Резонансные методы позволяют контролировать сквозные трещины, дефекты, вызванные расслоением и недоуплотнением бетонной смеси, плохим сцеплением арматуры с бетоном, а также могут быть использованы для контроля деформативности и несущей способности изгибаемых железобетонных изделий. Эти методы испытаний дают представление не только о качестве, но и позволяют оценить конструктивную характеристику железобетонного элемента в целом.
Резонансные методы контроля железобетонных конструкций основаны на измерении частоты собственных колебаний и определении характеристики их затухания.
В железобетонных элементах (балках, прогонах, колоннах, панелях 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 изгибные колебания. Частота изгибных колебаний может быть определена по формуле
На частоту собственных колебаний, характеризующую основные физико-механические свойства изделий, оказывает влияние модуль упругости, момент инерции, погонная масса изделия, а также количество и расположение арматуры в элементе.
По характеристике затухания (логарифмический декремент затухания) 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 формуле
Перед каждым испытанием производят тщательный обмер, определяют вес и другие характеристики изделия. Изделие укладывается свободно на деревянные подкладки сечением 10×10 см, удаленные 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 (черт. № 163). На некотором расстоянии от возбудителя колебаний устанавливается приемник, преобразующий колебания изделия в электрический сигнал, который поступает на индикатор резонанса.
С помощью индикатора резонанса определяют логарифмический декремент затухания, а по шкале измерительного генератора определяют частоту колебаний.
черт. № 163. Схемы испытаний резонансным способом:
1 — бетонный образец; 2 — возбудитель колебаний; 3 — приемник колебаний; 4 — измерительный генератор; 5 — индикатор резонанса колебаний
черт. № 164. Схема испытаний способом затухающих колебаний:
1 — бетонный образец; 2 — ударник; 3 — приемник колебаний; 4 — формирующее устройство импульсов; 5 — генератор стандартной частоты; 6 — электронный измеритель частоты
Способ затухающих колебаний (черт. № 164) заключается в том, что с помощью ударного молотка или другого ударного приспособления в середине пролета изделия наносят удар, возбуждая тем самым затухающие колебания. Эти колебания поступают в приемник, а затем ‘в формирующее устройство с блоком задержки.
С формирующего устройства импульсы поступают в генератор стандартной частоты и измеряются электронным измерителем.
Частота колебаний определяется по формуле.
Резонансные методы контроля широко применяются для лабораторных испытаний и при выполнении научно-исследовательских работ.
черт. № 165. Схема прибора ИАЗ:
1 — испытуемый бетон; 2 — возбудитель колебаний; 3 — пьезоэлектрический приемник колебаний; 4 — звуковой генератор; 5 — электронный выключатель; 6,7- усилители; 8 — блок развертки луча; 9 — осциллографическое устройство; 10 — осциллограмма
В качестве аппаратуры для резонансных испытаний может быть использован измеритель амплитудного затухания ИАЗ, разработанный в ЛК ВВИА им. А. Ф. Можайского, прибор ИЧЗ и др.
Прибор ИАЗ (черт. № 165) состоит из измерительного блока и выносных элементов с кабельными линиями. Принцип действия прибора заключается в следующем. С помощью вибратора в испытуемом элементе возбуждают колебания, которые улавливаются звукоприемником и преобразуются в электрические сигналы, фиксируемые на электроннолучевой трубке осциллографа. Затем по изменению частоты возбуждаемых колебаний по шкале генератора устанавливают резонансную частоту испытуемого элемента. Затухающие колебания фиксируются в виде осциллограммы на экране электроннолучевой трубки. Значение декремента затухания определяют по логарифму отношения амплитуд.
