Способ контроля укладки бетонной смеси


 

G01N29/07 - Исследование или анализ материалов с помощью ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых волн; визуализация внутреннего строения объектов путем пропускания через них ультразвуковых или звуковых волн через предметы (G01N 3/00-G01N 27/00 имеют преимущество; измерение или индикация ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых волн вообще G01H; системы с использованием эффектов отражения или переизлучения акустических волн, например акустическое изображение G01S 15/00; получение записей с помощью способов и устройств, аналогичных используемым в фотографии, но с использованием ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых волн G03B 42/06)

Владельцы патента RU 2572103:

Закрытое акционерное общество "Институт "Оргэнергострой" (RU)

Изобретение относится к строительству, а именно к способам контроля качества укладки бетонной смеси, и может быть использовано при операционном контроле качества выполнения строительно-монтажных работ при бетонировании бетонных и железобетонных конструкций. Технический результат - упрощение процедуры контроля укладки бетонной смеси и обеспечение возможности оперативного устранения выявленных дефектов непосредственно в процессе бетонирования. Способ включает использование несъемной опалубки и выявление наличия дефектов укладки на основе регистрации скорости распространения ультразвукового импульса. В качестве несъемной опалубки используют опалубку из фибробетона. Наличие дефектов укладки выявляют в неотвержденной бетонной смеси путем измерения разности скоростей распространения ультразвукового импульса при сквозном прозвучивании до укладки бетонной смеси в опалубку и по нескольким различным трассам после укладки, но до начала отвержения бетонной смеси. При этом используют ультразвуковой импульс частотой 20-100 кГц. 2 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к строительству, а именно к способам контроля качества укладки бетонной смеси по методу сквозного прозвучивания, и может быть использовано при операционном контроле качества выполнения строительно-монтажных работ при бетонировании бетонных и железобетонных конструкций в несъемной опалубке.

Из уровня техники известен способ контроля укладки бетонной смеси, основанный на измерении уровня поверхности укладываемого бетона с помощью поплавка (см. патент RU 2081299, кл. E21B 33/14, опубл. 10.06.1997). Однако предлагаемый способ не применим к железобетонным конструкциям, в которых дефекты бетонирования в основном связаны с ″зависанием″ бетона на стержнях поперечной арматуры и закладных деталях, т.к. анализ уровня поверхности бетонной смеси без одновременного измерения объема не может характеризовать качество укладки и степень уплотнения бетонной смеси в отдельных участках сооружения.

Также известен способ контроля укладки бетонной смеси, основанный на измерении массы укладываемого бетона, путем установки в нижнем основании бетонируемой конструкции весоизмерительного устройства (см. а.с. SU 779503, кл. E02D 1/08, опубл. 15.11.1980). Однако такой способ требует предварительной стационарной установки в бетонируемое сооружение значительного числа измерительных устройств, чтобы гарантировать необходимое качество укладки бетона по всей площади основания сооружения, которые невозможно извлечь после окончания бетонирования. Кроме того, он не позволяет локализовать положение дефектных зон по высоте сооружения.

Известны способы оценки степени уплотнения бетонной смеси по ее электропроводимости (см., например, а.с. SU 197249, кл. G01N 9/36, опубл. 01.01.1967 и а.с. SU 1278399, кл. E02D 1/08, опубл. 23.12.1986). Однако предлагаемые способы требуют предварительной стационарной установки в бетонируемое сооружение значительного числа первичных преобразователей (датчиков), чтобы гарантировать требуемое качество укладки бетона по всему объему сооружения и локализацию дефектных зон. При этом установленные преобразователи невозможно извлечь после окончания бетонирования для повторного их применения.

Известны способы оценки степени уплотнения бетонной смеси по степени поглощения ею гамма-излучений (см., например, а.с. SU 652805, кл. G01N 23/12, опубл. 05.12.1979 и а.с. SU 824753, кл. G01N 33/38, опубл. 30.04.1982). Однако такие способы требуют предварительной стационарной установки в бетонируемое сооружение значительного числа излучателей и приемников гамма-излучений, чтобы гарантировать требуемое качество укладки бетона по всему объему сооружения и локализацию дефектных зон, которые невозможно извлечь после окончания бетонирования, а при расположении датчиков на поверхности бетона ограничивается контролируемая толщина укладываемого слоя. Кроме того, наличие арматуры в железобетонных конструкциях вносит существенную погрешность в результаты измерения.

Из уровня техники также известен ультразвуковой метод по ГОСТ 17624-87 ″Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности″, регламентирующий контроль прочности бетона в железобетонных конструкциях. Недостатком этого метода является то, что он распространяется не на контроль укладки бетона, а на контроль его прочности в процессе твердения и регламентирует только требования к установке ультразвуковых преобразователей на бортоснастку. Кроме того, указанный метод требует установки значительного числа ультразвуковых преобразователей, чтобы гарантировать необходимое качество укладки бетона по всему объему сооружения.

Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению является способ контроля укладки бетонной смеси, включающий использование несъемной опалубки и выявление наличия дефектов укладки на основе регистрации скорости распространения ультразвукового импульса (см. патент RU 2367742, кл. G01N 3/32, опубл. 20.09.2009). В известном способе базовым является сейсмоакустический метод, при реализации которого используются механические колебания невысокой частоты, что накладывает значительные ограничения на минимальный размер выявляемых неоднородностей укладки. Ультразвуковой метод, позволяющий обнаружить более мелкие дефекты, используется только как дополнительный, полный контроль конструкции ультразвуком не проводится. Основным недостатком указанного способа является то, что контроль качества укладки проводят в отвержденной бетонной смеси, что значительно усложняет процесс устранения выявленных дефектов. Кроме того, для его реализации необходимо использовать специализированные приборы, что приводит к усложнению и увеличению времени проведения подготовительных работ. При этом одной из основных причин дефектов бетонирования (непробетонированные зоны, каверны, раковины) является зависание бетонной смеси на арматуре и опалубке. При этом в случае использования несъемной опалубки при реализации известного способа некоторые дефекты бетонирования не могут быть обнаружены ни в процессе бетонирования, ни после затвердевания бетона.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в упрощении процедуры контроля укладки бетонной смеси и обеспечении возможности оперативного устранения выявленных дефектов непосредственно в процессе бетонирования. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что способ контроля укладки бетонной смеси включает использование несъемной опалубки и выявление наличия дефектов укладки на основе регистрации скорости распространения ультразвукового импульса, причем в качестве несъемной опалубки используют опалубку из фибробетона, а наличие дефектов укладки выявляют в неотвержденной бетонной смеси путем измерения разности скоростей распространения ультразвукового импульса при сквозном прозвучивании до укладки бетонной смеси в опалубку и после укладки, но до начала отвержения бетонной смеси, при этом используют ультразвуковой импульс частотой 20-100 кГц. Для повышения качества контроля сквозное прозвучивание предпочтительно проводят по нескольким различным трассам. При этом для определения характеристик выявленных дефектов измеряют и сравнивают скорости ультразвукового импульса в бетонной смеси и на эталонном участке с известным качеством укладки, а для определения кинетики набора прочности измеряют скорость распространения ультразвукового импульса в процессе твердения бетонной смеси.

Предлагаемый способ контроля качества укладки заключается в проведении сквозного прозвучивания бетонной смеси до начала ее отверждения с помощью стандартизированной аппаратуры ультразвукового контроля по ГОСТ 17624-87 ″Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности″. Схема сквозного прозвучивания была выбрана исходя из простоты и удобства ее использования в полевых условиях.

Для получения информативного сигнала необходимо, чтобы акустические характеристики (в частности, скорость распространения ультразвукового импульса) опалубки были сравнимы с акустическими характеристиками бетонной смеси. В противном случае сигнал будет сильно искажен и не позволит идентифицировать наличие, а тем более геометрию дефектов. Например, в случае использования обычной железобетонной опалубки ультразвуковой сигнал сильно искажается, поскольку переход ультразвуковых колебаний из одной среды (опалубка, свежеуложенная бетонная смесь) в другую (арматура) значительно уменьшают среднюю скорость ультразвука, что делает невозможным осуществление сквозного контроля. Для изготовления опалубки с требуемыми свойствами предлагается использовать фибробетон, в качестве армирующего материала в котором могут быть использованы:

- нити (или жгуты) из полипропилена, полиэтилена, нейлона, акрила, полиэфира диаметром 0,003-0,01 мм или узкие полоски пленки диаметром 0,02-0,67 мм и длиной от 5 до 25 мм;

- волокна базальта диаметром 0,008-0,013 мм, получаемые путем вытяжки через фильеры расплава базальта, габбро-долерита, диабаза, порфирита;

- углеродные волокна, получаемые посредством вытяжки через фильеры расплава нефтяных и каменноугольных пеков после их карбонизации и графитизации в вакууме или инертном газе;

- волокна асбеста (для получения асбестоцемента) диаметром 0,003 мм и длиной 1,2-2 мм;

- нити или жгуты из специального щелочестойкого стекла диаметром 0,003-0,01 мм;

- стальная проволока, полоски или стружка из стали СтО вкп, Ст10, Ст20, Ст30 диаметром 0,2-1,6 мм длиной от 15 до 60 мм.

Благодаря небольшим линейным размером таких армирующих материалов, их наличие практически не влияет на скорость распространения ультразвукового импульса, при этом прочность получаемой опалубки даже выше, чем у традиционных конструкций.

После установки фибробетонной опалубки в проектное положение подготавливают аппаратуру ультразвукового контроля. С противоположенных сторон полученной конструкции размещают источник и приемник ультразвуковых импульсов (пьезоэлектрические либо магнитострикционные), и подключают их к системе регистрации. Для обеспечения оперативности выполнения контроля ультразвуковые преобразователи могут иметь концентраторы, исключающие необходимость в применение контактной акустической смазки. Связь между ультразвуковыми преобразователями и системой регистрации может быть беспроводной. Для реализации предлагаемого способа используют ультразвуковые импульсы частотой 20-100 кГц, которая является нормативной частотой работы стандартной аппаратуры для ультразвукового контроля бетонных конструкций и обеспечивает возможность эффективного сквозного прозвучивания фибробетонной опалубки. После установки аппаратуры измеряют скорость распространения ультразвукового импульса в пустой опалубке.

По завершении подготовительных работ в опалубку подают бетонную смесь. До начала отверждения проводят сквозное прозвучивание по основным трассам. О наличии и локализации дефектов (каверн и участков с недоуплотненной бетонной смесью) судят по разности скоростей распространения ультразвукового импульса до и после укладки бетонной смеси в опалубку. Для определения характеристик (в частности, геометрии, точного месторасположения и т.д.) выявленных дефектов проводят прозвучивание по дополнительным трассам, при этом измеряют и сравнивают скорости ультразвукового импульса в бетонной смеси и на эталонном участке с известным качеством укладки. Обработку полученных сигналов производят с помощью специализированного программного обеспечения.

Выявленные дефекты укладки устраняют путем локального вибрационного воздействия, с помощью глубинного вибратора, путем механических воздействий ударного типа, штыкования или любым другим известным способом до начала отверждения бетонной смеси.

В случае необходимости определения кинетики набора прочности продолжают измерять скорость распространения ультразвукового импульса в процессе твердения бетонной смеси.

Предлагаемый способ позволяет значительно упростить процедуру контроля укладки бетонной смеси, поскольку практически не требует подготовительных работ (в частности, предварительной установки и постоянной фиксации ультразвуковых преобразователей в заданных точках) и позволяет осуществлять многоразовое использование стандартной аппаратуры. При этом за счет обеспечения возможности оперативного устранения выявленных дефектов непосредственно в процессе бетонирования значительно увеличивается качество получаемых конструкций при сокращении время- и трудозатрат на их возведение. Реализация изобретения позволяет предотвратить потерю несущей способности и эксплуатационных характеристик железобетонных конструкций в случае наличия невыявленных дефектов бетонирования и снизить на 5-10% общие затраты на бетонные работы.

Пример.

Для проверки применимости предлагаемого способа был изготовлен тестовый участок, представляющий собой прямоугольный армоопалубочный блок, состоящий из арматурного каркаса с жестко прикрепленной к нему с двух сторон несъемной опалубкой, представляющей листы толщиной 30 мм, высотой 2 м и длиной 3м. Опалубка была изготовлена на основе самоуплотняющегся мелкозернистого бетона, армированного стальными волокнами диаметром 0,3 мм и длиной от 15 мм с армированием по объему 3%.

До укладки бетонной смеси в указанный армоопалубочный блок с несъемной сталефибробетонной опалубкой с противоположенных сторон полученной конструкции разместили пьезоэлектрические источник и приемник ультразвуковых импульсов с концентраторами, подключенные к системе регистрации Бетон-32, и проводили измерения скорости распространения ультразвуковых импульсов при сквозном прозвучивании на частотах 60 кГц. Рабочие трассы прозвучивания выбирали по координатной сетке с вертикальным и горизонтальным шагами 200 мм по всей поверхности армоопалубочного блока.

Затем в указанный армоопалубочный блок с несъемной сталефибробетонной опалубкой укладывали бетонную смесь класса В35 и проводили измерения скорости распространения ультразвуковых импульсов при сквозном прозвучивании, как указывалось выше по трассам, там где бетон уже был уложен и где он еще не был уложен. Полученные скорости прохождения ультразвукового импульса сравнивали со скоростью на эталонном участке. В случае резкого уменьшения скорости прохождения ультразвукового импульса регистрировался дефектный участок, определяли его координаты.

По полученной разности в скорости распространения ультразвука были выявлены следующие дефекты укладки:

- зависание бетона на арматурных каркасах;

- недоуплотнение бетонной смеси.

Указанные дефекты были устранены посредством дополнительного виброуплотнения.

1. Способ контроля укладки бетонной смеси, включающий использование несъемной опалубки и выявление наличия дефектов укладки на основе регистрации скорости распространения ультразвукового импульса, отличающийся тем, что в качестве несъемной опалубки используют опалубку из фибробетона, а наличие дефектов укладки выявляют в неотвержденной бетонной смеси путем измерения разности скоростей распространения ультразвукового импульса при сквозном прозвучивании до укладки бетонной смеси в опалубку и по нескольким различным трассам после укладки, но до начала отвержения бетонной смеси, при этом используют ультразвуковой импульс частотой 20-100 КГц.

2. Способ контроля по п. 1, отличающийся тем, что для определения характеристик выявленных дефектов измеряют и сравнивают скорости ультразвукового импульса в бетонной смеси и на эталонном участке с известным качеством укладки.

3. Способ контроля по п. 1, отличающийся тем, что для определения кинетики набора прочности дополнительно измеряют скорость распространения ультразвукового импульса в процессе твердения бетонной смеси.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для сбора данных при помощи акустических волн, в частности к фотоакустической томографии. Устройство содержит детектор, включающий множество регистрирующих элементов для приема на соответствующих приемных поверхностях акустических волн от области измерения объекта, причем приемные поверхности, по меньшей мере, некоторых из регистрирующих элементов, ориентированных под различными углами, зафиксированы относительно друг друга, блок сканирования для перемещения, по меньшей мере, одного из объекта и детектора, блок управления для управления блоком сканирования так, что регистрирующие элементы принимают акустические волны от области измерения и относительное положение объекта и области с самой высокой разрешающей способностью области измерения изменяется, причем область с самой высокой разрешающей способностью определена в зависимости от размещения регистрирующих элементов.

Использование: для определения эрозионной стойкости твердых микро- и нанообъектов при воздействии кавитации. Сущность изобретения заключается в том, что одну грань исследуемого объекта упрочняют, после чего проводят кавитационное воздействие в герметичной камере с жидкостью при избыточном гидростатическом давлении, обработку исследуемого объекта ведут гидроакустическим потоком при плотности мощности ультразвукового излучения, достаточной для нахождения исследуемого образца во взвешенном состоянии, оценивают эрозионную стойкость по состоянию рельефа поверхности, его геометрическим и объемным параметрам по сравнению с первоначальным состоянием объекта.

Предлагаемое устройство относится к ультразвуковой контрольно-измерительной технике и может быть использовано в приборах контроля расхода высокотемпературных жидких и газовых потоков.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для тестирования жидкости, используемой как восстановитель, в связи с очисткой выхлопных газов из двигателя внутреннего сгорания.

Использование: для измерения акустического сопротивления материалов. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для измерения акустического сопротивления твердых материалов, содержащее первый и второй ультразвуковые преобразователи, предназначенные для контактирования через эталонную среду с исследуемым материалом и контрольной средой соответственно, ультразвуковой генератор, первый и второй выходы которого соответственно подключены к первому и второму ультразвуковым преобразователям, делитель и блок функционального преобразования, при этом второй вход делителя подключен ко второму ультразвуковому преобразователю, а выход делителя связан с блоком функционального преобразования, при этом первый вход делителя подключен к первому ультразвуковому преобразователю, между выходом делителя и входом блока функционального преобразования введена цепочка последовательно соединенных блоков: вычисления обратной величины и экспоненциального преобразования, а блок функционального преобразования реализует заданную функциональную зависимость или в устройство введена цепочка последовательно соединенных блоков: вычисления обратной величины, аналогового инвертирования и экспоненциального преобразования, причем блок функционального преобразования в этом случае реализует другую заданную функциональную зависимость.

Использование: для измерения акустического сопротивления однородных сред. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для измерения акустического сопротивления однородных сред содержит первый и второй ультразвуковые преобразователи, предназначенные для контактирования через эталонную среду с исследуемой и контрольной средами соответственно, ультразвуковой генератор, первый и второй выходы которого соответственно подключены к первому и второму ультразвуковым преобразователям, суммирующий каскад, входы которого подключены к первому и второму ультразвуковым преобразователям, делитель и блок функционального преобразования, связанный с выходом делителя, при этом в состав устройства введены дифференциальный усилитель и блок возведения в степень, причем первый вход дифференциального усилителя подключен ко второму ультразвуковому преобразователю, а второй вход этого усилителя подключен к первому ультразвуковому преобразователю, первый вход делителя подключен к выходу дифференциального усилителя, а второй его вход подключен к выходу суммирующего каскада, выход делителя подключен к входу блока возведения в степень, а выход последнего подключен к входу блока функционального преобразования, причем блок функционального преобразования реализует заданную функциональную зависимость.

Изобретение относится к акустическим измерениям и может быть использовано для измерения скорости звука в естественных водоемах. Предложен способ акустического мониторинга изменчивости параметров морских акваторий, заключающийся в формировании в морской среде акустической трассы распространения звука и обработке принятого приемным элементом трассы акустического сигнала, которой включает измерение скорости распространения звука, температуры и давления в образцовой зоне водоема на фиксированных горизонтах, свободной от загрязнений техногенного характера, при этом полученные значения измеренной скорости распространения звука являются эталонными значениями для данного водоема и заносятся в память вычислительного устройства средства акустического мониторинга, при формировании в морской среде акустической трассы распространения звука и обработке принятого приемным элементом трассы акустического сигнала, измерения скорости распространения звука выполняют при температуре и давлении, соответствующих температуре и давлению полученных эталонных значений скорости распространения звука на фиксированных горизонтах акватории исследуемого водоема.

Использование: для акустического согласования пьезоэлемента иммерсионного ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя с контролируемой средой. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют формирование между пьезоэлементом и контролируемой средой протектора и размещение с другой стороны пьезоэлемента демпфера, при этом толщину пьезоэлемента и толщину протектора определяют исходя из резонансной частоты пьезоэлемента fпэ=(1,10÷1,12)f+(0,1÷0,2), где f - эффективная частота эхо-импульса, а материалы протектора и демпфера выбирают с акустическими сопротивлениями из диапазонов, удовлетворяющих определенным соотношениям.

Использование: для ультразвуковой дефектоскопии. Сущность изобретения заключается в том, что разбивают пьезоэлементы антенной решеткой на несколько подрешеток, присваивают каждому излучающему элементу подрешетки свой зондирующий сигнал из набора псевдоортогональных сигналов, выполняют одновременное излучение в объект контроля всеми элементами подрешетки и принимают из него ультразвуковые сигналы с помощью любой подрешетки с последующим декодированием принятых эхо-сигналов для формирования набора эхо-сигналов, который можно было бы получить при излучении и приеме всеми парами элементов антенной решетки, при этом для каждой из пар подрешеток и для каждого положения антенной решетки используется свой набор псевдоортогональных сигналов, например кодов Касами или линейно-частотно-модулированных сигналов, а декодирование для формирования набора эхо-сигналов для восстановления изображения отражателей методом C-SAFT производится методом максимальной энтропии.

Изобретение относится к перинатологии и предназначено для снижения перинатальной заболеваемости при поздних преждевременных родах. Сущность способа: в сроках 34-36 недель беременности при угрозе преждевременных родов проводят ультразвуковую фетометрию.

Изобретение относится к области строительства, в частности к силовым элементам конструкции опалубки, используемой при возведении монолитных зданий и сооружений различного назначения (жилых, промышленных и т.д.).

Изобретение относится к области строительного оборудования, в частности к конструкции опалубки и ее элементов, и может быть использовано при возведении монолитных железобетонных сооружений промышленного, гражданского и другого вида строительства.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при производстве опалубочных щитов, применяемых для возведения монолитных железобетонных конструкций зданий и сооружений.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при формировании монолитных стен зданий и сооружений. .

Изобретение относится к области промышленного и гражданского строительства, а именно к конструкциям щитов переставной опалубки, используемой при производстве бетонных работ.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при монолитном строительстве. .

Опалубка // 2092664
Изобретение относится к области строительства и может быть применено при возведении конструкций из монолитного бетона и железобетона. .

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при монтаже опалубочных панелей для возведения строительных конструкций из монолитного бетона и железобетона.

Использование: для анализа экологического состояния морской среды. Сущность изобретения заключается в том, что оптоакустический анализатор экологического состояния среды содержит импульсно-модулированный лазер, выходное окно которого направлено в сторону исследуемого образца, и регистрирующие акустические сигналы акустические пьезоприемники, при этом он снабжен оптоакустической ячейкой, состоящей из входной и выходной призм, между которыми образована кювета для исследуемого образца среды, а на внешней поверхности выходной призмы установлены два акустических пьезоприемника, один из которых расположен на оси линии, проведенной через центр облучаемой области перпендикулярно к оси лазера, а второй расположен под углом 50-80 градусов к этой оси. Технический результат: обеспечение возможности обнаруживать неоднородные включения в жидкости за счет разных теплофизических характеристик их микронеоднородностей. 1 ил.
Наверх