Сопутствующие характеристики, определяемые при использовании

неразрушающих методов контроля обследуемых конструкций

Ультразвуковой метод.

Существует зависимость между модулем упругости бетона E и скоростью ультразвука v:

v = k ,

где - плотность материала;

k - коэффициент, равный 1 для одномерного стержня, 1/(1- ²) для двумерной пластины и

(1- )/[(1 + )(1-2 )] для трёхмерного массива.

Определение толщины элемента при одностороннем доступе. На поверхность объекта устанавливают преобразователь, который непрерывно испускает ультразвуковые волны и он же воспринимает отраженные от противоположной грани и возвратившиеся волны. Казалось бы, для определения толщины достаточно измерить время, за которое волна прошла прямой и обратный путь, разделить его пополам и умножить на скорость. Но в связи с тем, что волны испускаются непрерывно и непрерывно же производится их приём, невозможно определить, какая именно волна возвратилась в данный момент времени, т.е. время прохождения волны измерить непосредственно не получается. Поэтому его определяют через частоту колебаний: t = 1/f. Частоту мы имеем возможность регулировать. Если проверяемый размер h точно равен длине полуволны или кратен ей, то прямая и обратная волны совпадут, наступит явление резонанса, амплитуда колебаний пьезопластинки преобразователя при этом резко возрастет. Это вызовет увеличение разности потенциалов, которое мы и зафиксируем. Это явление может возникнуть только при одном единственном значении частоты, назовем эту частоту резонансной f_р. Тогда:

S = vt = v *1/f_р ; 2h = v *1/f_р ; h = v/(2f_р).

Определение глубины развития трещины, выходящей на поверхность. Источник и приемник ультразвуковых волн располагаем симметрично относительно следа трещины на поверхности; пускаем волну по поверхности материала из точки А в точку В. Кратчайшее расстояние между двумя точками - прямая, и если бы на пути волны не встретилась воздушная прослойка (трещина), то волна и прошла бы по прямой. Встретив же препятствие в виде воздушной прослойки, волна вынуждена обойти его по кратчайшему пути - через вершину трещины. Если допустить, что трещина нормальна к поверхности объекта, то зная скорость ультразвука (измеренную на участке без трещин) и зафиксировав микросекундомером время t, можно определить глубину трещины h:

S = 2(a²/4 + h²)^1/2 = (a² + 4h²)^1/2; vt = (a² + 4h²)^1/2;

v²t² = a² + 4h²; h² = (v²t² - a²)/4; h = 0.5v[t² - (a/v)²]^1/2.

Методы с использованием ионизирующих излучений.

Определение плотности материалов производится путем сквозного просвечивания и при одностороннем доступе к конструкции.

Сквозное просвечивание:

Ослабление потока определяется выражением I = I₀ e ^- ,

где I - интенсивность пучка на выходе;

I₀ - то же, на входе;

- массовый коэффициент поглощения, известный для каждого материала.

Из этого выражения: = (lnI₀ - lnI)/ ( ).

При толщине конструкции до 500 мм, имеющей параллельные грани, применяют П-образные скобы с источником и приемником излучения (детектором).

При одностороннем доступе можно использовать зонды в виде вилки или креста, опускаемых в пробуренные скважины, при помощи этих зондов получают значения плотности или послойно (вилкой) или усредненно для всей высоты контролируемого слоя (крестом).

Определение толщины производится по формуле, полученной из вышеописанной:

= (lnI₀ - lnI)/ ( ), где определяется взвешиванием некоторого объема материала.

При одностороннем доступе определить толщину можно только используя тарировочную кривую = f(I₀ - I), которая определяется предварительно.

Влажность материалов определяют с помощью нейтронных излучений:

Магнитные, электрические и электромагнитные методы.

Определение толщины элементов из неферромагнитных материалов (например, при контроле качества железобетонных изделий на заводах) производят следующим прибором:

1 - постоянные магниты;

2 - щуп;

3 - феррозонды;

4 - регистрирующий прибор

Правый магнит может перемещаться по щупу. Если его положение отрегулировать так, чтобы при заданной толщине элемента оба магнитных потока уравновешивали друг друга и ток от обоих феррозондов был равен нулю, то при отклонении толщины элемента от заданной один магнитный поток будет превалировать над другим и стрелка на приборе, шкала которого проградуирована на отклонение от заданной толщины, будет отклоняться от своего нулевого положения.

Оценка напряженного состояния элементов конструкций из ферромагнитных материалов производится с помощью прибора Н.Н. Максимова (на рис. - вид сверху):

1 - питающая катушка;

2 - две пары измерительных катушек.

При одинаковой магнитной проницаемости материала, свободного от напряжений, магнитный поток от питающей катушки рассредотачивается по материалу во всех направлениях равномерно. В напряженном же состоянии возникает магнитная анизотропия, и магнитные потоки в различных направлениях будут различными, что и фиксируется прибором. Электродвижущая сила катушек может определяться в каждой диагонали в отдельности, а также по их разности и сумме. При измерении «на разность» по экстремумам отсчетов (которые выискиваются поворотом прибора вокруг своей оси) выявляется направление главных напряжений, а при измерениях «по сумме» - их величина.

Для определения влажности древесины в неё заглубляют на 5...10 мм игольчатые электроды и измеряют электрическое сопротивление. Используя градуировочную зависимость между электропроводностью и влажностью для данного сорта древесины, определяют влажность.