Разработка неразрушающего метода контроля дефектности и прочности строительных материалов по параметрам электрического отклика на импульсное механическое воздействие тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.13, кандидат наук Данн, Денис Дмитриевич

• Данн, Денис Дмитриевич
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Данн, Денис Дмитриевич

Содержание

Введение 5 Глава 1. Обзор современных методов неразрушающего контроля строительных

материалов

1.1. Визуальный контроль

1.2. Механические методы

1.3. Тепловой контроль

1.4. Акустические методы контроля

1.4.1. Метод акустической эмиссии

1.4.2. Ультразвуковые методы

1.4.3. Ультразвуковой метод на основе поверхностных волн

1.5. Современные исследования по разработке новых методов неразрушающего контроля дефектности бетона

1.6. Разработка методов неразрушающего контроля на основе явления механоэлектрических преобразований

1.6.1. Историческая справка по исследованию механоэлектрических преобразований в диэлектрических материалах

1.6.2. Разработка методов на основе электромагнитной эмиссии

1.6.3. Разработка неразрушающего метода контроля по параметрам электрического отклика на импульсное механическое воздействие

Глава 2. Методики экспериментальных исследований

2.1. Методика регистрации электрических откликов, возникающих при ударном

*

возбуждении гетерогенных неметаллических материалов

2.2. Методики обработки электрических сигналов

2.2.1. Методика расчета коэффициента взаимной корреляции электрических откликов

2.2.2. Методика расчета коэффициента затухания энергии электрического отклика

2.3. Методика измерения скорости продольных акустических колебаний

2.4. Методика проведения климатических испытаний

2.5. Методика изготовления образцов 3 5 Глава 3. Выбор и обоснование основного подхода к решению задачи неразрушающего контроля строительных материалов по параметрам электрического отклика на ударное воздействие

3.1. Исследование закономерностей механоэлектрических преобразований в строительных материалах, имеющих в своем составе пьезоэлектрические включения

3.2. Исследование закономерностей влияния влажности на параметры механоэлектрических преобразований в строительных материалах 44 Выводы к третьей главе

Глава 4. Разработка неразрушающего контроля дефектности и прочности строительных материалов по параметрам электрического отклика на упругое ударное воздействие

4.1. Разработка критериев определения глубины и концентрации трещин в строительных материалах

4.1.1. Связь параметров электрического отклика с глубиной искусственной

трещины в бетоне

4.1.2. Исследование влияния глубины естественной трещины на параметры электрического отклика

4.1.3. Исследование влияния концентрации поверхностных трещин в бетоне и их ориентации на параметры электрического отклика

4.1.4. Исследование влияния трещиноватости бетона, созданной циклическим замораживанием-оттаиванием, на параметры электрического отклика

4.2. Разработка неразрушающего метода контроля прочности строительных материалов по параметрам электрического отклика

4.2.1. Поиск и разработка диагностического параметра электрического отклика для неразрушающего контроля прочности строительных материалов

4.2.2. Учет влияния влажности в методике неразрушающего контроля прочности бетона по параметрам электрического отклика

4.3. Алгоритм неразрушающего контроля дефектности и прочности строительных материалов на основе явления механоэлектрических преобразований 88 Выводы к четвертой главе

Глава 5. Разработка переносного программно-аппаратного комплекса для измерения электрического отклика на импульсное механическое возбуждение протяженных изделий из строительных материалов

5.1. Конструктивное решение и программное обеспечение комплекса

5.2. Выбор и обоснование основных технических характеристик регистрирующей системы для неразрушающего контроля дефектности и прочности по параметрам электрического отклика

5.3. Использование разработанного комплекса для неразрушающего контроля изделий из строительных материалов, имеющих различную шероховатость поверхности

5.4. Исследования возможностей использования разработанного комплекса для сканирования протяженных изделий 107 Выводы к пятой главе

Основные результаты диссертационных исследований

Список литературы

Приложения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка неразрушающего метода контроля дефектности и прочности строительных материалов по параметрам электрического отклика на импульсное механическое воздействие»

Введение

Актуальность темы исследования

Композиционные строительные материалы широко используются в силовых инженерных сооружениях, надежность и безопасность эксплуатации которых очень важна. Строительные сооружения из бетона эксплуатируются в условиях воздействия статических и динамических нагрузок и значительных сезонных колебаний температуры и влажности. В результате механических и температурно-влажностных воздействий в конструкциях происходят процессы трещинообразования, что в конечном итоге приводит к их разрушению. Для снижения риска и уменьшение последствий непредвиденного разрушения инженерных сооружений необходимо осуществлять мониторинг технического состояния с целью обеспечения своевременного текущего ремонта и реконструкции, повышающих надежность и безопасность их эксплуатации. Чтобы оценить техническое состояние конструкции необходимо определять текущую прочность бетона; оценивать концентрацию трещин и их размеры; определять место локализации в изделии дефектных зон. Существующие механические и ультразвуковые методы неразрушающего контроля обладают рядом недостатков и имеют невысокую точность. Поэтому в последние годы ведутся активные исследования по созданию новых высокоточных методов неразрушающего контроля бетона.

Степень разработанности темы

Усовершенствованием существующих и разработкой новых методов неразрушающего контроля строительных материалов занимаются научные группы из университетов США, Европы и Азии. В частности Kim J. Н., Aggelis D.G. и др. разрабатывают подходы и способы определения размера трещин с использованием поверхностных волн; Algernon D., Chekroun М., Abraham О. и др. разрабатывают бесконтактные методы контроля бетонов с помощью сканирующих виброметров и внедрения пьезоэлементов в изделия. Шевалдыкин В.Г. и Самокрутов A.A. занимаются усовершенствованием ультразвуковых методов и разработкой ультразвукового дефектоскопа для строительных материалов; Sansalone М. J., Mohammad T.G. и др. ведутся исследования по разработке импакт эхолокационного метода неразрушающего контроля изделий из бетона, позволяющего исключить влияние структурных шумов. Carpinteri A., Ohno К., Koktavy Р., Беспалько А. А. др. для определения начала процессов трещинообразования в материалах и изделиях разрабатываются методы, которые основаны на регистрации и анализе акустической и электромагнитной эмиссии. Однако все эти исследования еще находятся в стадии разработки и далеки от практического использования.

На протяжении ряда лет в Томском политехническом университете изучается явление генерирования переменных электромагнитных полей при импульсном механическом возбуждении гетерогенных неметаллических материалов, и на его основе разрабатываются методы неразрушающего контроля. В данной работе на основе амплитудно-частотного, корреляционного и частотно-временного анализа электрических откликов на ударное возбуждение разработаны критерии и алгоритмы определения глубины и концентрации трещин и прочности бетона. Разработан переносной программно-аппаратный комплекс, позволяющий производить обследование протяженных изделий из строительных материалов и осуществлять измерения параметров электрического отклика при одностороннем доступе к изделию в условиях воздействия внешних электромагнитных полей.

Цель диссертационной работы: разработать и усовершенствовать алгоритмы и методики неразрушающего контроля дефектности и прочности строительных материалов по параметрам электрического отклика на упругое ударное возбуждение.

Для достижения цели в работе были поставлены следующие задачи:

1. Исследовать закономерности механоэлектрических преобразований в гетерогенных материалах, содержащих пьезоэлектрические включения и обосновать необходимость поиска амплитудно-независимых критериев определения дефектности и прочности бетона;

2. Изучить реализацию механоэлектрических преобразований на моделях строительных материалов с искусственными и естественными дефектами различного размера и концентрации, выявить информативные параметры электрического сигнала и разработать критерии определения дефектности бетона;

3. Разработать алгоритм текущего контроля прочности строительных материалов в процессе дефектообразования, вызванного циклическим замораживанием-оттаиванием;

4. Исследовать природу влияния влажности строительных материалов на параметры электрического отклика и разработать рекомендации по ее учету при неразрушающем контроле;

5. Разработать и создать программно-аппаратный комплекс, позволяющий осуществлять измерения параметров электрического отклика на импульсное механическое воздействие при одностороннем доступе к изделию и производить обследование протяженных объектов.

Объект исследования - электрический отклик, возникающий в результате механоэлектрических преобразований в гетерогенных неметаллических материалах

Предмет исследования - разработка неразрушающего метода контроля дефектности и прочности строительных материалов по параметрам электрического отклика на упругое ударное воздействие

Научная новизна работы

1. Установлено, что различия в спектральной амплитуде электрических сигналов, регистрируемых из различных областей пьезосодержащего материала, связаны со случайной ориентацией пьезоэлектрических осей пьезокварца относительно электрического приемника.

2. Изменение величины электрического сигнала в процессе увлажнения материала, является результатом двух конкурирующих процессов: шунтирование источников акустоэлектрических преобразований окружающим их влажным слоем и уменьшение электрического сопротивления между источником и электрическим приемником; а трансформация спектрального состава электрических откликов связана с изменением упругих характеристик материала в процессе его увлажнения.

3. Показано, что увеличение глубины трещины в бетоне приводит к экспоненциальному уменьшению коэффициента взаимной корреляции спектров электрических откликов из исследуемого и бездефектного образцов.

4. Установлено, что увеличение концентрации трещин приводит к линейному возрастанию коэффициента затухания спектральной энергии электрических сигналов при любой ориентации трещин относительно друг друга и приемного датчика.

5. Разработан алгоритм определения прочности образцов бетона, основанный на использовании обобщенного амплитудно-независимого параметра, представляющего собой, отношение величины смещения по частоте спектра электрического сигнала из исследуемого образца относительно спектра эталона, при котором наблюдается максимальный коэффициент их взаимной корреляции, к величине этого коэффициента (защищен патентом РФ № 2453824, 2012 г.).

Теоретическая значимость работы

Предложен и теоретически описан механизм механоэлектрических преобразований в пористых неметаллических материалах в процессе изменения влажности.

Практическая значимость работы

На базе теоретических и экспериментальных исследований разработаны алгоритмы контроля дефектности, прочности и влажности бетона, подтвержденные патентами. Разработан и изготовлен макет программно-аппаратного комплекса, позволяющий производить

обследование протяженных объектов путем их сканирования выносным измерительным зондом. Комплекс позволяет производить ударное возбуждение с различной силой, осуществлять регистрацию электрического отклика с регулируемой частотой оцифровки, производить быстрое Фурье-преобразование, усреднение и обработку данных (защищен патентом на полезную модель № 100233,2011 г.).

Основные положения, выносимые на защиту

1. Обоснование необходимости разработки амплитудно-независимых диагностических параметров электрического отклика для неразрушающего контроля строительных материалов, связанной со случайной ориентацией электрических осей источников механоэлектрических преобразований и влиянием влажности на электрические характеристики материалов.

2. Критерии определения глубины и концентрации трещин в бетоне на основе анализа спектральных характеристик и затухании энергии электрического отклика.

3. Алгоритм неразрушающего контроля прочности бетона на основе амплитудно-частотного и корреляционного анализа характеристик электрического отклика на упругое ударное возбуждение.

4. Разработанный программно-аппаратный комплекс для неразрушающего контроля дефектности и прочности бетона по параметрам электрического отклика на ударное возбуждение, позволяющий производить испытание при одностороннем доступе к объекту и обследовать протяженные изделия из бетона путем их сканирования выносным измерительным зондом.

Реализация результатов работы. Работы выполнялась в рамках гранта РФФИ № 11-08-01103-а на 2011-2013 гг.; проекта (2.1.2/1697) по аналитической ведомственной целевой программе «Развитие научного потенциала высшей школы на 2009-2010 гг.»; проекта в рамках государственного задания «Наука» № 7.1826.2011 на 2011-2013 гг.

Разработан и введен в действие стандарт организации СТО ИНК 001-2012 «Методика регистрации электрического отклика на упругое ударное возбуждение гетерогенных неметаллических материалов». Результаты исследований и разработанный комплекс используется в учебном процессе при выполнении магистерских и кандидатских диссертаций в Национальном исследовательском Томском политехническом университете по специальности «Приборы и методы неразрушающего контроля».

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, полученных автором, подтверждена теоретически и экспериментально, научные положения аргументированы,

выводы подтверждены достаточным объемом экспериментальных исследований, выполненных с применением современной техники и обработкой данных с помощью стандартных и специальных программ в среде программирования LabView 9.0, удовлетворительным совпадением расчетных результатов с экспериментальными данными.

Методология и методы исследования

При выполнении работы применялись стандартные и специально разработанные приборы, в экспериментальных исследованиях и при обработке результатов использовались методы физического моделирования, амплитудно-частотного, корреляционного, частотно-временного и регрессионного анализа.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы представлялись на: международной научной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения профессора A.A. Воробьёва «Становление и развитие научных исследований в высшей школе», (г.Томск, 2009г.); XV Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Современные техника и технологии», (г.Томск, 2009г.); международной научно-практической конференции «Строительство - 2010» (г.Ростов-на-дону, 2010г.); XVII Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии» (г.Томск, 2011г.); VIII Международной конференции студентов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук» (г.Томск, 2011г.); Всероссийской школы-конференции молодых ученых «Методы и средства неразрушающего контроля» (г.Томск, 2011г.); XVIII Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии» (г.Томск, 2012г.); VII Российской конференции «Механика микронеоднородных материалов и разрушение» (г.Екатеринбург, 2012г.); IX Международной конференции студентов и молодых учёных «Перспективы развития фундаментальных наук» (г.Томск, 2012г.); IV Всеросийской конференции «Безопасность и живучесть технических систем» (г.Красноярск, 2012г.); 6-й Международной научной конференции «Механика разрушения бетона, железобетона и других строительных материалов» (г. Санкт-Петербург, 2012г.); Международной научно-технической конференции «INTERMATIC -2012» (г.Москва, 2012г.);

Личный вклад автора

Совместно с руководителем автором сформулированы цель и задачи исследования. Автором разработаны способы определения дефектности и прочности гетерогенных строительных материалов, проведены лабораторные эксперименты, обработка и анализ

полученных результатов. Автор принимал активное участие в разработке и изготовлении программно-аппаратного комплекса для неразрушающего контроля протяженных изделий из строительных материалов. Принимал участие в написании статей, оформлении патентов и представлял результаты исследований на всероссийских и международных конференциях.

Публикации. Соискатель является соавтором свыше 20 научных работ по теме диссертации, в том числе 10 - в изданиях, рекомендованных ВАК России, 1 монография, 1 учебное пособие, 2 патента на изобретение и 1 на полезную модель.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка используемой литературы, приложения. Диссертация изложена на 130 страницах машинописного текста, содержит 77 рисунков, 2 таблицы. Список использованной литературы составляет 120 наименований.

Глава 1. Обзор современных методов неразрушающего контроля строительных материалов

Строительные материалы, такие как бетон и железобетон - основные материалы при возведении зданий и несущих элементов строительных конструкций, где они используются в условиях высоких механических напряжений, поэтому существует необходимость контроля их качества с целью обеспечения безопасной эксплуатации сооружений. Наиболее важными параметрами в бетоне, которые необходимо контролировать являются прочность и дефектность, поэтому рассмотрим существующие неразрушающие методы контроля прочности и дефектности строительных материалов. Применение этих методов неразрушающего контроля к бетонным конструкциям имеет свои особенности, связанные с их сложной внутренней структурой. Бетон является неоднородным как на микроуровне, так и на макроуровне и обладает одновременно такими противоположными свойствами, как хрупкость и мягкость, упругость и не упругость, наличием трещин, полостей, пор, заполненных воздухом или жидкостью. Также надо отметить, что бетон обладает свойствами, изменяющимися во времени и под воздействием окружающих условий [1-3].

1.1. Визуальный контроль

Самым простым и основным был и остается визуальный метод контроля, который обычно выполняется до применения других методов, и чаще всего без какого-либо оборудования. Основные достоинства визуального метода это, то, что он осуществляется органами зрения и имеет простую технологию контроля. Применяется для всех материалов в целях обнаружения поверхностных дефектов изделий. В строительстве визуальным методом можно оценить техническое состояние элементов и объектов по внешним признакам, которое производится на основе определения: наличия трещин, отколов, разрушений, прогибов и деформаций конструкций [4,5]. Недостаток визуального контроля заключается в ограниченности такого метода, поскольку он позволяет исследовать только видимые дефекты и неоднородности, и имеет низкую точность контроля.

1.2. Механические методы

Прямые методы

Одним из наиболее широко используемых методов контроля прочности бетона является метод стандартных образцов. В этом случае образцы для испытаний изготавливаются из той же бетонной смеси, которая применяется при изготовлении контролируемого изделия [6]. Однако достоверность контроля прочности и однородности бетона по такому методу является недостаточной из-за таких причин как: объем испытания стандартных образцов не превышает 0,01 % уложенного в конструкцию бетона, условия виброформования и режимы твердения образцов и конструкций различны. Недостатки стандартных методов испытания прочности строительных материалов обусловили развитие других неразрушающих методов контроля.

Еще одним из методов определения прочности в бетонных и железобетонных конструкциях и изделиях является метод определения прочности по образцам, извлеченным из материала конструкции. Пробы бетона для изготовления образцов отбирают путем выпиливания или выбуривания из конструкций или ее частей. Места выборки после извлечения проб заделывают мелкозернистым бетоном или бетоном, из которого изготовлены конструкции[7]. При обследовании конструкций зданий и сооружений эти методы испытания бетона неприменимы.

Косвенные методы контроля прочности строительных материалов.

Наиболее распространенными неразрушающими методами контроля строительных материалов являются механические методы, такие как скалывания ребра, отрыв со скалыванием, метод упругого отскока, метод пластической деформации и метод ударного импульса, использующиеся для определения прочности конструкции. Свою популярность механические методы получили благодаря простоте конструкции, дешевизне производимых приборов для механического контроля.

Метод отрыва со скалыванием имеет наибольшую точность, но и наибольшую трудоемкость испытаний, вызванной необходимостью подготовки шпуров для установки анкера [8]. Недостатком метода служит невозможность использования в тонкостенных и густоармированных конструкциях.

Метод скалывания ребра используется чаще всего для контроля протяженных элементов конструкции, таких как: колонны, сваи, балки, и т.д. Метод скалывания ребра не требует подготовки как метод отрыва и отрыва со скалыванием [8,9]. Недостаток метода в том, что он не применим при защитном слое до 20мм и при повреждениях защитного слоя.

Метод отрыва стальных дисков может использоваться при испытании бетонных изделий содержащих густоармированные конструкции. Метод имеет высокую точность и меньшую трудоемкость по сравнению с методом отрыва со скалыванием [10]. Недостатком этого метода является заблаговременная подготовка, которая требует приклеивания дисков за несколько часов до момента испытания. В настоящее время метод используется крайне редко.

Методы местных разрушений, как и все методы контроля, имеют свои недостатки, такие как большая трудоемкость, необходимость определения местоположения и глубины арматуры, невозможность использовать большинство методов на участках с большим наличием арматуры, и частичное повреждение поверхности конструкции, а также необходимость уточнять градуировочные зависимости [11-13].

Также популярными в настоящее время являются методы ударного воздействия на бетон. Метод пластической деформации заключается в измерении размеров отпечатка, оставшегося на поверхности контролируемого изделия после соударения с ней стального шарика. Данный метод устарел, но до сих пор используется. Метод упругого отскока основан на измерении величины отскока бойка при соударении с поверхностью объекта контроля [8].

Эти методы имеют недостаток в том, что они измеряют только поверхностную прочность, что не позволяет оценить прочность конструкции на всей глубине.

1.3. Тепловой контроль

Тепловой неразрушающий контроль - основан на регистрации изменений тепловых или температурных полей контролируемых объектов, вызванных дефектами. Строительные конструкции, находящиеся в удовлетворительном состоянии имеют характерное тепловое распределение, которое рассматривают в качестве эталона. Отклонение температуры от этого эталона может быть причиной наличия скрытых дефектов конструкций. Определение дефектов различного типа происходит при нагреве или охлаждении материалов, в виде зон повышенной или пониженной температуры.

Данный метод применяется в основном для проведения натурных испытаний качества теплозащиты наружных ограждающих конструкций, оценка теплового режима зданий [14], установление теплопотерь, выявление эксплуатационных дефектов (аномальное увлажнение, протечка воды), обнаружение дефектов строительства [13, 15]. В работе [16] изучается влияние дефектов на тепловые потоки при ультразвуковом воздействии, и показана возможность определения трещин в композиционных материалах. Недостатком является чувствительность к расположению трещин.

1.4. Акустические методы контроля

Широкое распространение в неразрушающем контроле получили акустические методы.

Методы акустического контроля согласно [17] делятся на две группы: активные, которые используют излучение и прием акустических колебаний и волн, и пассивные которые основываются только на регистрации колебаний и волн.

Эти методы позволяют ориентировочно определить прочность любой конструкции, как на отдельном ее участке, так и всего элемента в целом без ее разрушения и обнаруживать дефекты в изделиях, возникающие в процессе производства и эксплуатации [18,19].

С помощью акустических методов может быть организован сплошной контроль качества бетона, как во время, так и после изготовления изделия. Также могут быть внесены изменения в производственный процесс для улучшения качества изделий [20].

1.4.1. Метод акустической эмиссии

Пассивный акустико-эмиссионный метод применяется для отслеживания процессов развития разрушения строительных конструкций и ее элементов. Основа данного метода заключается в регистрации и последующем анализе сигналов акустической эмиссии, возникающих в результате пластической деформации материала, развитии трещин, изменении структуры и принятых в виде волн напряжений соответствующим преобразователем. Использование акустической эмиссии имеет значительные трудности при не высоком уровне напряжений, так как выделение полезного сигнала на фоне помех представляет собой чрезвычайно сложную задачу.

В настоящее время за рубежом ведутся разработки, при которых с помощью акустической эмиссии определяют время начала образования трещины [21,22] и ее расположение внутри материала путем определения координат источников акустического возбуждения. Оценивают эффективность ремонта трещин, нагружая материал до начала появления новых импульсов, по результатам которых видно, начинает прорастать новая трещина или продолжает развиваться отремонтированная [23,24]. Основной недостаток такого подхода, как и у всех эмиссионных методов, состоит в том, что он может использоваться только для непрерывного мониторинга изделий в процессе разрушения. А также этот подход связан с большой зависимостью от скорости звука, которая не постоянна в таком материале как бетон, и имеет большую погрешность определения координат даже на модельных образцах.

1.4.2. Ультразвуковые методы

Распространенным методом акустического неразрушающего контроля при исследовании бетонных конструкций являются ультразвуковые методы.

Ультразвуковые методы контроля основываются на исследовании процесса распространения ультразвуковых колебаний в контролируемом изделии [19].

В строительстве ультразвуковыми методами контролируют прочность и однородность бетона в деталях и конструкциях, наличие дефектов в строительных материалах (бетоне, горных породах, древесине). Контроль прочности бетона основан на корреляции со скоростями распространения в бетоне упругих волн или нелинейностью диаграммы деформирования. При дефектоскопии изделий анализируются изменения параметров волн, прошедших в зоне дефекта или отраженных от него. Точность методов, основанных на измерении скорости звука, определяется с одной стороны точностью измерения скорости звука. С другой стороны, скорость звука сильно зависит от состава бетона (например, количество и качество заполнителя не в равной степени изменяют скорость звука и прочность бетона), шероховатости поверхности, наличия арматуры и влажности. С увеличением прочности погрешность ее оценки возрастает. При ошибке измерения скорости звука в 1%, погрешность в оценке прочности на уровне 10 МПа составляет 3,5%, а на уровне 25 МПа — 6%. Применение ультразвукового метода в строительных материалах ограничивается из-за значительного затухания УЗ-волн на неоднородностях структуры, которой обладают такие материалы как бетон.

Эхо-метод обычно используется, когда доступна лишь одна сторона изделия. Метод основан на посылке в изделие коротких импульсов ультразвуковых колебаний и регистрации интенсивности и времени прихода эхосигналов, отражённых от несплошностей тем самым предназначен, для обнаружения дефектов и их координат с различной ориентацией [19]. Как правило, эхо-методом невозможно определить даже достаточно большие дефекты из-за низкого отношения сигнал шум, а так же из-за слишком широкой диаграммы направленности преобразователя. Наиболее удачные исследования наблюдаются в обнаружении поверхностных трещин [25, 26]. При сквозном (теневом) методе контроля необходимо точно обеспечивать соосность излучающего и приемного датчиков, что сложно реализовать в конкретных условиях (например, при сканировании межэтажных перекрытий).

Даже недавно разработанный и выпущенный на рынок ультразвуковой дефектоскоп для строительных материалов на основе фазированных антенных решеток [27, 28] имеет большие недостатки. Например, большую мертвую зону в приповерхностной и донной области, что не позволяет его использовать для изделий малой толщины, а так же он способен обнаруживать неоднородности диаметром от 50 мм, и не чувствителен к трещинам, которые чаще всего являются главной причиной разрушения строительных материалов [29].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Данн, Денис Дмитриевич, 2014 год

Список литературы

1. Mindess S., Young J.F. Concrete. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ, 1981, P. 440-449.

2. Neville A.M. Properties of Concrete, 3-rd ed.—Longman: London, 1986.

3. Бриганте M., Сумбатян M.A. Акустические методы в неразрушающем контроле бетона: обзор зарубежных публикаций в области экспериментальных исследований. Дефектоскопия, 2013, №2, С. 52-67.

4. Клюев В.В. Неразрушающий контроль. Справочник в 8 т. Т.З: В 2 кн. Кн. 1: Визуальный и измерительный контроль. Соснин Ф.Р. М.: Машиностроение, 2008, 560с.

5. Туробов Б.В. Визуальный и измерительный контроль. М.: Издательский дом «спектр», 2011,192 с.

6. ГОСТ 10180. Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам.

7. ГОСТ 28570. Бетоны. Методы определения прочности по образцам, отобранным из конструкции.

8. ГОСТ 22690-88. Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля.

9. ГОСТ 18105-2010 Бетоны. Правила контроля и оценки прочности.

10. ГОСТ 10181-2000. Смеси бетонные. Методы испытаний.

11. Баженов Ю.М., Алимов J1.A., Воронин В.В. и др. Технология бетона, строительных изделий и конструкций. М.: Изд-во АСВ, 2004.

12. Бербеков Ж. В. Неразрушающие методы контроля прочности бетона. Молодой ученый, 2012, №11, С. 20-23.

13 Эйнав И., Артемьев Б., Азизова Е., Азизова А. Неразрушающий контроль в строительстве. М.: Издательский дом «Спектр», 2012,312 с.

14. СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий. М.: Госсторй России, 2004, 26с.

15. Будадин О.Н., Вавилов В.П., Абрамова Е.В. Тепловой контроль. М.: Издательский дом «Спектр», 2013, 176с.

16 Хорев B.C. Метод и аппаратура ультразвукового инфракрасного контроля полимерных композиционных материалов. Канд. Дис. Томск. 2013.119 с.

17. ГОСТ 23829-85 Контроль неразрушающий акустический. Термины и определения.

18. Ермолов И.Н., Алешин Н.П., Потапов А.И. Неразрушающий контроль. Акустические методы контроля. Под ред. В.В.Сухорукова, М.: Высш. Школа. - 1991. -Кн. 2. - 282 с.

19. Клюев В.В. Неразрушающий контроль. Справочник в 7 т. Т.З: Ультразвуковой контроль. ЕрмоловИ.Н., Ланге Ю.В. М.: Машиностроение, 2004, 864с.

20. Баженов Ю. М. Технология бетона. Издательство: «Высшая школа», 1987.

21. Carpinteri A., Xu J., Lacidogna G., Manuello A. Reliable onset time determination and source location of acoustic emissions in concrete structures. / Cement and Concrete Composites Volume 34, Issue 4, April 2012, Pages 529-537.

22. Tittelbooma К. V., Beliea N. D., Lehmannb F., Grossec C. U. Acoustic emission analysis for the quantification of autonomous crack healing in concrete. Construction and Building Materials, 2012, Vol 28, Isl,P. 333-341.

23. Schechinger В., Vogel T. Acoustic emission for monitoring a reinforced concrete beam subject to four-point-bending. Construction and Building Materials 2007, Vol. 21, Is 3, P. 483^90.

24. Ohno K., Ohtsu M. Crack classification in concrete based on acoustic emission. Construction and Building Materials 2010, Vol 24, Is 12, pp 2339-2346.

25. Shah S. P., Subramaniam К. V., Popovics J. S. Use of nondestructive ultrasonic techniques for material assessment and in-service monitoring of concrete structures. NDTnet, 2000, v.5, № 2.

26. Wu T.-T., Liu P.-L. Advancement of the nondestructive evalution of concrete using transient elastic waves. Ultrasonics, 1998, v.36, p. 197-204.

27. Шевалдыкин В.Г., Алёхин С.Г., Бишко A.B., Дурейко А.В., Климентьев А.А., Соколов Н.Ю., Самокрутов А.А. Заглянуть в металл: теперь это просто. В мире неразрушающего контроля, 2008, № 1 (39), С. 46-53.

28. Самокрутов А.А., Шевалдыкин В.Г. Ультразвуковая томография металлоконструкций методом цифровой фокусировки антенной решётки. Дефектоскопия, 2011, № 1, С. 21-38.

29. Шевалдыкин В.Г. Ультразвуковая интроскопия конструкций бетона при одностороннем доступе. Докт. дис., Москва. - 2000 - 226с.

30. Bui D., Kodjo S. A., Rivard P., Fournier В.. Evaluation of Concrete Distributed Cracks by Ultrasonic Travel Time Shift Under an External Mechanical Perturbation: Study of Indirect and Semi-direct Transmission Configurations. Journal of Nondestructive Evaluation, 2013, Vol. 32, Is. 1, P. 2536.

31. Seher M., In C.-W., Kim J.-Y., Kurtis К. E., Jacobs L. J. Numerical and Experimental Study of Crack Depth Measurement in Concrete Using Diffuse Ultrasound. Journal of Nondestructive Evaluation, 2013, Vol.32, Is. 1, P. 81-92.

32. Popovics C., Komlos K., Popovics J. Comparison of DIN/ISO 8047 to Several Standards on Determination of Ultrasonic Pulse Velocity in Concrete. Intern. Symp. NDT. In Civil Enging. (NDT-CE), Berlin, 26.-28.09.1995 1995, p. 281-296.

33. Kim J. H., Kwak H.-G., Min J. Characterization of the crack depth in concrete using self-compensating frequency response function. NDT & E International, 2010, Vol. 43, Is. 5, P. 375-384.

34. Aggelis D.G., Leonidou E., Matikas T.E. Subsurface crack determination by one-sided ultrasonic measurements. Cement and Concrete Composites, 2012, Vol. 34, Is. 2, P. 140-146.

35. Aggelis D.G., Shiotani T., Polyzos D. Characterization of surface crack depth and repair evaluation using Rayleigh waves. Cement and Concrete Composites, 2009, Vol. 31, Is. 1, P. 77-83.

36. Algernon D., Gräfe B., Mielentz F., Köhler B., Schubert F. Imaging of the Elastic Wave Propagation in Concrete Using Scanning Techniques: Application for Impact-Echo and Ultrasonic Echo Methods. Journal of Nondestructive Evaluation, 2008, Vol. 27, P. 83-97.

37. Chekroun M., Le Marrec L., Abraham O., Durand O., Villain G. Analysis of coherent surface wave dispersion and attenuation for non-destructive testing of concrete. Ultrasonics, 2009, Vol. 49, Is. 8, P. 743-751.

38. Abraham O., Piwakowski B., Villain G., Durand O. Non-contact, automated surface wave measurements for the mechanical characterisation of concrete. Construction and Building Materials, 2012, Vol.37, P. 904-915.

39. Song G., Gu H., Mo Y. L. Smart aggregates: multifunctional sensors for concrete structures—a tutorial and a review. Smart Materials and Structures, 2008, Vol. 17, N. 3, P. 1-17.

40. Song G., Gu H., Mo Y. L., Hsu T. T. C., Dhonde H. Concrete structural health monitoring using embedded piezoceramic transducers,, 2007, Vol. 16, N. 4, P. 959-968.

41. Shin S. W., Qureshi A. R., Lee J. Y., Yun C. B. Piezoelectric sensor based nondestructive active monitoring of strength gain in concrete. Smart Materials and Structures, 2008, Vol. 17, N. 5 055002

42. Molero M., Aparicio S., Al-Assadi G., Casati M.J., Hernández M.G., Anaya J.J. Evaluation of freeze-thaw damage in concrete by ultrasonic imaging. NDT & E International, 2012, Vol. 52, P. 86-94.

43. Pour-Ghaz M., Weiss J. Detecting the time and location of cracks using electrically conductive surfaces. Cement and Concrete Composites, 2011, Vol. 33, Is. 1, P. 116-123.

44. Li Y., Sui C.-e, Ding Q.-j.. Study on the Cracking Process of Cement-Based Materials by AC Impedance Method and Ultrasonic Method. Journal of Nondestructive Evaluation, 2012, Vol. 31, Is. 3, P. 284-291.

45. Anugonda P., Wiehn J. S., Turner J. A. Diffusion of ultrasound in concrete. Ultrasonics, 2001, Vol. 39, Is. 6, P. 429—435.

46. Quiviger A., Payan C., Chaix J.-F., Gamier V., Salin J. Effect of the presence and size of a real macro-crack on diffuse ultrasound in concrete. NDT & E International, 2012, Vol. 45, Is. 1, P. 128-132.

47. Larose E., Planes T., Rossetto V., Margerin L. Locating a small in a multiple scattering environment. Applied Physics Letters, 2010, Vol.96, Is. 20,204101.

48. Sansalone, M., and Carino, N.J., 1986, "Impact-Echo: A Method for Flaw Detection in Concrete Using Transient Stress Waves," NBSIR 86-3452, National Bureau of Standards, Gaithersburg, Maryland, Sept., 222 pp.

49. Sansalone M. J., Streett W. B. The Impact-Echo Method, NDTnet, 1998, Vol. 3, N. 2.

50. Mohammad T.G. Modelling and simulation of elastic & plastic behaviour of propagating impact wave impact- echo and explosive welding process development 2011.

51. Авраменко C.JI. Разработка методов и програмно-аппаратных средств акустического контроля крупногабаритных строительных изделий из бетона. Канд. дис. Москва. 2008. 150с.

52. Hsiaoa С., Chengb С.-С., Liouc Т.,. Juangd Y. Detecting flaws in concrete blocks using the impact-echo method. NDT & E International, 2008, Vol. 41, Is. 2, P. 98-107.

53. Мартышев Ю.Н. Исследование свечения и электризации кристаллов LiF при их деформации. Кристаллография. 1965. Т. 10, Вып. 2. С. 224-226.

54. Головин Ю.И., Дъячек Т.П, Усков В.И., Шибков A.A. Электромагнитное излучение деформируемых щелочно-галоидных кристаллов. Физика твердого тела, 1985, Т. 27, Вып. 2, С. 83-89.

55. Гершензон Н.И., Зилпимиани Д.О., Манджгаладзе П.В. и др. Электромагнитное излучение вершины трещины при разрушении ионных кристаллов. Доклады Академии Наук СССР. 1986. Т. 288, Вып. 1. С. 52-56.

56. Егоров П.В., Иванов В.В., Колпакова JI.A. О некоторых закономерностях импульсного электромагнитного излучения щелочно-галоидных кристаллов и горных пород. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1988, №1, С. 67-70.

57. Емельянов Ю. А. Нестационарные эффекты при плоском ударе деформируемого тела. Журнал технической физики, 1994, № 12, С. 56-60.

58. Новиков Ю.Н., Половиков Ф.И. Об электрических зарядах, возникающих в полиметилметакрилате при деформации сжатия. Физика твердого тела, 1966, Т. 8, Вып. 5, С. 1962-1568.

59. Абрамов К. Б., Валицкий В. П., Злотин Н. А., Перегуб Б. П., Пухонто И. Я. Излучение, возникающее при быстрой деформации и разрушении металлов. Доклады АН СССР, 1971, Т. 201, С. 1322-1325.

60. Перельман М.Е., Хатиашвили Н.Г. О радиоизлучении при хрупком разрушении диэлектриков. Докл. АН СССР, 1981, Т. 256, № 4, С. 824-826.

61. Перельман М.Е., Хатиашвили Н.Г. Генерация электромагнитного излучения при колебаниях ЭМС и его проявления при землетрясениях. Докл. АН СССР, 1983, Т. 371, № 1, С. 80-83.

62. Мирошниченко Н.Г., Куксенко B.C. Излучение электромагнитных импульсов при зарождении трещин в твердых диэлектриках. Физика твердого тела, 1980, Т. 22, Вып. 5, С. 1531-1533.

63. Ласуков В.В., Мастов Ш.Р. Генерация электрического сигнала механически возмущенной средой. Журнал технической физики, 1988, Т. 58, Вып. 5, С. 946-950.

64. Мастов Ш.Р., Ласуков В.В. Теоретическая модель генерации электромагнитного сигнала в процессе хрупкого разрушения. Физика Земли, 1989, № 6, С. 38-48.

65. Малышков Ю.П. Диагностика разрушения твердых тел по характеристикам электромагнитной эмиссии. Канд. дис., Томск, 1986, 196с.

66. Гордеев В.Ф., Малышков Ю.П., Чахлов В.Л., Фурса Т.В., Биллер В.К., Елисеев В.П. Электромагнитная эмиссия диэлектрических материалов при статическом и динамическом нагружении. Журнал технической физики, 1994, Т. 64, Вып. 4. С. 57-67.

67. Малышков Ю. П., Фурса Т. В., Гордеев В. Ф., Картопольцев В. М., Черных Г. Ф. Источники и механизмы электромагнитной эмиссии в бетонах. Изв. ВУЗов, с. "Строительство", 1996, №12, С. 31-37.

68. Фурса Т.В. Механоэлектрические преобразования в композиционных диэлектрических материалах. Докт. дис., Томск, 2006,293с.

69. Беляев Л.М., Мартышев Ю.Н. О свечении при царапании кристаллов фтористого лития. Кристаллография, 1964, Т.9, Вып. 1, С. 117-119.

70. Воробьев А.А., Чаусов В.М., Гордеев В.Ф. Импульсное радиоизлучение при царапании некоторых диэлектрических материалов. Изв. ВУЗов, Физика, 1977, № 10, С. 126128.

71. Гольд P.M., Марков Г.П., Могила П.Г., Самохвалов М.А. Импульсное электромагнитное излучение минералов и горных пород подверженных механическому напряжению. Физика Земли, 1975, № 7, С. 109-111.

72. Дмитревский B.C., Корнилов Л.Н. Частичные разряды при механическом разрушении твердых диэлектриков//Изв. Томского политехнического ин-та. - 1975. - т.222. - С. 12-15.

73. Kyriazopoulos A., Anastasiadis С., Triantis D., Brown C.J. Non-destructive evaluation of cement-based materials from pressure-stimulated electrical emission — Preliminary results. Construction and Building Materials, 2011, Vol. 25, Is.4, P. 1980-1990.

74. Koktavy P. Experimental study of electromagnetic emission signals generated by crack generation in composite materials// Meas. Sci. Technol. 20 (2009) 015704 (8pp).

75. Triantis D., Stavrakas I., Kyriazopoulos A., Hloupis G., Agioutantis Z. Pressure stimulated electrical emissions from cement mortar used as failure predictors. International Journal of Fracture, 2012, Vol. 175, Is. 1,P. 53-61.

76. Яковицкая Г.Е. Методы и технические средства диагностики критических состояний горных пород на основе электромагнитной эмиссии. - Новособирск: параллель, 2008. - 315 с.

77. Беспалько А. А., Яворович JI. В., Федотов П. И., Овсянникова Т. В., Моисеев С. В. Исследование напряженно-деформированного состояния массива горных пород в окрестности скважин. Контроль. Диагностика. 2012, № 13, С. 18-22.

78. Беспалько A.A., Яворович JI.B., Виитман Е.В., Федотов П.И. Механоэлектрические преобразования в горных породах Таштагольского железорудного месторождения. Геодинамика, 2008. №1(7) С. 54-60.

79. Федотов П.И. Регистратор электромагнитных и акустических сигналов для мониторинга изменений напряженно-деформированного состояния горных пород. Кандидатская диссертация. ТПУ, 2011,142.

80. Беспалько A.A., Яворович JI.B., Колесникова С.И., Букреев В.Г., Мертвецов А.Н., Федотов П.И. Исследование изменений характеристик электромагнитных сигналов при одноосном сжатии образцов горных пород Таштагольского рудника // Изв. ВУЗов, Физика, 2011, №1/2, с. 78-84.

81. Малышков Ю.П. Диагностика разрушения твердых тел по характеристикам электромагнитной эмиссии // Дисс. на соиск. уч. степени к.т.н, Томск. - 1986. - 196 с.

82. Гордеев В.Ф. приборы и методы контроля качества диэлектрических материалов по параметрам их электромагнитной эмиссии // Дисс. на соиск. уч. степени к.т.н., Томск. - 1994. -140 с.

83. Aydin A., Prance R. J., Prance Н., Harland С. J. Observation of pressure stimulated voltages in rocks using an electric potential sensor. Applied Physics Letters, 2009, Vol.95, Is. 12.

84. Суржиков А.П., Фурса T.B., Хорсов H.H. К вопросу о механизме механоэлектрических преобразований в бетонах// ЖТФ, 2001, т.71, вып.1, с. 57-61.

85. Фурса Т.В., Савельев A.B., Осипов К.Ю. Исследование взаимосвязи параметров электромагнитного отклика из диэлектрических материалов с характеристиками ударного возбуждения//ЖТФ, 2003, т.73, вып. 11, с.59-63.

86. Фурса Т.В. Электромагнитный отклик на импульсное механическое возбуждение слоистых композиционных диэлектрических материалов// ЖТФ, 2006, т.76, вып. 11, с.137-140.

87. Суржиков А.П., Фурса Т.В. Механоэлектрические преобразования при упругом ударном возбуждении композиционных диэлектрических материалов// ЖТФ, 2008,т.78, вып.4, -С.71-76.

88. Фурса Т.В., Люкшин Б.А., Уцын Г.Е. Экспериментальное и теоретическое исследование характеристик электрического отклика на упругое ударное возбуждение пьезосодержащих гетерогенных материалов// Дефектоскопия, 2011, № 10, С. 35-40.

89. Фурса Т.В., Люкшин Б.А., Уцын Г.Е. Связь электрического отклика с характеристиками упругих волн при ударном возбуждении гетерогенных диэлектрических материалов, содержащих пьезоэлектрические включения// ЖТФ, 2013, том. 83, вып. 2, С.USUS.

90. Фурса Т.В., Суржиков А.П., Осипов К.Ю. Разработка акустоэлектрического метода определения пористости диэлектрических материалов// Дефектоскопия. - 2007. - № 2. - С. 2734

91. Фурса Т.В., Суржиков А.П., Хорсов H.H., Осипов К.Ю. Исследование взаимосвязи степени напряженно-деформированного состояния композиционных материалов с параметрами электромагнитного отклика на импульсное механическое возбуждение// Журнал технической физики. - 2006. - Т.76, вып.4,— С. 129-132.

92. Суржиков В. П., Хорсов Н. Н., Хорсов П. Н. О возможности использования фазовых характеристик аналитического сигнала отклика при механоэлектрических преобразованиях для контроля напряженно-деформированного состояния. Контроль. Диагностика. 2013, № 9, С. 1721.

93. Суржиков В. П. , Хорсов Н. Н. , Хорсов П. Н. Влияние объемной дефектности на пространственно-временные характеристики электромагнитного отклика при акустоэлектрических преобразованиях в диэлектрических образцах. Дефектоскопия. 2012, № 2, С. 15-20.

94. Осипов К.Ю. Разработка методов неразрушающего контроля строительных материалов, основанных на явлении механоэлектрических преобразований. Канд. дис. Томск. -2007. - 167с.

95. Т.В.Фурса, А.П.Суржиков, К.Ю.Осипов Способ контроля прочности изделий из твердых материалов Патент на изобретение, №2380675 с приоритетом от 01.12.2008г. опубликовано 27.01.2010 Бюл.З.

96. Фурса Т.В., Данн Д.Д. Механоэлектрические преобразования в гетерогенных материалах, содержащих пьезоэлектрические включения// ЖТФ, 2011, том.81, вып.8, С.53-58.

97. Фурса Т.В., Суржиков А.П., Хорсов H.H., Данн Д.Д. Исследование влияния влажности на параметры механоэлектрических преобразований в бетонах// ЖТФ, 2010, том 80, вып. 9, С.63-67.

98. Фурса Т.В., Данн Д.Д., Осипов К.Ю.,Нестерук Д.А. Влияние влажности на параметры электрического сигнала при импульсном механическом возбуждении гетерогенных материалов, содержащих пьезоэлектрические включения// Дефектоскопия, 2011, №6, С.57-66.

99. Фурса Т.В., Суржиков А.П., Осипов К.Ю., Данн Д.Д. «Способ определения влажности изделий из твердых материалов» №2408880.

100. Фурса Т.В., Суржиков А.П., Осипов К.Ю., Данн Д.Д. Неразрушающий механоэлектрический метод определения прочности бетона в изменяющихся температурно-влажностных условиях //Дефектоскопия, 2009. -№ 9 -с. 88-96.

101. Фурса Т. В. , Осипов К. Ю. , Данн Д. Д. Разработка неразрушающего метода контроля прочности бетона с дефектной структурой на основе явления механоэлектрических преобразований // Дефектоскопия. - 2011 - №. 5 - С. 39-47.

102. Фурса Т. В., Данн Д. Д. , Осипов К. Ю. Разработка механоэлектрического метода определения места локализации дефекта в изделии из бетона // Контроль. Диагностика. - 2012 -№. 11(173)-С. 66-69.

103. Фурса Т. В. , Данн Д. Д. , Осипов К. Ю. , Чеховских С. И. Разработка импакт электрического метода определения места локализации дефекта в изделии из бетона [Электронный ресурс] // Вестник науки Сибири. - 2013 - №. 1(7). - С. 111-116.

104. Фурса Т. В. , Осипов К. Ю. , Данн Д. Д. Разработка метода контроля динамики изменения дефектности бетона под действием циклического замораживания-оттаивания на основе явления механоэлектрических преобразований // Письма в журнал технической физики. -2011 - Т. 37,Вып. 7-С. 1-7.

105. Фурса Т. В. , Осипов К. Ю. , Данн Д. Д. Разработка метода определения концентрации и местоположения трещин в бетонах на основе явления механоэлектрических преобразований [Электронный ресурс] // Вестник науки Сибири. - 2012 - №. 4 (5). - С. 89-94.

106. Фурса Т. В., Осипов К. Ю., Данн Д. Д. Разработка нового неразрушающего метода контроля процесса трещинообразования в бетоне под воздействием климатических факторов // Технологии бетонов. - 2013 - №. 2 - С. 34-36.

107. Фурса Т. В. , Суржиков А. П. , Данн Д. Д. , Осипов К. Ю. Связь параметров механоэлектрических преобразований с глубиной трещины в бетоне // Контроль. Диагностика. -2012-№. 13-С. 33108. Фурса Т. В. , Суржиков А. П. , Осипов К. Ю. , Данн Д. Д. Разработка метода

определения дефектности бетона на основе явления механоэлектрических преобразований // Контроль. Диагностика. - 2011 - №. 11 - С. 21-24.

109. Фурса Т.В., Суржиков А.П., Данн Д.Д. Разработка метода дефектоскопии гетерогенных диэлектрических материалов, основанного на использовании явления механоэлектрических материалов// Дефектоскопия, №1,2010, С.8-13.

110. Фурса Т.В., Осипов К.Ю. , Данн Д.Д. Пат. 2453824 Российская Федерация, МПК G01N. Способ контроля прочности изделий из твердых материалов [Текст] /; заявитель и патентообладатель Томский политехнический университет (RU). — № 2011106692 ; заявл. 22.02.2011 ; опубл. 20.06.2012, Бюл. № 17. — 12 с.: ил.

111. Осипов К.Ю., Фурса Т.В. Свидетельство гос. per. программы № 2013615543 Расчет максимального коэффициента взаимной корреляции и сдвига спектров регистрируемых электромагнитных сигналов.

112. Осипов, Фурса Свидетельство гос. per. программы № 2014615785 Расчет коэффициента затухания различных частот электромагнитного сигнала.

113. Хейфец JL И., Неймарк А. В. Многофазные процессы в пористых средах. М.: Наука, 1982.-320 с.

114.0бщий курс физики. Электричество. Д.В. Сивухин. 1996. Т.3.4.1. С.252.

115. Елисеева, И.И. Общая теория статистики, учебник для вузов / И.И. Елисеева, М.М. Юзбашев. — 5-е изд. пер. и доп. - М.: Финансы и статистика, 2004. - 656 с.

116. Осипов К. Ю. , Фурса Т. В. Разработка метода определения глубины открытой трещины в бетоне по параметрам затухания электрического отклика на упругое ударное возбуждение // Письма в журнал технической физики. - 2013 - Т. 39. - Вып. 10. - С. 65-71.

117. Горчаков Г.И.,Капкан М.М., Скрамтаев Б.Г. Повышение морозостойкости бетона в конструкциях промышленных и гидротехнических сооружений. М.: Стройиздат, 1965. - 194 с.

118. Шамина О.Г., Понятовская В.И., Стрижков С.А. Модельные исследования распространения упругих волн в пластически деформируемых и трещиноватых средах // Известия АН СССР. Физика Земли. 1978. № 6. С. 45-49.

119. Стрижков С.А. Исследование характера частотных изменений Р-волны на моделях случайно трещиноватых сред // Известия АН СССР. Физика Земли. 1981. № 5. С. 87-92.

120. Фурса Т.В., Осипов К.Ю. Повышение точности механоэлектрического метода определения прочности бетона// Дефектоскопия, 2012, № 12, С. 49-54

СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ

МЕТОДИКА РЕГИСТРАЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОТКЛИКА НА УПРУГОЕ УДАРНОЕ ВОЗБУЖДЕНИЕ ГЕТЕРОГЕННЫХ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Проблемной научно-исследовательской лабораторией Электроники диэлектриков и полупроводников Института неразрушающего контроля Национального исследовательского Томского политехнического университета

2 СОГЛАСОВАНО

Проректор -директор ИНК ТПУ В.А. Клименов

3 РАБОЧАЯ ГРУППА

А.П. Суржиков - руководитель ПНИЛ ЭДиП ИНК Т.В. Фурса - ведущий научный сотрудник ПНИЛ ЭДиП ИНК К.Ю. Осипов - старший научный сотрудник ПНИЛ ЭДиП ИНК Д.Д. Данн - инженер-исследователь ПНИЛ ЭДиП ИНК

4 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Ректора ТПУ № 12624 от 29.11.2012

Дата введения

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящий стандарт СТО ИНК 001-2012 предназначен для исследований прочности и дефектности образцов строительных материалов из бетона путем регистрации электрического отклика на упругое ударное возбуждение.

2 ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ И ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

2.1 Помещение лаборатории должно соответствовать требованиям пожарной безопасности по ГОСТ 12.1.004.

2.2 Лаборатория должна иметь средства пожаротушения по ГОСТ 12.4.009.

2.3 При работе с электроприборами необходимо соблюдать правила электробезопасности в соответствии с ГОСТ 12.1.019

3 ТРЕБОВАНИЯ К КВАЛИФИКАЦИИ ИСПОЛНИТЕЛЯ

К выполнению исследований допускаются лица, имеющие квалификацию инженера, инженера-дефектоскописта, имеющие опыт работы на соответствующем оборудовании.

4 УСЛОВИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

При выполнении подготовки проб к исследованию соблюдают следующие внешние условия:

• температура окружающей среды (20±10)°С;

• относительная влажность воздуха не более 80%;

• атмосферное давление (630-800) мм.рт.ст. или (84,0 - 106,7) кПа.

Регистрацию электрического отклика проводят в условиях, рекомендуемых

в руководстве по эксплуатации к приборам.

СТО ИНК 001-2012

5 СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ, ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТА

При выполнении исследований применяют следующие средства измерений и вспомогательные устройства:

Штангенциркуль ШЦ, КТ 2 Резистор сопротивления 30 МОм Источник питания, ±15 В Усилитель: диапазон частот: от 1 до 200 кГц, коэффициент усиления 10,100 и 1000

Плата АЦП National Instruments PCI-6133 или любой другой АЦП с интерфейсом связи с компьютером со следующими параметрами: разрешение: 14 bit ; максимальная частота оцифровки 2.5 MHz; максимальный диапазон измеряемых сигналов ±10 В.

6 ПОДГОТОВКА ОБРАЗЦОВ

Перед началом исследований образцы высушивают в течение 5-7-ми дней при комнатной температуре и нормальной влажности, затем с помощью кисти (щетки) их очищают от внешних загрязнений. После этого с помощью щтангенциркуля или линейки измеряют геометрические размеры образца, параметры которого не должны быть менее (50х50)±2 мм. Результаты измерений заносят в журнал.

7 МЕТОДИКА РЕГИСТРАЦИИ

7.1 Сущность метода

Сущность метода состоит в том, в образце строительного материала при

воздействии упругих акустических колебаний на источники механоэлектрических

преобразований возникает электрическое поле. В результате появления на

приемном электроде свободных носителей заряда индуцированных

электрическим полем, через сопротивление измерительной схемы начинает

протекать электрический ток. Основная задача методики состоит в том, чтобы

измерить меняющееся во времени напряжение на резисторе известного номинала

при протекании через него электрического тока. 4

ГОСТ 166 ГОСТ 24238

7.2 Подготовка к выполнению регистрации сигнала

Образец устанавливают на измерительный стол. На образец сверху устанавливают измерительный зонд. Затем включают в сеть источник питания ударного устройства, и предусилителей приемного датчика.

Соединяют выход приемного усилителя с входом АЦП платы ввода-вывода, установленной в компьютере. На персональном компьютере запустить программу регистрации «Measurement».

7.3 Регистрация сигнала

В программе регистрации «Measurement» устанавливают параметры приема сигналов (вход, к которому подключен входной сигнал, верхние и нижние границы частот для фильтров и т.д.). Нажимают на кнопку "Start" в программе регистрации, и система переходит в режим ожидания сигнала. Затем нажимают на кнопку «Старт» источника питания ударного устройства. В результате чего происходит удар, и возникающий в образце сигнал записывается в системе регистрации при превышении им (сигналом) заданного порога. Амплитуда регистрируемых сигналов для анализа должна быть не менее 0,005 В, при коэффициенте усиления 10. Если сигнал не появляется, то необходимо повторить измерение, или понизить уровень срабатывания системы. После регистрации сигнал и его спектр для дальнейшей обработки и анализа записывают в текстовый файл формата *.csv, разделенный символом табуляции и предназначенный для представления табличных данных. В первом столбце таблицы находится колонка временных отсчетов, а во втором амплитуда сигнала