Акустическая установка для исследования кинетики структурообразования твердеющих материалов Советский патент 1986 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к исследованию материалов с помощью акустических колебаний и может быть исползовано для исследования кинетики структурообразования твердеющих материалов, в частности бетонов или растворов на ранних стадиях твердения .

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности измерения резонансной частоты продольных колебаний и фазовой скорости распространения монохроматических колебаний в твердеющих бетонах и растворах благодаря использованию селективног ус1шителя, фазовращателя и прямоугольной емкости с определенным соотношением сторон для размещения исследуемого материала, позволяющ1-гх производить измерение вышеперечисленных параметров.

На фиг, 1 схематично представлен акустическая установка для исследования кинетики структурообразования твердеющих материалов, на фиг, 2 - график изменения резонансной частоты fp и фазовой скорости Уф при твердении шлакощелочной ке- ранзитобетонной смеси, полученной при помощи акустической установки.

Акустическая установка для иссле дован1и кинетики структурообразования твердеющих материалов содержит генератор 1, например регулируемьй генератор звуковой частоты, электрически связанный с ним излучатель 2, осциллографический индикатор 3, приемник 4 и прямоугольную емкость 5, Кроме того, установка содержит селективный усилитель б, вход которого соединен с приемником 4, а выход - с первым входом (вход У) осциллографического индикатора 3, и фазовращатель 7,выход которого соединен с выходом генератора 1, а выход - с вторым входом (вход X осциллографического индикатора 3, Позицией 8 на фиг, 1 обозначен исследуемьш материал, который в ходе исследований размещается в емкости 5, Емкость 5 выполнена в виде прямоугольной призмы с соотношением сторон основания не менее 1:2. Размер емкости 5 определяется видом исследуемого материала 8 и составляет, например, для бетона 350-3400 см . Емкость 5 может быть

изготовлена, например, из текстолита толщиной 10-20 мм и иметь размеры продольных стенок 200 200 мм, поперечных - 200 100 мм и днища 100 200 мм. Излучатель 2 и приемник 4 соосно установлены в центрах больших боковых сторон прямоуголь- ной емкости 5 в соответствующих отверстиях так, что их рабочие поверхности находятся заподлицо с внутренней поверхностью стенок емкости 5. Так, например, излучатель 2 и приемник 4 могут быть размещены через кольца из микропористой резины в

вырезах диаметром 80 мм, выполненных в центре продольных стенок емкости 5, Регулировочные органы 1 енератора 1 и селективного усилителя б могут быть механически или электрически

связанными для обеспечения нахождения частоты, вырабатываемой генератором 1, в рабочем интервале частот усилителя 6, В качестве излучателя 2 и приемника 4 могут быть использованы пьезопреобразователи.

Акустическая установка для исследования кинетики структурообразования твердеющих материалов работает следующим образом,

В емкость 5 насыпают приготовленную смесь исследуемого материала 8 и уплотняют ее на вибростоле (не показан) до обеспечения качественного акустического контакта излу-

чателя 2 и приемника 4 с исследуемым материалом 8. Генератор 1 вырабатывает синусоидальные электрические колебания, которые преобразуются излучателем 2 в механические и, пройдя через исследуемый материал 8, поступают на приемник 4. Приемник 4 преобразует механические колебания в злектр1сческие, которые поступают в усилитель 6 и далее на вход У

осциллографического иэдикатора 3. Изменением частоты генератора 1 добиваются максимального значения амплитуды принятого сигнала, фиксируют ее в этом положении и измеряют значение резонансной частоты „ . Затем при помощи фазовращателя 7 изменяют фазу сигнала, подаваемого на вход X осциллографического индикатора 3 с генератора 1, до тех пор, пока фигура Лиссажу на индикаторе 3 не примет вид прямой линии, имеющей наклон примерно 45-60, После этого вновь изменяют частоту генератора 1 до

3

тех пор, пока фигура Лиссажу, изменяясь по форме, не примет первоначальный вид. Измеряют значение этой частоты f 2 . Зная расстояние Р между излучателем 2 и приемником 4, определяют значение фазовой скорости Уф распространения монохроматических акустических колебаний в твердеющей смеси исследуемого материала 8 из выражения

(f |fp -f«|. Вышеприведенные операции измерения значений резонансной частоты f фазовой скорости V повторяют с таким временным интервалом, которьй обеспечивает необходимую степень детализации кривых зависимости f, и Уф от времени L, Результаты измерений могут быть оформлены в виде графика, аналогичного графику, приведенному на фиг. 2.

Таким образом, акустическая установка для исследования кинетики структурообразования твердеющих материалов позволяет определить зависимость значений резонансной частоты f и фазовой скорости Уф от времени С в различных твердеющих смесях, в том числе и в бетонах, на самых ранних стадиях твердения. Как видно из фиг, 2, кривые изме.не- ния fp и У а, имеют одинаковый характер в индукционном периоде, таким образом, измеренная информация является объективной, так как один измеренный параметр дублирует другой, и, следовательно, исследования, проводимые при помощи акустической установки, отличгиотся достаточно ;высокой достоверностью. Достоверность полученной информации имеет значение при совершенствовании технологии изготовления бетона и железобетона, поскольку экспериментально установлено, что, если по оконча16720

НИИ и1щукционного периода, который на кривых fp F(r) и Уф F(t) представлен точкой минимума, произвести повторное виброуплотнение смес си, то прочность затвердевшего бетона возрастает до 30%. Соотношение сторон основания емкости не менее 1:2 обусловлено необходимостью исключить появление стоячих волн в

)0 другом.кроме контролируемого (поперечного), направлении, которые приводят к возникновению резонансных колебаний, мешающих четкому измерению значения f объема материа-

5 ла в поперечном направлении. При выбранном cooTHoiuein n стоячие волны в продольном направлении не возникают на индукционной стадии и при развитгп коагуляционной струк20 туры из-за большого затухания колебаний.

: Ф о р м у л а изобретения

25 Акустическая установка для исследования кинетики структурообразования твердеющих материалов, содер- . жащая генератор, электрически свя- занньпИ с )шм излучатель, осцилло,„ графически индикатор, приемник л прямоугольную e жocть для размещения исследуемого материала, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, она/снабжена селективным усилителем, вход которого соединен с приемником, а выход - с первым входом осцнллографического индшсатора, и фазовращателем, вход которого соединен с выходом генератора, а выход - с вторым входом осциллографического индикатора, причем емкость вьшолнена с соотношением сторон не менее 1:2, а излучатель и приемшгк установлены в центрах больших боковых сторон прямоугольной емкости.

35

40

45

JT.H/c

500100

too

80т

60200

40

КЮ 2Q

-I I

0 10 20 33 40 SO SO 70 SO 30 f.nw - 0at.2

Редактор С.Лыжова

Составитель В.Гондаревский

Техред О.Ващишина Корректор Л.Пилипенко

Заказ 997/55Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

I

Изобретение относится к исследованию материалов с помощью акустических колебаний. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности измерения резонансной частоты продольных колебаний и фазовой скорости распространения монохроматических колебаний в твердеющих бетонах и растворах. При помощи излучателя и приемника, установленных в центрах больших боковых сторон прямоугольной емкости, которая выполнена с соотношением сторон не менее 1:2, излучают и принимают акустические колебания, распрост- раняющиеся в смеси исследуемого материала. С приемника электрические колебания через селективный усилитель поступают на осциллографический нндгасатор. Изменением частоты генератора добиваются максимального значения a mлитyды принятого сигнала и фиксируют значение резонансной частоты. Затем при помощи фазовращателя, установленного между генератором и осциллографическим ивдикато- ром, добиваются появления на индикаторе определенной фигуры Лиссажу. После этого вновь изменяют частоту генератора до тех пор, пока фигура Лиссажу, изменяясь по форме, не примет первоначальньй вид, фиксируют значение частоты и определяют значение фазовой скорости. 2 нл. § (Л