Способ определения пригодности к эксплуатации поврежденной железобетонной конструкции, усиленной слоем нового бетона Советский патент 1992 года по МПК G01N29/14 

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и изделий и может быть использовано для определения качества усиленных слоем нового бетона ранее поврежденных железобетонных конструкций, применяемых в строительстве и мостростроении.

Известен способ определения пригодности к дальнейшей эксплуатации железобетонных конструкций, подвергшихся термическому воздействию, заключающийся в том, что конструкцию подвергают локальному динамическому воздействию, измеряют параметры возникающих сигналов акустической эмиссии (АЭ), включая средние частоты и энергию сигналов АЭ, с

учетом которых определяют прочностные характеристики конструкции, включая уровень напряжения в ней, по которым определяют пригодность конструкции.

Наиболее близким к изобретению является способ определения пригодности к эксплуатации поврежденной железобетонной конструкции, усиленной слоем нового бетона, заключающийся в том, что определяют несущую способность усиленной конструкции и качество сцепления слоя усиления. со слоем старого бетона, по которым судят о пригодности конструкции к эксплуатации.

Однако способ является недостаточно точным и производительным, так как оценка несущей способности основана на приблиXIVI О Ю Ч) СО

женных расчетных и сложных разрушающих испытаниях образцов, а качество сцепления определяется путем визуального осмотра мест сопряжения слоя усиления и старого бетона конструкции.

Цель изобретения - повышение точности и производительности контроля пригодности конструкции.

Поставленная цель достигается тем. что в способе определения пригодности к эксплуатации поврежденной железобетонной конструкции, усиленной слоем нового бетона, заключающемся в том, что определяют несущую способность усиленной конструкции и качество сцепления слоя усиления со слоем старого бетона, по которым судят о пригодности конструкции к эксплуатации, в зонах наибольших напряжений усиленной конструкции на слои старого и нового бетона осуществляют локальное динамическое воздействие, принимают сигналы акустической эмиссии в каждом слое конструкции, измеряют средние частоты этих сигналов, по которым определяют уровни напряжений в каждом слое, дополнительно локально воздействуют на один из слоев бетона конструкции, увлажняют жидкостью конструкцию со стороны воздействия до ее проникновения в зону сопряжения, после увлажнения снова воздействуют на тот же слой бетона, с противоположной стороны конструкции принимают поперечную и продольную составляющие сигналов акустической эмиссии, измеряют энергию составляющих сигналов акустической эмиссии и определяют их отношение до и после увлажнения, о несущей способности конструкции судят по соотношению уровней напряжений в слоях бетона, а о качестве сцепления - по соотношению отношений энергий составляющих сигналов акустической эмиссии.

На фиг.1 показана условная схема проведения измерения напряжений в старом бетоне конструкции и новом бетоне слоя усиления; на фиг.2 - условная схема определения качества сцепления старого и нового бетонов конструкции в месте их сопряжения.

На схеме показана отремонтированная конструкция, состоящая из слоя 1 старого бетона и слоя 2 усиления из нового бетона, соединенных между собой арматурными металлическими стержнями 3, равномерно распределенными по площади конструкции. На поверхности слоя 2 усиления из нового бетона и на поверхности слоя 1 старого бетона размещают стандартный приемный преобразователь 4 сигналов акустической эмиссии общего поля, соединенный со стандартной акустико-эмиссион- ной аппаратурой (не показана). Позицией 5 обозначен снаряд-дюбель для локального динамического воздействия на поверхность

старого и нового бетона, позицией 6 обозначена зона некачественного сцепления старого и нового бетона.

На фиг.2 дополнительно показаны приемный преобразователь 7 поперечных акустических колебаний и приемный преобразователь 8 продольных колебаний. Способ определения пригодности к эксплуатации поврежденной конструкции, уси- ленной слоем нового бетона,

осуществляется следующим образом.

Конструкцию, усиленную после ремонта слоем 2 нового бетона и арматурными металлическими стержнями 3, устанавливают в заданное проектом место здания или

моста и закрепляют для того, чтобы конструкция восприняла эксплуатационную нагрузку. После этого начинают проводить испытания конструкции для определения ее пригодности к дальнейшей эксплуатации.

Для этого устанавливают стандартный приемный преобразователь 4 сигналов акустической эмиссии в наиболее напряженной (по расчетам) зоне конструкции со стороны слоя старого бетона и затем с помощью устройства локального нагружения, например, снаряда-дюбеля 5. нагружают с усилием, превышающим предел прочности бетона. Возникающие при этом серии сигналов АЭ принимаются приемным преобразователем 4 и анализируются в блоке анализа сигналов АЭ стандартной акустико- эмиссионной аппаратуры. Затем определяют среднюю частоту появления сигналов АЭ в заданном интервале времени, с учетом

которой по известной формуле определяют величину статического нагружения а в зоне контроля конструкции со стороны слоя 1 старого бетона

45

ai/Ri- X/J/IR + Ci2ln -gl ,

где Ri - предел прочности старого слоя бетона конструкции;

J/1R, Ci, Ai - регрессионные коэффициенты, характеризующие зависимость fcp от ст. полученной при испытаниях образцов ста- I рого бетона .конструкции.

После этого приемный преобразователь 4 сигналов АЭ устанавливают на конструкцию со стороны слоя 2 усиления и с помощью снаряда-дюбеля 5 динамически нагружают слой нового бетона с усилением, превышающим предел прочности нового бетона. Возникающие при этом серии сигналоа АЭ принимают приемным преобразователем 4 и анализируют их с помощью той же аппаратуры. При этом определяют среднюю частоту fcp2 появления сигналов АЭ в заданном интервале времени, с учетом которой по известной формуле определяют величину статического напряжения ОЈ в зоне контроля конструкции со стороны слоя 2 усиления нового бетона

02/R2

/,

,

где R2 - предел прочности нового бетона в слое усиления;

2R.C2. А2 - регистрационные коэффициенты, характеризующие зависимость fcp от (7, полученной при испытаниях образцов из бетона слоя усиления.

Значения регрессионных коэффициентов определяются заранее путем испытания образцов старого и нового бетона конструкции на основе известной методики. Затем определяют отношение напряжений в старом бетоне конструкции и в слое нового бетона конструкции. Если отношение О2/сг 0,Ъ - 0,9, то это означает, что конструкция работает как единое t целое и рабочее напряжение равномерно распределено по всему сечению в наиболее напряженной зоне конструкции. Если отношение ,8 - 0,9, то конструкция не может быть признана пригодной к дальнейшему использованию, так -Зк нагрузка будет неравномерно распределена по сечению и в случае дальнейшей эксплуатации возможна потеря несущей способности всей конструкции, что может привести к внезапному ее разрушению.

Однако отношение ,8 - 0,9 является необходимым, но недостаточным условием для окончательного признания пригодности конструкции к дальнейшему использованию. Поэтому после определения отношения Oila напряжений перехо- дят к оценке величины сцепления старого и нового бетона в месте их сопряжения. Для этого на поверхность конструкции, например, со стороны слоя 1 нового бетона устанавливают два приемника 7 и 8 сигналов акустической эмиссии, один из которых рассчитан для приема поперечной составляющей сигналов АЭ, а другой предназначен для приема продольной составляющей сигналов АЭ (можно использовать приемник полной энергии сигналов АЭ, так как такой приемник принимает суммарную величину энергии продольной и поперечной составляющих сигналов).

0

5

0

5

0

5

0

5

0

Затем со стороны слоя 1 старого бетона с помощью снаряда-дюбеля 5 осуществляют локальное воздействие по поверхности бетона, величина которого должна превышать прочность бетона. Сигналы A3, возникающие при этом и состоящие в основном из продольных и поперечных волн, распространяются по бетону, проходят границу раздела старого бетона конструкции и слоя нового бетона конструкции и принимаются приемником 8 продольной составляющей и приемником 7 поперечной составляющей.

С помощью стандартной акустико-эмис- сионной аппаратуры, подключенной к приемникам АЭ, измеряются средние энергии (или средние амплитуды ) соответственно поперечной и продольной составляющих принятых сигналов и определяется их отношение Еср1с/ЕСр1. Затем конструкцию предпочтительно со стороны слоя 2 усиления обильно поливают жидкостью (водой) для того, чтобы создать препятствие для прохождения поперечных волн акустических сигналов. После пропитывания бетона жидкостью до зоны сопряжения снова осуществляют локальное динамическое воздействие с помощью снаряда-дюбеля 5 по поверхности бетона, принимают с противоположной стороны с помощью тех же приемников продольную и поперечную составляющие сигналов АЭ и определяют отношение Еср2с/Еср2 средних энергий поперечной и продольной составляющих принятых сигналов. Если отношение ЕСр2С/ЕСр2 уменьшилось до величины меньшей, чем (0,8 - 0,85) Еср1с/Еср1, то это значит, что в зоне контроля сопряжения имеется зазор, заполненный жидкостью, которая препятствует прохождению поперечных волн сигналов АЭ. Если отношение Еср2с/ЕСр | (018 - 0,85) Ecpic/Ecpi или осталось неизменным по сравнению с ранее измененным отношением ЕСр1с/ЕСр1, то это значит, что в данной зоне сопряжения качество сцепления достаточно хорошее.

Для того, чтобы установить пригодность конструкции к дальнейшему использованию качество сцепления определяют по есе# площади сопряжения путем проведения вышеописанных измерений в нескольких точках конструкции и усреднения полученных результатов. Заключение о пригодности конструкции к дальнейшей эксплуатации производится по совокупности двух измеренных характеристик: величина отношения напряжений в новом и старом бетоне конструкции должна быть равна не менее 0,8 - 0,8, а величина отношения ЕСр2с/Еср2 должна быть не менее 0,80 - 0,85 от ранее измеренной.

Формула изобретения Способ определения пригодности к эксплуатации поврежденной железобетонной конструкции, усиленной слоем нового бетона, заключающийся в том, что определяют несущую способность усиленной конструкции и качество сцепления слоя усиления со слоем старого бетона, по которым судят о пригодности конструкции к эксплуатации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и производительности контроля, в зонах наибольших напряжений усиленной конструкции на слои старого и нового бетона осуществляют локальное динамическое воздействие, принимают сигналы акустической эмиссии в каждом слое конструкции, измеряют средние частоты этих сигналов, по которым определяют

уровни напряжений в каждом слое бетона, дополнительно локально воздействуют на один из слоев бетона конструкции, увлажняют жидкостью конструкцию со стороны воздействия до проникновения ее в зону сопряжения, после увлажнения снова воздействуют на тот же слой бетона, с противоположной стороны конструкции принимают поперечную и продольную составляющие

сигналов акустической эмиссии, измеряют энергию составляющих сигналов акустиче- ской.эмиссии и определяют их отношение до и после увлажнения, о несущей способности конструкции судят по соотношению уровней напряжений в слоях бетона, а о качестве сцепления - по соотношению отношений энергии составляющих сигналов акустической эмиссии.

Изобретение относится к неразрушающему контролю материале и конструкций и может быть использовано в неразрушающем контроле качества железобетонных конструкций, усиленных слоем нового бетона. Цель изобретения - повышение точности и производительности контроля пригодности конструкции. Конструкцию подвергают локальным динамическим воздействиям, подают жидкость в зону сопряжения, принимают сигналы акустической эмиссии (АЭ), измеряют средние частоты принятых сигналов, а также энергии поперечной и продольной составляющих сигналов АЭ, прошедших зону сопряжения слоя усиления и слоя старого бетона до и после подачи жидкости в зону сопряжения конструкции, По средним частотам сигналов АЭ определяют уровни напряжений в слое усиления и слое старого бетона, по соотношению которых судят о несущей способности конструкции, по соотношению величин отношений поперечной и продольной составляющих принятых сигналов до и после подачи жидкости определяют качество сцепления слоя старого бетона и слоя усиления. 2 ил.

Л

LJ 4

Фиг.1

Редактор В.Кузнецова

Составитель С.Волков Техред М.Моргентал

Ры. 2.

Корректор М.Максимишинец