики их затухания.В железобетонных элементах (балках, прогонах, колоннах, па¬ нелях и др.), работающих в условиях воздействия статических и динамических нагрузок, для определения частоты собственных колебаний и характеристики их затухания согласно инструкции по радиотехническим методам контроля (И-10—64) используются из- гибные колебания. Частота изгибных колебаний может быть опре¬ делена по формулегде К — коэффициент, учитывающий тон колебаний и характер опирания;I — длина элемента, см;EI — приведенная жесткость;т — погонная масса;Т\ — поправочный коэффициент, зависящий от отношения вы¬ соты сечения к пролету и коэффициента Пуассона, Г] «1,02.На частоту собственных колебаний, характеризующую основные физико-механические свойства изделий, оказывает влияние модуль упругости, момент инерции, погонная масса изделия, а также коли¬ чество и расположение арматуры в элементе.По характеристике затухания (логарифмический декремент за¬ тухания) можно определить изменение влажности бетона, наличие микротрещин, нарушение сцепления арматуры с бетоном, а также дефекты в бетоне, вызванные нарушением режима уплотнения и твердения бетона. Логарифмический декремент затухания может быть определен по величине амплитуд затухающих колебаний по формулегде	п — число периодов между циклами;Ai. Ai+n — амплитуды колебания, определяемые по ширине амплитудного резонансного пика,г 	 п f\ ftгц,
где fo — резонансная частота колебаний;/1 — частота большая, чем резонансная;/2 — частота меньшая, чем резонансная.Логарифмический декремент затухания зависит от коэффи¬ циента поглощения бетона и выражается зависимостьюгде г|) — коэффициент поглощения; для качественных изделий с нормальной влажностью г|) принимают равным 0,25 для бетонных и 0,35—0,4 для железобетонных изделий.Перед каждым испытанием производят тщательный обмер, оп¬ ределяют вес и другие характеристики изделия. Изделие уклады-Рис. 163. Схемы испытаний резонанс¬ ным способом:1 — бетонный образец; 2 — возбудитель ко¬ лебаний; 3 — приемник колебаний; 4 — из¬ мерительный генератор; 5 — индикатор ре¬ зонанса колебанийРис. 164. Схема испытаний способом за¬ тухающих колебаний:/ — бетонный образец; 2 — ударник; 3 — при¬ емник колебаний; 4 — формирующее устройст¬ во импульсов; 5 — генератор стандартной час¬ тоты; 6 — электронный измеритель частотывается свободно на деревянные подкладки сечением 10х 10 см, уда¬ ленные от концов на величину, равную 0,224.В зависимости от способа возбуждения изгибных колебаний контроль может осуществляться резонансным способом и способом затухающих колебаний.Резонансный способ контроля заключается в том, что с помощью электродинамического возбудителя, установленного в середине пролета изделия, возбуждаются незатухающие колебания (рис. 163). На некотором расстоянии от возбудителя колебаний устанавливается приемник, преобразующий колебания изделия в электрический сигнал, который поступает на индикатор резо¬ нанса.С помощью индикатора резонанса определяют логарифмиче¬ ский декремент затухания, а по шкале измерительного генератора определяют частоту колебаний.236
Способ затухающих колебаний (рис. 164) заключается в том, что с помощью ударного молотка или другого ударного приспособ¬ ления в середине пролета изделия наносят удар, возбуждая тем самым затухающие колебания. Эти колебания поступают в прием¬ ник, а затем «в формирующее устройство с блоком задержки.С формирующего устройства импульсы поступают в генера¬ тор стандартной частоты и измеряются электронным измерителем.Частота колебаний определяется по формулегде N — число измеряемых периодов колебаний;t — длительность периода импульса стандартной частоты; п — число импульсов стандартной частоты.Резонансные методы контроля широко применяются для лабо¬ раторных испытаний и при выполнении научно-исследовательских работ.Рис. 165. Схема прибора ИАЗ:/ — испытуемый бетон; 2 — возбудитель колебаний; 3 — пьезоэлектрический приемник коле¬ баний; 4—звуковой генератор; 5 — электронный выключатель; 6, 7 — усилители; 8 — блок развертки луча; 9 — осциллографическое устройство; 10 — осциллограммаВ качестве аппаратуры для резонансных испытаний может быть использован измеритель амплитудного затухания ИАЗ, разрабо¬ танный в ЛК ВВИА им. А. Ф. Можайского, прибор ИЧЗ и др.Прибор ИАЗ (рис. 165) состоит из измерительного блока и вы¬ носных элементов с кабельными линиями. Принцип действия при¬ бора заключается в следующем. С помощью вибратора в испытуе¬ мом элементе возбуждают колебания, которые улавливаются звукоприемником и преобразуются в электрические сигналы,237
фиксируемые на электроннолучевой трубке осциллографа. Затем по изменению частоты возбуждаемых колебаний по шкале генератора устанавливают резонансную частоту испытуемого элемента. Зату¬ хающие колебания фиксируются в виде осциллограммы на экране электроннолучевой трубки. Значение декремента затухания опре¬ деляют по логарифму отношения амплитуд.§ 6. Определение различных дефектов в материалахИмпульсный ультразвуковой метод испытания может широко использоваться при длительных наблюдениях за изменением струк¬ туры и прочности бетона во времени и в зависимости от воздействиявнешней среды. В этом случае разброс показаний будет значи¬ тельно меньше, чем разброс пока¬ заний, получаемый при испыта¬ нии йбразцов, к тому же сохра¬ нить на длительное время боль¬ шое количество образцов практи¬ чески не представляется возмож¬ ным.Для определения глубины трещин в железобетонных конст¬ рукциях, дорожных покрытиях и т. д. может быть использован ультразвуковой метод. Глубину поверхностных трещин определя¬ ют по формулеРас:тояние между 8озбудителем и приемникомгдес — скорость; t — время;I	— расстояние между преоб¬ разователем и краем тре¬ щины.Подобные испытания сопро¬ вождаются изготовлением эта¬ лонных образцов, в которых ими¬ тируются трещины заданных раз¬ меров.Для определения толщины бе¬ тона, поврежденного морозом, ис- .пользуют ударный метод с одно¬ сторонним измерением. Этот ме¬ тод основан на том, что при нали¬ чии поврежденного поверхностного слоя на кривой зависимости вре¬ мени распространения ударного импульса от базы измерений (приРис. 166. Схема определения тол¬ щины бетонного слоя, поврежден¬ ного морозом:а— схема расположения возбудителя и приемника; б — график зависимости времени распространения импульса от базы измерения; 1 — бетонная конст¬ рукция; 2 — поврежденный слой; 3 — возбудитель импульсов; 4 — приемник импульсов; I, II, III, IV — точки пере¬ становки приемника импульсов; си ся — скорости распространения импульсов; ех, — углы наклона, пропорциональ¬ ные скоростям ударных импульсов; / — расстояние от возбудителя до приемни¬ ка, на котором установлена точка пере¬ гиба кривой238
ее изменении) появляется точка перегиба, по величине которой и су¬ дят о толщине поврежденного слоя (рис. 166), которая определя¬ ется по формуле-И*с? — С\Сц + Clгде с\ и с2 — скорости ударных импульсов.Определение размеров дефектов в сварных швах. Выявленные дефекты исследуются по протяженности, глубине залегания и по характеру их расположения в сварном шве.Протяженность тре¬ щин или непроваров опре-	5 деляется следующим об¬ разом (рис. 167).Перпендикулярно ко шву в различных положе¬ ниях устанавливают приз¬ матический щуп и, пере¬ двигая его вдоль шва, при одновременном вращении его в обе стороны, следят за экраном электроннолу¬ чевой трубки. При появ¬ лении на экране сигнала наибольшей амплитуды щуп передвигают снова вдоль шва вправо и влево до тех пор, пока будет за¬ фиксировано положение, при котором максималь¬ ный сигнал на экране уменьшится примерно вдвое, в этих местах и от¬ мечают границы трещины. В имеет неравномерное сечениеРис. 167. Схема определения длины тре¬ щин или непроваров в сварном шве:/ — изделие; 2 — щуп; 3 — сварной шов; 4 — трещина; 5 — сигнал от дефекта на экране; А, Б, В —различные местоположения щупа; а — амплитудаслучае если обнаруженный дефект или состоит из совокупности мелких газовых пузырей или шлаковых включений, определяют общую про¬ тяженность совокупности всех дефектов.Глубину расположения трещин определяют по разности, двух измерений в крайних положениях щупа, при которых амплитуда сигнала на электроннолучевой трубке равна половине максималь¬ ной. Зная расстояние (рис. 168) между крайними точками уста¬ новки щупа и осью дефекта в шве, глубину расположения дефекта в шве находят из уравненияЛ = А, — А, = (/2 —/0 ctgp.Дефекты в виде трещин и непроваров наиболее обнаруживаются при расположении щупа под прямым углом к дефекту. В этом слу¬ чае на экране электроннолучевой трубки получается максимальное239
отражение ультразвукового луча. При уменьшении угла между установкой щупа и дефектом количество принимаемой энергии уменьшается и сигнал на экране электроннолучевой трубки резко падает.Дефекты в виде газовых пор, шлаковых включений и другие де¬ фекты с округлыми очертаниями обнаруживаются на экране при различных положениях установки щупа. Если поры и шлаковыеРис. 168. Схема определения протяжен- ности трещин по глубине:1 — изделие; 2 — сварной шов; 3 — щуп; 4 — трещина; h — глубина трещины; / — расстоя¬ ние от оси трещины до щупаРис. 169. Схема пористого шва и его ос¬ циллограмма:/ — изделие; 2 — сварной шов; 3 — газовые поры и шлаковые включения; 4 — осцилло¬ грамма швавключения в шве встречаются в виде скоплений, на экране дефекто¬ скопа появляется несколько сигналов или широкий сигнал с не¬ сколькими вершинами (рис. 169).Глава XIIIРЕНТГЕНОВСКИЕ И РАДИОМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИСПЫТАНИИ§ 1. Природа и свойства рентгеновских и у-лучейРентгеновские лучи представляют собой разновидность элект¬ ромагнитных излучений. Рентгеновские лучи и близкие к ним У"ЛУ~ чи отличаются от видимого света тем, что они обладают высокой энергией квантов в сотни тысяч раз большей, чем энергия квантов видимого света.Благодаря высокой энергии квантов эти лучи приобретают весьма ценные в промышленной дефектоскопии свойства — прони¬ кать через значительные толщи оптически непрозрачных материа¬ лов.Рентгеновские лучи распространяются по прямым линиям со скоростью 3« 1010 см/сек. Обладая высокой проникающей способ-240
ностью, эти лучи свободно проходят через металлические и неме¬ таллические предметы, воздействуют на фотопластинку и вызывают свечение некоторых веществ.Источником рентгеновских лучей является рентгеновская труб¬ ка, состоящая из стеклянного баллона, внутри которого выкачан воздух (рис. 170). В баллон впаяны два электрода — катод и анод. В качестве катода принята тонкая вольфрамовая спираль, закреп¬ ленная в фокусирующей чашечке; анодом является вольфрамовая пластинка, расположенная под углом 45° к оси трубки и закреплен¬ ная на полом медном стержне с каналом внутри для подвода ох¬ лаждающей жидкости.Спираль катода подключают к источни¬ ку питания. При про¬ хождении электриче¬ ского тока спираль ка¬ тода раскаляется и на¬ чинает испускать сво¬ бодные электроны (яв¬ ление термоэлектрон¬ ной эмиссии). В это время на электроды трубки подается высо¬ кое напряжение, под действием которого свободные электроны устремляются к положительно заряженному аноду. Быстро летя¬ щие от катода электроны сталкиваются с материалом анода и в ре¬ зультате резкого торможения часть их кинетической энергии пре¬ вращается в рентгеновское излучение. Торможение электронов у анода происходит неодинаково. Большое количество электронов при торможении полностью превращает свою кинетическую энер¬ гию в тепловую и лишь небольшая часть энергии из всего потока электронов превращается в энергию рентгеновского излучения.Скорость движения электронов и их кинетическая энергия будут тем больше, чем выше напряжение на электродах трубки. Эта ско¬ рость вычисляется из уравнения, в котором кинетическая энергия электрона приравнивается работе, затрачиваемой на его ускорение4-Mv* = 1,6 • 10-ии,где М — масса электрона (9,1 • 10-28 г);v — скорость, см/сек;U — напряжение трубки, в.5 4 5 6 7Рис. 170. Схема рентгеновской трубки:/ — стеклянный баллон; 2 — катод-вольфрамовая спи¬ раль; 3 — анодный чехол; 4 — поток электронов; 5 — вольфрамовая пластинка; 6 — анод; 7 —труба для подвода охлаждающей жидкости; 8 — пучок рентге¬ новских лучей241
Интенсивность рентгеновских лучей определяется количеством электронов, тормозящихся у анода, в единицу времени. Эффектив¬ ность генерации рентгеновских лучей определяется из уравненияЕ= 1,4 • 10-1 MU,где М — атомный вес материала анода;V — напряжение трубки, в.Из этого уравнения следует, что эффективность генерации рент¬ геновских лучей будет тем выше, чем выше атомный вес материала анода и чем выше напряжение на трубке.Минимальная длина волны рентгеновского излучения соответ¬ ствует максимальной энергии кванта и может быть получена из уравненияpH — я _ и с °а ^rmax — \ . » mmгде UA — напряжение на трубке, кв;е — заряд электрона, е=1,6-10-19 к;А г щах — энергия кванта, дж;И. — постоянная Планка, равная 0,55* 10-34 дж!сек\ с — скорость света, равная 3 • 1010 км/сек;Xmin — длина волны, см.После подстановки числовых значений минимальная длина волны выразится формулойПо известной длине волны рентгеновского излучения можно также 'определить и эффективное напряжение, соответствующее данному излучению.Рентгеновские излучения сплошного спектра с короткой волной называются жесткими, а с длинной волной — мягкими.Путем регулирования накала спирали на катоде и напряжения на электродах трубки получают рентгеновское излучение различной интенсивности и жесткости.Виды радиоактивных излучений. Все радиоактивные излучения, образующиеся при распаде ядер некоторых химических элементов, представляют собой заряженные ядерные частицы, электромагнит¬ ные и электрически нейтральные излучения. К заряженным ядер- ным частицам относятся электроны, позитроны, дейтроны, а-части- цы, протоны и др., а ж электромагнитным излучениям относятся укванты.a-излучения обладают незначительной проникающей способ¬ ностью в материалах, имеют положительный заряд и отклоняются в электрическом поле в сторону отрицательного полюса. При взаи¬ модействии с газовой средой'вызывают ее ионизацию — это свой¬242
ство a-излучений используется в устройствах контроля состава вещества газовым анализом.p-излучения возникают при радиоактивном распаде и представ¬ ляют собой электроны, испускаемые ядром атома с огромной ско¬ ростью, достигаемой скорости света. При соударении с веществом 0-частицы взаимодействуют с электронами и ядрами атомов веще¬ ства. Столкновение р-частиц с электронами атома вызывает потерю энергии этих частиц на ионизацию атомов вещества, а при соударе¬ нии р-частиц с ядрами возникает тормозное рентгеновское излу¬ чение.у-излучение представляет собой квантовое излучение, испускае¬ мое ядром атома, при радиоактивном распаде элементов.Благодаря огромной энергии, которая достигает десятков мил¬ лионов электрон-вольт, у-лучи обладают большой проникающей способностью, что позволяет использовать их для исследований физико-механических свойств материалов в различных отраслях промышленности.у-лучи по своей природе подобны рентгеновским лучам, они не отклоняются ни в электрическом, ни в магнитном поле.Источники у-излучений. Радиоактивные источники, применяе¬ мые в строительстве в зависимости от энергии у-излучений, подраз¬ деляются на три группы: источники с жестким излучением с энер¬ гией около 1 Мэе, источники средней жесткости с энергией 0,3—0,7 Мэе и источники мягкого излучения с энергией менее 0,3 Мэе.В качестве источника жесткого у-излучения наибольшее приме¬ нение в строительстве получил кобальт-60.Кобальт — это твердый серый магнитный металл с точкой плав¬ ления 1480°, по своим физическим свойствам напоминает железо. Стабильный изотоп кобальта — кобальт-59 после захвата нейтрона превращается в радиоактивный кобальт-60.Для получения у-лучей средней жесткости используют цезий- 137. Цезий-137 является продуктом ядерного расщепления и при¬ меняется в радиографических испытаниях в виде хлорида.Для получения у-лучей мягкого излучения используют тулий- 170 и европий-155.Тулий является редкоземельным элементом. В чистом виде это серебристый металл с плотностью около 9, состоящий из изотопа тулия-169. В чистом «виде тулий получить очень трудно, поэтому он используется в виде окисла Т112О3.Иридий-192 получается облучением элемента нейтронами. Эле¬ мент иридий — это твердый хрупкий металл из семейства платины с температурой плавления 2350° и плотностью 22,4. При выборе радиоактивного источника руководствуются прежде всего тем, что¬ бы при заданной энергии излучения была обеспечена максималь¬ ная чувствительность его к выявлению дефектов в материале дан¬ ной плотности и заданных размеров. Это достигается путем исполь¬243
зования радиоактивных изотопов с различной энергией излучения, а также с различным периодом полураспада.Основная характеристика некоторых радиоактивных изотопов дана в табл. 32.Таблица 32ЭлементИзотопПериодполураспадаМаксимальная энергия (3-частиц, МэеЭнергия 7-квантов, МэеКобальтСо605,3 г.0,392,168ЦезийCs*3733 г.1,170,661ИридийIГ19274,3 дн.0,6731,06ТулийTurn130 дн.0,970,084ЕвропийEul5212,7 г.1,491,405Основными характеристиками источников радиоактивных излу¬ чений являются энергия частиц, период полураспада и активность. Энергия ядерных частиц и квантов электромагнитного излучения измеряется в электрон-вольтах (эв). Электроннвольт — это энергия, приобретаемая электроном в результате прохождения разности по¬ тенциалов в 1 в.Плотность потока излучения характеризуется числом заряжен¬ ных частиц или квантов электромагнитного излучения, проходящих в единицу времени через единицу площади, и измеряется в а/сек-м2 или у/сек'М2.Интенсивность излучения характеризуется энергией, которая образуется при излучении за 1 сек на единицу площади, располо¬ женной перпендикулярно к направлению излучения, и измеряется в вт/м2.Энергия Y-излучений может быть определена из выраженияЕ = Ь = -у-,где h — постоянная Планка;v — частота волнового движения; с — скорость распространения у-кванта;X — длина волны.Радиоактивный распад — самопроизвольный процесс, характе¬ ризуемый количеством радиоактивного вещества, которое оста¬ ется неразделившимся спустя некоторое время и выражается зави¬ симостьюNt = N0e~><,244
где Nt — количество нераспавшихся ядер вещества;N0 — начальное количество ядер вещества;А, — постоянная распада, 0,693 *= —f“;Т — период полураспада;t — время.Период полураспада радиоактивного вещества характеризуется временем, в течение которого распадается половина радиоактивных ядер данного вещества, и выражается уравнением0,693 1 — \ *Таким образом радиоактивный распад может быть выра¬ жен уравнением0,693 tNt = N0e Т .Активность источников у-излучений характеризуется скоростью радиоактивного распада в единицу времени и выражается уравне¬ ниема = IN.С течением времени активность изменяется по экспоненциаль¬ ному закону0,693та = а0еАктивность измеряется скоростью распада в секунду. Скорость распада не зависит от давления, температуры и даже химического состава соединения, в которое входит радиоактивный элемент.Взаимодействие рентгеновских и у_лУчей с веществом. Припрохождении ионизирующих излучений через какую-либо среду их кванты взаимодействуют с веществом среды, в результате чего изменяется энергия и направление их движения, т. е. они могут рас¬ сеиваться, поглощаться и сопровождаться другими процессами взаимодействия с веществом.При энергии у-квантов, не превышающей 5 Мэе, имеют место два основных процесса — фотоэлектрическое поглощение и компто- новское рассеяние (согласно теории рассеяния Комптона, рис. 171).Фотоэлектрическое поглощение представляет собой процесс, при котором вся энергия укванта расходуется на выбивание электрона из электронной оболочки атома.Такое явление может наблюдаться при условии, если энергия у-кванта будет превышать энергию связи электрона в электронной оболочке атома. Выбитый электрон выле¬ тает из оболочки атома с энергией, равной разности энергий
у-кванта и энергии связи электрона в атоме, а освободившаяся обо¬ лочка заполняется ближайшим наружным электроном.Взаимодействие у-квантов происходит большей частью с элек¬ тронами ближайших к ядру оболочек и выражается через линей¬ ный коэффициент фотоэлектрического поглощения•с = czm\n,где с — скорость у-кванта;z — порядковый номер элемента;X — длина волны;/п, п — коэффициенты, определяемые с учетом энергии излучения.Комптоновское рассея¬ ние у-лучей рассматри¬ вается как упругое столк¬ новение у-квантов с элек¬ тронами атомов вещества подобно столкновению уп¬ ругих шаров, у-квант с ог¬ ромной скоростью ударя¬ ется об электрон атома, теряет часть своей энер¬ гии и в результате удара отклоняется от первона¬ чального направления. Такой у-квант называется уже рассеянным у-кван- том.Электрон, получивший некоторую часть энергии у-кванта вылетает из ато¬ ма и называется компто- новским или электроном отдачи. Взаимодействие у-квантов со средой происходит с соблю¬ дением законов сохранения энергии и количества движения.у-кванты могут рассеиваться по отношению к первоначальному направлению на любой угол от 0 до 180°. С увеличением угла рас¬ сеяния энергия рассеянного кванта уменьшается, и наоборот. Энер¬ гия рассеянного у-кванта определяется из уравненияЕр = Av	т——	,где hv — энергия рассеянного у-кванта;Av о — начальная энергия у-кванта;Рис. 171. Схема процессов взаимодействия Y-квантов с веществом:а — фотоэлектрическое поглощение; б — компто¬ новское рассеяние; 1 —7 -квант; 2 — выбитый элек¬ трон; 3 — комптоновский электрон (электрон отдачи); 4 — рассеянный у -квант246
Ф — угол рассеяния укванта;гпос — энергия покоя электрона, равная 0,51 Мэе.Рассеянный уквант может вторично столкнуться с другим элек¬ троном, в этом случае он снова теряет часть своей энергии и снова меняет свое направление и т. д.Комптоновские электроны, выбиваемые у-квантами, вылетают почти под прямыми углами и обладают незначительной энергией. Взаимодействие уквантов с веществом сопровождается и другими различными процессами, так образованием пар «электрон-позитро- нов».§ 2. Методы регистрации излученийДля регистрации ионизирующих излучений существует несколь¬ ко методов, основанных на ионизационном, тепловом, фотохимиче¬ ском и другом воздействии, которыми сопровождаются излучения при взаимодействии их с облучаемой средой.Наиболее широкое распространение получили радиографиче¬ ский ионизационный и сцинтилляционный методы регистрации из¬ лучений.Радиографический метод регистрации излучений основан на фотохимическом действии ионизирующих излучений- Если излу¬ чения направить на фотографическую пленку, то они воздействуют на ее эмульсию так же, как и свет. Проходя через эмульсию пленки, они ионизируют молекулы бромистого серебра и образуют в свето¬ чувствительном слое пленки фотоэлектроны и электроны отдачи. Фотоэлектроны, взаимодействуя с зернами бромистого серебра, об¬ разуют атомы серебра, которые в процессе проявления пленки спо¬ собствуют усилению скрытого изображения.После проявления на пленке получаются потемневшие места с плотностью потемнения, пропорциональной интенсивности излу¬ чения и времени воздействия излучений на пленку.Ионизационный метод регистрации излучений основан на реги¬ страции ионов, образуемых излучениями при прохождении их через заранее известное вещество. В качестве такого вещества использу¬ ют газ, который наполняют в ограниченный замкнутый объем—де¬ тектор излучения. В зависимости от конструкций, назначения и ре¬ жима работы ионизационные газовые детекторы могут быть в виде ионизационных камер, пропорциональных или газоразрядных счет¬ чиков (счетчиков Гейгера—Мюллера).Ионизационная камера. Принцип действия ее основан на изме¬ рении ионизации в газе, т. е. на способности газов изменять элек¬ тропроводность под действием ионизирующих излучений. В зави¬ симости от формы электродов ионизационные камеры подразделя¬ ются на цилиндрические, плоские и сферические.Камера (рис. 172) состоит из цилиндрического корпуса, внут¬ ри которого по оси расположен собирающий электрод (анод), тща¬ тельно изолированный от стенок корпуса. Наружным электродом'247
камеры (катодом) служит корпус камеры, защищенный экраном. При действии излучений в камере возникают разноименные ионы, которые при отсутствии разности потенциалов находятся в беспо¬ рядочном движении. Если же между электродами создать разность потенциалов, ионы под действием электрического поля примут на¬ правленное движение, и во внешнем кольце камеры возникает ионизационный ток, величина которого пропорциональна числу ионов, создаваемых излучением, а следовательно, и пропорциональ¬ на интенсивности излучения.Ионизационные камеры работают при небольших напряжениях 100—200 в. Однако в виду низкой эффективности регистрации у-из¬ лучений и малой величины получаемого сигнала используют про¬ порциональные, газоразрядные и сцинтилляционные счетчики.К пропорциональным счетчикам относятся ионизационные камеры, работающие в режиме газового усиления. Газовое усиление получа¬ ется в том случае, если на электродах иониза¬ ционной камеры повысить напряжение до 500 в. В этом случае «ионы и электроны, созда¬ ваемые ионизирующими излучениями, уско¬ ряясь в электрическом поле камеры, приобре¬ тают большую кинетическую энергию и созда¬ ют на своем пути все новые и новые ионы, на¬ поминая лавинообразный процесс. Коэффи¬ циент газового усиления может колебаться от 10 до 106.К газоразрядным счетчикам (Гейгера— Мюллера) относятся пропорциональные счет¬ чики, работающие в режиме газового разряда. В пропорциональных счетчиках газовый раз¬ ряд не охватывает весь объем газа, а развива¬ ется только в части объема газа. Если же на электродах пропорционального счетчика уве¬ личить напряжение до 1200—1500 в, то процесс газового усиления приводит к разряду по все¬ му объему счетчика и импульс на выходе счет¬ чика может быть зарегистрирован без усиле¬ ния.Газоразрядный счетчик представляет собой стеклянный илй металлический баллон, за- (полненный аргоном или смесью двухатомных и много¬ атомных газов при низком давлении (рис. 173). Анодом в счетчике является тонкая вольфрамовая нить, натянутая вдоль оси баллона счетчика. В качестве катода используется алю¬ миниевый медный или стальной цилиндрический баллон (корпус) счетчика. У счетчиков со стеклянным баллоном внутренняя сто¬ рона баллона покрывается проводящим слоем меди или вольфрама или вставляется тонкий металлический цилиндр. Подготовка счет¬.-1^4Рис. 172. Схе¬ ма цилиндри¬ ческой иониза¬ ционной каме¬ ры:1	— собирающий электрод (анод);2	— высоковольт¬ ный электрод;3	— электростати¬ ческий экран; 4 — изоляторы; 5 — охранное кольцо248
чика к работе заключается в том, что к его электродам приклады¬ вается разность потенциалов такой величины, которая обеспечи¬ вала бы создание электрического поля, необходимого для поддер¬ жания процесса ионизации газа. В результате попадания у-лучей из катода счетчика выбивается электрон, который под воздействием электрического поля приобретает ускорение и, сталкиваясь с час¬ тицами газа, вызывает его ионизацию. В счетчике возникает раз¬ ряд. Импульс напряжения при прохождении тока разряда регист¬ рируется.При дальнейшем повышении разности потенциалов на электро¬ дах счетчика ионизация газа в объеме счетчика значительно повы¬ шается, так как все выбитые электроны из катода ионизируют весь объем газа в счетчике. В этом случае импульсы тока при работе счетчика будут максимальными, а область работы будет называться областью плато счетчика.Газоразрядные счетчики могут классифицироваться по назначению, конструкции, способу регистрации и по виду газонаполнения.Сцинтилляционные мето¬ ды регистрации излучений основаны на явлении люми¬ несценции, т. е. на свойстве некоторых веществ преобра¬ зовывать энергию ионизаци¬ онных излучений в видимый свет.Сцинтилляционный счет¬ чик состоит: из сцинтиллято¬ ра (кристалл какого-либо люминофора), в котором кинетическая энергия излучений превращается в световые кванты различной ин¬ тенсивности, и фотоэлектронного умножителя (ФЭУ), преобразую¬ щего световые вспышки в электрические импульсы, которые затем усиливаются в несколько миллионов раз.Амплитуда электрического импульса пропорциональна энергии поглощенной ионизирующей частицы или кванта, ионизирующего излучения. Для непосредственного преобразования рентгеновского или у-изображения применяются флуоресцирующие экраны, выпол¬ ненные из толстого свинцового стекла с нанесенным на него слоем флуоресцирующего вещества—люминофора. Для усиления фото¬ графического действия рентгеновского и у-излучения используют усиливающие флуоресцирующие экраны, которые преобразовы¬ вают кванты ионизирующего излучения в кванты видимого или ультрафиолетового света.Усиливающие экраны состоят из тонкой пластмассовой основы, на которую наносят тонкий слой люминофора.ВсньРис. 173. Схема газоразрядного счет¬ чика:/—цилиндрический корпус; 2 — металличес¬ кий цилиндр-катод; 3 — вольфрамовая нить- анод; R — сопротивление; С — разъединитель¬ ная емкость249
Усиливающие экраны нашли применение в радиографии, так как позволяют сократить время экспозиции при просвечивании ма¬ териалов.§ 3. Методы радиационной дефектоскопииК основным видам радиационной дефектоскопии относятся рентгено-дефектоскопия, у-дефектоскопия, нейтронная дефектоско¬ пия и радиационная толщинометрия.Рентгено- и ^дефектоскопия имеют общую методику проведе¬ ния испытания и способов регистрации ионизирующих излученийи отличаются между собой только по ис¬ пользуемым источникам ионизирующих излучений.Рентгено-дефектоскопия — метод об¬ наружения дефектов в строительных ма¬ териалах и изделиях путем просвечивания их рентгеновскими лучами. В зависимости от способов регистрации рентгеновских излучений различают несколько методов рентгено-дефектоскопии: рентгенографи¬ ческий, ксерографический, рентгеноско¬ пический и радиометрический.Рентгенографический метод основан на том, что выявление дефекта осуществ¬ ляется с помощью рентгеновской пленки. Для получения фотоснимка с одной сто¬ роны исследуемого материала распола¬ гают источник рентгеновских лучей (рис. 174), а с другой стороны — кассету с рентгеновской фотопленкой.Рентгеновские лучи, проникая сквозь материал, воздействуют на фотопленку, причем это воздействие будет различным в зависимости от плотности материала. В местах с дефектами (поры, трещины и т.д.) проникающая способность лучей будет выше, чем на участках материала без дефектов, а следовательно, и на пленке появятся места с неодинаковой степенью затемненности.По наличию затемненных мест и степени затемнения судят о ха¬ рактере и размерах обнаруженных дефектов.Степень затемнения устанавливается с помощью специальных приборов — микрофотометров в единицах оптической плотностиО = !»■§■.где So — количество света, регистрируемое микрофотометром, про¬ ходящее через незасвеченное место пленки;Рис. 174. Схема про¬ свечивания еварного шва рентгеновскими лучами с фотографи¬ рованием на фото¬ пленку:/ — сварной шов; 2 — рентгеновская трубка; 3 — кассета; 4 — защит¬ ная свинцовая пластин¬ ка; 5 — усиливающий эк¬ ран; 6 — фотопленка250
5 — количество света, регистрируемое микрофотометром, проходящее через затемненное место на пленке.Чувствительность фотоснимков к выявлению различных дефек¬ тов при методе фотографирования зависит от вида и толщины про¬ свечиваемого материала, местоположения и формы дефекта, схемы просвечивания и жесткости излучения, наличия и степени влияния рассеянного излучения и других факторов.Рентгенографический метод испытаний нашел широкое приме¬ нение в промышленности. Он отличается высокой чувствительностью и простой методикой испытаний, однако имеет низкую производи¬ тельность.Ксерографический метод, т. е. метод «сухой фотографии», яв¬ ляется одним из наиболее перспективных методов фиксации рент¬ геновского изображения. Этот метод основан на том, что при облу¬ чении заряженного слоя полупроводников на их поверхности обра¬ зуется скрытое электростатическое изображение. Это изображение проявляется каким-либо наэлектризованным порошком. Основны¬ ми элементами ксерографического метода контроля являются ксе¬ рографическая пластинка и проявляющий порошок. Для получения ксерографических слоев на пластинках используют фотополупро¬ водники — селен, окись цинка, сера, сульфид кадмия и другие с со¬ противлением не менее 1012 ом/см.Наибольшее распространение получили селен и окись цинка. Нанесение селена на металлическую пластину осуществляется ис¬ парением в вакууме. Получение рентгеновского изображения на ксерографической пластинке состоит из трех операций: зарядки фоточувствителыюго слоя, экспонирования и проявления изобра¬ жения.Зарядка ксерографической' пленки осуществляется коронным разрядом от источника высокого напряжения. После этого ксеро¬ графическая пластинка помещаетея в кассету и экспонируется ана¬ логично кассете с фотопленкой для получения рентгеновских фото¬ снимков. Затем на ксерографической пластинке получается скры¬ тое электростатическое изображение, для проявления которого ис¬ пользуют мелкий наэлектризованный порошок, которым посыпают поверхности пластинки. В качестве порошка используют мел, тальк, окись цинка и другие пигменты-красители с тонкостью по¬ мола от 1 до 5 мк.Нанесенный на поверхность пластинки порошок распределяется пропорционально заряду отдельных ее участков и вырисовывает изображение просвеченного материала.Полученные изображения можно фотографировать, переносить на специальную или липкую бумагу и даже на обыкновенную пис¬ чую.Ксерографический метод регистрации изображений по сравне¬ нию с фотометодом имеет целый ряд преимуществ: значительно сокращается время на получение изображения (не более 1 мин), позволяет многократно использовать пластинки (до 500—600251
экспозиций), обладает высокой разрешающей способностью сним¬ ков, не нуждается в затемненном помещении и отличается деше¬ визной материалов. Благодаря своим преимуществам этот метод в будущем получит широкое применение в промышленности.При рентгеноскопическом (флуороскопичеоком) методе выяв¬ ление дефектов в испытуемом материале осуществляется визуаль¬ но, по изображению на экране.Рентгеновские лучи, проходя через испытуемый материал, вы¬ зывают свечение люминесцирующего экрана. В зависимости от степени яркости свечения участков судят о наличии дефектов в ма¬ териале.В отличие от темных пятен на рентгеновских снимках все де¬ фекты на экране будут обнаруживаться в виде светлых точек, пя¬ тен и полос, так как они будут пропускать большее количество лучей, чем соседние участки. По сравнению с рентгенографическим методом, который в основном используется при выборочном конт¬ роле, визуальный метод может обеспечивать непрерывность конт¬ роля и позволяет вести наблюдения за изображением просвечивае¬ мого материала на люминесцирующем экране.Однако обычные люминесцирующие экраны, используемые в медицине, обладают низкой яркостью свечения и поэтому для просвечивания металла, бетона и других материалов без осуществ¬ ления специальных мероприятий мало пригодны. В связи с этим для повышения яркости рентгеновского изображения используется специальный прибор — рентгеновский электронно-оптический пре¬ образователь. Этот прибор преобразует рентгеновское изображе¬ ние в световое оптическое, затем в электронное, после чего снова в световое изображение.Прибор (рис. 175) состоит из рентгеновской трубки, электронно¬ оптического преобразователя и бинокулярного микроскопа. Рентге¬ новские лучи, излучаемые рентгеновской трубкой через свинцовую диафрагму, попадают на контролируемое изделие. Пройдя через изделие, рентгеновские лучи падают на люминесцентный экран электронно-оптического преобразователя и вызывают его свечение. Под действием светового изображения фотокатод, находящийся в оптическом контакте с люминесцентным экраном, имитирует электроны, число которых пропорционально интенсивности падаю¬ щего на данном участке света. Освобожденные из фотокатода электроны ускоряются дополнительным напряжением и под дейст¬ вием особой формы электронов фокусируются и направляются на второй выходной люминесцирующий экран, вызывая его свече¬ ние.Изображение, получаемое на выходном экране, рассматрива¬ ется через трехгранную призму в бинокулярный микроскоп.Электронно-оптический преобразователь позволяет увеличи¬ вать яркость изображения в 1000 раз и более по сравнению с яр¬ костью изображения на обычном рентгеноскопическом экране. Та¬ кое большое увеличение яркости изображения достигается за счет252
увеличения светового потока и за счет электронно-оптического уменьшения размера изображения.у-дефектоскопия — метод обнаружения дефектов в материалах и изделиях путем просвечивания их улучами.В зависимости от способа регистрации у-излучений аналогично методом рентгено-дефектоскопии различают три метода удефекто- скопии: угРаФия» радио¬ метрический метод и флу- ороскопический (визуаль¬ ный) метод.Метод угРаФии за' ключается в том, что об¬ наружение внутренних дефектов в испытуемом материале осуществляет¬ ся с помощью рентгенов¬ ской пленки. Для этого выбирают радиоактив¬ ный источник и в зависи¬ мости от плотности мате¬ риала, толщины просве¬ чиваемого слоя и других данных строят номограм¬ мы, по которым и опреде¬ ляют необходимое время для просвечивания дан¬ ного материала.^графический метод отличается от рентгено¬ графического понижен¬ ной чувствительностью, однако он широко ис¬ пользуется там, где рент¬ генографический метод невозможен.Радиометрический (ионизационный) метод контроля заключается в том, что исследуемый ма¬ териал просвечивается уз¬ ким пучком уизлУчений в отличие от рентгеногра¬ фического и рентгеноско¬ пического методов конт¬ роля, при. которых конт¬ ролируемое изделие про¬ свечивается широким пучком излучения.Рис. 175. Схема рентгеновского просвечива¬ ния с использованием электронно-оптиче¬ ского преобразователя:1 — рентгеновская трубка; 2 — рентгеновские лучи; 3 — свинцовая диафрагма; 4 — изделие; б — алю¬ миниевый электрод; 6 — люминесцнрующий эк¬ ран; 7 — фотокатод; 8, 9 — электроды особой фор¬ мы; 10 — выходной люминесцнрующий экран; 12 — трехгранная призма; 13 — бинокулярный мик¬ роскоп253
Перемещая узкий пучок излучений по контролируемому изде¬ лию, просвечивают все его отдельные участки.Прошедшие через материал излучения регистрируются счетчи¬ ком и преобразуются в электрический сигнал, амплитуда которого пропорциональна интенсивности у-излучений. Этот метод контроля обладает высокой чувствительностью и является высокопроизводи¬ тельным, особенно при контроле изделий большой толщины.Флуороскопический (визуальный) метод испытания основан на том, что исследуемый материал просвечивается лучами радиоактив¬ ного источника большой активности. Изображение контролируе¬ мого изделия проектируется на флуороскопический экран и с по¬ мощью телевизионной установки передается на безопасное рассто¬ яние. Чувствительность этого метода по сравнению с методом рентгеноскопии несколько ниже.Нейтронная дефектоскопия — метод определения качества ма¬ териалов и изделий с помощью нейтронного излучения. Нейтрон является одной из основных частиц, входящих в состав атомных ядер.Нейтроны получают бомбардировкой бериллия а-частицами от радиоактивных источников, бомбардировкой мишени из различных веществ при помощи ускорителей заряженных частиц (нейтронные генераторы, циклотроны и т. д.), а также и в ядерных реакторах. В зависимости от величины кинетической энергии и характера взаи¬ модействия с веществом нейтроны подразделяются на следующие группы: тепловые, находящиеся в тепловом равновесии с вещест¬ вом; промежуточные — нейтроны с энергией от 0,5 эв до 10 Кэв, возникающие благодаря упругим столкновениям; быстрые — нейт¬ роны с энергией от 10 Кэв до 20 Мэе и сверхбыстрые с энергией больше 20 Мэе.При дефектоскопии материалов используют нейтроны, получае¬ мые от радиоактивных источников. В качестве радиоактивных ис¬ точников используют радий, полоний, плутоний и др.Формирование пучков нейтронов с заданными параметрами осуществляется с помощью замедлителей и систем каллимации.Для замедления скорости нейтронов используются замедлите¬ ли — вода, парафин, кадмий и т. д.Как и при ■у-дефектоскопии в нейтронной дефектоскопии воз¬ можны два способа контроля — радиографический и радиометри¬ ческий.Однако нейтроны трудно улавливаются обычной рентгеновской пленкой, поэтому при нейтронной радиографии применяют экраны- конверторы (люминесцентные усиливающие экраны), преобразую¬ щие нейтроны в другие виды излучения (ачиз л учение, р-излучение, электромагнитное и т. д.), к которым чувствительность пленки больше, чем к нейтронным излучениям.Метод нейтронной дефектоскопии используется для просвечива¬ ния материалов и изделий большой толщины, изделий из пласт¬ масс, а также изделий из разнородных материалов.254
§ 4. Промышленные рентгеновские и ^-аппаратыДля контроля качества материалов (сварных швов и т. д.) в на¬ стоящее время применяются рентгеновские промышленные аппа¬ раты различных типов В зависимости от напряжения на рентге¬ новской трубке промышленные аппараты подразделяются на не¬ сколько групп.Аппараты низкого напряжения до 120 кв используются для просвечивания тонкостенных металлических изделий, изделий из пластмасс и т. д. Аппараты среднего напряжения до 400 кв приме¬ няются в промышленности для просвечивания металлов средней толщины и аппараты высокого напряжения 1—2 Мэе и бетатро¬ ны— для просвечивания толстостенных стальных конструкций и конструкций специального назначения.Основная характеристика некоторых промышленных рентге¬ новских аппаратов приведена в табл. 33.Таблица 33Типы рентгеновских аппаратовНапряжения на трубке при просвечивании, квТолщина просвечивае¬ мой стали, ммРУП-60-20-110-60ДО 4РУП-150-10-135—80ДО 4РУП-200-20-570—1401-20РУП-200-20-590—1802-40РУП-200-20-5140—20010-60РУ П-400-5-1250-40010-60РУП-1000-2-11000,30-100РУП-1000-2-1100060—120РУП-200-20-5 — промышленная рентгеновская установка с но¬ минальным напряжением на рентгеновской трубке 200 кв и номи¬ нальным анодным током в рентгеновской трубке 5 ма.В комплект установки входит: рентгеновская трубка типа ЭБПМ-200 в защитном кожухе, генераторное устройство, масляный насос с электродвигателем, смонтированные на трехколесной те¬ лежке,и пульт управления (рис. 176).Генераторное устройство представляет собой металлическую емкость, внутри которой расположены высоковольтная часть рентгеновского аппарата. В качестве изолятора и охлаждающей среды иапользуют трансформаторное масло, которое заливается внутрь емкости.Масляный насос, имеющий водяную и масляную блокировки, по маслопроводу подает масло из бака в анод рентгеновской трубки.255
Охлаждение масла осуществляется с помощью змеевика, по кото¬ рому циркулирует холодная водопроводная вода.Штатив обеспечивает перемещение и закрепление рентгеновской трубки в необходимом для просвечивания положении. Пульт управ¬ ления смонтирован в виде трубочки, внутри которой имеются низ¬ ковольтные элементы, а на крышке расположены все измеритель¬ ные приборы и рукоятки органов управления. Для удобства пере¬ движения пульт управления устанавливается на поворотных роли¬ ках.Линейными ускорителями электронов пользуются при испыта¬ нии изделий большой толщины и повышении скорости исследова-Рис. 176. Схема рентгеновского аппарата РУП-200-20-5:/ — трехколесная тележка; 2 — рентгеновская трубка с защитным кожухом; 3 — генераторное устройство; 4 — пульт управления; 5 — масляный насос с электродвигателемния. Линейные ускорители — это весьма сложные установки, обес¬ печивающие получение тормозного излучения высокой энергии от 1 до 30 Мэе.Линейный ускоритель представляет собой электронную пушку, с помощью которой электроны инжектируются в волновод, ускоря¬ ются электрическим полем и попадают на мишень, в которой воз¬ никает тормозное излучение. Электронам при их движении в вол¬ новоде сообщается большая энергия (до 1 Мэе).В качестве высокочастотного генератора для создания в волно¬ воде бегущей электромагнитной волны используют магнетроны или кристроны.256
Линейные ускорители ввиду сложности их изготовления широ¬ кого распространения в дефектоскопии материалов не получили.Бетатроны. Для расширения возможностей применения мето¬ дов радиационной дефектоскопии, повышения их производитель¬ ности, а также при исследованиях изделий большой толщины ис¬ пользуются бетатроны. Бетатрон состоит из электромагнита и торо¬ идальной вакуумной камеры, расположенной между полюсами электромагнита. Он ^предназначен для ускорения электронов, дви¬ жущихся по круговым орбитам под действием магнитного поля.Ускорение электронов происходит в вихревом электрическом поле, которое индуктируется в ускорительной камере переменным магнитным полем. При торможении ускоренных электронов в ми¬ шени возникает тормозное излучение с энергией квантов тормоз¬ ного излучения от 5 до 30 Мэе.Основные характеристики некоторых типов бетатронов приве¬ дены в табл. 34.Таблица 34Тип бетатроновПарам трПМБ-3ПМБ-51 МБ-6сг>14юШсчшиэ%Максимальная энер¬ гия, Мэе	356915253035Пределы регулирова¬ ния энергии, Мэе . . .0,5—31-52—62-92—153-253-303—-35Мощность дозы на расстоянии 1 л от ми¬ шени, рад/мин	0,05од0,34 f810150-200250Потребляемая мощ¬ ность, кет .	0,7	1,23,54204050П одолжительность неп е^ывной работы, ч0,250,250,2516881616Толщина исследуемо¬ го материала (железа), мм	————100—500100-500100-500__Выбор типа бетатрона для проведения контроля качества мате¬ риала осуществляется в зависимости от плотности материала», толщины просвечиваемого слоя, требуемой чувствительности к де¬ фектам, производительности метода и других факторов.у-аппараты применяются для контроля качества материалов, и изделий путем просвечивания их у-лучами.В зависимости от условий проведения испытаний у-аппараты могут быть переносные и передвижные.71 181257
Таблица 35Тип7-аппаратаИсточникизлученияМаксимальная активность, г-экв. радияДиаметр активной части источника, ммПросвечивание, толщина, ммРК-2Тш"о0,79,0Сталь 20Se732,05,0. 40Iriea5,02,031о*CS‘372,05,0—УГД-3Tm1’00,59,0Сталь 1—20Se«2,05,02-40CS1372,05,0. 30-100IflM5,02,010-60РИД-21Tm”»0,59,0Сталь 1 —20Se»2,05,0. 20-40Irl925,02,0Ю-60Cs»72,05,03со01§РИД-22Cs'3720,010x11Сталь до 80«Нева»Cs«720Пластиныоь-ftft«Бетон»Tm”o0,59,0Бетон до 300Irl025,02,0Кирпич до 40ФCs'3725,0Дерево до 500- Сталь до 60ГУП-Со-0,5-2Co600,55X5Сталь 10—40Cs»720,010x11ГУП-Со-5-2Co605,05X5Сталь до 110ГУП-Со-50-2Cow50,05—При контроле изделий в стационарных условиях (в промышлен¬ ных цехах, лабораториях и т. д.) используют передвижные уаппа- раты, в случае испытания изделий в полевых условиях и труднодо¬ ступных местах используют переносные ■у-аппараты.258
Основные характеристики ^-аппаратов для просвечивания изде¬ лий приведены в табл. 35.у-аппарат состоит из защитного контейнера (радиационной го¬ ловки), механизма управления и штатива. Защитный контейнер предн азн ачается для размещения радиоак¬ тивного источника; из¬ готовляют его из (плот¬ ных материалов, хоро¬ шо поглощающих у-из- лучения, таких, как вольфрам, свинец, уран и т. д.В уаппаРатах> гДе используется источник большой активности, имеется два контейне¬ ра: рабочий для раз¬ мещения источника из¬ лучения во время про¬ свечивания и контей¬ нер-хранилище, в ко¬ тором радиоактивный источник находится в нерабочем состоянии.Перемещение источнит ка излучений в поло¬ жение «просвечивание» и возвращение его в положение «хранили¬ ще» осуществляется с помощью механическо¬ го манипулятора меха¬ низма управления.Управление уаппа‘ ратами может осуще¬ ствляться также и дис¬ танционно. Для прида¬ ния у*аппаратам манев¬ ренности при проведе¬ нии испытаний их уста¬ навливают на специ¬ альные переносные или передвижные штативы.у-аппараты ГУП-Тт-0,5-3, ГУП-Лг-5-2, РИД-21 и другие являются переносными аппаратами и предназначаются для просве¬ чивания сварных швов и других изделий в полевых и лабораторных условиях, а также и в труднодоступных местах- .Рис. 177. -у-аппарат ГУП-Тт-0,5-3:а — общий: вид; 6 — схема защитного контейнера; /— штатив; 2 — защитный кожух; 3 — центратор; 4 — рукоятка для открывания затвора; 5 — корпус; 6 — стопорная ручка; 7 — подставка; 8 — свинцовая за¬ щита; 9 — держатель с источником; 10—^атвор*259
у-аппарат ГУП-Тт-0,5-3 состоит (рис. 177) из защитного контейнера, манипулятора, складного штатива, центратора для определения направления просвечивания, тележки и рукоятки для переноски аппарата. Просвечивание изделий осуществляется пуч¬ ком излучений с углом расхождения 53°.у-аппарат ГУП-Лг-5-2 просвечивает изделия пучком с углом расхождения 53° и используется для панорамного просвечивания при выведенном источнике и дистанционном управлении.у-аппарат РИД-21 комплектуется еще вспомогательными при¬ способлениями, обеспечивающими расширение эксплуатационных возможностей аппарата и улучшение работы операторов. В комп¬ лект этих приспособлений входит универсальный штатив, две кол¬ лимирующие головки: одна для просвечивания материалов направ¬ ленным пучком под углом расхождения 53°, а другая для панорам¬ ного просвечивания. Благодаря, вспомогательным принадлежностям у-аппарат может использоваться как в полевых, так и в стационар¬ ных условиях, в виде переносного и передвижного универсального дефектоскопа.у-дефектоскоп «Бетон» предназначается для контроля качества сварки строительных конструкций, при исследовании плотности и однородности строительных материалов и изделий, определения толщиньгзащитного слоя арматуры и места ее расположения в же¬ лезобетонных конструкциях. Аппарат состоит из магазина-контей¬ нера (для набора источников), выполненного из вольфрамового сплдва, штатива и механизма управления. При просвечивании источник излучений перемещается в 1&ллимирующую головку с по¬ мощью ручного тросового привода. Привод управления может осуществляться с расстояния до 12 м.§ 5. Применение радиоактивных изотопов для контроля качества строительных материалов, изделий и конструкцийДля определения плотности строительных материалов, их на¬ сыпного и объемного весов используется у-адсорбционный метод, оснований на измерении степени ослабления у-излучений при прохождении их через слой материала заданной толщины. В каче¬ стве источников у-излучений используют радиоактивные изотопы Со-60 и Cs-137.Измерение объемного веса материалов может осуществляться по трем схемам просвечивания: бесконечная геометрия, когда ис¬ точник и детектор находятся в объеме исследуемого материала, полубесконечная геометрия, когда источник излучений находится в материале, а детектор на поверхности бесконечного полупрост¬ ранства, и барьерная геометрия, при которой источник и детектор располагаются с противоположных сторон слоя исследуемого ма¬ териала.Просвечивание материала осуществляется узким пучком, когда на детектор не попадают рассеянные у-излучения, и широким пуч-260
ком, когда детектор дополнительно регистрирует и рассеянное уизлучение.Для создания узкого пучка унзлучений используют коллими¬ рующие устройства, представляющие собой свинцовые диафрагмы толщиной 50 мм с соосными коллимационными каналами диамет¬ ром 10 мм. Диафрагмы располагают по обе стороны просвечивае¬ мой конструкции (рис. 178) с таким расчетом, чтобы коллимацион¬ ные каналы были на одной оси источника и детектора излучений.При просвечивании материала узким пучкоМ ослабление унз- лучений, прошедшнх через слой материала заданной толщины, мо¬ жет быть выражено экспоненциальной зависимостьюгде I — регистрируемая интенсивность излучения прошедшего че¬ рез слой материала, имп/мин;/о — регистрируемая интенсивность излучения при отсутствии материала, имп/мин;|х— массовый коэффициент поглощения, см2/г; х — толщина просвечиваемого слоя материала, см.Рис. 178. Схема определения объемного веса бетона:а — в условиях узкого пучка т -излучений; б — в условиях широкого пучка ? -излучений; 1 — источник т -излучений; 2 — защитный контейнер; 3 — бетонный образец; 4 — свинцовая диафрагма; 5 — детектор 7 -излучений; 6 — пересчетное устройствоПосле преобразования формула для определения плотности ма¬ териала при просвечивании его узким пучком уизлУчений будет иметь вид:г	(WCПри просвечивании бетона широким пучком излучения колли¬ мирующие устройства не применяются, а степень ослабления уиз- лучений определяется из следующей зависимости:где В — фактор накопления, учитывающий вклад в показания де¬ тектора вторичного (рассеянного) излучения./ = /0 ет* имп/мин,а)9 =1п/о-Пп/261
При просвечивании бетона широким пучком у-излученкй объемный вес его определяют по формуле	In /0 — In / + In рхр - - где р — коэффициент, определяемый экспериментальным путем.Для определения р берут эталонный образец бетона известного объемного веса с толщиной, близкой к толщине контролируемого изделия. Затем этот образец просвечивают и производят вычисле¬ ния по формулеQ 	 In /0 — In / + In \ЬХ — \ъхОпределение объемного веса бетона у-адсорбционным методом может производиться и графическим путем. Для построения тари- ровочных зависимостей изготовляют образцы с заданным объем¬ ным весом таких же размеров, как и толщина контролируемого бетона. Затем эти образцы просвечиваются у-излучениями от за¬ данного источника, и по результатам просвечивания строится та- рировочная кривая.Просвечивание изделий и конструкций производят по узлам координатной сетки, которая разбивается с двух противоположных сторон испытуемой конструкции.Для просвечивания бетона широким пучком размеры образцов в плоскости, перпендикулярной направлению просвечивания, дол¬ жны быть не менее 20x20 см.Окончательное значение объемного веса в образце, изделии или строительной констркуции определяется путем усреднения резуль¬ татов частных измерений, полученных по узлам координатной сетки.Контроль при формовании изделий. При формовании железо¬ бетонных изделий часто возникает необходимость в определении степени уплотнения бетонной смеси.Контроль за равномерностью уплотнения изделий большой тол¬ щины и особенно изделий с переменным сечением представляет для технологов значительные трудности, поэтому внедрение радио¬ метрических методов контроля в технологический процесс формо¬ вания изделий является весьма перспективной задачей.Уже сейчас степень уплотнения бетонной смеси при ее формо¬ вании можно определить по величине ослабления уизлУчений, прошедших через определенный слой бетонной смеси.При сквозном просвечивании бетонной смеси улучи регистри¬ руются счетчиками с радиометром, установленным с противопо¬ ложной стороны формы. Измерение интенсивности у-лучей произво¬ дится непрерывно от начала до конца уплотнения бетонной смеси.В начальный период уплотнения регистрируемая интенсивность Y-лучей будет уменьшаться, затем через некоторый промежуток времени в зависимости от подвижности бетонной смеси и конкрет¬262
ных условий производства станет постоянной. Время от начала уплотнения до момента, когда интенсивность у-излучений будет по¬ стоянной, и является оптимальным временем уплотнения, при ко¬ тором достигается максимальная плотность бетонной смеси.Применение метода сквозного просвечивания позволяет не только контролировать степень уплотнения бетонной смеси, но так¬ же и автоматизировать процесс уплотнения. Для этой цели в ЛК ВВИА им. А. Ф. Можайского была разработана схема, по которой информация максимального значения плотности бетонной смеси выражается через определенное значение электрического на¬ пряжения, снимаемого с радиометра. Заданная ве¬ личина напряжения фик¬ сируется сигналом в ам¬ плитудном дискриминато¬ ре. Сигнал поступает в блок усиления, затем на контактор, который и вы¬ ключает вибратор.При определении плот¬ ности смеси в крупногаба¬ ритных конструкциях, не имеющих свободного до¬ ступа к боковым поверх¬ ностям (попарное формо¬ вание длинномерных из- рис 179 Схема радиометрической установки делий на стендах в до- для определения плотности бетона методом рОЖНЫХ покрытиях И	рассеяния:Т. Д.), может быть ИСПОЛЬ- а — прибор ИОВ-2; б — прибор для работы в трудно-чгтяы мртпп пяргйяния Д0СТУПН“Х местах; /-свинцовый экран; 2 -радио- JUbdH мешд рассеяния активный источник; 3 — газовые счетчики; 4 — радио*(рис. 179). В настоящее	метр; 5 — бетонный элемент; 6 —осожухвремя для определе- ния плотности бетон¬ ной смеси в дорожных покрытиях методом рассеяния используются радиоактивные плотномеры, разработанные в институтах ВНИИ- стройдормаша, МАДИ и других институтах.При бетонировании массивных монолитных конструкций конт¬ роль степени уплотнения может осуществляться с помощью радио¬ активных зондов и плотномеров. В институте «Оргэнергострой» разработан радиоактивный плотномер РП-3, работающий на прин¬ ципе поглощения бетонной смесью излучений радиоактивного ис¬ точника, расположенного в наконечнике штыря (рис. 180). Радио¬ активный плотномер состоит из металлического штыря длиной до 40 см, на конце которого размещается источник у-излучений, горизонтальных плеч, внутри которых расположены счетчики им¬ пульсов. Горизонтальные плечи закреплены на трубке с рукояткой. От счетчиков импульсов через трубку проходят провода, соединя¬ ющие их с пультом регистрации излучений.ЩШЙЁЙЯ263
При определении объемного веса штырь погружается в бетон¬ ную смесь до уровня горизонтальных плеч. Импульсы от источника Y-излучений регистрируются пультом, находящимся в ящике опера¬ тора. Продолжительность измерения составляет 30—40 сек при точности измерений до 2%. Средняя величина объемного веса бе¬ тонной смеси в блоке бетонирования определяется по формулеПТсргде п — число частных значений объемного веса в данной сово¬ купности;-у.— частное контрольное значение объемного веса бетонной смеси, г/м3.Контроль влажности материалов. Контроль влажности песка, керамики, бетонной смеси и других строительных материалов мож¬ но осуществлять при помощи источников быстрых нейтронов. При прохождении через влаж¬ ный материал нейтроны стал¬ киваются с ядрами атомов и теряют свою кинетическую энергию. Потеря энергии будет тем больше, чем меньше атом¬ ный вес элемента. Поэтому максимальное замедление ней¬ тронов будет при столкновении их с ядрами водорода. Уже при 19 столкновениях с ядрами во¬ дорода быстрый нейтрон с энергией в несколько миллио¬ нов электрон-вольт превраща¬ ется в медленный (тепловой) нейтрон с энергией 0,025 эв. Та¬ ким образом, регистрируя ко¬ личество медленных нейтронов, получаемых в результате облу¬ чения песка быстрыми нейт¬ ронами, можно с достаточной точностью определить содер¬ жание водорода, а следовательно, и воды в исследуемом песке.Нейтронный метод измерения влажности не получил еще широ¬ кого распространения в строительстве из-за сложности аппаратуры, однако этот метод является наиболее перспективным, поскольку получаемые результаты не зависят от состава и плотности песка, температуры и содержания в нем солей.Определение влажности жесткой бетонной смеси может быть произведено также с помощью нейтронного измерителя, основаи-2645Рис. 180. Схема определения степени уплотнения бетонной смеси с по¬ мощью радиоактивного плотномера:/ — источник т -излучений; 2 — плечи; 3 — счетчики импульсов; 4 —трубчатая стойка; 5 — рукоятка; 6 — электрические провода; 7 — пульт регистрации излучения
ного на интенсивности замедления быстрых нейтронов, подобно описанному раньше яри рассмотрении контроля влажности» песка.Прибор построен таким образом, что источник быстрых нейтро¬ нов и детектор располагаются в одном блоке вне исследуемого ма¬ териала. Такая схема при достаточной чувствительности позволяет контролировать влажность при приготовлении, транспортировании! и укладке бетонной смеси. Схема предусматривает- использование двух датчиков с диапазоном измерения влажности от 0 до 12% типа СТС-5 и от 8 до 18% типа СТС-б. Датчи¬ ки состоят из источника быстрых нейтро¬ нов, счетчиков, свинцовых фильтров и ко¬ жуха с биологической защитой из смеси парафина с карбидом бора.Показания детектора медленных ней¬ тронов в зависимости от влажности могут быть выражены формулойr*w*N (w) = Aw*e “ -f В,где А — постоянная величина, зависящая от активности источника; г — расстояние между источником и детектором, расположенных на поверхности бетонной смеси; а —величина, зависящая от физиче¬ ских свойств бетонного образца; w — влажность;В — эффект сухих компонентов за¬ медлителя нейтронов.Использование нейтронного измерите¬ ля в системе контроля влажности бетон¬ ной смеси в бетоносмесителях и на виб- ропрокатном стане Козлова позволило определять влажность с точностью 0,5% в течение 15—30 сек.Для определения дефектов в бетоне используется у'гРаФиче‘ ский метод. При этом методе ослабление улучей, вызванное изме¬ нением плотности и однородности просвечиваемого материала, фик¬ сируется рентгеновской пленкой (рис. 181). На более толстых уча¬ стках изделий и с более плотным материалом ослабление улучей будет большим, а следовательно, и на рентгеновской пленке эти участки получаются светлыми. Тонкие участки изделия, участки' с дефектами и менее плотным материалом на рентгеновской пленке всегда будут получаться в виде темных или черных пятен. Наличие арматуры в железобетонных изделиях значительно ослабляет улу¬ чи, так как плотность стали примерно в три раза больше плотности:Рис. 181. Схема контроля; бетонных изделий графи¬ ческим методом:/ — контейнер с изотопом;. 2 — контролируемое изделие;.дефект в изделии; 4 — кассета с пленкой; 5 —фото¬ пленка; 6 — изображение де¬ фекта на пленке; 7 — экран265
бетона, и на пленке арматура просвечивается в виде светлых по¬ лос.Весьма эффективно радиометрические методы могут быть ис¬ пользованы для определения коррозии бетона внутренних поверх¬ ностей железобетонных трубопроводов, а также установления ве¬ личины изнашиваемости стальных трубопроводов при перекачке по «им абразивных строительных материалов. Наличие коррозии в материале может быть определено по изменению условий рассея¬ ния и отражения у-лучеи, прошедших через стенку испытуемой трубы.Контроль расположения арматуры. Для определения располо¬ жения арматуры в железобетонных конструкциях и толщины за¬ щитного слоя бетона используют метод угРаФии> при которомРис. 182. Схема контроля расположения арматуры в железобетонных изделиях:*а — при внутреннем расположении изотопа; б — при наружном расположении изотопа; ' Я — радиоактивный изотоп; 2 — защитный контейнер; 3 — железобетонная конструкция; 4—кассета с пленкой■с одной стороны исследуемой конструкции располагается контейнер с радиоактивным источником, а с другой — кассета с рентгеновской пленкой.При просвечивании толстостенных железобетонных конструк¬ ций толщиной 10—200 см радиоактивный источник лучше распола¬ гать внутри конструкции. Исследованиями чехословацкого ученого Арношта Геника установлено, что при расположении радиоактив¬ ного источника внутри тела конструкции (рис. 182) снимки полу¬ чаются более контрастными, на снимках арматура противополож¬ ных сторон конструкции не накладывается друг на друга, а также 'создаются более благоприятные условия работы с радиоактивным изотопом с точки зрения охраны труда.Для расположения радиоактивного источника в теле конструк¬ ции на уровне нейтральной оси высверливается отверстие диамет¬266
ром 10 мм, через которое с помощью специального стержня вво¬ дится радиоактивный источник; в качестве последнего используется радиоактивный кобальт.Контроль качества сварки осуществляется широко распростра¬ ненным фотографическим методом. При этом источник у-лучей рас¬ полагают над испытуемым швом, а кассету с фотопленкой — под швом. Пучок у-лучей проходит через шов и воздействует на фото¬ пленку с интенсивностью прямо пропорциональной плотности шва в месте просвечивания.Дефектные участки шва всегда будут пропускать больше у-лу¬ чей, и под этими участками будет больше засвечиваться фотоплен¬ ка по сравнению с бездефектными участками.По степени затемнения, форме и очертанию затемненных участ¬ ков можно выявить трещины, непровары, газовые поры, шлаковые включения и другие дефекты сварных соединений. Однако для получения хорошей видимости дефектов необходимо учитывать не¬ которые особенности в методике просвечивания сварных соедине¬ ний. Так, исследованиями установлено, что для выявления трещин необходимо, чтобы направление у-лучей совпадало с направлением трещины, чтобы ширина раскрытия трещин и их протяженность находились в определенной зависимости и т. д. Непровары в свар¬ ных соединениях могут выявляться при просвечивании изделий перпендикулярно шву, а также под углом 45° (рис. 183). Газовые поры и шлаковые включения в сварных швах выявляются при на¬ правлении лучей перпендикулярно шву.Полученные снимки расшифровываются, и по ним определяют размеры и количество дефектов в сварном шве. Газовые и шлако¬ вые включения, непровары, трещины и другие дефекты могут обна¬ руживаться в виде отдельных дефектов, цепочки дефектов, если их будет более трех и они будут расположены по однбй линии, либо скоплений дефектов, если будет обнаружено их кучное располо¬ жение.Расшифровка рентгеновских снимков. Расшифровка обнару¬ женных дефектов на рентгеновских снимках представляет собой весьма сложную задачу и требует от лиц, занимающихся этим во¬ просом, высокой квалификации и больших навыков в работе. В сварных швах встречаются как наружные, так и внутренние де¬ фекты, скрытые на различной глубине от поверхности. Выявление формы, размеров и глубины расположения скрытых дефектов пред¬ ставляет значительные трудности. При расшифровке фотопленки руководствуются и дополнительными данными, способствующими повышению точности определения дефекта: направлением рентге¬ новских лучей при фотографировании, формой и распределением плотности изображения и т. д.Основные виды дефектов на рентгеновских снимках выглядят следующим образом. Газовые поры представляют собой круглые267
темные пятна, иногда вытянутой формы с четко выделенными кон¬ турами.В зависимости от направления пучка рентгеновских лучей по отношению к дефекту черные пятна на пленке могут быть с полу¬ тенями или волнообразной формы.Шлаковые включения образуют на пленке также темные уча¬ стки и имеют обычно неправильную форму с неровными границами и оборванными краями. Непровар шва на снимке проявляется какРис 183. Схема направления у-лучей прн контроле сварных швов:а — центральный луч перпендикулярно шву; б, в — центральный . луч под углом 45°; / — свариваемый металл; 2 — фотопленканепрерывная или прерывистая темная полоса. Иногда при большом расстоянии между двумя свариваемыми изделиями непровар' на пленке изображается в виде двух параллельных, близко лежащих друг к другу линий.Трещины изображаются на фотопленке в виде темных узких линий, ширина которых зависит от ширины трещины. При совпа¬ дении пучка рентгеновских лучей с направлением трещины изобра¬ жение последней становится резким, и наоборот.
§ 6. Охрана труда при проведении рентгено- и у-дефектоскопических испытанийОпыт работы с рентгеновскими и у-лучами показывает, что без надлежащей защиты эти излучения представляют реальную опас¬ ность для здоровья человека.. В связи с этим работа с рентгеновскими и у-дефектоскопически¬ ми аппаратами требует от обслуживающего персонала строгого соблюдения правил охраны труда и индивидуальной за¬ щиты.Безопасность работы с источниками ионизирующих излучений обеспечивается соблюдением Правил устройства и эксплуатации рентгеновских кабинетов и аппаратов при дефектоскопии № 336—61 и Санитарных правил при промышленной уДеФектоскопии №484—63.При проектировании норм защиты исходным пунктом является установленная медицинской практикой предельно допустимая или условно безвредная доза. Она составляет 0,1 рентгена в неделю для лиц, непосредственно работающих с источниками излучений, и 0,01 в неделю для лиц, работающих в смежных помещениях.Защита от вредного воздействия излучений сводится к пониже¬ нию мощности дозы излучений, создаваемых рентгеновским или •у-аппаратом до предельно допустимой величины.Защита может осуществляться следующими методами: экрани¬ рованием, временем, расстоянием и т. д.Наиболее широкое распространение получили методы защиты экранированием, заключающиеся в том, что ослабление ионизиру¬ ющих излучений осуществляется путем использования экранов, выполненных из специального тяжелого материала.При прохождении рентгеновских или v-лучей через экран эти излучения либо поглощаются в нем, либо теряют свою энергию. В результате этого мощность дозы излучений за экраном всегда будет меньше по сравнению с мощностью дозы в том же месте без экрана.Защитные свойства экранов зависят от материала, из которого он изготовлен, и энергии излучения. В качестве материалов, исполь¬ зуемых для изготовления экранов, применяют свинец в виде листов, полос, а также свинцовое стекло, свинцовую резину.Кроме свинца, для изготовления защитных контейнеров приме¬ няют вольфрам или железо.Для защиты помещений применяют тяжелый бетон с добав¬ ками барита, баритовые штукатурки и т. д.В отдельных случаях, когда мощность дозы не удается снизить методом экранирования, применяют защиту временем или защиту расстоянием. Этот вид защиты заключается в том, что время пре¬ бывания в опасной зоне сокращается до минимума (защита вре¬ менем) либо рабочее место оператора переносится на безопасное расстояние (защита расстоянием).269
При устройстве защитных приспособлений следует помнить, чю> кроме защиты от прямого пучка излучений, следует учитывать и рассеянное излучение. Источником рассеянного излучения могут служить различные предметы и стены помещений, на которые по¬ падает прямой пучок излучений. В связи с этим на рабочем месте необходимо производить дозиметрический контроль. Дозиметриче¬ ский контроль служит для проверки надежности защитных уст¬ ройств и приспособлений, а также позволяет своевременно контро¬ лировать дозы излучения.Дозиметрический контроль осуществляется систематически оп¬ ределением радиационного фона: периодически путем контроля распределения радиационного фона в соседних помещениях, а так¬ же путем индивидуального дозиметрического контроля за суммар¬ ной дозой облучения каждого сотрудника.Величина доз и мощность их излучений регистрируется с по¬ мощью рентгенометров, дозиметров, радиометров и других прибо¬ ров.При периодическом контроле используются переносные рентге- нометры типа ПМР-1, МРМ-1, работающие в диапазоне энергии из¬ лучения от 0,08 до 2,0 Мэе.Индивидуальный дозиметрический контроль осуществляется с помощью индивидуальных дозиметров типа КИД-1, ДК-0,2, ИДК-4 и других, работающих в таком же диапазоне энергии излу¬ чения, как и переносные рентгенометры.При работе с рентгеновскими аппаратами должна быть обеспе¬ чена защита обслуживающего персонала от прикосновения его с проводниками тока высокого напряжения. Такие проводники ог¬ раждаются, а помещения, в которых установлена рентгеновская аппаратура, оборудуются системой сигнализации и блокировки.Глава XIVМАГНИТНЫЕ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ МЕТОДЫ ИСПЫТАНИИ§ 1. Магнитные методыСущность магнитных методов испытаний заключается в том, что различные дефекты в намагниченном металле вызывают искажения магнитных силовых линий. Эти искажения появляются благодаря тому, что раковины, трещины, поры, включения и другие дефекты в металле обладают иными магнитными свойствами, чем окружаю¬ щий их металл.Для обнаружения и измерения искажений магнитных силовых линий (потока рассеяния) в промышленности используется не¬ сколько способов.270
Наиболее простой способ — обнаружение дефектов компасом —заключается в том, что стрелка компаса, поднесенного к исследуе¬ мому намагниченному металлу, будет стремиться располагаться вдоль направления силовых линий магнитного поля. Перемещав комшас вдоль металлического стержня и приблизившись к скрытому дефекту, произойдет отклонение магнитной -стрелки, что укажет на наличие дефекта в этом месте.Однако способ обнаружения дефектов с помощью компаса об¬ ладает низкой чувствительностью, что не позволяет использовать его для автоматического контроля.Магнитная, порошковая дефектоскопия основана на том, что» наличие дефекта в намагниченном металле выявляется по магнит¬ ному полю рассеяния ферромагнитных частиц вокруг дефекта. Этот метод контроля является простым и достаточно надежным для об¬ наружения трещин и других дефектов как на поверхности металла,, так и на небольшой глубине от нее.Метод контроля состоит из двух этапов: намагничивания испы¬ туемого металла и нанесения магнитных порошков. Намагничива¬ ние металла может осуществляйся пропусканием электрического тока через весь исследуемый металл или необходимую часть его» или путем пропускания электрического тока через проводник, ок¬ ружающий испытуемый металл (соленоид), а также с помощыо магнитов.В качестве магнитных порошков используются тонко измель¬ ченные ферромагнитные порошки, обладающие высокой магнитной проницаемостью, получаемые из отходов стали, магнетита, феррита и т. д. Порошки используют как в сухом виде, так и в виде суспен¬ зий. Перед нанесением порошков поверхность испытуемого металла очищают от окалины и ржавчины путем обработки ее пескоструй¬ ным аппаратом, проволочной щеткой или методом шлифования.После этого в зоне поверхностного дефекта возникает пара магнитных полюсов, которые подобно маленьким магнитам задер¬ живают магнитный порошок по контуру имеющегося дефекта, об¬ разуя его видимое изображение. При наличии поверхностных де¬ фектов порошковые рисунки всегда получаются плотными, хорошо» сцепляются с поверхностью металла и имеют резкие очертания.Если дефект находится на некоторой глубине от поверхности* рисунки получаются менее плотными и с менее резким очертанием контура дефекта (рис. 184). Однако по виду рисунка легко можно установить характер дефекта и его расположение в металле. При контроле дефектов, расположенных на некоторой глубине от по¬ верхности, пользуются сухим методом, который является более чув¬ ствительным по сравнению с мокрым (методом суспензии). Хоро¬ шие результаты получаются также, если дефект расположен на глубине не более 6 мм от поверхности.Выбор оборудования для контроля магнитно-порошковым мето¬ дом производится в зависимости от вида намагничивающего тока„ условий, характера и цели испытаний, а также от типа и состояния,.271*
«используемых для контроля магнитных порошков. При испы¬ тании мелких стальных изделий, закладных деталей и сварных сое- динений пользуются стационарным лабораторным оборудованием. В случае необходимости проверки качества сложных стальных кон¬ струкций и сварных узлов в эксплуатационных условиях использу¬ ют портативные малогабаритные приборы и установки.В настоящее время для контроля методом магнитного порошка жспользуются магнитные дефектоскопы. Во ВНИИТмаше разрабо¬ тан передвижной магнитный дефектоскоп типа ДМП-3, состоящий из пульта питания и управления устройств намагничивания, при¬ способлений для намагничивания и устройств для гюдачи и распы¬ ления порошка.Существуют и более универсальные магнитные дефектоскопы типа УМДЭ-10000. Кроме намагничивания исследуемого металла,Рис. 184. Схема выявления дефектов в шве с помощью магнитного порошка:л — трещина на некоторой глубине от поверхности; б — поверхностная трещина; / — сва¬ ливаемый металл; 2— сварной шов; 3 — магнитный порошок; * — скрытая трещина;5 — поверхностная трещинаэтим дефектоскопом обеспечивается автоматическое регулирова¬ ние и выключение тока, подача магнитной суспензии и размагничи¬ вание металла после окончания испытаний.Разработаны также полуавтоматические и автоматические уста¬ новки, в которых весь процесс испытаний и фиксация обнаружен¬ ных дефектов автоматизированы.Некоторые виды магнитных дефектоскопов приведены в табл. 36.§ 2. Электромагнитная дефектоскопияМетод феррозондов используется в промышленности для маг¬ нитометрических измерений, обнаружения трещин и других дефек¬ тов в металлах. Этот метод основан на выявлении полей рассеяния, возникающих при намагничивании металла вблизи дефекта.Феррозонд представляет собой катушку с ферромагнитным -стержнем. Через феррозонд пропускается переменный ток высокой •частоты. При воздействии на сердечник постоянного магнитного поля кривая намагничивания смещается параллельно себе в гори¬ зонтальном направлении и на выходе феррозонда появляется э. д. с.272
Таблица 36Основные показателиТип прибораДМП-277ПМД-ЗМУМДЭ-2500НамагничиваниеПитание переменным то¬ ком:напряжение, в ...частота, гц . . . .Потребляемая мощность, ква	Габаритные размеры, ммВес, кг	Циркулярноепеременнымтоком22050720x480x910220220 (24)500,7 (0,2)630x330x21030Продольное по¬ стоянным током38050201800x1500x 800Примечание. В скобках указано напряжение и мощность^для^лостоянного тока.Прибор (рис. 185) состоит из двух феррозондов. Если вторич¬ ные обмотки катушек феррозондов включают последовательно, из¬ меряется величина поля, если включение обмоток осуществляется навстречу друг другу, измеряется его градиент.Магнитоиндукционный метод основан на том, что	2выявление полей рассеяния в намагниченном контроли¬ руемом металле осуществ¬ ляется с помощью катушки с сердечником, которая пи¬ тается переменным током и является элементом мо¬ стовой схемы. Катушка ус¬ танавливается между полю¬ сами электромагнита. Пото¬ ки рассеяния от обнаружен¬ ного дефекта возбуждают электродвижущую силу, ко¬ торая усиливается, преобра¬ зовывается в звуковые сиг¬ налы либо подается на са¬ мопишущее или осциллографическое устройство.Магнитоиндукционные методы используются для выявления трещин, непроваров и других дефектов при контроле сварных сое¬ динений.Магнитографический метод используется для контроля каче¬ ства сварных швов в металлах. В отличие от других электромаг¬18 ш	273Рис. 185. Схема расположения зондов в датчике прибора для обнаружения де¬ фектов структуры:/ — испытуемый металл; 2 — измерительный прибор; 3 — феррозонды; 4 — дефект
нитных методов магнитографический метод позволяет не только выявлять потоки рассеяния, возникающие вокруг дефектов, но и фиксировать их с помощью ферромагнитной ленты. Этот метод позволяет выявлять трещины, непровары, газовые поры и крупные шлаковые включения в сварных швах.Магнитографические дефектоскопы состоят из устройства для намагничивания контролируемых участков швов, устройства для записи потоков рассеяния и воспроизведения записанных на ленте сигналов от обнаруженных дефектов.Для магнитографических испытаний может быть использован магнитографический дефектоскоп типа МГК-1, предназначенный для контроля качества сварных соединений из ферромагнитных ма¬ териалов как в цеховых условиях, так и непосредственно на строи¬ тельной площадке. Прибор МГК-1 позволяет переносить магнитный потенциальный рельеф с поверхности «записанной» магнитной ленты на экран электроннолучевойгтрубки.§ 3. Контроль напряжений и защитного слоя арматурыОпределение напряжений основано на том, что при деформа¬ циях ферромагнитных материалов под действием внешних сил из¬ меняются их магнитные свойства. Для каждого испытуемого мате¬ риала устанавливается зависимость между его магнитной прони¬ цаемостью и изменением напряжениягде о — изменение напряжения;(ц—цо) — изменение магнитной проницаемости под действием на¬ пряжений;К—коэффициент пропорциональности, связывающий магни- тострикционные свойства материала и интенсивность магнитного поля.Для измерения напряжений используют прибор типа ИМП, ко¬ торый предварительно тарируется. Тарирование прибора ИМП осу¬ ществляется на образце, загруженном по схеме консольной балки (рис. 186). Сверху на образце, на расстоянии 2/з от свободного конца устанавливают трафарет из плексиглаза с четырьмя диамет¬ рально расположенными рисками, а рядом наклеивают электротен- зодатчик или устанавливают рычажный тензометр. Предварительно загрузив образец, в отверстие трафарета вставляют магнитную головку и, повышая нагрузку, производят отсчеты по прибору и по тензометру. По полученным с помощью тензометра деформациям вычисляют напряжения в образце. После каждой ступени загруже- ния снимают два показания по прибору: первое, когда риски маг¬ нитной головки совмещены с осью образца пи второе, когда риски магнитной головки расположены перпендикулярно оси образца п2.274
Приращение показаний определяется по формулеAn = JLЦр_.На основании полученных данных строят тарировочный график зависимости между приращениями напряжений, вычисленными по8) 1800Рис. 186. Схема устройства для тарирования прибора ИМП:а — общий вид; 6—трафарет; в — тарировочный график	зависимости между напряжения¬ ми и показаниями прибора; / — испытуемый образец;	2 — трафарет; 3 — магнитная го¬ ловка; 4 — тензометр; 5—штучные грузы; 6 — риски на	трафарете; 7 — риски на магнит¬ ной головкепоказаниям тензометра и показаниям гальванометра пдобора ИМП. При одноосном напряженном состоянии испытуемого эле¬ мента величину действующих напряжений устанавливают в такой последовательности. Включают прибор ИМП на разностную схему и устанавливают магнитную головку на интересующем участке ис¬ следуемой конструкции. Берут два отсчета по прибору, как было275
указано ранее, подсчитывают приращение показаний Дп и по тари- ровочному графику устанавливают величины искомых напряже¬ ний.Для определения траекторий главных напряжений на заданном участке исследуемой конструкции устанавливают трафарет, в от¬ верстие которого помещают магнитную головку.1 ?Рис. 187. Определение толщины защитного слоя бетона:в —общий вид прибора; б — схема магнитного поля прибора; / — магнит; 2 — корпус при¬ бора; 3 — подковообразный магнит; 4 — стрелка-указатель; 5 — арматура; 6 — железобетон¬ ное изделиеВначале магнитную головку вращают до получения максималь¬ ного отсчета на гальванометре, затем вращают трафарет до сов¬ мещения одной из его рисок с риской магнитной головки. Совме¬ щенное направление рисок трафарета и магнитной головки будет соответствовать одному из направлений главных напряжений в ис¬ пытуемом образце.276
Определение толщины защитного слоя бетона в сборных и мо¬ нолитных железобетонных конструкциях может осуществляться с помощью магнитного прибора, разработанного в научно-исследо¬ вательской лаборатории Управления промышленности строитель¬ ных деталей Мосгорисполкома. Прибор позволяет определять рас¬ положение арматуры диаметром от 4 до 24 мм на расстоянии от О до 40 мм.Принцип действия прибора основан на изменении магнитного поля двух параллельно расположенных магнитов призматической формы, при приближении их к арматуре испытуемого изделия или другому ферромагнитному материалу.Прибор (рис. 187) состоит из корпуса, внутри которого распо¬ ложены два магнита призматической формы и один подковообраз¬ ный магнит—рамка. С верхней и нижней сторон корпуса при¬ винчены крышки. Через верхнюю крышку с помощью корректора производится установка и регулирование прибора.При отсутствии арматуры рамка прибора под действием маг¬ нитных полей параллельных магнитов находится в равновесии и точка О с нулевой напряженностью магнитного поля находится в центре. При приближении прибора к арматуре напряженность магнитного поля изменяется, и точка О перемещается по направ¬ лению к арматуре.Восстанавливая равновесие сил, рамка поворачивается на опре¬ деленный угол, по величине которого и судят о расстоянии прибора до арматуры.ЦЭКБ Строймехавтоматика НИИОМТП совместно с НИИ строительной физики разработан электромагнитный прибор ИЗС-1 для определения толщины защитного слоя бетона и расположения арматуры в изделиях.Прибор ИЗС-1 (рис. 188) состоит из индуктивного датчика, уси¬ лителя детектора, блока питания усилителя, двухтактного автоге¬ нератора с блоком питания и индикатора.В качестве индикатора .применен микроамперметр типа М-24 0—200 мка. Датчик прибора состоит из двух частей — неподвиж¬ ной и выносной. Выносная часть датчика собрана из листов транс¬ форматорной стали в виде сердечника П-образной формы, распо¬ ложенного в деревянном кожухе. Принцип действия прибора осно¬ ван на методе компенсации специально создаваемого разбаланса в цепи датчика. Перемещая регулятор чувствительности, располо¬ женный около одной из катушек неподвижной части датчика, из¬ меняют индуктивное сопротивление первичной обмотки, создавая тем самым начальную э.д.с. небаланса.. Изменение индуктивного сопротивления неподвижной части датчика будет компенсироваться изменением индуктивного сопро¬ тивления выносной части датчика при сближении ее с арматурой изделия.; Таким образом, изменение величины компенсации небаланса начальной электродвижущей силы находится в определенной19 181277
зависимости от изменения расстояния между выносной частью дат¬ чика и арматурой изделия. С помощью этого прибора можно опре¬ делить расположение арматуры на глубине от 0 до 150 мм.В американской практике для определения места расположения арматуры, ее диаметра и толщины защитного слоя используют ви¬ доизмененный электронный прибор Бермана с выносным остроко¬ нечным щупом.Расположение арматуры фиксируется не только показаниями прибора, но и звуковым сигналом. При приближении щупа к арма¬ туре и с увеличением ее диаметра высота звука повышается, и на¬ оборот.в -— 7-Ю0-в0-в0-с0-20 0 20 i0 60 80 100Расстояние от датчика до оси арматуры, ммРис. 188. Прибор ИЗС-1 для определения толщины защитного слоя бетона:а — блок-схема прибора; 6 — тарировочное приспособление; в — тарировочный график; /—датчик; 2 — усилитель; 3 —блок питания усилителя; 4— детектор; 5 — индикатор; 6— двухтактный автогенератор; 7 — блок питания автогенератора; 8 — рамка; 9 — арматурный стержень; 10 — передвижная часть рамкиДля определения месторасположения и глубины залегания ар¬ матуры в тонкостенных конструкциях Куйбышевским филиалом института «Оргэнергострой» разработан арматуроискатель на транзисторах типа СКИП. В основу прибора положена система двух индуктивных датчиков, представляющих собой трансформа¬ торы с разомкнутой цепью.Прибор СКИП-1 состоит из преобразователя напряжения на транзисторах, выносного измерительного датчика и измерительного блока. Прибор предназначен для определения глубины расположе¬ ния арматуры в тонкостенных железобетонных конструкциях.278
Более чувствительным и с большим радиусом действия (до 17 см) является прибор СКИП-2, основанный на том же принципе, что и СКИП-1.Прибор СКИП-2 состоит из преобразователя напряжения на транзисторах, выносного измерительного датчика, измерительного узла с компенсационной батареей, двухкаскадного усилителя на транзисторах и блока питания с зарядным устройством.Техническая характеристика приборов приведена в табл. 37.Таблица 37Тип приборовОсновные показателиСКИП-1СКИП-2Максимальная измеряемая толщина защит¬ ного слоя, мм	60-70150-170Диаметр арматуры, мм	4-404-60Питание прибора 	КБС-5 (Зшт.)Щелочные ак¬ кумуляторы НКН-10 (3 шт.)190x170x120230x 360x190Вес прибора, кг37,8Измерение глубины трещин основано на определении магнит¬ ного потока рассеяния от трещин на поверхности контролируемого металла.Для этой цели используется прибор с микродатчиком Холла. Прибор устанавливается таким образом, чтобы трещина распола¬ галась между двумя точками контакта, через которые подается постоянный ток. Непосредственно над трещиной располагается микродатчик, соединенный с прибором, фиксирующим напряжен¬ ность магнитного поля.При отсутствии трещин основная часть тока пройдет по поверх¬ ности изделия, что будет соответствовать определенной напряжен- ности магнитного поля в месте расположения датчика. При наличии трещины ток, огибая трещину, пройдет больший путь, что вызовет ослабление магнитного поля тока. Таким образом, по величине ослабления магнитного поля можно судить о глубине трещины, не Прибегая к замеру разности потенциалов над трещиной.§ 4. Электрические методы испытанийЭлектрические методы измерения неэлектрических величин получяли широкое распространение в производстве строительных материалов, изделий и конструкций.279
Эти методы по сравнению с механическими обладают большой чувствительностью, малой инерционностью, дают возможность проводить измерения на расстоянии, а также позволяют автомати¬ зировать процесс испытаний.Наиболее широкое распространение электрические методы по¬ лучили при определении влажности заполнителей, бетонной смеси, затвердевшего бетона и древесины, а также для измерения дефор¬ маций и механических напряжений (см. гл. IV § 4, VII § 2)-Электрические методы, используемые для определения влажно¬ сти песка, заключаются в том, что на основании эксперименталь¬ ных данных находят зависимость между влажностью песка и его электропроводностью или электросопротивлением. Эти методы мо¬ гут применяться для приближенного определения влажности в связи с тем, что на величину электропроводности песка оказывает влия¬ ние не только содержание влаги, но и наличие примесей в песке, химический состав воды, пустотность песка и т. д.Более точными среди электрических методов определения влаж¬ ности являются термоэлектрический и диэлектрический методы.Термоэлектрический метод основан на зависимости теплопро¬ водности песка от его влажностигде X — теплопроводность песка;к — коэффициент, учитывающий плотность и удельную тепло¬ емкость.На этом принципе работает прибор ИВП-50, позволяющий проводить испытания с точностью ±2% в течение 5 мин.Диэлектрический метод основан на измерении электроемкости конденсатора, между пластинками которого помещается проба песка с различной влажностью. Емкость конденсатора определяют по формулес = г с',где е — диэлектрическая проницаемость влажного песка; с' — емкость конденсатора в пустоте.Если учесть, что диэлектрическая проницаемость воды состав¬ ляет около 80 единиц, а песка — около 8 единиц, то даже при незначительном изменении влажности песка суммарная величина его диэлектрической проницаемости будет резко изменяться.На этом принципе институтом «НИИЖелезобетон» разработан прибор ВП-1 (ЛИМ-В). Прибор ВП-1 состоит из лампового гене¬ ратора, в колебательный контур которого включены переменные конденсаторы настройки контура и выносной конденсатор-датчик. Последний состоит из цилиндра, в стенки которого вмонтированы медные пластинки, выполняющие роль обкладок конденсатора.Испытуемый песок в количестве 200 г помещают в цилиндр и тщательно уплотняют, прсле. чего датчик подключается к прибо¬ ру, и при помощи переменного, конденсатора определяют влаж-280
н'ость. Прибор дает хорошие результаты при тарировке его для песков с различным зерновым составом.Техническая характеристика прибора ВП-1 приведена в табл. 38.Таблица 38Основные показателиКоличествоДиапазон измеряемой влажности, % ....0-10Точность измерений, %	±0,5Продолжительность замера, мин	1-2Потребляемая мощность, вт	20Продолжительность непрерывной работы при¬бора, ч	4Вес прибора с датчиком, кг	4Для определения содержания воды в бетонной смеси использу¬ ется электрический прибор. Он состоит из коробочки-определителя с двумя электродами, внутри которой находится вибратор, и пере¬ носного ящика с электроизмерительным прибором и батарейкой для питания датчика. Для определения содержания воды коробоч¬ ку-определитель частично погружают в исследуемую бетонную смесь и включают ток.Под действием колебаний, возбуждаемых вибратором, вокруг электродов начинает образовываться жидкое цементное тесто, пол¬ ностью покрывающее поверхность электродов.Величина силы тока, проходящего между электродами через цементное тесто, может служить показателем количества содержа¬ щейся в бетонной смеси воды.Электрические методы могут широко использоваться для авто¬ матического контроля подвижности бетонной смеси в процессе ее приготовления.В этом случае по величине мощности, затрачиваемой электро¬ двигателем на преодоление вязкого сопротивления датчика, погру¬ женного в бетонную смесь, судят о ее подвижности.Глава XVЛЮМИНЕСЦЕНТНАЯ И ЦВЕТНАЯ ДЕФЕКТОСКОПИЯ§ 1. Люминесцентная дефектоскопияЛюминесценция (холодное свечение вещества) основана на том, что многие вещества при облучении их видимыми или ультрафио¬ летовыми лучами сами становятся источниками излучения.281
В качестве источников возбуждающего излучения могут быть рентгеновские, ультрафиолетовые лучи, у-лучи и т. д.В зависимости от длительности свечения облученного вещества люминесцентные явления разделяются на флуоресценцию и фосфо¬ ресценцию.Флуоресценция — явление, при котором свечение облученного вещества длится менее 1-10-6 сек, т. е. практически исчезает одно¬ временно с прекращением облучения. Фосфоресценция — явление более продолжительного свечения, которое длится некоторый про¬ межуток времени после окончания облучения.Источники ультрафиолетовых лучей. Для возбуждения свече¬ ния чаще всего используют ультрафиолетовые лучи, которые полу¬ чают от ртутных и ртутнокварцевых ламп низкого и высокого дав¬ лений.Ртутные лампы низкого давления излучают в основном корот¬ коволновые лучи с длиной волны 2537А и (изготовляются в баллоне из увиолевого стекла, легко пропускающего эти лучи.Ртутно-кварцевые лампы высокого давления изготовляют в виде кварцевых трубок, наполненных определенным количеством аргона и ртути; они излучают ультрафиолетовые лучи с длиной волны 3663А. Для выделения ультрафиолетовых лучей из общего .потока излучений используют специальные светофильтры, которые пропус¬ кают ультрафиолетовую часть спектра и задерживают видимые и инфракрасные лучи. Светофильтры изготовляют из увиолевого, силикатного или фосфатного стекла с добавками окислов кобальта и никеля.Для получения ультрафиолетового света промышленностью выпускается несколько типов ультрафиолетовых осветителей: ЛЮМ-1, ЛА-1; ОС-65, КП-1Н и др.Все ртутные лампы включают в электрическую цепь через до¬ бавочное сопротивление, ограничивающее силу тока, что предот¬ вращает лампу от разрушения.Люминесцирующие жидкости. Качество люминесцентных мето¬ дов контроля во многом зависит от состава и свойств используемых люминесцентных жидкостей. Люминесцентные жидкости должны обладать высокой проникающей способностью, повышенной интен¬ сивностью свечения при облучении ультрафиолетовыми лучами, а также химической инертностью по отношению к испытуемому материалу. Такие жидкости, обладая малой вязкостью и высокой смачивающей способностью, легко проникают в глубь даже самых мелких трещин.Люминесцентные жидкости можно подразделить на две основ¬ ные группы: жидкости, в которых один из компонентов сам явля¬ ется люминофором, и жидкости, в которые вводится добавка люми- несцирующих веществ. К первой группе относится люминесцентная жидкость, состоящая из 15% светлого трансформаторного масла, являющегося люминофором, 83% керосина и 2% эмульгатора ОП-7 или ОП-Ю.282
Ко второй группе может быть отнесена жидкость, состоящая из 50% керосина, 25% бензина, 25% светлого вазелинового, транс¬ форматорного или другого минерального масла и 0,02—0,03% флуоресцирующего красителя (дефектоль зелено-золотистый). Под действием ультрафиолетовых лучей эта жидкость светится ярким желто-зеленым цветом с голубым оттенком.Используются также жидкости, в состав которых входит нориол. Он получен в институте химии АН Грузинской ССР, является концентратом углеводородов и имеет желто-зеленое свечение.Нориол используется в виде раствора с лигроином или керо¬ сином и позволяет обнаруживать трещины, видимые только при двадцатипятикратном увеличении.В состав жидкости входит 25% нориола, 74,5% лигроина и 0,5% поверхностно-активных веществ ОП-7 или ОП-Ю.Поверхностно-активные вещества вводятся для лучшего удале¬ ния флуоресцирующего раствора с поверхности исследуемого ме¬ талла после испытания.Рис. 189. Схема последовательности проведения испытаний по выявлениютрещин:а — подготовленная поверхность; б — поверхность с флуоресцирующей жидкостью; в — по¬ верхность после промывки водой; г — поверхность с порошком силикагеляПроведение испытаний. Перед проведением испытаний поверх¬ ность испытуемого металла тщательно очищается от окалины, кор¬ розии, масел, грязи и т. д. На очищенную поверхность методом распыления или погружения в ванну наносят флуоресцирующую жидкость и выдерживают на воздухе 10—15 мин. За это время раствор проникает во все дефекты и микротрещины. Затем промыв¬ кой под сильной струей воды "избыточная жидкость смывается с поверхности, а в трещинах она задерживается силами капилляр¬ ного сцепления. После промывки поверхность испытуемой детали просушивается в струе подогретой до 50—60° с воздуха и посыпа¬ ется слоем тонкоизмельченного сухого порошка. В качестве по¬ рошка используют силикагель, окись магния, маршаллит и другие вещества, обладающие сильными адсорбционными свойствами. Посыпанную поверхность в зависимости от глубины и характера трещин выдерживают от 5 до 30 мин. За это время порошок извле¬ кает жидкость из дефектных мест, пропитывается жидкостью и сцепляется с поверхностью (рис. 189). После этого испытываемый образец осматривается в фильтрованном ультрафиолетовом свете.283
Трещины и другие дефекты обнаруживаются в виде светящихся линий, пятен или точек. В настоящее время работают установки с автоматической регистрацией дефектов.Установка состоит из ртутно-кварцевой лампы, линзы, вращаю¬ щегося зеркала фотоэлектронного умножителя с фильтром и осцил¬ лографа (рис. 190)..Свечение от дефекта фокусируется линзой на поверхность вра¬ щающегося зеркала, установленного на валу электродвигателя под углом 45° к вертикальной оси. В результате вращения и некоторого покачивания зеркала свет от дефекта последовательно поступает в фотоумножитель, затем через усилитель на электроннолучевуюРис. 190. Схема фотоэлектрической установки для автоматической регистрациидефектов:/ — исследуемый образец; 2 — выявленная трещина; 3 — источник ультрафиолетовых лучей;4	— линза; 5 — зеркало; 6 — светофильтры; 7 — фотоумножитель; 8 — усилитель; 9 — экраносциллографатрубку осциллографа, где наблюдается в виде четко выраженного пика.Одновременно электрический сигнал может подаваться на реле срабатывающего механизма, который отмечает или отбрасывает контролируемые изделия.Определение микротрещин в бетоне. В отличие от магнитных методов контроля люминесцентные методы применяются для обна¬ ружения поверхностных дефектов в немагнитных и некоторых пори¬ стых материалах и изделиях. Так, в Дании разработаны методы определения микротрещин на поверхности бетона в бетонных и же¬ лезобетонных изделиях. Испытание производится следующим обра¬ зом. На предварительно очищенную от пыли и грязи бетонную по¬284
верхность наносится тонкоизмельченный порошок мела. Нанесение порошка производят с помощью пульверизатора в виде спиртовой; суспензии до тех пор, пока не будут заполнены все поверхностные- дефекты и не получится сплошной равномерный тонкий слой мела.Затем через некоторый промежуток времени на обработанную мелом поверхность методом распыления наносят флуоресцирующую жидкость. Интенсивность распыления жидкости и давление на вы¬ ходе из сопла распылителя подбирается экспериментальным путем в зависимости от состояния поверхности бетона и других факторов.Флуоресцирующая жидкость проникает в поверхностный слой: и накапливается большей частью в местах наличия пор, раковин, и трещин. Этому накапливанию способствует повышенная капил¬ лярность дефектных участков за счет большого количества нахо¬ дящегося в них порошка мела. Подготовленную таким образом бе¬ тонную поверхность облучают ультрафиолетовыми лучами с длиной? волны 3650А и тщательно осматривают. Если на фоне слабого све¬ чения всей поверхности будут выделяться участки с более ярким, свечением, это указывает на дефектность поверхности в этих участ¬ ках. Поры, раковины светятся в виде отдельных точек или плотного- скопления точек, а микротрещины — в виде ломаных линий ил№ сеточного переплетения этих линий.Обнаруженные микротрещины переносятся на кальку или фото¬ графируются. Следует отметить, что ширина светящихся микро¬ трещин будет несколько большей, чем их действительная ши¬ рина.Определение трещин в керамических материалах. Контроль- целостности керамических изделий осуществляется в основном по¬ добно описанному ранее контролю металлических и бетонных из¬ делий. Для выявления поверхностных трещин используются люми¬ несцентные жидкости, которые наносятся распылением или кистью. Особое внимание уделяется промывке поверхности испытуемого- изделия после нанесения люминесцентной жидкости. Поскольку- керамические материалы и изделия обладают повышенной пори¬ стостью, то при плохой промывке могут создаваться участки с по¬ вышенным накоплением люминесцентной жидкости.На этих участках могут появляться ложные следы от дефектов* или под избыточным люминесцирующим фоном остаться необнару¬ женное дефекты.В случае необходимости определения глубины трещин исполь¬ зуют цветные фильтрующиеся частицы, которые окрашивают по¬ лость трещины на всю ее глубину.Исследованиями установлено, что обнаруженные трещины в не¬ обожженном керамическом изделии остаются в нем, а иногда и уве¬ личиваются и после обжига.В связи с этим для ответственных керамических изделий, таких, как изоляторы для высокого напряжения, керамические трубы спе¬ циального назначения, санитарно-бытовые приборы и т. д., наиболее- целесообразным является контроль до их обжига. Обнаруженные285.
до обжига дефекты могут частично устраняться, либо изделия с обнаруженным дефектом будут сразу же отбраковываться, что <5олее экономично, чем отбраковка изделий после обжига.§ 2. Цветная дефектоскопияЦветные методы контроля (методы красок) основаны на том, что выявление дефекта осуществляется с помощью растворов кра¬ сящих веществ, проникающих в глубь дефекта. В отличие от люми¬ несцентных методов цветные методы контроля не требуют источ¬ ников ультрафиолетовых лучей и позволяют определять поверхно¬ стные дефекты в материалах и изделиях при обычном дневном свете. Эта особенность цветных методов делает их наиболее при¬ емлемыми для использования в полевых условиях. Эти методы при¬ меняются при контроле сварных соединений для выявления различ¬ ных дефектов сварки.Проведение испытаний. Как и при люминесцентном методе, пе¬ ред проведением испытаний производят очистку поверхности де¬ тали от грязи, жиров, окалины, следов коррозии и т. д. Очистка про¬ изводится самым тщательным образом до тех пор, пока все поверх¬ ностные дефекты будут освобождены от посторонних веществ, ко¬ торые могут препятствовать проникновению раствора краски в глубь дефекта. Затем на очищенную поверхность в несколько при¬ емов наносят красящую жидкость (мелкие детали погружают в жидкость), которая под действием капиллярных сил проникает в глубь дефектов.В качестве красящих жидкостей используются специальные со¬ ставы, разработанные в НИИХиммаше: 80% керосина, 15% транс¬ форматорного масла, 5% скипидара и 10 г краски «Судан-3» на 1 л .жидкости. В этом же институте был подобран и другой состав, от¬ личающийся большей смачивающей способностью скипидара, 80% керосина и 10 г на 1 л жидкости краски «Судан-4».Время проникновения красящей жидкости колеблется от 3 до '20 мин и зависит от состава и вязкости жидкости, типа испытуемых материалов, глубины и формы дефектов, температуры и других •факторов. По истечении времени, необходимого для пропитки де¬ фектов, избыток красящей жидкости удаляется, исследуемый уча¬ сток насухо протирается.Затем кистью или с помощью краскораспылителя на этот уча¬ сток тонким и равномерным слоем наносится суспензия из каолина. После; просушивания, которое способствует выделению красящей жидкости, исследуемый участок тщательно осматривается. При на¬ личии дефектов выделившаяся из них жидкость окрашивает као¬ лин в красный цвет, и все дефекты на белом фоне каолина приоб¬ ретают четкую конфигурацию.Контроль качества сварных соединений. Перед испытанием контролируемый шов тщательно очищается от окалины, брызг ме¬ талла и других посторонних включений. Затем, как было указано•286
ранее, на поверхность очищенного шва наносится красящая жид¬ кость и выдерживается от 10 до 20 мин до полного проникновения жидкости в дефекты шва, после чего поверхность шва промывается раствором кальцинированной соды и высушивается. Далее шов по¬ крывается равномерным слоем суспензии каолина в воде и снова высушивается. Для более полного выявления дефектов осмотр шва производится дважды через 3—5 и через 20—30 мин после просу¬ шивания. Появление красных полос на белом фоне каолина указы¬ вает на наличие трещин, отдельные красные пятна и точки свиде¬ тельствуют о пористости шва.Цветной метод контроля качества сварки целесообразно исполь¬ зовать в сочетании с другими неразрушающими методами конт¬ роля: ультразвуковым, у-дефектоскопией и др-Методы цветной дефектоскопии наряду с контролем качества сварных соединений с успехом используются для контроля меж- кристаллической коррозии металлов. По различной степени по¬ краснения покрывающего слоя судят о глубине проникновения кор¬ розии. Этот метод контроля также используется и для определения качества защитных эмалевых и других покрытий на металлах.Глава XVI КОМПЛЕКСНЫЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ§ 1. Понятие о комплексных методах контроляНеразрушающие методы контроля (каждый в отдельности) не дают полного представления о физико-механических свойствах ма¬ териалов, а позволяют лишь получить сведения только о некоторых из них. В связи с этим для более глубокого и всестороннего иссле¬ дования физико-механических свойств материалов изделий и кон¬ струкций должны использоваться комплексные методы испытаний.Использование комплексных методов позволяет установить за¬ кономерности поведения материала под нагрузкой и получить бо¬ лее объективные данные о его прочностных и деформативных свой¬ ствах. При комплексном использовании неразрушающих методов контроля представляется возможность более глубокого и всесто¬ роннего исследования физико-механических свойств материала во времени в различных эксплуатационных условиях, что позволит с большей объективностью оценить качество, надежность и долго¬ вечность строительных изделий и конструкций.В качестве комплексных характеристик используются поверхно¬ стная твердость и величина упругой деформации — при испытании бетона приборами механического действия; скорость прохождения ультразвука — при испытании импульсными ультразвуковыми при¬ борами; частота собственных колебаний и характеристика их зату¬ ханий— при испытании резонансными методами; степень ослабле¬287
ния уизлучений — при определении плотности материала радио¬ метрическими методами; искажение магнитных силовых линий — при испытании магнитными методами и т. д. В зависимости от це¬ лей и задач намечаемых испытаний выбор методов испытаний сле¬ дует производить таким образом, чтобы можно было получить максимальное количество сведений о различных свойствах исиы- тываемого материала. Это возможно, если для проведения испы¬ таний грамотно сочетать использование различных методов, на¬ пример, ультразвуковых и механических, радиометрических и магнитных и т. д. Кроме этого, необходимо также установить тео¬ ретическую зависимость между различными косвенными характери¬ стиками и прочностью бетона. Однако для установления этой зависи¬ мости в настоящее время еще нет единой и в достаточной мере раз¬ работанной методики.Исследования, проведенные в этом направлении Б. Г. Скрам- таевым и М. Ю. Лещинским, могут тужить началом для дальней¬ шей разработки вопросов теоретической зависимости между раз¬ личными косвенными характеристиками отдельных методов и проч¬ ностью бетона.§ 2. Передвижная лаборатория для испытаний железобетонных изделий и конструкцийПри приемке бетонных и железобетонных конструкций и «их дальнейшей эксплуатации часто возникает необходимость в натур¬ ных испытаниях. Последние выполняются передвижными лабора¬ ториями, смонтированными на базе автомобилей ГАЗ-51, ГАЗ-бЗ, ЗИЛ-151 и автомобилей других марок.В состав передвижной лаборатории входит измерительная ап¬ паратура для импульсных, вибрационных, радиометрических и магнитных испытаний. Кроме этого, передвижная лаборатория укомплектовывается механической аппаратурой (тензометром, иро- гибомером, индикатором и т. д.), геодезическим инструментом, фото¬ аппаратом и кинокамерой, а также вспомогательным оборудованием и инструментом. ЛК ВВИА им. А. Ф. Можайского и трестом «Орг- техстрой» разработана передвижная электронно-акустическая и ра¬ диометрическая лаборатория, смонтированная на шасси трехосного автомобиля ЗИЛ.В комплект лаборатории входит: импульсный микросекундомер АМ-У, радиометрический прибор РУ, измеритель магнитной про¬ ницаемости ИМП, частотно-амплитудный измеритель колебаний ИАЗ, ультразвуковой дефектоскоп УЗД, полевой дозиметр и др.Электропитание лаборатории осуществляется как от внешнего источника питания, так и от установленного на ней бензоэлектри- ческого агрегата типа АБ-2—0/230.Экипаж лаборатории состоит из четырех человек: старшего оператора (начальник лаборатории), оператора, техника по эксплу¬ атации и ремонту оборудования и шофера-механика.288
Время на развертывание лаборатории составляет 5—10 мин, потребляемая мощность— 1,52 кет.В Донецком ПромстройНИИпроекте на базе автобуса JIA3- 695Б оборудована передвижная лаборатория для динамических испытаний строительных конструкций. Лаборатория оснащена переносной вибромашиной для динамического нагружения испыту¬ емых конструкций, виброизмерительной, тензометрической и инер¬ ционной аппаратурой, а также тарировочной, наладочной и другой вспомогательной аппаратурой.-С помощью измерительной аппаратуры можно в эксплуатаци¬ онных условиях замерять параметры колебаний строительных кон¬ струкций, подвергающихся воздействию различных динамических нагрузок. Используя проволочные датчики сопротивления, динами¬ ческие и статические деформации измеряют одновременно в 10—12 точках. Запись горизонтальных и вертикальных переме¬ щений производится одновременно в пяти точках с помощью шлей¬ фовых осциллографов.Штат лаборатории состоит из пяти человек.В лаборатории исследований конструкций ЛенморНИИпроекта разработана передвижная тензометрическая станция для исследо¬ вания портовых гидротехнических сооружений. Передвижная тен- зостанция смонтирована на iuaccir автобуса ПАЗ-651е и распола¬ гает необходимым оборудованием для исследования динамических нагрузок на стенки набережных при вибропогружении и забивке свай и т. д.Для исследования бетона в дорожных покрытиях и земляного полотна на автомобильных дорогах в институте СоюздорНИИ раз¬ работана передвижная лаборатория, оборудованная гидравличе¬ ским прессом, обеспечивающим статическую нагрузку на испытуе¬ мых участках до 15 Г. Нагрузка передается через жесткие штампы диаметром от 25 до 50 см. Комплекс оборудования лаборатории позволяет определять деформации и закономерности их развития в дорожных покрытиях при статических и динамических нагрузках.Глава XVII ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ§ 1. Основные методы статистического контроляПрименяемые в настоящее время методы контроля можно клас¬ сифицировать в зависимости от объекта, средств и времени конт¬ роля, от воздействия на производственный процесс и его результаты и т. д. Они могут быть визуальными, физико-механическими, хими¬ ческими, геометрическими и технологическими по отношению к объектам контроля. ,Применяемые методы контроля могут быть ручные, механизи¬ рованные и автоматические. В зависимости от времени различают289"
постоянный и периодический контроль, по отношеиию к производ¬ ственному процессу — пооперационный и приемочный; в свою оче¬ редь пооперационный и приемочный контроль может быть сплош¬ ным (когда проверке подвергается вся продукция) и выборочным (когда проверяется только часть продукции).Однако все перечисленные методы контроля, позволяющие об¬ наружить отклонения, дефекты и брак без соответствующей стати¬ стической обработки полученных данных, не могут заранее преду¬ предить появление брака.Контроль же, основывающийся на закономерностях математи¬ ческой статистики и теории вероятностей, т. е. статистический метод контроля, позволяет расширить наши представления о критериях качества материалов и способах предупреждений при нарушении технологического процесса и появлении брака. Этот вид контроля может осуществляться как в процессе выполнения технологических операций, так и для оценки качества готовой продукции.Известно, например, что физико-механические свойства мате¬ риалов, входящих в состав бетона, способы приготовления и уплот¬ нения бетонной смеси, режимы твердения бетона и многие другие технологические и производственные показатели обладают неод¬ нородностью свойств и изменчивостью своих параметров.При формовании изделий, используя одну и ту же вибропло¬ щадку для уплотнения бетона заданного состава,.но различного веса и конфигурации изделий, невозможно получить совершенно одинаковую степень уплотнения бетонной смеси.В одной и той же пропарочной камере с установившимся режи¬ мам твердения для данного состава бетона и вида вяжущего нель¬ зя получить бетон одинаковой структуры в изделиях с различной удельной поверхностью испарения и даже в одном и том же изде¬ лии, если оно имеет переменное сечение.Таким образом, проверив качество изготовленных изделий в од¬ них и тех же производственных условиях, всегда можно обнару¬ жить разброс значений физико-механических свойств (признаков качества) бетона.При статистическом методе контроля все причины, вызывающие отклонения от заданных параметров и приводящие к неоднород¬ ности физико-механических свойств выпускаемой продукции, делят на случайные и систематические. К случайным причинам при про¬ изводстве бетона относят неоднородность физико-механических свойств компонентов бетона, переменную влажность заполнителей, колебания температуры бетонной смеси и др. К систематическим причинам, вызывающим систем этические отклонения, относят откло¬ нения в дозировке вследствие налипания цемента в бункерах доза¬ торов, износ уплотнений в выпускных и впускных затворах бунке¬ ров, отклонения в подвижности бетонной смеси .вследствие налипа¬ ния ее в барабане бетоносмесителей свободного падения и т. д.Как случайные, так и систематические причины воздействуют на формирование структуры бетона, получение основных физико¬290
механических свойств и надлежащего качества выпускаемой про¬ дукции.Случайные причины, согласно законам математической стати¬ стики и теории вероятности, для большинства случаев подчиняются закону нормального распределения и вызывают отклонения от за¬ данных свойств как в одну, так и в другую сторону. Систематиче¬ ские причины не подчиняются закону нормального распределения» действуют преимущественно односторонне, вызывая постепенное изменение свойств или качества выпускаемой продукции.Постоянное наблюдение и своевременное обнаружение случай¬ ных и систематических причин, вызывающих отклонения от задан¬ ных свойств и параметров, помогут своевременно предупредить выпуск некачественной продукции.В зависимости от характера показателей и их величины для оценки качества выпускаемой продукции методы технического кон¬ троля могут подразделяться на несколько групп.Метод контроля с помощью точечных диаграмм позволяет оце¬ нить качество материалов или готовой продукции не по величинам» получаемым непосредственно в результате замеров, а по значеник> средних величин, полученных из выборочных данных. Этот метод» представляющий некоторую сложность для работников ОТК, явля¬ ется наиболее точным и надежным. К разновидностям этого мето¬ да относятся метод «средней и размаха» и метод «медиан и край¬ них значений».Метод средней и размаха основан на использовании статисти¬ ческих данных средневыборочной х и размаха R.Этот метод требует построения двух диаграмм, на одну из кото¬ рых наносят изменчивость средневыборочных значений, а на дру¬ гую— значения размахов (разность между наибольшим и наимень¬ шим значениями) каждой из выборок.Обработка данных при выполнении этого метода контроля дол¬ жна выполняться в такой последовательности: отбор проб (выбор¬ ка); измерение размеров или определение свойств выборки; за¬ пись_полученных значений в таблицу; определение средневыбороч¬ ной х и размаха R; построение диаграмм х и R; анализ полученной информации и яри необходимости вмешательство в ход технологи¬ ческого процесса.Диаграмма средневыборочных значений приведена на рис. 191.На диаграмму выборки наносятся: сплошными линиями верх¬ ний и нижний пределы допускаемых отклонений и пунктирным» линиями верхние и нижние контрольно-предупредительные гра¬ ницы.В тех случаях, когда на качество полуфабрикатов или изделий: допуск не установлен, величину контрольно-предупредительной гра¬ ницы устанавливают по величине среднеквадратичного отклонения» которое характеризует степень разброса значений качества по от¬ ношению к средней величине.291
Рис. 191. Диаграмма средневыборочных значенийДля уменьшения вычислительных операций в качестве характе¬ ристик рассеивания параметров можно использовать медианы (среднее значение статистической совокупности) и крайние значе¬ ния выборок (разброс). Этот метод контроля аналогичен методу ^средней и размаха с той лишь разницей, что при этом методе не производится никаких вычислений, а строится одна совмещенная диаграмма, на которую наносятся действительные величины вы¬ борки, получаемые в процессе измерений качества (рис. 192).По данным точечной диаграммы судят о рассеивании призна¬ ков качества и о степени разладки технологического процесса.Этот метод контроля значительно прост, нагляден и более до¬ ступен для работников ОТК.Метод средних/выборок основан на получении выборок, дающих представление не только о характере количественного распределе¬ ния исследуемой величины признака качества, но и позволяет проанализировать изменчивость этого признака во времени.Этот метод контроля отличается от упомянутых выше тем, что непосредственно на рабочем месте, без математической обработки -полученных данных, с достаточной наглядностью позволяет оцени¬ вать результаты измерений, делать выводы и вмешиваться в ход технологического процесса. Одновременно использование этого ме¬ тода значительно упрощает работу контролера даже при контроле протекания высокопроизводительных технологических процессов.В зависимости от вида -и мощности предприятия через опреде¬ ленные промежутки временй берут средние выборки образцов или показаний качества выпускаемой продукции. Затем полученные ре¬292
зультаты испытания образцов или признаков качества наносятся в виде точек на сетку частотно-точечной диаграммы (рис. 193), ось абсцисс которой разбивается на участки, характеризующие степень качества выпускаемой продукции.Точки, отражающие одинаковые свойства или качества, нано¬ сятся на диаграмму по вертикали, после чего, соединив крайние5-Л-05Г.6-11-65rВ*IИIiiiiiШiiBm_XПоле допускаII1IipI!Ж3i»K' 2 3 4 5 6 7 в 9 10 11 12Номера быборок	рРис. 192. Контрольная диаграмма для метода медиан и крайних значений:Вы. Ям — верхняя и нижняя контрольные границымедианы; В к, #к _ верхняя и нижняя контроль¬ ные границы для крайних значенийверхние точки между собой, получают кривую распределения вы¬ борки. По виду полученной кривой, ее симметричности и располо¬ жению точек на диаграмме судят о качестве и однородности вы¬ пускаемой продукции и о стабильности технологического процесса.Для наглядности и сравнения получаемых данных результаты последующих выборок располагают под первой таким образом, чтобы интервалы исследуемого качества полностью совпали.Пределы технического допуска наносят сплошными вертикаль¬ ными линиями, а контрольно-предупредительные пределы — пунк¬ тирными.Расчет контрольно-предупредительных границ при нормальном распределении по проектному методу производится по формулам^""в = ^пр.т.доп 0,1 8,= ^пр.т.доп “Ь 0,1 8.Для совокупностей, подчиненных асимметричному распределе¬ нию, контрольно-предупредительные границы определяют по фор¬ мулеКПГ = ^пр.т.доп ““ 0,2 8,293
по статистическому методу контрольно-предупредительные грани¬ цы для крайних значений опре¬ деляют по следующим формулам:Гв = x + 2,5s,Г и — х — 2,5 s.Выбор метода технического контроля определяется условиями технологического процесса, сте¬ пенью механизации и автоматиза¬ ции производства, наличием из¬ мерительных приборов, устройств и приспособлений, квалификацией работников ОТК и другими об¬ стоятельствами.§ 2. Основные статистические характеристикиОпытные данные, полученные в результате испытаний конст¬ рукций или собранные при стати¬ стическом наблюдении за техно¬ логическим процессом, которые могут принимать разные значения с определенными вероятностями, т. е. изменяющиеся от случайных величин, называются статистическими величинами.Если статистические данные относятся ко всему изучаемому явлению или процессу, то они представляют собой генеральную со¬ вокупность. Выборочное обследование процесса или части опытных данных, случайно отобранных по определенной методике для изу¬ чения тех или иных свойств исходной совокупности, называется выборочной совокупностью. Для того чтобы по результатам выбо¬ рочной совокупности можно было судить и объективно оценивать генеральную совокупность, выборочная совокупность должна вос¬ производить пропорции генеральной совокупности или • прибли¬ жаться к ней.Вероятностью исследуемого процесса, события или явления на¬ зывается отношение числа случаев, при которых повторяются эти события, к числу всех возможных при этом случаев. Вероятность оценивается положительным числом, не превышающим единицу.иI-. с .1грЖaJ■ч*Ж50 52 54 56 58 60 62 64 66 66 70секшш/TjBQj f 1у* |Hi50 52 54 56 58 60 62 64 66 66 70сенРис. 193. Частотно-точечная диаграм¬ ма для метода средних выборок при контроле жесткости бетонной смеси:а — нормальное течение процесса; б —• признаки наступающего расстройства про¬ цесса; в — процесс расстроен; й — преде¬ лы технического допуска; с — контрольно¬ предупредительные пределы294
При обработке результатов наблюдений и для анализа точности исследуемых процессов и качества продукции применяются сред¬ няя арифметическая и среднее квадратичное отклонение.Средняя арифметическая есть частное от деления суммы изме¬ ренных значений на количество наблюдений и выражается форму¬ лойП2 *iд. _ Х\ + *2 + - • - + Хп 	 _1	п	~~ пгде *ь *2, • • •> *п—значения отдельных измерений; п — количество наблюдений.Сумма отклонений измеренных величин от средней арифметиче¬ ской при симметричном распределении всегда равна нулю. Это происходит потому, что признаки качества отклоняются от средней в обе стороны и одна часть их будет положительной, а другая от¬ рицательной и при алгебраическом сложении они дают нуль.Средняя арифметическая как статистическая характеристика применяется в основном для однородной совокупности и будет тем ближе к действительному значению величины, чем больше сделано наблюдений. Однако средним арифметическим значением невоз¬ можно оценить массовое явление.Для оценки однородности массового явления и степени рассея¬ ния числовых значений измеренных величин от средней арифмети¬ ческой используют среднее квадратичное отклонение. Среднее квад¬ ратичное отклонение служит наиболее употребительной характери¬ стикой рассеяния или однородности измеряемого параметра при большом числе наблюдений. Это отклонение равно квадратному корню из среднего арифметического квадратов отклонений или квадратному корню из величины дисперсии.Дисперсией называется отношение суммы квадратов отклоне¬ ний всех измерений от их средней величины к общему числу изме¬ рений.Среднеквадратичное отклонение в большой пробе (п>25) вы¬ ражается формулойо = j/" (*i ~ + ~^2 + ••• + (*/»—*)*	^ 1Среднее квадратичное отклонение в малой пробе (п<25) опре¬ деляется по формуле
Из формулы видно, что мерой рассеяния при оценке однород¬ ности массового явления будет не среднее отклонение, а среднее значение квадрата отклонений. В этом случае и положительные, и отрицательные отклонения при возведении в квадрат дадут поло¬ жительные величины, которые будут тем больше, чем больше сте¬ пень рассеяния признаков качества.Таким образом, и дисперсия, и среднее квадратичное отклоне¬ ние являются мерами рассеяния и характеризуют степень разбро¬ са отдельных значений признака качества относительно средней величины.§ 3. Распределение отклоненийНаиболее наглядное представление о характере распределения погрешностей дает графическое изображение. Последнее показы¬ вает не только широту разброса отдельных значений признакаПризнак качества	Признан качестваРис. 194. Графики распределения: с — гистограмма распределения; 6 — полигон распределениякачества, но и величину средней, нарастание и убывание' частот, а также кучность расположения отдельных значений признаков качества вокруг средней величины.График распределения строится в виде столбиков, ломаной кри¬ вой или точечной диаграммы (рис. 194). Если в графиках распре¬ деление частоты изображается столбиками, такие графики называ¬ ются гистограммами распределения. Если каждый столбик разде¬ лить пополам и полученные точки в верхней части соединить между собой, то полученный график с ломаной линией будет назы¬ ваться полигоном распределения.Полигон распределения может быть построен и независимо от гистограммы на основе точечных диаграмм. В этом случае значе¬296
ние частоты обозначается соответствующим числом точек, распо¬ ложенных одна над другой. Затем, соединив верхние точки между собой отрезками прямых, получают полигон распределения.Таким образом гистограммы и полигоны распределения нагляд¬ но иллюстрируют определенную закономерность в распределении отклонений и признаков качества. Очень часто уже по внешнему виду теоретической или экспериментальной кривой распределения можно судить о характере рассматриваемого распределе¬ ния.Однако форма кривой, симметричность или несимметричность расположения ее ветвей, крутизна их падения и другие показатели только лишь качественно характеризуют распределение. Для коли¬ чественной оценки распределения используют значения средних (среднеарифметическую х, моду Мо, медиану Me) и меры рассея¬ ния (разбросы R, среднеквадратическое отклонение а).Виды распределений. При анализе технологического процесса, качества продукции или других экспериментальных данных уста¬ новлено, что любому практически полученному распределению со¬ ответствует теоретическая кривая распределения. Среди значи¬ тельного количества видов распределения (8 видов), установлен¬ ных математической статистикой, наибольшее распространение по сравнению с другими видами получил закон нормального распре¬ деления.Закон нормального распределения основан на том, что погреш¬ ности (отклонения) неизбежно присущи каждому измерению и что отклонение может с одинаковой вероятностью входить в каждое измерение с положительным или отрицательным знаком.Кривая нормального распределения (кривая Гаусса) имеет симметричную колоколообразную форму, которая свидетельствуето	том, что преобладающая часть результатов измерений распола¬ гается вблизи среднего значения и среднеарифметическая всех зна¬ чений совпадает с модой Мо.Мода — это такое значение на шкале измерений, против кото¬ рого обнаружена наибольшая частота или повторяемость; она яв¬ ляется наиболее вероятным значением в исследуемом процессе. При значительном количестве измерений пределы практического рассеивания значений укладываются в границы Мо+За и Мо—Зо.За эти пределы может выйти не более 0,27% всех измерений. Это значит, что максимальное отклонение признаков качества ’ от их моды Мо в обе стороны достигает утроенного значения средне¬ квадратичного отклонения.	'По кривой нормального распределения располагаются значе¬ ния переменных величин, которые колеблются в зависимости от множества случайных несистематических причин, причем ни одна из причин не может сколько-нибудь преобладать над другими.Нормальному распределению подчиняются отклонения в весе, твердости, размерах, температуре, стойкости и в других физико¬ механических и химических свойствах Материалов.20 181297
Теоретическое уравнение для определения плотности вероят¬ ности для кривой нормального распределения, подчиняющегося закону Гаусса, имеет следующий вид(*-а)»*4 \ ' 1	~ 2а2/(•*) = TrW= • еИЛИ/(*)= ' .„ 2. t-£=£■,' v ' У 2-г. ’	о ’где а — среднеквадратичное отклонение; а2 — дисперсия;е — основание натуральных логарифмов (е=2,718); t — пределы поля рассеивания; а=Мх — математическое ожидание.А-О	А >0	А±0Рис. 195. Виды распределения наблюдаемых величин:л —кривая нормального распределения (кривая Гаусса); б, в — кривые асимметричногораспределенияКроме нормального распределения значений переменных вели¬ чин, в математической статистике имеются и другие виды распреде¬ лений.Эти кривые распределения характеризуются асимметрией А И эксцессом Е. Кривая асимметричного распределения (кривая Максвелла) типична для процессов и явлений с преобладающим влиянием какой-либо систематической причины. По этой кривой распределяются значения биений, эксцентриситетов, непараллель¬ ное™, неперпендикулярности, остаточных деформаций и других величин, которым свойственны только положительные значения.При асимметричном распределении значения среднеарифмети¬ ческой и моды не совпадают друг с другом. Асимметрическая кри¬ вая =мойсет иметь положительную и отрицательную асимметрию (рис. 195). Если асимметрия больше нуля, кривая имеет положи¬298
тельную асимметрию, а если меньше нуля, кривая имеет отрица¬ тельную асимметрию.Теоретическое уравнение для определения плотности вероятно¬ сти для кривой асимметричного распределения, подчиняющегося закону Максвелла, имеет вид:/<г> = i-re4 а*ИЛИf(r)=-reгде г — расстояние между началом координат и какой-либо точ¬ кой; г= V х2 + у2.'Эксцесс Е характеризует крутизну кривой распределения.Если эксцесс больше нуля, кривая имеет положительный экс¬ цесс, т. е. вершина кривой находится выше кривой нормальногоа)6)Рис. 196. Характерные виды крутизны кривой распределения:, а — кривая с отрицательным эксцессом; б—кривая с положительным эксцессомраспределения. Если эксцесс меньше нуля, кривая имеет отрица¬ тельный эксцесс и вершина кривой находится ниже кривой нор¬ мального распределения (рис. 196).При обследовании некоторых процессов и явлений получаются распределения, резко отличающиеся от кривых Гаусса и Максвел¬ ла. Могут быть кривые двухвершинного распределения (рис. 197). Наличие двух вершин (двух мод) у кривой распределения вызы¬ вается смешением двух или нескольких партий изделий с различ¬ ным значением характеристик рассеяния.Плосковершинная кривая распределения получается в резуль¬ тате воздействия на величину отклонений от средней какого-либо систематического фактора, действующего в одном определенном направлении. Кривая чаще всего бывает симметричной. Пределы рассеяния такой кривой могут бытьМ ± (/ + 3 о0).299
Зубчатое распределение не имеет самостоятельного значения, а является искажением одного из рассмотренных ранее распределе¬ ний. Образование на кривой зубцов и впадин вызывается недоста¬ точным числом наблюдений, а также округлением измеренных зна¬ чений до четных или нечетных целых чисел.Усеченное или оборванное распределение является также иска¬ жением какого-либо распределения. По характеру оборванности делают вывод о том, что из партии были удалены изделия с высо¬ кими или слишком низкими значениями признака качества или приРис. 197. Виды распределений, отличающиеся от кривых Гаусса и Максвелла: в — двухвершинное; б — плосковершинное; в — зубчатое; г — усеченное или оборванноеисследовании изделия низкого качества могли быть, приобщены к партии с изделиями высокого качества.Таким образом, оборванное распределение позволяет судить не только о качестве партии изделий, но и о том, как составлялась информация.Между измерениями исследуемой величины существует опреде¬ ленная зависимость. Если статистические величины связаны между собой строгой связью, то такая связь называется функциональной.300
Если же Между статистическими характеристиками нет строгой связи, то она называется корреляционной.Корреляционная связь устанавливается с помощью коэффици¬ ента корреляции. Коэффициент корреляции — мера взаимной за¬ висимости двух случайных величин, выражаемая отвлеченным чис¬ лом, лежащим в пределах от —1 до +1. Коэффициент корреляции вводится для линейных связей между статистическими величинами и определяется по формуле1	" — —Г =	in	ХУ	SxS угде х, у — средние арифметические значения;V sv — средние квадратичные отклонения величин хну.Для анализа кривых распределения и определения коэффици¬ ента однородности материалов сектором счетно-вычислительной техники совместно с лабораторией деревянных конструкций ЦНИИСКа им. В. А. Кучеренко Госстроя СССР разработана стан¬ дартная программа. Она используется для статистического анализа большого числа наблюдений. Стандартная программа вычисляет среднее арифметическое, среднее квадратичное отклонение, сред¬ нюю ошибку, показатель асимметрии и эксцесса и их ошибку. Про¬ грамма разбивает все наблюдения на заданное число классов, вычисляет ординаты экспериментальной кривой распределения, строит графики экспериментальной кривой и дает оценку экспе¬ риментальной кривой распределения.Для работы по стандартной программе задают исходный число¬ вой материал (до 1100 точек), который набивается на перфо¬ карты.После подготовки числового материала последний и стандарт¬ ная программа вводятся в оперативную память машины «Урал-4». Время работы программы при 1000 образцах составляет 2 мин. Результаты вычисления выдаются в виде отпечатанных заголовков, цифр и графиков.§ 4. Пример обработки результатов испытанийОбработка результатов испытаний (в малой пробе л<25) про¬ изводится в такой последовательности.Допустим, что с помощью прибора системы КИСИ при испы¬ тании балок были получены различные по величине (в мм) измере¬ ния отскока (количество измерений п = 7):л:, = 8,2; xt = 8,1; л:5 = 8,3; х1 = 9,5. х2 = 8,5; = 8,7; хй — 9;301
Прежде всего устанавливают, является ли величина xj = 9,5 мм случайной и следует ли ее учитывать при определении хср по фор¬ мулеXj — XSДля этого 'подсчитывают х, средне квадратичное отклонение s, точность е и надежность измерений а.Обработка полученных измерений записывается в виде табл. 39.Таблица 39НомеризмеренийНаблюдаемое значение х^ ммОтклонение наблюдаемого значения от средней величины х, ммКвадрат отклонений (ЛГ.-7)3.18,2-0,270,072928,5+ 0,030,000938,1-0,370.130948,7+0,230,052958,3-0,130,016969,0+0,510,26012	*г = 50,8 , 2 (л:, - JC)3 = 0,5406Определяют среднее квадратичное отклонение по формуле= + = + о,зз.~ ОЕсли принять вероятность р=0,05 (табл. 40), то не учитывается при определении искомой величины отскока измерение х7=9-,5> по¬ скольку*7-7~ = 9,507зз8’47 = 3,1 >t9 = 2,777,X =50,8= 8,47.ао2
Значение t$=2,777 взято из табл. 40 при п—6 и вероятности Р=0,05. Если принять вероятность р=0,02, то измерение х7 может быть учтено при определении искомой величины, поскольку. х?.-1.х- =3,1 <Ц = 3,635.Далее определяют среднюю квадратичную ошибку по формуле-И / У(ЛГ/ — аг)2		*-±V Vnr-±^-0Л34.Таблица 40ЧислоизмеренийЗначение величины/р при вероятчости р0,050,020,010,001215,56138,97377,964779,69534,9608,04211,460' 36,48643,5585,0776,53014,46853,0414,1055,0439,43262,7773,6354,3557,40972,6163,3603,9636,37082.5083,1803,7115,733' 92,4313,0533,5365,314102.3722,9593,4095,014112,3272,8873,3104,691122.2912,8293,2334,618132,2612,7823,1704,481142,23.62,7433,1184,369152,2152,7103,0754,276Определяют точность измерений 8 при надежности а=0,99 (табл- 41),s = t*s- = 4,032 • 0,134 = ± 0,54 мм,что составляет 6,35% от среднего арифметического значения вели¬ чины отскока.Величина t<, =4,032 принята по табл. 41 при п—1=5 для о=0,99.
Таблица 41п—1Значение ta при надежности а0,950,980,990,999112,70631,82163,657636,619/24,3036,9659,92531,59»33,1824,5415,84112,94142,7763,7474,6048,61052,5713,3654,0326,859.62,4473,1433,7075,959*72,3652,9983,4995,40582,3062,8963,3555,04!92,2622,8213,2504,78!102,2282,7643,1694,587И2,2012,7183,1064,487122,1792,6813,0554,318132,1602,6503,0124,221142,1452,6242,9774,140152,1312,6022,9474,073На основании полученных данных можно утверждать, что с ве¬ роятностью 0,99 искомая величина отскока заключается в преде¬ лахх — е = 8,47 — 0,54 = 7,93 мм\ х е = 8,47 -}- 0,54 = 9,01 мм.Искомая величина отскока принимается равной л:=8,47 мм. По этой величине, пользуясь тарировочным графиком, определяю^Ясж = 187,5 кГ/см2.Анализируя полученные данные, можно отметить, что количест¬ во проведенных испытаний достаточно для получения средней арифметической величины, а результаты находятся в пределах допускаемых отклонений.Рассмотренным методом статистической обработки можно оп¬ ределить и достоверность частных значений прочности бетона R сж. Для этого показания приборов и соответствующие им частные зна¬ чения прочности записываем в табл. 42.304
Таблица 42НомеризмеренийВеличина отскока Л, мм/?, к Г 1см3*-*ср<*-*ср>918,2180- 7,556,2528,5190+ 2,56,2538,1175-12,5156,2548,7195+ 7,556,2558,3185- 2.56,2569,0200+12,5156,25= 8,47tfcp = 187,5R " Rcp ~ 0£(/?-/? Ср)» = = 437,5Определяют среднее квадратическое отклонение s:S- ± ^~^ср)3 = ±	= 9,35 кЦсм2.Затем находят среднюю квадратичную ошибку=± V ^«-У* =± VW= ±*•* «пс*1.Точность полученных данных при надежности а=0,99 равнае = taSQcp = 4,032 • 3,8 = ± 15,3 кГ/см2,что составляет е	15 3—- • 100 = 18у g- • 100 = 8,1% от среднего арифметического зна¬ чения Rcp.Следовательно, искомая величина прочности бетона с ве¬ роятностью 0,99 находится в пределах:/?ср - е = 187,5 - 15,3 = 172,2 кГ/см2;RCf + е = 187,5 + 15,3 = 202,8 кГ/см2.Принимаем Rcp —187,5 кГ/см2.305
§ 5. Графические методы обработки экспериментальных данныхЭкспериментальные данные могут выражаться в виде таблиц, графиков, а также с помощью математических уравнений.Табличный способ записи экспериментальных данных является наиболее простым и шицрко распространенным, полностью воспро¬ изводит полученные результаты. Однако табличный способ менее наглядный по сравнению с графическим.Графический метод позволяет наглядно оценить изменения пе¬ ременных величин, установить характер этого изменения, а также с помощью этого метода можно без особых вычислений найти про¬ межуточные значения переменных величин.Кроме этого, графические методы обработки эксперименталь¬ ных данных помогают вывести эмпирическую формулу в тех слу¬ чаях, когда исследуемые процессы не подчиняются уже известным теоретическим законам. Тогда по экспериментальным данным ус¬ танавливается вид формулы и постоянные коэффициенты.Табличный способ записи. В исследованиях по технологии бе¬ тона часто приходится определять зависимость между отдельными переменными величинами. При наличии возможности свободно за¬ даваться численными значениями независимых переменных все опыты должны разбиваться на ряд серий с таким расчетом, чтобы в каждой серии одна из независимых переменных оставалась по¬ стоянной величиной. Например, необходимо найти зависимость между тремя переменными R6, Ra и В/Ц, из которых R6 —искомая, /?„ и В/Ц — изменение переменных в следующих пределах:/?ц = 200; 300; 400; 500; 600;-ц- = 0,4; 0,42; 0,44; 0,46; 0,48; 0,50; 0,52.Для равномерного распределения значений переменных/?ц и В/Ц можно записать: для Ru — 5 значений, а для В/Ц — 7 значений.Форма записи по переменной #ц будет иметь вид, приведенный в табл. 43.Форма записи по перемещенной В/Ц будет иметь вид, приве¬ денный в табл. 44.Таким образом получили пять серий опытов, каждая при своем постоянном значении переменной /?„, и семь опытов в каждой се¬ рии. При наличии таблицы можно на одном графике построить кривые зависимости неизвестной величины R6 от переменной В/Ц при частных значениях переменной Ra. При наличии таблицы лег¬ ко построить график зависимости неизвестной R6 от переменной R ц при частных значениях переменной В/Ц. При наличии таких графиков легче подыскать и вывести зависимость между тремя пе¬ ременными.Выбор масштаба шкалы при построении графиков. При постро¬ ении графической зависимости переменных величин пользуются306
Таблица 43Марка цемента200300400500600в/ц*6В/ЦReв/цКбв/цReВ/ЦЯб0,400,400,400,400,400,420,420,420,420,420|440,440,440,440,440,460,460,460,460,460,480,480,480,480,480,500,500,500,500,500,520,520,520,520,52Таблица 44Водоцементное отношение0,400,420,440.460,480,500,52ЛцЯбRцReRцReRцReRцReReRдRe1001001001001001001002002002002002002002003003003003003003003004004004004004004004005005005005005005005С0равномерными и неравномерными шкалами. Равномерной шкалой при изображении функции в прямоугольных координатах называют такую, на которой расстояния между двумя делениями, соответст¬ вующими изменению переменной на одну и ту же величину, равны.Если расстояния между двумя делениями, соответствующими изменению переменной на одну и ту же величину, не равны, такую шкалу называют неравномерной (логарифмической квадратичной шкалой и т. д.).Масштабы по осям координат для равномерных шкал обычно принимают равными. Однако в некоторых случаях при значитель¬ ной разнице в пределах изменения переменных величин не удается применить равные масштабы, тогда на осях координат применяют различные масштабы шкал, но обязательно с таким расчетом, чтобы построенные на этом графике кривые были наглядными и сам график получился бы наиболее компактным.307
Применение различных масштабов шкал не сказывается на точности отсчетов, если на графике получается прямая линия, так , как с изменением масштабов изменится лишь только ее наклон (рис. 198).Если же на графике получается кривая линия, то в этом случае при применении различных масштабов кривая будет искажаться, что может привести к снижению точности отсчетов и ввести в за¬ блуждение исследователя при составлении выводов. Если на гра-Рнс. 198. Построение графика зависимости в прямоугольных координатах:в —- с равными масштабами шкал для прямой; б — с различными масштабами шкал для црямой; в —с равными масштабами шкал для кривой; г —с разными масштабами шкалдля кривойфике зависимости двух переменных величин получается кривая линия, следует пользоваться на обеих осях шкалами с равными масштабами.Построение логарифмической шкалы основано на свойстве ло¬ гарифмов, заключающемся в том, что если любое число увеличить в 10, 100 и т. д. раз, то полученный логарифм нового числа, сохра¬ няя свою мантиссу, увеличит только характеристику этого числа Соответственно на 1, 2, 3 и т. д. Так, если lg6=0,78, a lg60=l,78, то для получения отрезка, отвечающего lg60, т. е. 1,78, нужно на оси308
отложить отрезок, равный 0,78, так как длина шкалы для значений х от 1 до 10 принимается равной единице (lg 10 = 1).Для построения логарифмической шкалы берут две параллель¬ ные прямые и на одной из них (верхней) строят равномерную шкалу от 0 до 1. Затем определяют значения логарифмов целых чисел от 1 до 10, отмечают на верхней шкале точки, отвечающие значениям lg* я переносят их на нижнюю прямую, записывая каждой перенесенной точке соответствующее значение х (рис. 199). Логарифмическая шкала на осях координат позволяет спрямить получаемые кривые зависимости исследуемых величин и упрощает построение некоторых уравнений.Равномерная шкапа00,20Аа,610,8II/, IIII0 III 1%2миртКб 1,8 2,0IIII! ^-Д1ТП х у'1ях■ i l 1 | I > L. .. —_	.д*t • 2 3 U 5 6 7 8 910 20 30 <Л 50 S0WH030W0Логарифмическая шкала Рис. 199. Построение логарифмической шкалы функции длиной в два модуляГлава XVIIIПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ И ИСПЫТАНИИ ИЗДЕЛИИ И КОНСТРУКЦИИ§ 1. Повышение требований к качеству изделий и конструкцийПланирование повышения качества. Повышение качества стро¬ ительных изделий и конструкций является одним из главных фак¬ торов, способствующих росту эффективности производства и сни¬ жению трудовых и материальных средств.Мерилом качества является совокупность определенных взаи¬ мосвязанных характеристик, которыми обладает всякое изделие или конструкция. Для установления степени качества числовые зна¬ чения характеристик данного изделия сопоставляются с соответст¬ вующими числовыми значениями характеристик, принимаемых на эталонных образцах, приведенных в соответствующих ГОСТах, а также достигнутых в мировой практике.Однако большое разнообразие показателей качества свидетель¬ ствует о сложности критерия качества и затрудняет решение во¬ просов, связанных с планированием и оценкой уровня качества. В связи с этим оценка уровня качества изделий и конструкций мо¬ жет осуществляться с помощью комплексного обобщенного пока¬ зателя качества, который учитывает показатели стандартизации, унификации, технические и технико-экономические показатели.,309
Под комплексным показателем качества понимают отношение полной целевой отдачи или полезной работы, выполненной изде¬ лием за все время его эксплуатации, ко всем затратам на эту ра¬ боту.Определение комплексного показателя качества вызывает не¬ которые трудности, так как величина полной целевой отдачи зави¬ сит от многих факторов, которые изменяются во времени. Однако несмотря на эти трудности, комплексный показатель поможет ре¬ шить многие вопросы планирования и управления качеством.Для разработки мероприятий, направленных на повышение ка¬ чества продукции, тщательно исследуют достигнутый уровень ка¬ чества и возможность его повышения. Анализируют все факторы, сопутствующие повышению качества, и составляют паспорт, кото¬ рый характеризует данное изделие и служит основой для анализа и планирования качества.Серьезной проблемой при разработке паспорта является вы¬ бор показателей, которые зависят от вида изделия или конструк¬ ции, качества материала, из которого она изготовлена, технологии изготовления и т. д.Примерный перечень основных признаков и показателей, ха¬ рактеризующих эти признаки в паспортах, приведен в табл. 45.Таблица 45Количественные показателиОсобые качественные показателиПризнакиОбобщенныеНатуральныеПотребительскиеПроизводствен¬ ные издержкиСрок службы, бе¬ зопасность в экс¬ плуатации, затраты на уход и т. д.Форма и прос¬ тота изделияТехническиеСтоимость в за¬ висимости от из¬ менения отдель¬ ных технических признаковПрочность, стой¬ кость к коррозии и т. д.Новизна и про¬ стота техническо¬ го решенияТехнологическиеРабочие затра¬ ты в деньгахДопуски, время из¬ готовления, количе¬ ство изделийОблегчение ус¬ ловий трудаЭкономическиеСебестоимость и ценаЭкономия сырья и рабочей силы, гаран¬ тийный срокИзменения в профессиональной структуреДанные паспортов должны все время корректироваться с уче¬ том новых материалов и информации, получаемой из литературных источников на основании новых результатов испытаний и т. д.Планирование повышения качества продукции на предприятиях стройиндустрии должно осуществляться путем отражения требо¬ ваний к качеству в картах технического уровня готовой продукции.310
в планах новой техники, в планах научно-исследовательских работ и т. д. Планирование качества продукции должно обосновываться в промфинпланах и обеспечиваться денежными и материальными ресурсами, учет и отчетность по качеству готовой продукции долж¬ ны быть четко организованы. Планирование и примерное разделе¬ ние работ по организации статистического контроля на крупном предприятии по производству сборного железобетона приведены в табл. 46.Таблица 46Цехи и отделыВиды работГлавный формо¬ вочный цехМеханический цехПроизводственныйотделОтдел контроля качестваКонструкторскийотдел1.	Проведение инструктажа по вопросам статистическо¬ го контроля технологического процесса.2.	Разработка технологических усовершенствований в технологическом процессе в соответствии с результатами контроля.3.	Ведение контрольных карт на технологические опера¬ ции1.	Систематическая проверка точности работы станков и технологического оборудования.2.	Обеспечение технического ухода.3.	Запись показателей состояния оборудования1.	Анализ производственного процесса.2.	Оценка контрольных карт и использование результа¬ тов оценки для совершенствования технологии производ¬ ства изделий1.	Оценка результатов производственного процесса в со¬ ответствии с технологией контроля.2.	Оценка результатов контроля с помощью статистиче¬ ских методов.3.	Определение основных путей обеспечения качества1.	Назначение допусков на изделия и опалубочные фор¬ мы.2.	Использование статистических методов для уточнения и изменения допусковПланированию качества будет способствовать также разработ¬ ка единой научно обоснованной методики планирования повышения качества, так как многообразие форм планов и недостаточная их отработанность затрудняют выбор и обоснование основных техни- ко-экономических, технологических и эксплуатационных показате¬ лей.Для планирования повышения качества очень важно знать та¬ кие показатели, как производительность, точность, надежность и долговечность изделий и конструкций.311
Повышение надежности и долговечности изделий и конструкций.Под надежностью понимают свойство конструкции или изделия, обусловленное его безотказностью и долговечностью и обеспечива¬ ющее нормальное выполнение заданных функций изделия во время его эксплуатации.В количественном отношении надежность оценивается произве¬ дением вероятности безотказной работы на коэффициент готов¬ ности. Коэффициент готовности представляет собой отношение продолжительности безотказной работы изделия или конструкции за заданный период эксплуатации к сумме продолжительности, без¬ отказной работы и продолжительности ремонтов за тот же период эксплуатации.Под долговечностью изделия или конструкции понимают свой¬ ство изделия длительно сохранять работоспособность в определен¬ ных режимах и условиях эксплуатации вплоть до разрушения или другого предельного состояния, которое устанавливается по техни¬ ческим, экономическим и другим соображениям.Надежность и долговечность строительных изделий и конструк¬ ций зависит от большого количества постоянно действующих и час¬ то изменяющихся факторов. Если проследить за процессом изготов¬ ления изделия, начиная от этапа проектирования до склада гото¬ вой продукции, то можно увидеть, что показатели надежности и долговечности закладываются еще при проектировании конструк¬ ции. Однако этап проектирования не учитывает качества материа¬ лов, из которых будет изготовлена эта конструкция, а это в свою очередь вносит изменения в показатель качества и надежности кон¬ струкции.В связи с этим проектировщики должны получать специальную подготовку по основам надежности, а также расширять свои знания по технологии производства изделий и технологическому оборудо¬ ванию, четко представлять себе назначение конструкции, знать об условиях ее эксплуатации, своевременно получать информацию о ее работе (хотя бы опытных образцов), грамотно использовать ее в своей деятельности и уметь анализировать технологию производ¬ ства запроектированной конструкции.Наличие информации о работе конструкции позволит своевре¬ менно обнаружить допущенные ошибки на стадии проектирования и предупредит снижения качества, надежности и долговечности конструкции.На качество изделий серьезно может влиять технология их из¬ готовления, где на каждом этапе технологического процесса могут иметь место факторы, вызывающие отклонения от заданных пара¬ метров и режимов. В связи с этим технологический процесс дол¬ жен осуществляться при строгом соблюдении всех требований тех¬ нологии производства.Весьма существенным фактором, способствующим повышению качества надежности и долговечности изделия, является доведе¬ ние технологического оборудования и отработки технологических312
режимов до такого уровня налаженности и степени точности, кото¬ рый гарантировал бы получение изделий и конструкций высокого качества. Это не может быть достигнуто только путем измерения отдельных параметров технологического оборудования, так как по¬ лученные данные не раскроют полной картины работы оборудова¬ ния и не обеспечат получения изделий требуемого качества..Для получения полного представления о точности работы техно¬ логического оборудования следует применять более совершенные статистические методы анализа, регулирования и контроля, которые потребуют более серьезного отношения всех служб завода к на¬ ладке, ремонту и эксплуатации технологического оборудова¬ ния.Большую роль в обеспечении повышения качества играет четко организованный пооперационный контроль всего технологического процесса. Организация пооперационного контроля на высоком уровне с использованием современных новейших приборов и изме¬ рительных средств значительно уменьшит, а в некоторых случаях полностью исключит выпуск недоброкачественных изделий и кон¬ струкций.Снижению надежности и долговечности строительных конструк¬ ций может способствовать также нарушение правил эксплуатации конструкций, непредвиденное воздействие агрессивных сред, раз¬ личные повреждения конструкций и некачественный их ремонт, а также естественный износ и потеря несущей способности конст¬ рукций.Одним из перспективных путей повышения качества, надежно¬ сти и долговечности изделий и конструкций является увеличение объема производственных испытаний и расширение сферы приме¬ нения неразрушающих методов испытаний.Важным фактором в работе по выпуску надежных и долговеч¬ ных строительных конструкций является изготовление опытных образцов, которые должны быть испытаны в условиях, имитирую¬ щих реальные условия работы конструкции.На основании данных, полученных в результате испытаний опытных образцов и обобщения результатов научно-исследователь¬ ских работ в этой области, могут быть сделаны выводы и рекомен¬ дации, направленные на повышение качества.Важное место в работе по повышению качества, надежности И долговечности изделий и конструкций занимают регулярные на¬ учно-технические конференции и совещания^ на которых рассмат¬ риваются вопросы выбора методов и совершенствования организа¬ ции контроля качества .с учетом производства изделий, появивших¬ ся возможностей использования новых автоматизированных средств контроля и регулирования, а также использования других дости¬ жений науки и техники.Совершенствование организации контроля качества продукции. Развитие экономики не может быть успешным без систематического повышения качества продукции. В большинстве случаев повышение21 181313
качества — это самый экономичный путь развития и совершенство¬ вания производства.Главнейшими задачами в области дальнейшего развития стро- игтельных материалов, изделий и конструкций является совершенст¬ вование технологии их изготовления, повышение качества, надежно¬ сти, долговечности и заводской готовности изделий и конструкций.Однако в настоящее время еще нет соответствия между темпами роста объема производства и развитием системы контроля каче¬ ства продукции, что отрицательно сказывается на качестве выпус¬ каемой продукции.Все возрастающая механизация и автоматизация производства на заводах строительных материалов требует непрерывного разви¬ тия и совершенствования систем автоматического контроля каче¬ ства на каждом этапе технологического процесса.На заводах сборного железобетона и заводах по выпуску строи¬ тельных материалов большинство контрольных операций выполня¬ ется вручную и не уделяется должного внимания вопросам сниже¬ ния трудоемкости контрольных операций.Степень точности контроля режимов технологического процесса, готовых изделий и конструкций зависит от вида и состояния конт¬ рольно-измерительной аппаратуры. Однако на многих предприя¬ тиях имеющиеся средства контроля не удовлетворяют требованиям ГОСТов и не всегда пригодны для эксплуатации.Большое влияние на качество продукции оказывает правильная организация проверки точности измерительных средств и контроль¬ но-измерительных приборов. Система проверки точности должна быть организована так, чтобы в любой момент можно было знать, с какой точностью работает тот или иной измерительный прибор, сколько времени и в каких условиях он эксплуатировался, когда последний раз проверялся и т. д.Должна быть разработана система регистрации данных изме¬ рительных приборов с учетом методов контроля, вида готовой про¬ дукции и конкретных условий производства.Существенным недостатком в организации контроля качества продукции является и низкая квалификация работников ОТК, и от¬ сутствие общих положений для определения четкой структуры ОТК.Большое значение в совершенствовании контроля качества про¬ дукции имеет подготовка кадров для служб контроля качества, разработка программ техминимумов и методических пособий для контролеров, инструкций и указаний по контролю качества для от¬ делов ОТК и испытательных лабораторий.Для повышения качества контроля следует к работе в OTJ[C при¬ влекать высококвалифицированных специалистов, использрвать средства неразрушающего автоматизированного контроля и орга¬ низовать серийный выпуск контрольно-измерительной аппаратуры для всех предприятий по выпуску строительных материалов и из¬ делий.314
§ 2. Развитие и совершенствование пооперационного контроляРешающим условием для достижения высокого качества строи¬ тельных изделий и конструкций является автоматический контроль и регулирование на всех этапах технологического процесса. Внед¬ рение автоматического контроля позволит не только повысить ка¬ чество выпускаемых изделий и конструкций, но также улучшить условия труда, повысить его производительность и обеспечить мак¬ симальную экономию материалов и денежных средств.Контроль при дозировании материалов. Дозирование компо¬ нентов для бетона является одним из ответственных этапов техно¬ логического процесса при производстве бетонных смесей. От пра¬ вильного дозирования заполнителей цемента, воды и различных добавок зависит качество бетонной смеси, и всякое отклонение от заданной дозировки материалов приводит к изменению прочности бетона. В соответствии с нормативными документами дозирование материалов для приготовления бетонной смеси производится по весу: цемента, воды и активных добавок с точностью ±1%; запол¬ нителей для бетона и раствора ±2%. Отклонения сверх указанных величин могут быть допущены только в том случае, если они не превышают более чем в два раза допускаемые и составляют не бо¬ лее 15% от общего количества средних квадратичных отклонений, полученных в результате длительного наблюдения за точностью взвешивания. Однако на многих бетоносмесительных заводах от¬ клонения при дозировании превышают допускаемые пределы. Это происходит в результате неточности процесса взвешивания при до¬ зировании материалов. На последнее влияет значительное количе¬ ству, различных факторов: объемный вес, влажность материала, форма и размер его частиц, склонность к свободообразованию, сле- жинаемость, угол естественного откоса и другие характеристики. В связи с этим при выборе дозаторов следует уделять особое вни¬ мание типу и конструктивным особенностям дозатора с учетом ха¬ рактеристики дозируемых материалов.Дозаторы должны быть простыми по конструкции, надежными в работе и обеспечивать быстрый переход с одной порции взвеши- цания на другую при минимальном времени дозирования. Доза¬ торы к смесительным машинам следует подбирать таким образом, чтобы необходимая порция материала отвешивалась за один цикл. Не следует допускать, чтобы материал взвешивался несколькими порциями на один замес с помощью малых дозаторов, что может привести к значительному снижению точности дозирования.Г?ри правильном выборе дозаторов может быть значительно уп¬ рощена схема автоматического управления их работой и налажен надежный систематический контроль за процессом дозирования.Основной причиной, вызывающей отклонения при дозировании, является влажность песка, которая до настоящего времени не учи¬ тывается почти ни на одном бетоносмесительном заводе. В связи с этим непрерывный контроль влажности заполнителей (особенно315
песка) и автоматическая корректировка расхода воды при ее дози¬ ровании является одной из важнейших задач, которая должна быть решена.В настоящее время уже созданы и разрабатываются новые ав¬ томатические приборы и устройства для непрерывного контроля влажности заполнителей во время их дозирования.В зарубежной практике используются устройства для автома¬ тического дозирования воды в зависимости от температуры и влаж¬ ности материалов. Фирма Джонсон (США) выпускает автоматиче¬ ские дозаторы с селекторным управлением, обеспечивающим воз¬ можность немедленной смены замеса на любом из предусмотрен¬ ных двенадцати режимов дозирования. Кроме этого, дозаторы с по¬ мощью автоматических компенсаторов учитывают влагу в запол¬ нителях, автоматически корректируют расход песка и воды на замес, ведут учет произведенных замесов и позволяют при необхо¬ димости подогревать или охлаждать воду. В дозаторах имеются специальные фиксаторы, предотвращающие возможность случай¬ ных нарушений заданного режима.В Московском институте автоматики и телемеханики разрабо¬ тана схема автоматического регулятора влажности типа АРВ-6, с помощью которого производится определение влажности мате¬ риалов в бункере-дозаторе и автоматическая подача в смеситель недостающей воды на замес. Импульсы от датчиков температуры и влажности, установленных в бункере-дозаторе, поступают в счетно-решающее устройство, которым и определяется недостаю¬ щее количество воды с учетом потерь на испарение.Проф. Н. А. Крыловым разработана схема радиометрического метода контроля влажности заполнителей и автоматической кор¬ ректировки расхода воды при приготовлении бетонной смеси.По этой схеме бункера с песком и щебнем просвечиваются лучами радиоактивного источника. По интенсивности излученйй, регистрируемых счетчиками, устанавливается влажность заполни¬ телей. Полученная информация о влажности заполнителей с по¬ мощью электронного потенциометра, усилителя, сельсина и других устройств используется для корректировки расхода воды в соответ¬ ствии с заданным водоцементным отношением.Контроль при приготовлении смеси. Перемешивание является важнейшим этапом в процессе приготовления бетонной смеси. От качественного перемешивания зависит не только однородность и прочность бетона, но и структура цементного камня. Чтобы по¬ лучить хорошо перемешанную однородную бетонную смесь, необ¬ ходимо правильно выбрать способ перемешивания и эксперимен¬ тально с учетом физико-механических свойств материалов и кон¬ кретных условий работы установить режим перемешивания'. Рёжим перемешивания и в первую очередь время перемешивания должны постоянно корректироваться при изменении состава бетона, вида материалов, времени года, эксплуатационного состояния смеси¬ тельной машины и других факторов.316
Получение однородной бетонной смеси с заданными свойствами^ при переменной влажности заполнителей является актуальной- и весьма сложной задачей. Решение этой задачи может быть до¬ стигнуто либо путем автоматического контроля влажности запол¬ нителей экспрессметодами с последующей корректировкой расхода: воды при ее дозировании, либо путем автоматического контроля и корректирования подвижности бетонной смеси в процессе ее пе¬ ремешивания.Выбор того или другого метода автоматического контроля в процессе приготовления бетонной смеси будет зависеть от- условий производства, качества материалов, состава бетонной смеси, типа дозаторов, смесительных машин и других факто¬ ров.Контроль при транспортировании. Транспортирование бетон¬ ной смеси от места ее приготовления к местам укладки должно- осуществляться по кратчайшим расстояниям и с наименьшим ко¬ личеством перегрузок. Методы транспортирования бетонной смеса должны полностью исключить возможность ее расслоения, потери? цементного молока и раствора, а также не допустить нарушения ее однородности.В противном случае может значительно снизиться качество бе¬ тонной смеси даже при условии точного дозирования составляющих: и правильного приготовления бетонной смеси. В связи с этим вы¬ бор транспортных и погрузочно-разгрузочных средств должен со¬ провождаться экспериментальной проверкой влияния этих сред сте¬ на однородность и подвижность бетонной смеси с учетом дальности транспортирования, вида применяемого цемента, температуры на¬ ружного воздуха и других факторов.Контроль при уплотнении бетонной смеси. Уплотнение бетонной- смеси является наиболее ответственным этапом в технологическом^ процессе изготовления бетонных и железобетонных изделий и кон¬ струкций. На этом этапе бетонная смесь подвергается сложным и многообразным воздействиям, которые весьма трудно предста¬ вить в виде расчетных схем и уравнений с учетом изменений во- времени. Упрощения, допускаемые в теоретических расчетах, не учитывают целого ряда факторов, связанных с особенностями фор¬ мовочного оборудования, качественным и количественным составом' бетонной смеси, температурой и т. д.В связи с этим для получения более достоверных данных о явлениях, происходящих в бетонной смеси при ее уплотнении, необ¬ ходимо экспериментально с учетом конкретных условий производст¬ ва определять параметры колебаний уплотняющего агрегата, борт¬ оснастки или вибратора, проверять продолжительность вибриро¬ вания и степень уплотнения бетонной смеси. Полученные данные при изменении технологии должны корректироваться с учетом тех¬ нической характеристики вибратора, вида и крупности заполните¬ лей, состава и подвижности бетонной смеси, вида и объема фор¬ муемого изделия и других факторов.317
Контроль степени уплотнения бетонной смеси может осуществ¬ ляться электрическими, механическими и радиометрическими ме¬ тодами.При использовании электрических методов степень уплотнения •определяется по изменению электропроводности бетонной смеси •в процессе ее уплотнения. В институте НИИЖелезобетона разрабо¬ тан, прибор ИСУ-1, позволяющий фиксировать падение напряже¬ ния, вызванное изменениями, происходящими при уплотнении бе¬ тонной смеси.Контроль степени уплотнения бетонной смеси может опреде¬ ляться с помощью радиоактивных методов, основанных на ослаб¬ лении улучей при прохождении их через бетонную смесь. Радиус .действия вибрации может быть определен также по величине оми¬ ческого сопротивления «плавающих» электродов, погруженных « бетонную смесь. Исследованиями проф. А. Е. Десова установ- -лено, что омическое сопротивление бетонной смеси обратно про¬ порционально степени ее уплотнения. В связи с этим бетонная •смесь, находящаяся в зоне действия вибратора, будет иметь наи¬ меньшее сопротивление по сравнению с участками за пределами зоны действия вибратора. При уплотнении бетонной смеси с по¬ мощью внутренних вибраторов необходимо проверять радиус дей- •ствия вибратора и каждый раз корректировать его при изменении состава и подвижности бетонной смеси. Появление цементного мо- -лока вокруг вибратора на поверхности уплотняемого слоя не может •■служить показателем прекращения вибрации и перестановки его на новое место.Площадь разжижения бетонной смеси у поверхности всегда" 'будет больше площади разжижения ее на некоторой глубине от по¬ верхности. В связи с этим радиус действия вибратора должен уста¬ навливаться по границе зоны разжижения бетонной смеси не у по¬ верхности, а на некоторой глубине, соответствующей заглублению вибратора.Контроль за процессом твердения бетона. При твердении бетона в естественных условиях, особенно в начальный период, должен осуществляться тщательный уход за ним. Все мероприятия по уходу за твердеющим бетоном разрабатываются строительной или завод¬ ской лабораторией с учетом вида цемента, марки бетона, темпера¬ туры окружающего воздуха, типа конструкции, сроков распалубки 3! других факторов.Лаборатория следит за поддержанием заданного температурно¬ влажностного режима твердения бетона и в случае выявления от¬ клонения принимает меры к их устранению. Чтобы поддерживать •температурно-влажностный режим, следует защищать открытые ■поверхности бетонных и железобетонных конструкций от воздейст¬ вия солнца, ветра и других атмосферных влияний или системати- ■чески поливать бетон в раннем возрасте. Сроки поливки бетона •назначаются лабораторией с учетом вида цемента, температуры •окружающего воздуха и других факторов.318
При твердении бетона в условиях жаркого и сухого климата» частота и продолжительность поливки бетона устанавливаются ла¬ бораторией после экспериментальной проверки скорости нарастат- ния прочности бетона в заданные сроки.Твердение бетона в пропарочных камерах является ответствен¬ ной операцией в технологическом процессе изготовления изделий! и требует тщательного контроля за ее осуществлением.Выбор режима пропаривания, обеспечивающего получение проч¬ ности бетона в заданные сроки, следует производить с учетом вида и минералогического состава цемента. Исследованиями проф.. С. А. Миронова, JI. А. Малининой и других ученых установлено, что интенсивность твердения различных цементов при пропариванию протекает по-разному и сказывается на конечной прочности бетона.В связи с этим в различных конкретных условиях производства лаборатория экспериментальным путем устанавливает оптималь¬ ный режим пропаривания для каждого вида цемента, учитывая также жесткость бетонной смеси.Выбор режима электропрогрева бетона следует производить, с учетом вида и расхода цемента, водоцементного отношения, тем¬ пературы окружающего воздуха, модуля поверхности изделия: и других факторов.Максимальная скорость разогрева бетона в открытых формах составляет не более 15 град/ч для армированных конструкции и не- более 20 град/ч для неармированных конструкций.Максимальная температура изотермического прогрева прини¬ мается в зависимости от вида применяемого цемента, типа конст¬ рукции и модуля поверхности.Длительность электропрогрева устанавливается эксперимен¬ тальным путем с учетом температуры окружающего воздуха и не¬ обходимой прочности бетона в заданные сроки.При бетонировании монолитных конструкций в зимних условиях прочность бетона к моменту его замерзания должна быть не менее- 50% от проектной марки бетона.При электропрогреве сборных железобетонных конструкций? прочность бетона при выдаче со склада готовой продукции, а также- к моменту отпуска арматуры (для предварительно напряженных конструкций) должна быть не менее 70% от проектной.Контроль за температурой электропрогрева может осуществ¬ ляться непосредственно в конструкциях с помощью технических термометров и дистанционно.При дистанционном измерении температуры в различных частях прогреваемой конструкции устанавливаются термометры сопротив¬ ления типа ММТ-4, которые подключаются к электронным мостам, или потенциометры. Термометры сопротивления типа ММТ-4 явля¬ ются вибростойкими полупроводниковыми, обладающими малой- массой и малой инертностью; они позволяют производить замер- температур в пределах от —100 до +120°. Для отсчета показаний- термометров сопротивления используются высокочувствительные-319*
милливольтметры с коммутационным устройством, позволяющим •фиксировать отсчет одновременно в нескольких точках. Изменение температуры бетона в процессе прогрева регистрируется автома¬ тически с помощью самописцев.Дистанционный контроль температуры позволяет автоматизиро¬ вать процесс управления электропрогревом и приводит к повыше¬ нию. качества и сокращению продолжительности прогрева.§ 3. Автоматизация процесса испытаний образцов изделийи конструкцийВыборочные испытания железобетонных конструкций на проч¬ ность, жесткость и трещиностойкость в количестве не менее 1 % от партии согласно ГОСТ 8829—66 не могут полностью гарантировать качества изделий всей партии. Это объясняется тем, что при изго¬ товлении изделий и конструкций наблюдается изменчивость физи- жо-механических свойств бетона, вызванная изменчивостью исполь¬ зованных материалов, отклонениями от заданного режима а технологии производства, а также отсутствием надежного поопе¬ рационного контроля при их изготовлении.При обычных условиях испытания время, затрачиваемое на испытание каждого изделия, составляет около 8 ч, а в некоторых ^случаях с учетом подготовительных работ это время увеличивается до суток и более и складывается из времени, необходимого на .приведение большого числа операций, выполняемых в определенной последовательности. К таким операциям относятся: подготовка кон¬ струкций к испытаниям, разметка, установка и закрепление изме¬ рительных приборов, нагружение конструкции, снятие отсчетов по :приборам и фиксация появляющихся трещин, выдержка конструк¬ ций под нагрузкой, разгрузка конструкции, снятие приборов, уда¬ ление конструкции с поста испытаний и обработка получ'енных ре¬ зультатов. Длительность процесса испытания объясняется слож¬ ностью и трудоемкостью отдельных операций, отсутствием новейшей измерительной техники с дистанционной регистрацией получаемых результатов, а также отсутствием разработанной методики уско¬ ренных испытаний. Это, в свою очередь, тормозит разработку техно¬ логических линий по выпуску железобетонных изделий совместно с испытательными постами, работающими в одном ритме с ритмом •технологической линии. Включение таких постов в технологические линии производства изделий создает условия для надежного конт¬ роля качества выпускаемых изделий путем сплошных или выбо¬ рочных испытаний.Испытательный пост в зависимости от вида выпускаемых изде¬ лий на данной технологической линии и условий работы конструк¬ ции должен оборудоваться специальной автоматизированной уста¬ новкой, обеспечивающей быстрое нагружение конструкции.В НИИСКе Госстроя СССР группой исследователей во главе «с Г. А. Поповичем разработан силовой метод контроля несущих320
и деформативных свойств сборных железобетонных конструкций. Этот метод контроля рекомендуется пока при специализированном! производстве сборных железобетонных конструкций, где все или. часть однотипных конструкций подвергается нагружению в быст¬ ром темпе до определенного уровня на специальных постах.Схемы нагружения, скорость приложения нагрузки, уровень за- груження, а также выдержка под нагрузкой устанавливаются; экспериментальным путем для каждого вида конструкции.Силовой метод контроля позволяет выявить дефектность конст¬ рукции уже на первой ступени нагружения (по незакономерному характеру развития деформаций), а это дает возможность устано¬ вить качество конструкции в процессе ее производства.Пост силового контроля оборудуется быстродействующей авто¬ матизированной системой загружения с автоматической записью» деформаций и перемещений.
ЛИТЕРАТУРААвдеев Б. А. Техника определения механических свойств материалов. ««Машиностроение», 1965.Анищенко Ю. В., Елпидинский А. В., Трошкин Ю. С. Ней¬ тронный измеритель влажности. Сб. статей. Контроль, регулирование и совершен¬ ствование технологии в производстве строительных материалов. Госстройиздат, 1962.Ахвердов И. Н. Железобетонные напорные центрифугированные трубы. ■Стройиздат, 1967.Ахвердов И. Н. Высокопрочный бетон. Госстройиздат, 1961.Аистов Н. Н. Испытание сооружений. Госстройиздат, 1960.Берг О. Я. Физические основы теории прочности бетона и железобетона. «Госстройиздат, 1962.Бойко А. Г. Бетонные заводы непрерывного действия с автоматическим (регулированием пластичности бетонной смеси. «Механизация строительства», 1955, Хя 7.Бурлаков Г. С., Комар А. Г. Технология изделий из легкого бетона. -«Высшая школа», 1966.Буров Ю. С., К о л о к о л ь н и к о в В. С. Лабораторный практикум по журсу минеральные вяжущие вещества. Стройиздат, 1967.Вайншток И. С. Радиоэлектроника в производстве сборного железобе¬ тона. Госстройиздат, 1961.Валисовский И. В. Технологические испытания формовочных материа¬ лов. Машгиз, 1963.Владимиров Л. П. Предупредительный контроль в производстве. Маш- *гиз, 1962.Васильев И. А. Прибор для определения прочности бетона в конструк¬ циях. «Строитель», 1958, № 4.Волже некий А. В., Иноземцев Ю. П. Методы контроля и некото¬ рые результаты исследования кавитационной стойкости бетона. Труды ВНИИГ . здм. Веденева, вып. 41, 1968.Временные указания по контролю качества бетона железобетонных изделий31	конструкций ультразвуковым методом. РТУ УССР 92—62. Госстройиздат :УССР, 1962.Гинзбург М. Б. Натурные исследования крупных гидротехнических со¬ оружений. «Энергия», 1964.Гершберг О. А. Технология бетонных и железобетонных изделий. Строй- «здат, 4965.Гостьев В. И. Статистический контроль качества продукции. «Машино¬ строение», 1965.Десов А. Е. Вибрированный бетон. Госстройиздат, 1956.Д е с о в А. Е. Автоматическое регулирование подвижности бетонной смеси. Труды НИИЖБа, вып. 19. Госстройиздат, 1961.Джонс Р. Испытание бетона без разрушения. Стройиздат, 1964.Дорофеев А. Л. Электронно-индуктивная дефектоскопия. «Машинострое¬ ние», 1967.Д у р а с о в А. С., Крылов Н. А. Физические методы контроля качества Жетона. Госстройиздат, 1959.Душечкин С. А. Контроль и испытание строительных материалов и кон¬ струкций. Стенограмма лекции в ЛДНТП, 1957.•322
3 а щ у к И. В. Новые методы испытания дорожных материалов и сооруже¬ ний без разрушения. Автотрансиздат, 1962.3 а щ у к И. В. Электроника и акустические методы испытания строитель¬ ных материалов. «Высшая школа», 1968.Зеличеяок Г. Г. Автоматизированные и механизированные бетонные* заводы. «Высшая школа», 1961.Инструкция по технологии предварительного напряжения стержневой, про¬ волочной и прядевой арматуры железобетонных конструкций электротермические и электротермомеханическим способами. Госстройиздат, 1962.Комар А. Г., Глыбин В. С. Технология дорожного цементобетона. Ав¬ тотрансиздат, 1963.Комар А. Г. Строительные материалы и изделия. «Высшая школа», 1967..Крылов Н. А. [и др.]. Радиотехнические методы контроля качества желе¬ зобетона. Стройиздат, 1966.Крылов Н. А. Электронно-акустические и радиометрические методы ис¬ пытания материалов и конструкций. Госстройиздат, 1963.Кудинов А. И. Приборы для технического контроля при производстве- бетонных и железобетонных работ и сборных железобетонных конструкций. Гос¬ стройиздат, 1963.Ким К. Н. Автоматическое регулирование технической вязкости бетоннош смеси в процессе перемешивания. Труды НИИЖБа, вып. 33. Госстройиздат^ 1964.Кротовский С. С. Полевые испытания сборных крупноразмерных кон¬ струкций. Госстройиздат, 1959.Куннос Г. Я., Скудра А. М. Теория и практика вибросмешивания бе¬ тонных смесей. АН Латв. ССР, 1962.Красиков В. И. Испытание строительных конструкций. Госстройиздат,, 1952.Латишенко В. А. Определение качества железобетонных изделий без,-, их разрушения. Известия АН Латв. ССР, 1957, № 11.Л е рмит Р. Проблемы технологии бетона. Госстройиздат, 1959.Малмейстер А. К. Упругость и неупругость бетона. АН Латв. ССРТ, 1957.Мальцев К. А., Королев М. М. К вопросу о контроле качества бе¬ тона в сооружениях. «Гидротехническое строительство», 1955, № 2.Макаров Р. А., Басин Я. Н. Радиоизотопные методы измерений* в строительстве. Госстройиздат, 1963.Миронов С. А., Мали ним а Л. А. Ускорение твердения бетона. Строй¬ издат, 1964.Мощанский Н. А. Плотность и стойкость бетонов. Госстройиздат, 1951..Назаров С. Т. Методы контроля качества сварных соединений. «Машино¬ строение», 1964.Нилендер Ю. А. Монолитность массивной бетонной кладки, возводимой; из отдельных блоков. «Коррозия бетона и меры борьбы с ней». Труды конферен¬ ции 1953 г. АН СССР, 1954.Новгородский М. А. Контроль прочности бетона в конструкциях без; разрушения. Госстройиздат УССР, 1963.Новгородский М. А. Прибор для качественной оценки некоторых ме¬ ханических свойств строительных материалов без разрушения. «Заводская лабо¬ ратория», 1962, №3.Новгородский М. А. Об идентичности условий изготовления образцов; и изделий при акустическом* методе испытания бетона. Сб. статей VII. Исследо¬ вания по бетону и железобетону. АН Латв. ССР, 1963.Новгородский М. А. Пооперационный контроль при производстве же¬ лезобетонных изделий и конструкций. «Высшая школа», 1967.Новгородский М. А. Испытание бетона в железобетонных кон¬ струкциях и выявление причин, снижающих их качество MB и ССР УССР: 1968.Новгородский М. А. Опыт применения приборов механического дейст¬ вия для контроля прочности бетона. Сб. № 5. Экспериментальные исследования323
«инженерных сооружений. «Буд!велышк», 1969.Н е й ф е л ь д И. Е. [и др.]. Контроль качества сварки на строительстве. Гос- чтройиздат, 1960.Ногин С. И. Применение ультразвука для контроля качества железобе¬ тонных конструкций. ЦБТИ, 1965.Носенко Н. Е. Изготовление арматурных конструкций сборных железо¬ бетонных изделий. Госстройиздат, 1958.О	со кин а А. П. Типизация испытательных машин и весоизмерительных этриборов. «Машиностроение», 1965.Пирожников Л. Б. Развитие акустических методов контроля качества 'Жетона и железобетона за рубежом. Углетехиздат, 1957.Почтовик Г. Я. Испытания мостовой опоры с помощью ультразвука. -«Автомобильные дороги», 1961, № 8.Протодьяконов М. М. [и др.]. Паспорта прочности горных породи ме¬ тоды их определения. «Наука», 1964.Прокопович И. Е. Влияние длительных процессов на напряженное и де¬ формированное состояние сооружений. Госстройздат, 1963.: Попов А. Н., Литве р С. Л. Разработка технологии производства на- «юрных труб из самонапряженного железобетона и их испытание. Труды НИИЖБа, вып. 3, 195&Пфлаумер О. Э. Основы и практика ультразвуковых испытаний бетона. Госстройиздат, 1962.Попович Г. А., Радченко Л. Н. Механизированный стенд для испы¬ тания строительных конструкций. Труды симпозиума. Вып. 1, 1965.' - Румянцев С. В \и др.]. Справочник рентгено- и у-дефектоскописта. Атом- жздат, 1969.Скрамтаев Б. Г., Лещинский М. Ю. Испытание прочности бетона « образцах, изделиях и сооружениях. Стройиздат, 1964.Скрамтаев Б. Г., Вольф И. В. Контроль прочности бетона в соору¬ жениях. Госстройиздат, 1939.Скрамтаев Б. Г., Боровой- С. Н. Новый прибор для испытания ка¬ чества бетона в железобетонных сооружениях и сборных конструкциях. «Бетон и железобетон», 1959, № 12.Стефанов Б. В. Производство бетонных и железобетонных изделий. -«Буд1вельник», 1965.С о р о к е р В. И., Д о в ж и к В. Г. Жесткие бетонные смеси в производ¬ стве сборного железобетона. Стройиздат, 1964.Саталкин А. В. Деформативная способность бетона. ЛИИЖТ, 1954.Солонин И. С. Математическая статистика в технологии машиностроения. -Мосгиз, 1960.Справочник. Лабораторный контроль в строительстве. Под ред. Попова Л. Н. Стройиздат, 1967.С у д а я о в В. В. Применение v-излучения для определения объемного веса строительных материалов. Изд. ЛДНТП, 1959.Стольников В. В. Исследования по гидротехническому бетону. Энерго- издат, 1962.	jТехнические условия на изготовление и приемку сборных железобетонных п бетонных изделий. ССН 1—61. Госстройиздат, 1961.Третьяков А. К., Филонидов А. М. Контроль бетона ультразвуком в гидротехническом строительстве. «Энергия», 1964.Уржумцев Ю. С., Медведев М. 3. Изменение скорости распростра¬ нения и степени затухания ультразвука © бетоне при его нагружении. Сб. статей. Вып. VII, АН Латв. ССР, 1963.Улицкий И. И., Киреева С. В. Усадка и ползучесть бетонов завод¬ ского изготовления. «Буд1вельник», 1965.Улицкий П. И., С к а т ы н с ки й В. И. Оборудование для исследования «бетона и железобетона при длительном действии нагрузки. АСиА УССР НИИСК* 1962.Указания по производственным испытаниям крупноразмерных предваритель¬ но напряженных железобетонных конструкций. Госстройиздат, 1962.•324
Указания по назначению режимов тепловой обработки предварительно напря¬ женных конструкций, изготовляемых по стендовой технологии. Стройиздат, 1964.Указания по технологии производства арматурных работ в промышленном и гражданском строительстве. Госстройиздат, 1962.Указания по испытанию прочности бетона в конструкциях и сооружениях не¬ разрушающими методами с применением приборов механического действия РУ 171—67. «Буд1вельник», 1967.Физдель И. А. Дефекты бетонных и каменных конструкций и методы их устранения. Госстройиздат, 1961.Фирстов В. Г. Применение радиоактивных изотопов в строительстве. Госстройиздат, 1964.Фирстов В. Г. [и др.]. Неразрушающие методы испытания дорожных конструкций и материалов. «Транспорту 1964.Френкель И. М. Основы технологии тяжелого бетона. Стройиздат, 1966.Царицын В. В [и др.]. Прибор для приближенного испытания прочности бетона в изделиях. «Бетон и железобетон», 1956, № 8.Шишкин А. А. Учет и изучение технических причин аварий и поврежде¬ ний строительных конструкций. Сб. Вып. № 2. Анализ причин аварий и повреж¬ дений строительных конструкций. Стройиздат, 1964.Шмульский М. Д. Контроль качества сборных железобетонных конст¬ рукций. Госстройиздат УССР, 1959.Ш естоперов С. В. Долговечность бетона. Автотрансиздат, 1960.' Эйдельман С. Я. Натурные исследования бетонных гидротехнических сооружений. Госэнергоиздат, 1960.Якубовский Б. В. [и др.]. Испытание железобетонных конструкций и вооружений. «Высшая школа», 1965.Яковлев А. И. Измерение объемного веса строительных материалов у-адсорбционным методом. Сб. № 64. Испытания сооружений. МИСИ, 1969.
ОГЛАВЛЕНИЕСтр.Предисловие 	3Введение	 	’	5РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙЛабораторные испытания материалов методом разрушения образцовГлава I. Организация технического контроля при производстве строи¬ тельных изделий и конструкций	9§ 1. Основные задачи технического контроля	9§ 2. Структура и функции ОТК			 .	10§ 3. Основные виды и объекты технического контроля	.11§ 4. Организация испытательной лаборатории	14Глава II. Стандартные методы испытаний 	17§ 1. Отбор и изготовление образцов	17§ 2. Испытание образцов	20§ 3. Методы испытаний легких и ячеистых бетонов	38§ 4. Влияние различных факторов на прочность бетона в образцах .	41Глава III. Нестандартные методы испытаний	47§ 1. Закладка образцов в конструкции при бетонировании ....	47§ 2. Методы извлечения образцов	48§ 3. Испытания нестандартных образцов 	51§ 4. Испытание бетона при длительном действии нагрузки ....	54§ 5. Испытание бетона в водной среде	58Глава IV. Контроль качества бетонной смеси	61§ 1. Отбор проб и определение основных свойств бетонной смеси . .61 § 2. Определение подвижности, жесткости и объемного веса бетоннойсмеси 		61§ 3. Контроль содержания воды в бетонной смеси	66§ 4. Автоматический контроль и регулирование подвижности бетон¬ ной смеси	67Г л а 6 а V. Механические испытания арматурной стали	70§ 1. Приемка арматуры и отбор образцов для испытаний	70§ 2. Испытание арматуры на растяжение и перегиб	71§ 3. Испытание арматуры на релаксацию	76§ 4. Испытание арматуры и закладных деталей на усталость ....	78§ 5. Определение твердости металла арматуры и закладных деталей .	80§ 6. Определение напряжений в арматуре	90Глава VI. Механические испытания сварных соединений	95§ 1. Дефекты сварных соединений			95§ 2. Определение сварочных напряжений и деформаций 	98§ 3. Испытания сварных соединений	101326
РАЗДЕЛ ВТОРОЙ Натурные испытания железобетонных изделий и конструкцийГлава VII. Измерительные приборы и оборудование для загруженияконструкций		Ш§ 1. Приборы для определения перемещений	111§ 2. Приборы для определения деформаций и трещин	118§ 3. Оборудование для загружения конструкций	126Глава VIII. Испытание железобетонных изделий и конструкций стати¬ ческой и динамической нагрузками	136§ 1. Отбор конструкций и подготовка к испытанию	136§ 2. Виды стендов для испытаний железобетонных изделий и кон¬ струкций 		138§ 3. Специализированные стенды для испытания железобетонных изде¬ лий и конструкций	150§ 4. Проведение испытаний и оценка полученных результатов . . . 156 § 5. Динамические испытания 	159Глава IX. Специальные виды испытаний изделий и конструкций . . .168§ 1. Испытание железобетонных безнапорных труб	 .168§ 2. Испытание железобетонных напорных труб	171§ 3. Испытание железобетонных лотков-.	176§ 4. Испытание железобетонных свай 	177§ 5. Испытание струнобетонных шпал 	182РАЗДЕЛ ТРЕТИЙНеразрушающие испытания материалов, изделий и конструкцийГлава X. Испытание бетона в конструкциях методом местных разрушений 184€ 1. Огнестрельный метод	185§ 2. Испытание бетона в конструкциях на отрыв	187§ 3. Комплексный метод испытания бетона гидравлическим пресс-насосом 	189Глава XI. Неразрушающие испытания бетона приборами механическогодействия 	192§ 1. Теоретические основы неразрушающих методов испытаний . .193i 2. Приборы для определения поверхностной твердости	198i	3. Приборы, основанные на принципе упругого отскока	206§ 4. Тарирование приборов 	210§ 5. Влияние некоторых факторов на показания приборов . . . .212Глава XII. Электронно-акустические методы испытаний материалови конструкций 		218§ 1. Теоретические основы методов испытаний		218§ 2. Получение ультразвука 		222§ 3. Основные методы ультразвуковой дефектоскопии 	225§ 4. Импульсные ультразвуковые методы испытаний бетона .... 228§ 5. Резонансные методы испытаний бетона	235§ 6. Определение различных дефектов в материалах	238Глава XIII. Рентгеновские и радиометрические методы испытаний . 240§ 1. Природа и свойства рентгеновских и у-лучей	240§ 2. Методы регистрации излучений 	247§ 3. Методы радиационной дефектоскопии 	250327
§ 4. Промышленные рентгеновские rf у_аппаРаты	255§ 5. Применение радиоактивных изотопов для контроля качества строительных материалов, изделий и конструкций ...... 260§ 6. Охрана труда при проведении рентгено- и у-дефектоскопических испытаний 	• . 		269Глава«Х1У/ Магнитные и электромагнитные методы испытаний . . . 270§ 1. Магнитные методы . . . .	270§ 2. Электромагнитная дефектоскопия 			272§ 3. Контроль напряжений и защитного слоя арматуры		 ;274§ 4. Электрические методы испытаний .	279Глава XV. Люминесцентная и цветная дефектоскопия . . . . . .281§ 1. Люминесцентная дефектоскопия			281§ 2. Цветная дефектоскопия 		286Г л а в а XVI. Комплексные методы контроля . 		• , . . 287§ 1. Понятие о комплексных методах контроля ......... 287§ 2. Передвижная лаборатория для испытаний железобетонных изде¬ лий и конструкций . 			 ?88Глава XVII. Обработка результатов испытаний 	289§ 1. Основные методы статистического контроля 	289§ 2. Основные статистические характеристики ........ . 294§ 3. Распределение отклонений 		 296§ 4. Пример обработки результатов испытаний	. 301§ 5. Графические методы обработки экспериментальных данных . ./306Глава XVIII. Перспективы развития методов контроля и испытаний из¬ делий и конструкций i :	: . . . . 309§ 1. Повышение требований к качеству изделий и конструкций . . . 309 | 2. Развитие и совершенствование пооперационного контроля . . . 315 § 3. Автоматизация процесса испытаний образцов изделий и кон¬ струкций 				 ..,320Литература . . . .					. 322Михаил Абрамович Новгородский Испытание материалов» изделий и конструкцийРедактор Н. Н. Попова Худож. редактор Т. А. Дур а сова Техн. редактор Н. Н. Баранова Корректор С. Ж. АлееваТ-18669 Сдано в набор 6/1-71 г. Подп. к печати 6/IX-71 г. Формат 60X90Vl6- Объем 20,5 печ. л Уч.-изд. л. 20,65. Изд. С.Т.Р-167. Заказ 181. Тираж 16.000 экз. Цена 94 коп.План выпуска литературы изд-ва «Высшая школа» (вузы и техникумы) на 1971 г.Позиция № 102.Москва, Н-51. Неглинная ул., д. 29/14,ИздательстЕО „Высшая школа*.Типография им. АнохинаУправления по печати при Совете Министров Карбльской АССР г. Петрозаводск, ул. «Правды». 4.