Акустический способ определения времени схватывания вяжущих материалов Советский патент 1992 года по МПК G01N29/14 

(Л

С

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля материалов и может быть использовано для контроля процессов твердения бетонов, полимеров и других вяжущих материалов. Цель изобретения - повышение точности и достоверности контроля. В твердеющем материале селективно регистрируют суммарные энергии продольной и поперечной составляющих сигналов акустической эмиссии, регистрируют зависимость отношения энергии поперечной составляющей или полной энергии к энергии продольной составляющей сигналов АЭ от времени твердения и по времени, соответствующему скачкообразному изменению регистрируемой зависимости, определяют время схватывания вяжущего материала. 1 ил.

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля материалов и может быть использовано для контроля процесса твердения бетонов, полимеров и других вяжущих материалов.

Известен способ контроля процессов твердения бетона, основанный на возбуждении резонансных колебаний D твердеющем бетоне и регистрации изменения собственной частоты колебаний по мере от- вержевания бетона.

Наиболее близким к изобретению является акустический способ определения времени схватывания вяжущих материалов, заключающийся в том, что в процессе отвердевания материала измеряют параметры акустических сигналов в материале, по изменению которых определяют время схватывания материала.

Однако этот способа, основанный на измерении изменения скорости ультразвуковых колебаний в исследуемом материале, не позволяет достоверно и точно определять момент схватывания вяжущего материала, так как в момент твердения происходит плавное изменение скорости ультразвука и поэтому трудно определить точно и достоверно, при какой скорости ультразвука произошло схватывание материала.

Целью изобретения является повышение точности и достоверности определения времени схватывания вяжущего материала.

Поставленная цель достигается тем, что в акустическом способе определения времени схватывания вяжущих материалов, заключающимся в том. что в процессе отвердевания материала измеряют параметры акустических сигналов в материале, по изменению которых определяют время схватывания материала, в качестве параметров акустических сигналов измеряют энергию продольной составляющей сигнаVJ Х| 00

о VJ

00

лое акустической эмиссии (АЭ) и энергию сигналов АЭ, регистрируют зависимость отношения поперечной составляющей или полной энергии сигналов АЭ и их продольной составляющей от времени отвердевания материала, а время схватывания вяжущего материала определяют по времени отвердевания, соответствующего скачкообразному изменению зарегистрированной зависимости.

На чертеже показаны графики 1, 2, 3 зависимостей соответственно энергии Епр. продольной составляющей сигналов АЭ, полной энергии Еполн, сигналов АЭ и отношения Еполн./Епр. от времени Т отвердевания алебастрового бетона.

Сущность акустического способа определения времени схватывания вяжущих материалов заключается в следующем.

Как показали эксперименты, закономерности распространения продольных и поперечных волн акустической эмиссии, аозникающей в материале с изменяющимся фазовым состоянием (жидкость - твердое тело), различны. Если распространение продольной составляющей сигналов АЭ мало зависит от фазового состояния бетона, то поперечная составляющая сигналов АЭ практически не распространяется по матег риалу, находящемуся в жидкой фазе, так как такой материал не обладает сдвиговой жесткостью. На стадии роста первичных кристаллов, когда в вяжущем материале (например, бетон) еще не образовалась твердая структура, энергия продольной составляющей сигналов АЭ, возникающих в процессе отвердевания, монотонно увеличивается, в то время как энергия поперечной составляющей сигналов АЭ или полная энергия АЭ (полная энергия сигналов АЭ является суммой энергий поперечной, продольной и иных составляющихсигнзлов АЭ) увеличивается крайне незначительно.

В момент образования кристаллического сростка, характеризующий момент схватывания вяжущего материала, происходит скачкообразный рост энергии поперечной составляющей сигналов АЭ (и соответственно полной энергии АЭ). В связи с этим появляется возможность определения времени схватывания вяжущих материалов. Для достижения точности и достоверности целесо- образно использовать в качестве информативного параметра зависимость отношения Епоп. поперечной составляющей или полной энергии (Еполн. сигналов АЭ к их продольной составляющей от времени отвердевания. Использование такого параметра позволит избежать ошибок измерений, связанных либо с плохим акустическим контактом, либо с погрешностями измерительных приборов, либо с непра- вильным протеканием процесса отвердевания материалов.

Акустический способ определения времени схватывания вяжущих материалов осуществляется следующим образом.

На поверхность свежеприготовленного вяжущего материала, время отвердевания

которого необходимо определить, устанавливают акустический преобразователь, селективно принимающий продольные волны, и акустический приемный преобразователь, селективно принимающий поперечные волны, или приемный преобразователь, чувствительный ко всем типам акустических волн. С помощью установленных на поверхность материала приемных преобразователей селективно регистрируют

продольную и поперечную составляющие энергии сигналов акустической эмиссии или полную энергию АЭ, возникающих в процессе отвердевания материала. Затем с помощью стандартных акустико-эмиссионных

приборов измеряют суммарную энергию Епр. продольной составляющей сигналов АЭ либо полную энергию ЕПоп. сигналов АЭ, возникающих в процессе твердения материала. По результатам измерений регистрируют зависимость отношения ЕПоп./ЕПр. или Еполн/Епр. от времени отвердевания материала.

Время схватывания материала, зависящее от типа материала и весового соотношения составляющих его элементов, определяется по времени, соответствующему скачкообразному изменению зарегистрированной зависимости,

Формула изобретения Акустический способ определения времени схватывания вяжущих материалов, за- ключающийся в том, что в процессе

отвердевания материала измеряют параметры акустических сигналов, по изменению которых определяют время схватывания материала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и достоверности, в качестве параметров акустических сигналов измеряют энергию продольной со- ставляющей сигналов акустической эмиссии и энергию поперечной составляющей сигналов акустической эмиссии или полную

энергию сигналов акустической эмиссии, регистрируют зависимость отношения поперечной составляющей или полной энергии сигналов акустической эмиссии к их продольной составляющей от времени отвердевания материала, а время схватывания вяжущего материала определяют по времени отвердевания, соответствующему

t/Ьпг

о.а

йб

ол

0,2

о

1- энергия Е« продольной составлящей

сигналов АЭ

2- полная энергия сигналов АЭ

3- отношение EW/IH /Ел сигналов АЭ

Т/цл время образования кристаллической структуры бетона; E/s значения энергии АЭ к моменте Тл

скачкообразному изменению зарегистрированной зависимости.

гттщ