Дефектоскопия бетона с помощью УИМ позволяет выявлять крупные дефекты, поперечный размер которых больше максимального размера зерен инертного заполнителя. Известны два метода ультразвуковой дефектоскопии: сквозное прозвучивание и продольное профилирование.

1). Ультразвуковая дефектоскопия бетона методом сквозного прозвучивания иллюстрируется на рис.2.3. Этот метод можно использовать и при наличии в бетоне арматуры, но при этом необходимо следить, чтобы трассы прозвучивания не проходили через арматуру.

Работы по дефектоскопии методом сквозного прозвучивания обычно проводят в следующем порядке:

на две противоположные грани образца (конструкции), с которых проводится прозвучивание, наносятся прямоугольные координатные сетки (6) со стороной квадрата 10, 20, 50 см в зависимости от размеров образца (конструкции) и обнаруживаемых дефектов. Сетки размечаются так, чтобы линии, соединяющие узлы на противоположных гранях, были кратчайшими трассами прозвучивания 1-1, 2-2 ….;

последовательно прозвучивая конструкцию парой излучатель -1 и приемник - 2, устанавливаемой в каждом створе узлов, определяется время, затраченное ультразвуком на прохождение соответствующей трассы;

по всем точкам сетки определяются скорости УЗК по известным длинам трасс прозвучивания и временным интервалам;

наносится координатная сетка на чертеж и строятся изоспиды – 5 (линии равных скоростей распространения звука) или изохронны (линии равных времен прохождения звука по толщине). В каждый узел проставляют значение соответствующей скорости или времени. Строится диаграмма скоростей (времени);

находится положение дефектов в бетоне. Они будут там, где линии одинаковых скоростей очертят зоны с максимальным своим значением -3.

УИМ при сквозном прозвучивании позволяет выделить зоны непровибрированного бетона, крупные неоднородные тела, пустоты и т. п.

2). Ультразвуковая дефектоскопия бетона методом продольного профилирования (или методом годографа) позволяет вести прозвучивание при расположении излучателя 1 и приемника 2 (рис.2,4) на одной поверхности, что в некоторых случаях испытаний очень удобно. Однако обнаружение дефектов возможно лишь в полосе толщиной (1¸1,5) λ, где λ – длина волны, что составляет от 1 до 15 см. Особенно эффективно метод годографа может быть применен при дефектоскопии дорожных и аэродромных покрытий, фундаментных плит, монолитных плит перекрытий и т д.

Метод продольного профилирования пригоден так же в случаях, когда необходимо установить, на какую глубину от поверхности бетон поражен коррозией. Например, при длительном соприкосновении с переменным уровнем морской воды, в конструкциях зданий химических производств, при переменном замораживании-оттаивании или после воздействия высоких температур при пожарах.

При измерениях методом годографа излучатель устанавливается неподвижно, а приемник последовательно с постоянным шагом перемещается по заданной линии, но проходящей через точку установки излучателя. При каждой установке с помощью прибора снимается отсчет времени распространения ультразвуковых волн.

Из схемы рис.2.4, видно, что наличие дефектов – 3 выявляется по отклонению экспериментальных точек – 4, получаемых при последовательном перемещении приемника, от прямой 5. Чем выше скорость ультразвука в бетоне и ниже частота колебании, тем больший объем материала может быть вовлечен в исследования. Чтобы получить контур дефекта, надо пройти несколько профилей, пересекающихся в середине искривленного участка первого годографа. Полученная площадь оказывается больше действительной проекции дефекта на (10÷15)%.

Рис.2.3. Схема выявления дефекта методом сквозного прозвучивания

Рис.2.4. Схема выявления дефекта методом продольного профилирования

2.5. Определение толщины и поиск дефектов в металле.

Принципы работы блок-схемы прибора ДУК – 66 П.

Применительно к металлическим конструкциям с помощью ультразвука осуществляется контроль дефектов в металле, контроль сварных швов, определение толщины изделия. В лабораторной работе предлагается ознакомиться с ультразвуковым импульсным дефектоскопом ДУК–66П, упрощенная блок-схема которого показана на рис. 2.5. Синхронизатор – мультивибратор частоты посылок 1 вырабатывает импульсы, которые используются для запуска генератора радиоимпульсов 2 и генератора основной развертки 3. Генератор радиоимпульсов генерирует кратковременные импульсы высокочастотных электрических колебаний, которые возбуждают пьезоэлемент искательной головки 11.

Пьезоэлемент преобразует высокочастотные электрические колебания в механические УЗК, которые с помощью головки вводятся через слой контактной жидкости в контролируемое изделие 9. Дойдя до дефекта или границы (дна) изделия, импульсы УЗК отражаются от них. Часть отраженной энергии УЗК попадает на приемный пьезоэлемент, который преобразует ее в электрические колебания, поступающие далее на усилитель 4.

 Рис. 2.5. Блок-схема импульсного дефектоскопа

Усиленные отраженные импульсы с усилителя поступают на одну вертикально отклоняющую пластину ЭЛТ дефектоскопа 8 непосредственно, а на другую - через селектор автоматического сигнализатора дефектов (АСД) 6.

На горизонтально отклоняющие пластины ЭЛТ синхронно с зондирующими импульсами подается развертывающее напряжение, вырабатываемое генератором развертки 3. Глубиномерное устройство позволяет вести непосредственный отсчет координат дефектов по шкале глубиномера. Это устройство, кроме метки глубиномера, вырабатывает селекторный импульс, который управляет схемой автоматического сигнализатора дефектов; строб-импульс, с помощью которого на экране ЭЛТ выбирается зона контроля с использованием АСД, и импульс запуска задержки электронной лупы 7, с помощью которой можно просмотреть в увеличенном масштабе любой участок контролируемого изделия.

Порядок выполнения работы.

При работе с прибором необходимо выполнить следующие операции:

включить прибор и дать ему прогреться;

ознакомиться с лицевой панелью прибора, обратив особое внимание на глубиномерное устройство с меткой (ступенькой) глубиномера и отсчета координат дефектов по шкале глубиномера;

познакомится с зипом к прибору, выбрать нормальный тип пьезопреобразователя для дальнейшей работы и подключить его к прибору;

познакомиться со стальной заготовкой (изделием): формой, изменением толщины, расположением искусственных дефектов;

определить при помощи УИМ все возможные толщины изделия и положение дефектов в нем.

В отчете коротко дать принцип работы прибора, привести эскиз изделия с определенными толщинами и найденными дефектами.

Контрольные вопросы

Перечислить виды работ по контролю качества строительных конструкций ультразвуковым методом.

Принцип действия пьезопреобразователей к приборам УИМ.

Объяснить блок-схему прибора для определения прочности бетона.

Объяснить блок-схему прибора для работы с металлом, какие работы выполняются на нем.

Порядок проведения дефектоскопии бетона при двухстороннем доступе.

Порядок проведения дефектоскопии бетона при одностороннем доступе (аэродромные плиты).

Порядок определения толщины и проведения дефектоскопии металла.

Что такое УЗК? В каких пределах изменяется их частота?

Порядок построения градуировочной зависимости “прочность – скорость”.

Лабораторная работа №3

Электромагнитный метод определения

Характеристик армирования

Цель работы: ознакомление с электромагнитными методами определения характеристик армирования железобетонных конструкций. Знакомство с приборами, применяемыми при определении характеристик армирования, формирование первичных навыков работы с ними.

Общие положения

Магнитные методы контроля основаны на регистрации магнитных полей рассеяния над дефектами, или на определении магнитных свойств контролируемых изделий. Магнитные методы эффектно применяются для определения положения арматуры, толщины защитного слоя и диаметра арматуры в железобетонных конструкциях. В настоящее время разработаны и используются различные типы приборов, основанных на взаимодействии арматуры железобетонных конструкций с преобразователями приборов. По физическим принципам действия приборы можно разделить на магнитометрические, индукционные и с регистрацией комплексного сопротивления преобразователя.

Преобразователь индукционного типа позволяет определять как толщину защитного слоя, так и диаметр арматуры. Принципиальная схема преобразователя приведена на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Принципиальная блок-схема преобразователя для определения толщены защитного слоя бетона и диаметра арматуры

 От блока питания 5 напряжение подается на двухтактный автогенератор 6. Сигнал от чувствительного элемента 1 подается на усилитель 7, питаемый блоком 2, а затем – на детектор 4. Чувствительный элемент 1, представляющий собой индуктивный преобразователь, передвигают по поверхности исследуемой конструкции. Отдельно от него в корпусе прибора помещен аналогичный преобразователь с ферромагнитным смещаемым элементом, предназначенным для изменения индуктивного сопротивления при балансировке схемы. По мере приближения чувствительного элемента к арматурному стержню разбаланс, зависящий от толщины защитного слоя, диаметра стержня и ориентировки преобразователя по отношению к направлению стержня, будет уменьшаться. Шкала отсчетного устройства измерительного прибора 3 проградуирована в зависимости от толщины защитного слоя для арматуры разного диаметра.

Прибор ИЗС–10Н (измеритель толщины защитного слоя) предназначен для измерения толщины защитного слоя (расстояние по нормали между поверхностью бетона и образующей арматурного стрежня) и определения расположения (получения проекции оси арматурного стержня на поверхность бетона) арматуры диаметром от 4 до 8 мм класса А1 ГОСТ 5781–75 и диаметром от 12 до 32 мм класса А3 ГОСТ 5781–75 в железобетонных изделиях и конструкциях при параметрах армирования согласно ГОСТ 22904–78 в условиях предприятий стройиндустрии, стройплощадок, эксплуатируемых зданий и сооружений.

Прибор обеспечивает измерение толщины защитного слоя бетона в зависимости от диаметра стержней арматуры в следующих пределах:

при диаметре стержней арматуры от 4 до 10 мм – от 5 до 30 мм;

при диаметре стержней арматуры от 12 до 32 мм – от 10 до 60 мм.

Определение толщины защитного слоя проводится по стрелочному индикатору, проградуированному в миллиметрах (верхняя шкала). Вторая шкала (нижняя) служит для индивидуальной градуировки прибора в случае контроля конструкций с армированием, не предусмотренным в технических требованиях на прибор.

Описание образцов и проведение испытаний

Образцы для испытаний представляют собой три фрагмента железобетонных конструкций (рис. 3.2 а ÷ в) с отрезками арматуры:

первый фрагмент имеет три арматурных стержня с известными диаметрами. Необходимо найти толщину защитного слоя;

второй – имеет также три арматурных стержня, но неизвестного диаметра. Необходимо найти их диаметры при известной толщине защитного слоя;

в третьем образце находится один стержень. Неизвестно его положение, диаметр, неизвестна толщина защитного слоя.

Рис. 3.2 Образцы для определения характеристик армирования электромагнитным методом

Подготовка прибора к работе

Подключите преобразователь к соответствующему блоку, а весь прибор к блоку питания.

Установите с помощью механического арретира микроамперметра стрелку на нулевую отметку нижней шкалы.

Включите прибор, нажав кнопки “ВКЛ.” и “БЛ. ПИТ.” на лицевой панели.

Проконтролируйте напряжение питания, нажав кнопку “КОНТР. ПИТ.”. При этом стрелка индикатора должна находиться в поле черного сектора на шкале.

Дайте прибору прогреться в течение 5 мин.

Проведите калибровку чувствительности прибора в следующем порядке: нажмите кнопку “КАЛИБР”, с помощью переменного резистора “ЧУВСТВ” установите стрелку индикатора на отметку 60 шкалы. При проведении калибровки преобразователь должен быть удален от металлических предметов на расстояние не менее 500 мм.