Испытания строительных конструкций и оборудования для измерения деформаций бетона

Исп. С.Лаб.Эталон.Молоток 09.10.13.docx

Эталонный молоток Кашкарова.

Журнал определения прочности бетона ультразвуковым прибором.doc

Журнал определения прочности бетона ультразвуковым прибором «Бетон – 3М».
№ точки База Время Скорость Прочность Средняя
прозвучивапрозвучанираспрострараспрострабетона прочность
ния я мм нения нения Rузв бетона
ультразвукультразвуккгсм2 Rз

Журнал определения прочности прибора эталонным молотком.doc

Журнал определения прочности бетона
эталонным молотком Кашкарова (по ГОСТ 226902-77).
№ ОтпечДиаметр отпечатков dбdэ ΣdбΣdэ к = Rэ.м. по
участатки ΣdбΣdэ тарировочном

И.С. Приборы 1.dwg

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ПРИМЕНЯЕМОЕ ПРИ ИСПЫТАНИЯХ СТРОИТЕЛЬНЫХ
КОНСТРУКЦИЙ И СООРУЖЕНИЙ
ИЗМЕРЕНИЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИИ
01 мм; 0.001 мм; 0.002 мм
01-2.0 мм; 0.01-10 мм;
001-1.0 мм; 0.002-2.0 мм;
ИЗМЕРЕНИЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ПРИ
ИСПЫТАНИЯХ КОНСТРУКЦИЙ

Лабораторная работа №3 ИспСооруж.docx

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ (Сибстрин)
Кафедра железобетонных
Лабораторная работа № 3
«Тарирование тензорезисторов (датчиков сопротивления)
на тарировочной балочке»
г. Новосибирск - 2013 г.
Цель работы: Знакомство с методами тензометрии при проведении испытаний строительных конструкций
Тензорезисторы (датчики сопротивления) широко применяются при тензометрических исследованиях. Их преимущества – дешевизна малый размер и вес простота установки на конструкцию; недостатком является одноразовость использования и существенное отклонение характеристик для различных партий тензорезисторов. Для достижения требуемой точности измерений необходимо производить тарировку каждой партии тензорезисторов совместно с измерителем деформаций используемым для испытания конструкции. Тарирование заключается в определении цены делении цены деления прибора с достаточной для данных измерений точностью. В одну партию отбираются тензорезисторы одного типа и размера изготовленные из полностью идентичного материала и имеющие равное сопротивление (отклонение в партии не более +- 01 ом). Тарированию на тарировочной балочке подвергается выборочно 5-10% общего количества тензорезисторовв каждой партии. Полученная при тарировании цена деления прибора используется для определения деформации остальных тензорезисторов данной партии наклеенных на испытываемую конструкцию.
Теоретические предпосылки.
Как известно первоначальное сопротивление проводника определяется по формуле :
где: QUOTE – длина проводника
QUOTE – площадь его поперечного сечения
QUOTE - удельное сопротивление материала из которого изготовлен проводник.
Принцип работы тензорезисторов основан на изменении сопротивления проводника (металла) при его деформировании. Это свойство называется тензочувствительностью или тензоэффектом и может быть выражено коэффициентом тензочувствительности.
где: QUOTE и QUOTE - первоначальная величина и приращение омического сопротивления тензорезистора QUOTE - его относительная деформация
QUOTE QUOTE - удельное сопротивление проводника и его приращение от деформации
QUOTE - коэффициент Пуассона учитывающий зависимость между продольной и поперечной деформацией проводника.
При тарировании тензорезисторов одновременно учитывается их тензочувствительность и погрешность измерителя деформаций поэтому специального определения коэффициента тензочувствительности не требуется.
Применяемые приборы и оборудование.
Проводниковые тензорезисторы обычно изготовляются из сплавов с никелем таких как константан реже эдванс эливар а так же из сплава никеля с хромом железом и марганцем – нихром. Для этих сплавов характерна высокая стабильность электрических и механических свойств и очень малый температурный коэффициент сопротивления обеспечивающие высокую точность измерений. Наибольшее распространение имеют проволочные и фольговые проводниковые тензорезисторы.
Проволочный тензорезистор изготовлен из несколько близко расположенных петель константановой проволоки диаметром 0012 – 003 мм приклеенных к пленочной или бумажной подложке толщиной 002 – 005 мм (Рис.1). Для удобства электрического монтажа к концам константановой проволоки припаяны медные токовыводящие проводники в виде проволоки диаметром 01-02 мм или фольги сечением 005*08 мм.
Тензорезистор имеет базу измерений QUOTE равную длине петли константановой проволоки. Число петель принимается минимальным что бы уменьшить влияние поперечной тензочувствительности снижающей основную характеристику тензорезистора – его осевую тензочувствительность. Проволочные петлевые тензорезисторы выпускаются с базой от 5 до 100 мм и сопротивлением от 50 до 400 ом.
Фольговые тензорезисторы обладают по сравнению с проволочными рядом преимуществ: высокая технологичность изготовления возможность получения тензорешетки любой формы низкая поперечная тензочувствительность полученная в результате уширения поперечных перемычек на концах петель высокая стабильность параметров и т.д.
Тензорезисторы изготовляются из фольги методом фотопечати и травления. Для обычных тензорезисторов применяется константановая фольга для высокотемпературных – нихромовая. Толщина фольги не должна превышать 4-6 микрон (0004-0006 мм). Общий вид фольговых тензорезисторов различного типа показан на рис.2.
Тензорезисторы приклеиваются к испытываемой конструкции тонким слоем клея БФ-2 БФ-4 и т.д. В случае необходимости сверху наноситься гидроизолирующий состав предохраняющий тензорезистор от увлажнения.
Мост Уитстона состоит из четырех плеч (резисторов) АВ ВС СД ДА с омическим сопротивлением RА RК R2 R1 В одну диагональ моста между точками А и С включается источник тока (1) а в другую между точками В и Д – высокочувствительный гальванометр (2). Измерение омического сопротивления основано на следующем свойстве моста Уитстона: если подобрать величину сопротивления плеч моста таким образом чтобы соблюдалось равенство: QUOTE = QUOTE то в диагонали моста (между точками В и Д) тока не будет и стрелка гальванометра остановить на нулевом делении (баланс моста). Если теперь изменить одно из сопротивлений например увеличить сопротивление RА на величину RА то в диагонали моста (между точками В и Д) появиться ток величина которого зависит от RА (разбаланс моста).
Измеряя величину тока можно определить измерение сопротивления RА . Этот метод непосредственного отсчета или «метод отклонения» имеет ряд недостатков: нелинейная зависимость между J и RА влияние измерения напряжения источника тока сопротивления контактов измерителя деформаций и переключателя тензорезисторов и т.д. В настоящее время метод отклонения применяется в основном для записи динамических процессов.
Основное применение при статических испытаниях получил более точный «нулевой метод» лишенный указанных недостатков. При изменении сопротивления резистора RА изменяют величину сопротивления расположенных в измерителе деформаций резисторов R2 или R1 таким образом что бы восстановить баланс моста. При нулевом показании гальванометра по измеренной величине R2 (R1 ) определяют приращение сопротивления RА.
Применяемая в измерителях деформаций схема моста Уитстона имеет некоторые особенности. Одним из плеч моста является тензорезистор RА наклеенный на испытываемую конструкцию; он называется активным тензорезистором (активным датчиком сопротивления). Второе плечо образует взятый из той же партии датчик сопротивления RК находящийся в таких же температурных условиях что и активный датчик но не подвергающийся деформации. Этот датчик называется компенсационным так как служит для компенсации измерений сопротивления активного датчика вызванных изменением температуры окружающей среды. Компенсационный тензорезистор (датчик) должен быть наклеен на такой же материал (бетон сталь и т.д.) как и активный что бы изменение температуры датчиков протекало с одинаковой скоростью. При равном сопротивлении активного и компенсационного тензорезисторов (RК = RА) приращения сопротивлений RАt и RКt вызванные изменением температуры также будут равны а следовательно = QUOTE т.е. баланс моста не нарушится.
Изменение сопротивления активного тензорезистора вызванное деформацией его а следовательно и конструкции на которую он наклеен приводит к нарушению баланса моста. Что бы восстановить баланс необходимо изменить сопротивление плеч моста R1 и R2 ступенчатое или плавное регулирование сопротивления. Окончательная балансировка моста производится резисторами включенными в точке Д между сопротивлениями R1 и R2 (в виде реохорда у большинства типов измерителей деформаций) или в точках А и С (измеритель деформаций ИИД-3).
Шкалы переключателей резисторов R1 и R2 и дополнительных резисторов (реохорд и т.д.) градуируется в единицах относительной деформации что позволяет измерять непосредственно без определения RА .
Установка для тарирования тензорезисторов.
Тарирование производится на консольной стальной тарировочной балочке прямоугольного сечения постоянной толщины h и переменной ширины b (балка равного сопротивления) показанной на рис.6. Поверяемые датчики RА1 и RА2 наклеены на верхней поверхности а датчики RА3 RА4 - на нижней поверхности балки в сечении 2-2 на расстоянии QUOTE от точки приложения груза Р. Датчики подключаются к измерителю деформаций П-1. Компенсационный датчик RК взятый из той же партии наклеен на торцевую часть балочки не подвергающуюся деформации и также подключен к измерителю деформаций.
Методика выполнения лабораторной работы.
Тарирование тензорезисторов производиться в следующей последовательности:
Активные датчики подключаются к переключателю П-1 а переключатель П-1 и компенсационный датчик – к измерителю деформаций ИИД-3.
Измеряют размеры сечения тарировочной балочки b и h (в см.) в месте наклейки активных датчиков RА1; RА2; RА3; RА4 .
Измеряю расстояние QUOTE (в см.) от центра датчиков до точки приложения силы Р.
По методике изложенной ранее снимают начальные показания датчиков (С1 С2 С3 С4) по прибору ИИД-3 и записывают их в журнал тарирования. Затем на грузовую площадку укладывают гири весом по 1кг которые вызывают изгиб балки. И этим нарушают баланс моста. Восстановив баланс записывают новые отсчеты для каждого датчика.
Разность отчетов по прибору С будет соответствовать увеличению относительных деформаций (и напряжений) в крайних фибрах балки в рассматриваемом сечении. Вычислив теоретически величину этой относительной деформации что легко сделать зная геометрические размеры сечения балочки и вес грузов можно определить цену деления шкалы прибора К в единицах относительной деформации
Цена деления шкалы прибора:
Для повышения точности тарирования вычисляется средняя разность отсчетов для данной ступени нагрузки (по 1 кг) каждого датчика а затем – средняя разность отсчетов по всем датчикам. Результаты тарирования заносят в таблицу 1 журнала.
Журнал тарирования тензорезисторов.
Отсчеты и разности отсчетов по шкале ИИД-3
С1 = С2 = С3 = С4 =
С 1 ср = С 2 ср = С 3 ср = С 4 ср =

ИСприборы 5 курс.doc

Силовое звено 1 динамометра (рис I 1 6 имеет ромбическую форму.
Его деформация при помощи специального устройства и системы зубчатых колес
преобразуется в угловое перемещение. Подвижное устройство
состоит из двух пластинок на верхней пластинке закреплен зубчатый сектор 9
в виде неравноплечего рычага и трубки 12 . Шарнир 8 малого плеча рычага
соединен тягой 7 с шарниром 10 регулировочного эксцентрика 11
прикрепленного к силовому элементу.
Динамометры работающие по этому принципу дают верные показания
тогда когда направление действующей силы совпадает с направлением оси
проходящей через центр стрелки и точку вращения коленчатого рычага. В
противном случае его показания требуют корректировки которая проводится по
Характеристики изготовляемых тяговых пружинных указывающих динамометров.
НаименованиМарка динамометра
ДПУ-00ДПУ-00ДПУ-01ДПУ-02ДПУ-05ДПУ-2 ДПУ-5 ДПУ-10ДПУ-20ДПУ-50
наименьшее 1 2 10 200 50 200 500 1000 2000 5000
наибольшее 10 20 100 20 500 2000 5000 10000 20000 50000
Цена 01 02 1 2 5 20 50 100 200 500
деления (098)(196)(981)(196)(49) (196) (490) (981) (1960)(4900)
Диаметр 125 125 150 150 150 175 175 175 250 250
длина с 340 310 425 425 425 550 700 700 750 900
высота 44 44 50 50 50 150 150 150 200 250
ширина 196 196 200 200 200 250 250 250 400 400
Массакг 13 13 3 35 35 12 15 20 35 55
стрелка представляет собой рычаг с соотношением плеч равным 10 (обычно 50
: 5 см. Это значит что если узел на котором закреплена проволока
переместится на 1 мм то конец стрелки переместится на 10 мм т. е.
точность измерения деформации будет равна 01 мм.
Точность измерения деформации этого прогибомера зависит от соотношения плеч
рычага. Достоинством его считается то что он изготовляется на месте и для
этого не требуется высокой квалификации исполнителя. Недостаток
прибора—небольшая точность измерения деформации (01—02мм).
Вышерассмотренные способы и приспособления измерения прогиба
характеризуются небольшой точностью поэтому их применяют сравнительно
В том случае когда требуется более точное измерение деформации применяют
более совершенные приборы которые обеспечивают точность измерения
деформации порядка 001 мм. Эти приборы можно разделить на 2 группы: 1-
я—приборы дистанционные 2-я—приборы контактные.
При использовании дистанционных приборов прогибомер устанавливается под
испытываемой конструкцией а связь между конструкцией и прибором
осуществляется проволокой (рис. 1.6);
в случае необходимости прибор можно вынести за пределы опасной зоны (т. е.
за пределы полосы расположенной непосредственно под конструкцией).
Контактные прогибомеры находятся в непосредственном контакте с
С точки зрения удовлетворения требований охраны труда а также удобства
взятия отсчетов на шкале прибора предпочтение следует оказать
дистанционному прогибомеру. С другой стороны дистанционная схема измерения
деформации чувствительна к изменению температуры окружающей среды хотя
исключить это влияние несложно.
При измерении деформации по контактной схеме изменение температуры
окружающей среды оказывает ничтожное влияние на показание прибора и его
вообще не учитывают но для взятия отсчетов по приборам наблюдатель должен
находиться в непосредственной близости от испытываемой конструкции. Это
большого внимания при испытаниях особенно в полевых условиях когда точка
в которой необходимо измерить прогиб может оказаться недоступной для
В настоящее время для деформаций чаще применяют дистанционные прогибомеры.
Прогибомер ПМ-2 (рис. 1.7) конструкции Н. Н. Максимова состоит из
металлического корпуса 1 в котором на подшипниках вращается барабан 2
соединенный с маленьким барабаном 3. Барабана 2 касается ролик 4
соединенный со стрелкой 5. На корпусе 1 помещена шкала 6 по которой
Связь между прибором и конструкцией устанавливается посредством проволоки
верхний конец которой закреплен на конструкции а к нижнему подвешен груз в
виде металлического цилиндра (рис. 1.7 в). Проволока перекинута через
барабан 3 и при перемещении узла к которому она прикреплена вращает
барабан 3 и вместе с ним передаточный механизм со стрелкой.
Передаточный механизм сконструирован так что когда точка конструкции на
которой закреплена проволока переместится на 01 мм стрелка на шкале
передвинется на одно деление. Таким образом если на шкале прибора отсчеты
брать с точностью одного деления то точность измерения деформации будет
равняться 01 мм. Число делений на шкале равно 100 т. е. одному полному
обороту стрелки соответствует прогиб равный
0 ( 01=10 мм. Число полных оборотов стрелки фиксируется на специальной
шкале нанесенной на барабане2. Она видна в прорези основной шкалы.
Из дистанционных прогибомеров прибор Н. Н. Максимова наиболее часто
применяется при испытании строительных конструкций. Он прост в обращении и
для многих исследований дает достаточную точность измерения деформаций.
Недостаток прибора — при фрикционной передаче возможен холостой ход диска
хотя во избежание этого конструкция прибора предусматривает возможность
регулировки плотности соприкосновения барабана и ролика. Следует отметить
также большую чувствительность прибора к толчкам.
В третьей модели прогибомера Н. Н. Максимова ПМ-3 (рис. 1.8) внесены
некоторые конструктивные изменения; вместо фрикционной здесь предусмотрена
зубчатая передача которая исключает возможность проскальзывания как это
было в предыдущей модели но обладает некоторым люфтом обусловленным
наличием зазора между зубцами.
Прогибомер ПАО-5 конструкции Н. Н. Аистова (V модель рис. 1.9) состоит из
металлического корпуса 3 в передней части которого под стеклом имеются 3
шкалы—большая шкала показывает прогибы в долях мм малая левая—в см и малая
правая— и мм. Внутри металлического корпуса имеется система шестеренок;
шестеренка 5 насажена на ось стрелки показывающей прогибы в см и
соединена с роликом 4. Ролик выступает с тыльной стороны корпуса и на него
перематывается проволока устанавливающая связь между конструкцией и
прогибомером. На общую ось насажены также шестеренки 6 7 и стрелка
показывающая деформации в мм. Одновременно шестеренка 5 находится в
зацеплении с малой шестеренкой 6. Сидящая на одной оси с ней шестеренка 7
ведет шестеренку 8 на ось которой насажена стрелка большой шкалы имеющая
Соотношения коэффициентов передач шестеренок подобраны с таким расчетом
что одному делению большой шкалы соответствует прогиб 001 мм. Если на
шкале отсчеты брать с точностью одного деления то точность измерения
деформации—перемещения будет равна 001 мм. Прогибомером Н. Н. Аистова без
его перестановки можно измерять деформации—перемещения до 100 мм.
Для устранения холостого хода—люфта шестеренка 5 сделана двойной—одна
закреплена на оси наглухо вторая насажена свободно. Между этими
шестеренками имеется распорная пружина которая стремится повернуть
шестеренки навстречу друг другу благодаря чему зубцы шестеренок 5 и 6
постоянно находятся в контакте и люфт исключается. Прогибомер винтом 1
закрепляется на пластинке 2 а последняя прикрепляется к треноге (рис. 1.9
а) или непосредственно к струбцине (рис. 1.10).
Контактные прогибомеры При испытании конструкции и сооружений из
контактных прогибомеров находит применение главным образом индикатор Он
принадлежит к группе прогибомеров которые измеряют сравнительно малые
деформации (без перестановки не более 10 мм)
Главной частью индикатора является металлический корпус (рис 1.11)
передняя часть которого закрыта стеклом Под стеклом имеется шкала с
делениями в центре которой насажена стрелка 2. В пределах большой шкалы
имеется малая шкала 3 с центральной стрелкой Через корпус проходит
металлический стержень 7 который может перемещаться. На средней части
стержня нарезаны канавки в которые входят зубцы малой шестеренки На ось
этой шестеренки насажена шестеренка большего диаметра 4 связанная с
нижележащей маленькой шестеренкой 6 на оси которой насажена большая
Во избежание появления люфта в конструкции прибора предусмотрена
дополнительная шестеренка 8 находящаяся в зацеплении с шестеренкой 6 .
Спиральная пружина 9 связанная с шестеренкой 8 все время поддерживает
стержень 7 в крайнем положении и обеспечивает постоянное зацепление зубьев
шестеренок При нажатии на стержень в противоположном направлении он
преодолевает сопротивление пружины и перемещается приводя в движение все
шестеренки и одновременно обе стрелки При освобождении от внешнего давления
стержень возвращается в прежнее положение. Коэффициент передачи шестеренки
подобран с таким расчетом что передвижению конца стержня на 1 мм
соответствует поворот большой стрелки на 360°. Число делений большой шкалы
равно 100 поэтому одному ее делению соответствует перемещение конца
стержня на 001 мм . Существуют также и индикаторы с ценой деления 0002 и
01 мм . Однако они могут измерять перемещения только до 20 мм . Полный
оборот большой стрелки 2 отмечает малая шкала.
Для измерения деформаций индикатором пользуются специальной струбциной
которая связывает его с неподвижной точкой.
Конец стержня индикатора в который запрессован шарик 5 устанавливают в
точке конструкции перемещение которой необходимо измерить В таком
положении на обеих шкалах берут отсчеты. После загружения конструкции
отдельные ее точки перемещаются нажимают на стержень индикатора который
перемещается по отношению к корпусу и отводит стрелки в новое положение.
При этом берут вторые отсчеты. Разность этих двух отсчетов умноженная на
цену деления шкалы дает величину деформации.
У некоторых типов индикаторов имеется подвижная шкала при помощи которой
первичное положение большой стрелки можно совместить с нулевым делением
шкалы .Определение деформации в данном случае происходит только по одному
отсчету что уменьшает возможность ошибок при вычислении деформации.
Рассмотренный индикатор характеризуется следующими достоинствами:
сравнительно высокая точность измерения деформации (001 мм) небольшие
габаритные размеры и масса индикатора (диаметр корпуса равен 55 мм
масса—150 г) . Недостаток индикатора—максимальное значение измеряемой им
деформации без его перестановки равно 10 мм
Определение напряженного состояния строительных конструкций и их
элементов является одним из основных вопросов испытания сооружений и
конструкций. Значение напряжении определяют в виде произведения
относительной деформации на модуль упругости материала конструкции : ( =(
Приборы измеряющие линейные деформации (укорочения или удлинения)
называются тензометрами Измерение линейных деформаций происходит на
определенном участке элемента который называют базой тензометра. Если
деформацию полученную в результате измерения разделить на величину базы
получим относительную деформацию.
К тензометрам применяемым при испытаниях конструкций и сооружений
статическими нагрузками предъявляют следующие основные требования :
конструкция тензометра должна давать возможность изменять величину базы
так как линейные деформации как правило малы то тензометр должен давать
увеличенное значение деформации; коэффициент увеличения должен быть
таким чтобы обеспечить необходимую точность измерения деформации; масса
и габаритные размеры тензометра должны быть возможно минимальными; центр
тяжести прибора должен быть максимально приближен к поверхности
испытываемого элемента чтобы положение было устойчивым.
Существует несколько разновидностей тензометров. Часть из них используют
только при лабораторных испытаниях а часть— как лабораторных так и
полевых. Различают следующие виды тензометров механические
электромеханические струнные (акустические) и электрические тензометры
Тензометр Гугенбергера принадлежит к группе механических тензометров и в
настоящее время находит широкое применение в практике испытания
строительных конструкций и сооружений (рис 1 12).
Тензометр состоит из корпуса 8 со шкалой 9 и рычажной системы. На
исследуемый элемент он опирается в двух точках; конусом 7 и призмой 6. С
призмой жестко соединен подвижный рычаг 4 . Конус 7 наглухо соединен с
корпусом с верхним концом которого шарнирно соединена стрелка 10 . Стрелка
при помощи горизонтального рычага 2 шарнирно соединена с подвижным рычагом
Пружина 3 служит для устранения люфтов. Имеется также стопорный рычаг
при помощи которого в нерабочем положении прибор арретируется.
Тензометр измеряет деформацию фибрового волокна элемента длина
которого равна расстоянию l между призмой и конусом. При деформации этого
волокна в пределах базы ±Δl призма 6 и вместе с ней подвижный рычаг 4 в
случае растяжения элемента повернется справа налево при сжатии
элемента—слева направо Верхний конец рычага переместится и потянет за собой
стрелку Измеряемая деформация при этом вычислится как
где (L d) (S r) -увеличение прибора равное 1000 (см. рис
I.126) Δn—разность отсчетов по шкале т—цена одного деления шкалы.
Соотношение рычагов подобрано с таким расчетом чтобы коэффициент
увеличения тензометра равнялся 1000. Если база тензометра изменится на
01 мм то конец стрелки на шкале переместится на 1 мм. Одно деление на
шкале равно 1 мм; если отсчеты на шкале брать с точностью одного деления
то точность измерения деформации будет равна 0001 мм . База тензометра
(без удлинителя) равна 20 мм число делений на шкале—50. Это значит что
деформация соответствующая 50 делениям шкалы равна 50 мкм.
Как отмечали выше пятидесяти делениям шкалы соответствует величина
деформации равная 50 мкм. В ряде случаев измеряемые деформации
строительных конструкций и их элементов больше чем 50 мкм поэтому
возникает необходимость переставлять стрелку (что является недостатком
тензометра Гугенбергера) для чего на верхнем конце корпуса прибора имеется
ползунок 1 (см рис I. 12).
Между поверхностью шкалы и стрелкой тензометра имеется зазор поэтому при
взятии отсчета глаз наблюдателя должен располагаться перпендикулярно
плоскости шкалы. В противном случае при разных позициях наблюдателя по
отношению к шкале тензометра одним и тем же деформациям будут
соответствовать разные отсчеты по шкале На шкале тензометра имеется
зеркало в котором видно изображение стрелки . Если глаз наблюдателя
направлен перпендикулярно по отношению к плоскости зеркала стрелка
совмещается со своим отражением в зеркале и взятый отсчет при таком
положении глаза наблюдателя будет соответствовать действительному значению
Тензометр на испытываемый элемент закрепляют специальным приспособлением —
В ряде случаев база тензометра 20 мм бывает недостаточна. Для ее увеличения
применяют специальное приспособление—удлинитель (рис 1.13) . Он состоит из
пластинки которая одним концом соединяется с тензометром маленьким болтом
на другом конце помещен подвижный опорный конус передвижением которого
достигается изменение величины базы При использовании удлинителя конус
расположенный на корпусе прибора поднимается и не соприкасается с
поверхностью испытываемого элемента таким образом тензометр опирается на
испытываемый элемент только в двух точках.
Использование удлинителя дает возможность менять значение базы в пределах
Тензометр Гугенбергера характеризуется сравнительно большой точностью
измерения деформации (0001 мм) малыми габаритными размерами и массой
возможностью изменения величины базы сравнительно низким положением центра
тяжести Но он имеет и недостатки: требует чрезвычайно осторожного
обращения что весьма затруднительно в условиях полевых испытаний; при
измерении деформации больше чем 50 мкм стрелку необходимо переставлять; при
работе в полевых условиях тензометр надо оберегать от ветра и дождя.
Электромеханический тензометр Н. Н. Аистова модель 2 (ТА-2 ; рис 1.14)
состоит из Г-образного корпуса на котором закреплены все детали прибора.
Корпус состоит из трех частей: верхней части вертикального элемента А (рис.
15) нижней части вертикального элемента Б горизонтального элемента В
(станины). В нижней части станины помещены две призмы—неподвижная 11 и
подвижная 14 остриями которых тензометр устанавливают на исследуемый
элемент. Подвижная призма упирается в паз вилки 13 которая является
продолжением горизонтального элемента Г-образного корпуса (рис. 1.16).
Подвижная призма 14 жестко соединена с плоским рычагом 3. Верхняя часть Г-
образного корпуса А изолирована от нижних частей Б и В. Для этой цели между
следующие достоинства: малые габаритные размеры что дает возможность
устанавливать их в стесненных местах; хорошую устойчивость; только одну
рычажную передачу что повышает степень надежности и позволяет использовать
их в тех случаях когда конструкция колеблется с малыми амплитудами; без
перестановки тензометра можно измерять деформации до 800 мкм . Наряду с
этим тензометр Н. Н. Аистова характеризуется недостатком: при измерении
деформации вращение диска происходит вручную при этом не исключена
возможность смещения пера и взятия неверного отсчета.
При размыкании и замыкании электрической цепи между концами пера и
микрометрического винта тензометров Н. Н. Аистова образуется искра. Эта
искра вызывает обгорание мест соприкосновения что увеличивает
сопротивление контакта и снижает точность отсчетов.
созданы некоторые вспомогательные приборы которые устраняют появление
искры. Из числа их наибольшее распространение получил прибор И Г. Боброва.
Электрические тензометры принадлежат к группе приборов в которых для
измерения деформаций использована зависимость между деформацией и омическим
Определение деформаций электрическими тензометрами можно осуществлять при
действии как статических так и динамических нагрузок.
Электрический тензометр состоит в основном из двух элементов тензорезистора
и регистрирующей установки. Тензорезистор наклеивается на испытываемую
конструкцию и после приложения нагрузки деформируется вместе с ней. Его
сопротивление изменяется и регистрирующая аппаратура фиксирует это
изменение. Регистрирующую установку ставят обычно на определенном
расстоянии от тензорезистора.
Для электротензометрии используют как постоянный так и переменный ток.
При испытании строительных конструкций пользуются тензорезисторами которые
изготовляются или из угля или из металлической проволоки .В настоящее
время почти во всех случаях находят применение тензорезисторы
изготовленные из металлической проволоки.
Одной из основных характеристик тензорезистора является отношение
относительного сопротивления ΔR:R к относительной деформации Δ l:l
которое называется коэффициентом тензочувствительности и представляет собой
безразмерную величину
где R — номинальное сопротивление тензорезистора ом; ΔR — приращение
сопротивления тензорезистора при изменении длины на Δl; l—рабочая длина
тензорезистора (база).
Изменение омического сопротивления происходит потому что при его
деформации меняется длина и диаметр проволоки.
Рабочей частью тензорезисторов является либо одна нитка (рис I 18 а)
либо совокупность нескольких ниток в виде зигзагообразной решетки (рис
186) к концам которой присоединены выводящие провода 2 из медных
проволок диаметром 015—03 мм. Тензорезистор изготовляется из проволоки с
высоким электрическим сопротивлением (обычно из сплава—константана
манганина) диаметрами 2—50 мкм (рис. I 18).
Проволоку тензорезистора (решетку) специальным клеем наклеивают на
высококачественную бумагу 3; поверх решетки также наклеивают бумагу.
Благодаря наличию верхнего и нижнего бумажных слоев проволока датчика
является изолированной.
Наибольшее распространение получили многопроволочные тензорезисторы (рис. I
6); они обеспечивают сравнительно малую
Качество приклейки тензорезистора оказывает большое влияние на точность
измерения деформации. До приклейки тензорезистора поверхность элемента
необходимо тщательно подготовить Металлическую поверхность очищают
(напильником или наждачной бумагой) от краски и коррозированного слоя
затем обезжиривают растворителем (ацетоном или толуолом) и промывают
спиртом. Поверхность бетонного элемента очищают от пыли глубокие раковины
заполняют гипсом зашлифовывают шкуркой и протирают тампоном смоченным в
растворителе промывают спиртом и наносят тонкий слой клея который хорошо
высушивают. На подготовленную таким образом поверхность элемента снова
наносят тонкий слой клея и высушивают его в течение определенного времени
(бакелит-фенольный клей—15 мин и ацетилцеллюлозный—3 мин) после чего на
нижнюю поверхность тензорезистора наносят тонкий слой клея накладывают
его на поверхность элемента и прикатывают резиновым валиком.
Для приклейки тензорезистора к элементу применяют тот же вид клея которым
проволока наклеена на бумагу. В процессе сушки клея для обеспечения
должного качества шва необходимо тензорезистор пригрузить (2—4 кГсм2).
В процессе приклейки тензорезистора его цельность и пригодность должны
проверяться два раза: первая проверка—цельность проволок—производится
тотчас же после его приклейки омметром; вторая проверка—качество изоляции
проволок тензорезистора (слоя клея) —осуществляется измерением
сопротивления слоя клея мегаомметром. При статических испытаниях
сопротивление слоя клея не должно быть меньше 50 Мом. При меньших значениях
сопротивления клеевого шва не исключена возможность утечки тока что может
исказить результаты измерения.
Приклейка тензорезистора требует от исполнителя большого внимания должной
квалификации и соблюдения всех правил приклейки. Для примера отметим что
при приклейке тензорезистора при низких температурах достаточно чтобы
человек приблизил лицо к поверхности на которую наклеивается
тензорезистор как влага которую он выдыхает оседает на холодную
поверхность что скажется на работе тензорезистора. Имеет значение также
толщина клеевого шва так как при больших толщинах клей может не полностью
передавать деформацию элемента или иметь собственные деформации что
Установлено что хорошие результаты получаются при толщине клеевого шва до
0 мм. В таком случае деформации поверхностного слоя элемента и
тензорезистора равны.
На точность полученных результатов влияет также качество склеивания всей
поверхности тензорезистора. При наличии непроклеенных мест участок
проволоки расположенный над ним работает независимо и величина
деформации проволоки отличается от деформации верхнего слоя испытываемого
Излишнее количество влаги отрицательно действует на работу
тензорезистора она меняет физико-механические и изоляционные свойства
бумаги и создает возможность утечки тока.
Существует несколько способов защиты тензорезистора от действия влаги. Ко
всем этим способам предъявляются следующие требования : защитное средство
не должно вызывать деформации тензорезистора а также влиять на измеряемый
фактор т. е. механическая прочность защитного материала должна быть
возможно минимальной. Одним из простых способов защиты является покрытие
тензорезистора и выводных проводов изоляционным материалом При наклеивании
тензорезистора ацетилцеллулоидным и бакелитовым клеями в качестве
изоляционного материала можно использовать чистый вазелин и воск.
Еще лучшие результаты дает применение следующего способа защиты. На
поверхность исследуемого элемента вокруг тензорезистора наклеивают тонкую
рамку из материала не впитывающего воду. Внутренний объем рамки заполняют
вазелином. Американская фирма «Филлипс» тензорезистор приклеенный на
поверхности исследуемого элемента по всему своему контуру рекомендует
изолировать резиновыми предохранительными покрышками.
Одним из .достоинств тензорезистора является то что деформации
испытываемого элемента измеряются за пределами упругости материала
тензорезистора. При этом зависимость между относительными деформациями
Δl:l приращением сопротивления ΔR:R и коэффициентом тензочувствительности
s линейна. Это свойство объясняется равномерной деформацией проволоки
тензорезистора—при ее растяжении отсутствием появления шейки и при ее
сжатии отсутствием продольного изгиба.
имеются вырезы для облегчения его веса стержня 6 изготовленного из
инвара который соединяется с корпусом при помощи пластинчатых пружин 7 и
может перемещаться вдоль своей продольной оси.
Компаратор на исследуемую конструкцию опирается двумя конусами 9 из коих
левый жестко соединен с корпусом а правый со стержнем 6 на левом конце
стержень имеет выступ 3 на конец которого опирается шток индикатора 4.
Цена одного деления шкалы индикатора равна 0002 мм.
База компараторов изготовляемых ЛИСИ равна 250 и 500 мм.
В комплект компаратора входят две пары опорных конусов:
низкие применяются при измерении поверхностных деформаций высокие
(глубинные)—при измерении деформаций арматуры железобетонных конструкций.
Компаратор снабжен пластинкой с двумя цилиндрическими гнездами расстояние
между которыми равно базе компаратора l. В комплект прибора входит также
скоба с двумя коническими остриями на концах расположенными также на
расстоянии l. Эти конические острия служат для наметки кернов на
поверхности испытываемого элемента. По намеченным кернам высверливают
конические гнезда глубиной 05—1 мм . Глубину гнезд подбирают с таким
расчетом чтобы вставленные в них опоры не касались дна а упирались своими
коническими поверхностями в верхние кромки гнезд (рис 127 в). При
измерении на поверхностях применяют специальные пластинки из цветного
металла прикрепляемые под ножки прибора цементным или гипсовым раствором.
Измерение деформаций этими компараторами происходит следующим образом:
сначала компаратор устанавливают на эталонный стержень для чего конусы
компаратора вставляют в соответствующие отверстия эталонного стержня. В
этот момент по шкале индикатора берут первый отсчет с1. Затем компаратор
переносят на испытываемый элемент и в той же последовательности выполняют
указанные выше операции и берут второй отсчет с2. Вычисляют разность этих
После этого конструкцию нагружают повторяют все вышеизложенные операции
и определяют разность отсчетов Δl2.
Искомая деформация элемента
Приборы которыми измеряют углы поворота сечении или отдельных элементов
конструкции (балок ригелей колонн а также конструкций в целом)
называются клинометрами. Ниже рассмотрено несколько разновидностей
клинометров которые применяют как при лабораторных так и при полевых
Рычажный клинометр. Коллективом механической лаборатории ЛИСИ под
руководством Н. Н. Аистова разработана упрощенная установка для измерения
углов поворота названная автором рычажньм клинометром. Эта установка
обеспечивает точность достаточную для инженерной практики. Установка
состоит в основном из одного рычага 1 и двух прогибомеров 2 (рис 1.28). Для
измерения угла поворота элемента конструкции в сечении I на нем жестко
крепят горизонтально (рис 1.28 а) или вертикольно (рис. 1.286) рычаг
изготовленный из уголковой стали. На рычаге выбирают две точки А и В на
расстоянии 1000 мм друг от друга и при помощи прогибомеров измеряют их
Измерение угла поворота элемента конструкции происходит следующим образом.
До загружения конструкции по обоим прогибомерам берут отсчеты с1 и с2 .
После загружения конструкции точки А и В переместятся и снова берут отсчеты
с’1 и с'2 . Разности отсчетов снятых до и после нагружения а = с1 – с’1
b=c2 – c’2 определяют перемещение соответствующих точек. Тангенс угла
поворота сечения (см. рис. 1.28)
tgα = (b – a) l (1.10)
Если для измерения перемещений точек А и В использовать прогибомеры
точность которых равна 001 мм то точность измерения угла поворота будет
равна 001 : 1000=000001 что соответствует значению угла 2".
В случае необходимости можно увеличить точность измерения увеличив
расстояние (базу) между точками А и В.
Клинометр при помощи винта 1 и зажима 3 включают в электрическую цепь.
Измерение угла поворота элемента а осуществляют следующим образом. После
закрепления клинометра на исследуемый элемент его корпус и маятник
устанавливают в вертикальном положении. Вращением микрометрического винта
его приводят в соприкосновение с концом маятника. Момент замыкания
электрической цепи отмечается сигнальным приспособлением. В этот момент
берут первый отсчет с1 на шкале прибора. Затем вращением микрометрического
винта в обратную сторону размыкают электрическую цепь. Далее конструкцию
загружают в связи с чем элемент вместе с клинометром поворачивается
маятник же сохраняет первоначальное положение.
Вращая вновь микрометрический винт его острие приводят в соприкосновение с
маятником и в момент появления сигнала по шкале прибора берут второй отсчет
с2 . Расстояние l от точки закрепления маятника до острия микрометрического
винта равно 100 мм (см. рис. 1.30); число делений на диске равно 100; шаг
микрометрического винта—025 мм. Следовательно перемещение острия
микрометрического винта соответствующее одному делению шкалы прибора
равно 025:100=00025 мм и =00025 ( (с2 - c1 ) где —перемещение
острия микрометрического винта.
Тангенс угла поворота
Точность измерения угла поворота клинометром Н. Н. Аистова равна 5".
Деформации сдвига измеряют приборами которые называют сдвигомерами.
Простейшие способы и приспособления для измерения деформации сдвига.
Деформации сдвига можно измерить штангенциркулем. Этот способ прост но
дает низкую степень точности измерения и потому его рекомендуют лишь в том
случае когда абсолютное значение деформации сравнительно велико например
при испытании деревянных составных балок.
Для измерения сдвига составной деревянной балки в каждый ее элемент
вбивают гвозди и расстояние между ними измеряют штангенциркулем. При
загружении конструкции происходит сдвиг элементов составного сечения и тем
самым изменяется расстояние между гвоздями которое заново измеряют.
Разность этих двух измерений и есть величина деформации сдвига. Точность
измерения деформации этим способом не превышает 01 мм.
Для более точного измерения деформации сдвига между отдельными элементами
деревянной составной балки можно использовать индикатор 4 который
закрепляют на испытываемый элемент (рис. 1.31). С задней стороны индикатора
закреплена металлическая планка 2 которую установочными штифтами 3 и 5
крепят на верхний элемент составной балки. Шток индикатора должен быть
параллелен направлению сдвига а его конец должен упираться в упор 1
который закреплен на нижнем элементе составной балки. Для измерения
величины сдвига требуется два отсчета с1 и с2 на шкале индикатора (где с1
— отсчет до загружения балки с2—после загружения). Величина сдвига в мм
= 001 (с2 – с1) (1.15)
Тензометр - сдвигомер Н. Н. Аистова (рис. 1.32) представляет собой в
основном тензометр Н. Н. Аистова к которому добавлены некоторые детали.
На горизонтальной части основания прибора (рис. 1.33 а) имеются два
отверстия; через них пропущены стержни 2 и 3 одни концы этих стержней
крепятся винтами 6 и держателями 4 (рис. 1.33 в) а другие крепятся
на планку (станину) 7. На одном конце планки 7 закреплен опорный конус 1 а
на другом — качающийся упор 5 который представляет собой маленькую рамку
(рис. 1.336) опирающуюся на испытываемый элемент в двух точках по линии
АС. На нижнем конце планки 7 находится прорезь 10 с треугольным поперечным
сечением куда входит треугольный упор 8 рамки 5. В процессе установки
прибора рамка 5 надевается на конец станины 7 и укрепляется винтом 9. После
установки прибора винт 9 вывинчивается и тем самым рамка освобождается.
диаметров отпечатка. Диаметры отпечатков должны отличаться друг от друга
не более чем на 15% в противном случае их не пользуют
Приборы динамического действия. Из приборов динамического действия наиболее
простым в конструктивном отношении и по методике испытания является молоток
системы И А Физделя. Ударная часть прибора заканчивается стальным шариком
диаметром 1746 мм . В результате удара шарик вдавливается в тело бетонного
изделия на поверхности которого появляется отпечаток. Между прочностью
бетона на сжатие и размером отпечатка существует зависимость при помощи
которой определяют приближенное значение предела прочности бетона на
сжатие Естественно что размеры отпечатков будут зависеть от силы удара
молотка а так как трудно осуществить удары одинаковой силы то
определение предела прочности бетона происходит в этом случае приближенно.
Эталонный молоток К. П. Кашкарова. Устройство молотка позволяет
исключить влияние силы удара на результаты измерений так как отпечатки
получаются одновременно на бетоне с неизвестной прочностью и на эталонном
стержне с известными характеристиками.
Эталонный молоток (рис IV 6) состоит из корпуса 1 с металлической рукояткой
на которую надет резиновый чехол стакана 5 с отверстиями для шарика 7
диаметром 15 мм и эталонного стержня 6.
Эталонный стержень изготовляют из горячекатаной арматурной стали Ст. 3
класса А-I с твердостью 200 кГсм2 по Майеру длиной 150 мм и диаметром dэ
= 10 мм. Один конец стержня заострён для облегчения введения его в
молоток. Определение марки бетона происходит следующим образом .На
намеченном участке поверхности образца или конструкции с размаха наносят
серию ударов с такой силой чтобы получить достаточно крупные удобные для
измерения отпечатки на бетоне и на эталонном стержне . Расстояние между
отпечатками должно быть не менее 30 мм.
После каждого удара на бетоне и эталонном стержне появляются отпечатки
диаметром dб и dэ . Между отношением dб : dэ и пределом прочности на сжатие
Rсж существует определенная связь которую можно выразить с помощью
тарировочной кривой если произвести параллельные испытания бетонных кубов.
Как показали опыты погрешности получаемые при определении прочности
бетона с помощью эталонного молотка составляют 10-15%
Прибор Польди—Вайцмана разработан Чехословацкой Академией наук и сложит
для определения предела прочности бетона по отпечаткам шариков на теле
бетона и на эталонной металлической пластинке (рис. IV.?). Прибор состоит
из корпуса 1 длиной 125 мм внутри которого расположен стержень 2
прижимающий эталонную пластинку 3 стального шарика 4 диаметром 10 мм и
При определении предела прочности бетона прибор с шариком устанавливают
перпендикулярно на очищенной поверхности бетона и по верхнему концу стержня
наносят удары молотком массой 2 кг. В результате ударов на теле бетона и на
эталонной пластинке остаются отпечатки диаметрами dб и dэ.
Между твердостью бетона Тб и отношением dб : dэ существует зависимость
Тб = 200 ( (dб dэ)2. (IV.2)
Между Тб и пределом прочности бетона на сжатие Rсж также существует
зависимость (формула К Вайцмана):
Rсж = 016 Тб2 + 6Тб . (IV.3)
Определение предела прочности бетона на сжатие этим прибором дает
Прибор для определения марки бетона типа ХПС стандарт ДИН 4240 (ГДР) (рис
IV 8) серийно изготовляет завод испытательных машин в г Лейпциге.
Прибор состоит из цилиндрического корпуса 1 внутри которого помещен
передвижной ударный стержень 6 заканчивающийся шариком 7 диаметром 10 мм
нажнмной пружины 3 держателя защелок бойка двух втулок н конической
Прибор устанавливают перпендикулярно по отношению к поверхности бетонного
образца или изделия. Нажимая рукой на крышку корпуса ударный стержень
вдавливают во внутреннее пространство корпуса. При движении он влечет за
собой держатель с защелками и боек одновременно сжимая пружину до тех пор
пока защелки не дойдут до конической гильзы где они расщепляются
освобождая боек; последний под действием пружины ударяет по ударному
стержню .В результате удара на поверхности бетона появляется отпечаток.
Переключающим сегментом 5 устанавливается необходимая энергия удара.
Диаметр отпечатка измеряется специальной лупой в двух взаимно
перпендикулярных направлениях с точностью 01 мм.
Этим прибором можно определить предел прочности бетона на сжатие в пределах
Предел прочности бетона определяют при помощи тарировочной кривой
построенной для конкретных производственных условий путем параллельных
При вертикальном расположении прибора сверху испытываемой конструкции
предел прочности бетона определенный по тарировочной кривой увеличивают
на 5% при расположении снизу—уменьшают на 5%.
Для измерения отпечатков на бетоне и на эталонном стержне применяют
угловой масштаб (рис. 1У.9) его изготовляют из двух стальных измерительных
линеек соединенных под углом α sin α2 которого равен 005. Линейки
укорачивают и склепывают так чтобы «нуль» масштаба совпадал с делением
линейки 10 см а расстояние между линейками против деления 20 см было 10
Точность измерения диаметра отпечатка угловым масштабом равна 01 мм.
При измерении отпечатков на бетоне угловой масштаб надвигают поперек
большой оси отпечатка так чтобы края отпечатка совпадали с внутренними
гранями линеек на одних и тех же делениях. Диаметр отпечатков на бетоне или
на эталонном стержне соответствует делению совпадающему с точками касания
отпечатка. Из этого деления вычитают нулевой отсчет равный 100 мм;
оставшуюся величину в миллиметрах уменьшают в 10 раз и получают искомый
Если при определении прочности бетона очертание отпечатка пишется от
окружности то измеряют больший диаметр отпечатка.
Учет различных факторов влияющих на результаты определения прочности
бетона методом упругого отскока и методом пластических деформаций.
Следует отметить что определение прочностных характеристик бетона
указанными выше методами возможно лишь в том случае если для построения
тарировочной кривой использовались образцы (кубики) основные показатели
которых (состав бетона технология изготовления свойства использованных
материалов условия хранения и др.) были одинаковыми с бетоном исследуемой
В этих условиях опыт дает удовлетворительные по точности результаты.
Когда эти условия не соблюдаются в каждом отдельном случае требуется
построение тарировочной кривой Если же это по каким-либо причинам не
удается вводят поправочные коэффициенты.
Основной фактор от которого зависит прочность бетона это содержание в нем
влаги меняющееся в зависимости от эксплуатационных условий. Учет влияния
влаги в том случае когда построение тарировочной кривой невозможно
осуществляется по формуле
где Rсж—предел прочности бетона испытываемой конструкции;
kв—поправочный коэффициент; R0сж—предел прочности бетона на сжатие с
влажностью соответствующей тарировочной кривой.
При отсутствии опытных данных допускается принимать значения поправочных
коэффициентов kв в зависимости от степени влажности бетона по табл. IV.1
Поверхностные волны распространяются только в узком поверхностном слое не
затрагивая глубинных слоев материала
Скорости продольных волн примерно вдвое больше скорости поперечных.
Скорость поверхностных волн ориентировочно ни 10% меньше скорости
Между скоростью распространения ультразвука (в мсек) длиной волны λ
(в м) частотой f (в гц) существует зависимость
Скорость распространения ультразвука зависит от плотности и упругости
где Ед—динамический модуль упругости; ρ — акустическая плотность среды; ρ =
γg; γ -объемная масса мате риала; g - ускорение силы тяжести.
Эта формула соответствует стержневым телам (цилиндр призма) с со
отношениями размеров l:d>5 и λ>3d (где l -длина стержня а d. - наибольший
размер сечения стержня).
При прохождении ультразвуковых продольных волн в плитах (когда d2λ)
скорость определяют по формуле
где —динамический коэффициент Пуассона определяемый отношением
скоростей распространения продольных пр и поперечных поп волн:
В бетонных массивах при d≤ 2λ скорость распространения ультразвуковых
поперечных волн определяют по формуле
В неоднородных телах при распространении ультразвуковых волн всех видов
имеет место отражение перелом и дифракция.
Законы отражения перелома и дифракции ультразвуковых волн аналогичны
Сущность импульсного ультразвукового метода заключается в том что скорость
распространения ультразвуковых волн в бетоне зависит от модуля упругости
который в свою очередь связан с прочностью.
Для получения ультразвука существует несколько способов в том числе
пьезоэлектрический. Он основан на способности некоторых кристаллов менять
свои размеры под воздействием электрического тока. Такими свойствами
обладает например кварц и некоторые искусственные материалы такие как
сегнетова соль титанат бария цирконат титанат свинца (ЦТС) и др. Это
свойство обратимое (т. е. при деформировании таких веществ на них
выделяются электрические заряды) и называется пьезоэффектом.
Вещества обладающие пьезоэффектом применяют как для излучения
ультразвука так и для приема.
На рис. IV.14 показана упрощенная блок-схема ультразвукового прибора
принцип работы которого заключается в следующем.
Высокочастотный электронный генератор 1 периодически посылает
электрические импульсы в излучатель 2 в котором имеется пьезобатарея
преобразующая электрические импульсы в ультразвуковые. Из излучателя
ультразвуковые импульсы поступают в исследуемый бетонный элемент 3 и затем
в приемный щуп 4 где они преобразуются в электрические импульсы которые
поступают на усилитель 5 и далее в индикатор 6.
В приборе имеется специальное электрическое устройство которое в момент
попадания электрического импульса на щуп-излучатель подает такой же импульс
на осциллограф; на экране осциллографа в начале линии развертки появится
вертикальный зубец а (рис. IV.14). Такой же зубец b появится на экране
осциллографа в момент когда на приемный щуп поступает ультразвуковая
волна прошедшая исследуемый материал. Она преобразуется в электрический
импульс и после усиления попадает в осциллограф.
Таким образом на экране осциллографа возникает два импульса в виде зубцов
а и b. Одновременно специальным блоком меток

молоток Кашкарова.dwg

а)Устройство и принцип работыn При ударе молотком (рис. 1) по конструкции на поверхности бетона образуются отпечатки диаметром D а на эталонном стержне диаметром d (больший диаметр эллипса). Между отношением и пределом прочности бетона на сжатие R существует определенаая связь которая практически не зависит от силы удара.n б) Тарировочная кривая и метод ее полученияnПри организации неразрушающих испытаний конструкций из бетона и железобетона с целью определения прочности бетона на сжатие следует предварительно построить тарировочную кривую (рис. 2) для чего необходимо провести параллельные испытания бетонных образцов неразрушающими и разрушающими методами. Предел прочности бетона разрушающим методом определяется как среднее арифметическое от результатов проведен 2-6%ных испытаний с точностью до 01 МПа. кубические бетонные образцы размером 20х20х20 см изготовлены из трех замесов бетонной смеси одинакового состава из одних и тех же материалов твердеющих в одинаковых условиях с влажностью 2-6%.
в) Доминируюшие факторы влияющие на точность прочности бетонаn При определении прочности бетона молотком Кашкарова в слкчае использования тарировочной кривой (рис. 2) которая получена на кубических бетонных образцах равноценных по составу условию изготовления и хранения с бетоном исследуемой конструкции опыт дает удовлетворительные по точности результаты. При несоблюдении вышеуказанных условий в полученные результаты необходимо вводить поправочные коэффициенты учитывающие:n -фактическую влажность бетона ( К ) табл. 1:
а)Устройство и принцип работыn При ударе молотком (рис. 1) по конструкции на поверхности бетона образуются отпечатки диаметром D а на эталонном стержнеn диаметром d (больший диаметр эллипса). Между отношением и пределом прочности бетона на сжатие R существует определенааяn связь которая практически не зависит от силы удара.n б) Тарировочная кривая и метод ее полученияnПри организации неразрушающих испытаний конструкций из бетона и железобетона с целью определения прочности бетона на сжатие nследует предварительно построить тарировочную кривую (рис. 2) для чего необходимо провести параллельные испытания бетонных nобразцов неразрушающими и разрушающими методами. Предел прочности бетона разрушающим методом определяется как среднее nарифметическое от результатов проведен 2-6%ных испытаний с точностью до 01 МПа. кубические бетонные образцы размером n20х20х20 см изготовлены из трех замесов бетонной смеси одинакового состава из одних и тех же материалов твердеющих в одинаковыхn условиях с влажностью 2-6%.
в) Доминируюшие факторы влияющие на точность прочности бетонаn При определении прочности бетона молотком Кашкарова в слкчае использования тарировочной кривой (рис. 2) которая полученаn на кубических бетонных образцах равноценных по составу условию изготовления и хранения с бетоном исследуемой конструкцииn опыт дает удовлетворительные по точности результаты. При несоблюдении вышеуказанных условий в полученные результатыn необходимо вводить поправочные коэффициенты учитывающие:n -фактическую влажность бетона ( К ) табл. 1:
Возраст бетона в сут.
- вид смазки опалубочных элементов ( ) табл.2:
-продолжительность твердения бетона в естественных условиях ( ) табл.3:
Количество отпечатков необходимое для получения не более 10-15% следует определять по следующей эмпирической формуле:
где - наибольшее среднее и наименьшее значения прочности бетона; К - коэффициент зависящий от количества сделанных отпечатков (табл.4):
и наконец обязательному учету должен подлежать предел прочности стали из которой изготовлен эталонный стержень используемый в молотке К. П. Кашкарова.nn г) Обработка результатов измененийn 1. Устанавливается наличие аномальных результатов испытания в полученной совокупности для чего определяется среднее арифметическое значение диаметра отпечатка на бетоне:
где n - число измеренных отпечатков.n 2. Определяются значения отклонений ( Д -Д ) и вычисляется среднее квадратичное отклонение:
Результаты испытаний признать удовлетворительными если выполныется условие:nn Т Т
где Т = ( - ) S;n - допустимое значение принимаемое по табл.5.
При наличии аномальных результатов следует выбраковать отпечатки диаметрами:nnnгде - диаметр шарика молотка Кашкарова.nn Затем найти суммуnnn 5. аналогичные расчеты произвести для отпечатков на эталонном стержне. n 6. Найти отношениеnnи установить прочность бетона.
Диаметр отпечатков d d
R по тариро-nвочномуn графику
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ПРИМЕНЯЕМОЕ ПРИ ИСПЫТАНИЯХ
СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ И СООРУЖЕНИЙ
Рис. 1. Конструктивная схема эталонного молотка К.П. Кашкарова:nn1 - головкаn2 - металлическая рукоять с резиновой ручкой n3 - корпусn4 - пружинаn5 - стаканn6 - эталонный стержньn7 - шарик диаметром 15 мм.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3
Испытание бетона при помощиn молота К. П. Кашкарова
Рис. 2. Тарировочная кривая для молотка Кашкарова

2 Лист.PDF

испытаниях конструкций.
Измерение перемещений и
деформаций бетона и арматуры
ДЕФОРМАЦИИ УСАДКИ БЕТОННОЙ ПРИЗМЫ
Точность измерения: 0.01мм 0.001мм 0.002мм.
Предел измерения: 0.01-2.0мм 0.01-10мм 0.001-1.0мм
Измерение перемещений при
испытаниях конструкций
Точность измерения: 0.01мм.
Предел измерения: 0.01-10см.

3 Лист.PDF

Приборы применяемые при
индикаор часового типа