RU2131599C1

RU2131599C1 - Process of nondestructive inspection of quality of finished concrete articles

Info

Publication number: RU2131599C1
Application number: RU96123257A
Authority: RU
Inventors: Г.В. Слюсарев
Original assignee: Ставропольский государственный технический университет
Priority date: 1996-12-06
Filing date: 1996-12-06
Publication date: 1999-06-10

Abstract

FIELD: construction industry. SUBSTANCE: process is meant for random or complete nondestructive inspection of finished concrete products. For realization of process inspected article is suspended by flexible members arranged in pairs in two planes perpendicular to longitudinal axis of inspected article. Distance between planes does not exceed distance between sections corresponding to supporting ones under operational conditions. Flexural vibrations are excited in inspected article. Quality of finished concrete article is evaluated by dependence of frequency and decrement of vibrations on distance between planes of its suspension as well by value of parameter characterizing degree of hysteresis dependence of frequency and decrement of vibrations under single-cycle change of distance between planes of suspension. Flexural vibrations can be excited from one of butts of article by means of radiator placed at angle of 5-20 deg with reference to longitudinal axis of article. EFFECT: increased accuracy and informativity of inspection with simultaneous simplification of process. 4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к строительству, а именно к производству железобетонных изделий, и может быть использовано при выборочном или сплошном неразрушающем контроле готовых строительных изделий из железобетона. The invention relates to construction, namely to the production of reinforced concrete products, and can be used for selective or continuous non-destructive testing of finished building products from reinforced concrete.

Известен способ неразрушающего контроля качества готового железобетонного изделия (Временная инструкция по контролю качества готовых железобетонных изделий, деталей и конструкций неразрушающим методом. ВСН-6630-72. Минстрой СССР, 1976), включающий установку контролируемого изделия на опорах в соответствии с условиями эксплуатации, возбуждение в нем изгибных колебаний, определение резонансной частоты колебаний изделия, сравнение полученного значения динамического параметра контролируемого изделия с тем же показателем, полученным на эталонном изделии. Известный способ позволяет произвести оценку жесткости и несущей способности контролируемого изделия лишь по одному параметру - частоте колебаний. A known method of non-destructive quality control of a finished reinforced concrete product (Temporary instruction for quality control of finished reinforced concrete products, parts and structures by a non-destructive method. VSN-6630-72. USSR Ministry of Construction, 1976), including the installation of a controlled product on supports in accordance with operating conditions, excitation in bending vibrations, determining the resonant frequency of the product’s vibrations, comparing the obtained value of the dynamic parameter of the controlled product with the same indicator obtained on the standard product. The known method allows to evaluate the stiffness and bearing capacity of the controlled product according to only one parameter - the oscillation frequency.

Недостаток этого способа заключается в том, что он обладает невысокой точностью и недостаточной информативностью. Действительно, установка изделий на опорах приводит к тому, что в изделиях при динамическом контроле возникают паразитные крутильные колебания, приводящие к двугорбости амплитудно-частотной характеристики, а следовательно, к дополнительной погрешности при определении резонансной частоты. Кроме того, при установке изделий на опорах резонансная частота изделия лежит в низкочастотном звуковом диапазоне, то есть измерения проводятся в условиях паразитной наводки от электрической сети. The disadvantage of this method is that it has low accuracy and lack of information. Indeed, the installation of products on supports leads to the occurrence of spurious torsional vibrations in the products during dynamic control, leading to bumps of the amplitude-frequency characteristics and, consequently, to an additional error in determining the resonant frequency. In addition, when installing products on supports, the resonant frequency of the product lies in the low-frequency sound range, that is, measurements are carried out under conditions of spurious interference from the electrical network.

Известен также способ неразрушающего контроля качества готового железобетонного изделия (Методические рекомендации по оценке прочности, жесткости и трещиностойкости готовых предварительно напряженных изделий и конструкций серийного выпуска неразрушающим динамическим методом, ТбилЗНИИЭП, Мецниереба, 1973, с. 7 - 29), включающий установку контролируемого изделия на опорах в соответствии с условиями эксплуатации, возбуждение в нем изгибных колебаний, определение частоты и декремента колебаний, сравнение полученных значений динамических параметров контролируемого изделия со значениями тех же параметров, полученных на эталонном при тех же режимах контроля и определение по результатам сравнения показателей качества готового изделия. There is also a method of non-destructive quality control of a finished reinforced concrete product (Methodological recommendations for assessing the strength, stiffness and crack resistance of finished prestressed products and serial production structures by a non-destructive dynamic method, TbilZNIIEP, Metsniereba, 1973, pp. 7-29), including installing the controlled product on supports in accordance with operating conditions, excitation of bending vibrations in it, determination of the frequency and decrement of vibrations, comparison of the obtained values of dynamic the parameters of the controlled product with the values of the same parameters obtained at the reference under the same control modes and determination by the results of comparing the quality indicators of the finished product.

Этот способ позволяет произвести оценку не только жесткости, несущей способности, но и трещиностойкости изделий, однако он не позволяет получить высокую точность при определении динамических параметров изделий из-за низкой помехозащищенности. Кроме того, необходимость закрепления контролируемых изделий на опорах приводит к усложнению самой процедуры контроля. This method allows you to evaluate not only the stiffness, bearing capacity, but also the crack resistance of the products, however, it does not allow to obtain high accuracy in determining the dynamic parameters of the products due to low noise immunity. In addition, the need to fix the controlled products on the supports leads to a complication of the control procedure itself.

В основу изобретения поставлена задача разработать способ неразрушающего качества готового железобетонного изделия с такими условиями, обеспечивающими протекание действий, входящих в состав способа, при которых отсутствовали бы побочные колебания в изделиях, улучшилась бы форма регистрируемых колебаний, снизилась бы энергия, необходимая для возбуждения колебаний, то есть повысились бы точность, необходимая для возбуждения колебаний, то есть повысились бы точность и информативность контроля при одновременном упрощении его процесса. The basis of the invention is the task to develop a method of non-destructive quality of a finished reinforced concrete product with such conditions that ensure the flow of actions included in the method under which there would be no side vibrations in the products, the shape of the recorded vibrations would improve, the energy required to excite the vibrations would decrease, then there would be an increase in the accuracy necessary to initiate oscillations, that is, an increase in the accuracy and information content of the control while simplifying its process.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в способе неразрушающего контроля качества готового железобетонного изделия, включающем установку контролируемого изделия, возбуждение в нем изгибных колебаний и определение частоты и декремента колебаний, установку контролируемого изделия осуществляют путем подвешивания его на гибких элементах, расположенных попарно в двух плоскостях, перпендикулярных продольной оси контролируемого изделия, расстояние между плоскостями подвеса не превышает расстояния между сечениями, соответствующими опорным в условиях эксплуатации изделия, при этом определяют зависимость частоты и декремента колебаний от расстояния между плоскостями подвеса, по которой оценивают качество готового железобетонного изделия. The solution to this problem is ensured by the fact that in the non-destructive quality control method of the finished reinforced concrete product, including the installation of the controlled product, the excitation of bending vibrations in it and the determination of the frequency and decrement of vibrations, the installation of the controlled product is carried out by hanging it on flexible elements arranged in pairs in two planes, perpendicular to the longitudinal axis of the controlled product, the distance between the suspension planes does not exceed the distance between the sections, respectively supporting in operating conditions of the product, while determining the dependence of the frequency and decrement of vibrations on the distance between the planes of the suspension, which assess the quality of the finished reinforced concrete product.

При определении зависимости частоты и декремента колебаний от расстояния между плоскостями повеса, целесообразно расстояние между плоскостями подвеса изменять симметрично относительно опорных сечений изделия от максимального (минимально допустимого) значения в сторону уменьшения (увеличения) до минимально допустимого (максимального) значения, а затем в сторону увеличения (уменьшения) до максимального (минимально допустимого) значения. В этом случае качество готового железобетонного изделия оценивают по величине параметра, характеризующего степень гистерезисности зависимостей частоты и декремента колебаний при одноцикличном изменении расстояния между плоскостями подвеса. Необходимо пояснить, что под минимально допустимым расстоянием между плоскостями подвеса следует понимать минимальное расстояние, при котором контролируемое изделие, установленное на подвесах, еще будет находиться в состоянии устойчивого равновесия, то есть его можно будет испытывать предлагаемым способом. Выбор же граничных значений диапазона изменения расстояния между подвесами сделан в связи с необходимостью обеспечения изменения расстояния между плоскостями подвеса в максимально возможном диапазоне, поскольку при этом, как показали проведенные эксперименты, наблюдаемый эффект наиболее выражен. When determining the dependence of the frequency and decrement of vibrations on the distance between the planes of the suspension, it is advisable to change the distance between the planes of the suspension symmetrically relative to the reference sections of the product from the maximum (minimum acceptable) value in the direction of decreasing (increasing) to the minimum acceptable (maximum) value, and then in the direction of increasing (decrease) to the maximum (minimum acceptable) value. In this case, the quality of the finished reinforced concrete product is evaluated by the value of the parameter characterizing the degree of hysteresis of the dependences of the frequency and decrement of vibrations with a single-cycle change in the distance between the suspension planes. It must be clarified that the minimum allowable distance between the planes of the suspension should be understood as the minimum distance at which the controlled product installed on the suspensions will still be in a state of stable equilibrium, that is, it can be tested by the proposed method. The choice of the boundary values of the range of variation of the distance between the suspensions was made in connection with the need to ensure changes in the distance between the planes of the suspension in the maximum possible range, since in this case, as the experiments showed, the observed effect is most pronounced.

Выгодно осуществлять возбуждение изгибных колебаний с одного из торцов контролируемого изделия излучателем, расположенным под углом 5 - 20^o относительно продольной оси изделия.It is advantageous to initiate bending vibrations from one of the ends of the controlled product with a radiator located at an angle of 5 - 20 ^o relative to the longitudinal axis of the product.

Преимущество предлагаемого способа заключается в том, что закрепление контролируемого изделия на гибких связях позволяет:
упростить саму процедуру закрепления контролируемого изделия;
избавиться от побочных колебаний, например, крутильных, а также от побочных резонансов, приводящих к двугорбости амплитудно-частотной характеристики изделия;
улучшить форму регистрируемых колебаний из-за отсутствия сухого трения в опорных сечениях;
снизить величину энергии, необходимую для возбуждения в изделиях колебаний, за счет снижения потерь, связанных с диссипацией колебательной энергии в опорах;
- повысить помехозащищенность и улучшить условия труда операторов за счет возможности проведения измерений в более высокочастотном диапазоне;
- снизить акустическую связь опорных зон как между собой, так и непосредственно с испытуемым изделием.The advantage of the proposed method is that the fastening of the controlled product to flexible connections allows you to:
to simplify the procedure of fixing the controlled product;
get rid of side vibrations, for example, torsional, as well as side resonances, leading to bumps of the frequency response of the product;
improve the shape of recorded vibrations due to the absence of dry friction in the reference sections
to reduce the amount of energy needed to excite oscillations in the products, by reducing losses associated with the dissipation of vibrational energy in the supports;
- increase noise immunity and improve the working conditions of operators due to the possibility of taking measurements in a higher frequency range;
- reduce the acoustic connection of the support zones, both among themselves and directly with the test product.

Иными словами, предложенный способ позволяет повысить точность контроля железобетонных изделий динамическим методом и одновременно упростить процесс проведения. In other words, the proposed method improves the accuracy of control of reinforced concrete products by the dynamic method and at the same time simplifies the process.

Дополнительное преимущество предлагаемого способа заключается в возможности определения зависимости динамических параметров контролируемого изделия от расстояния между плоскостями подвеса, что повышает информативность контроля. Действительно, при одноцикличном изменении расстоянии между плоскостями подвеса наблюдается неоднозначная зависимость частоты и декремента колебаний от указанного выше расстояния, иными словами, имеет место гистерезис. При этом, как показали эксперименты, степень гистерезисности определяемых зависимостей однозначно взаимосвязана с качеством готового железобетонного изделия. An additional advantage of the proposed method is the ability to determine the dependence of the dynamic parameters of the controlled product on the distance between the planes of the suspension, which increases the information content of the control. Indeed, with a single-cycle change in the distance between the suspension planes, an ambiguous dependence of the frequency and decrement of oscillations on the above distance is observed, in other words, hysteresis takes place. At the same time, experiments have shown that the degree of hysteresis of the determined dependencies is uniquely interconnected with the quality of the finished reinforced concrete product.

Возбуждение же изгибных колебаний с одного из торцов изделия позволяет при ориентации излучателя в указанном выше диапазоне углов обеспечить приблизительно те же результаты, что и при возбуждении колебаний с помощью излучателя, расположенного в середине пролета контролируемого изделия. Однако возбуждение колебаний с торца изделия существенно упрощает процедуру контроля, так как отпадает необходимость в обеспечивании доступа к нижней поверхности изделия. The excitation of bending vibrations from one of the ends of the product allows the orientation of the emitter in the above range of angles to provide approximately the same results as when excited by an emitter located in the middle of the span of the controlled product. However, the excitation of vibrations from the end of the product greatly simplifies the control procedure, since there is no need to provide access to the lower surface of the product.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг.2 - схема возбуждения изгибных колебаний с одного из торцов изделия; на фиг.3 изображены зависимости частоты f (сплошная линия) и декремента колебаний (штрих-пунктирная) при одноцикличном изменении расстояния между плоскостями подвеса для двух изделий: А и Б. In FIG. 1 shows a block diagram of a device that implements the proposed method; figure 2 is a diagram of the excitation of bending vibrations from one of the ends of the product; figure 3 shows the dependence of the frequency f (solid line) and the decrement of vibration (dash-dotted) with a single-cycle change in the distance between the suspension planes for two products: A and B.

Устройство для осуществления способа неразрушающего контроля качества готового железобетонного изделия включает контролируемое железобетонное изделие 1, подвешенное на гибких элементах 2. излучатель 3 и приемник 4 механических колебаний, генератор 5 и измерительный блок 6. A device for implementing the method of non-destructive quality control of a finished reinforced concrete product includes a controlled reinforced concrete product 1 suspended on flexible elements 2. a transmitter 3 and a receiver 4 of mechanical vibrations, a generator 5 and a measuring unit 6.

Способ осуществлялся следующим образом. The method was carried out as follows.

Контролируемое железобетонное изделие 1 подвешивают на гибких элементах 2, которые располагают попарно в двух плоскостях, перпендикулярных продольной оси контролируемого изделия 1. Расстояние между плоскостями подвеса не должно превышать расстояния между сечениями, соответствующими опорным в условиях эксплуатации изделия 1. После этого на противоположных поверхностях контролируемого изделия 1 устанавливают излучатель 3 и приемник 4 механических колебаний, которые затем подключают соответственно к генератору 5 и измерительному блоку 6. The controlled reinforced concrete product 1 is suspended on flexible elements 2, which are arranged in pairs in two planes perpendicular to the longitudinal axis of the controlled product 1. The distance between the suspension planes should not exceed the distance between the sections corresponding to the reference ones under the operating conditions of the product 1. After that, on opposite surfaces of the controlled product 1 set the emitter 3 and the receiver 4 of mechanical vibrations, which are then connected respectively to the generator 5 and the measuring unit 6.

Затем осуществляется возбуждение в контролируемом изделии 1 изгибных колебаний путем подачи на излучатель 3 механических колебаний электрического сигнала заданного уровня от генератора 5. Колебания контролируемого изделия 1 преобразуют с помощью приемника 4 механических колебаний в электрический сигнал, по величине которого (измеренного с помощью измерительного блока 6) судят об амплитуде колебаний контролируемого изделия 1. Изменяя частоту электрического сигнала, подаваемого от генератора 5 на излучатель 3 механических колебаний, измеряют амплитудно-частотную характеристику контролируемого изделия 1, по которой определяют резонансную частоту и декремент колебаний (для режима вынужденных колебаний). Здесь следует отметить, что при измерении амплитудно-частотной характеристики изделия 1 величину энергии, подаваемой на излучатель 3 механических колебаний, поддерживают на заданном уровне. Если по условиям контроля необходимо измерить также частоту и логарифмической декремент колебаний изделия 1 в режиме свободных затухающих колебаний, то после измерения амплитудно-частотной характеристики контролируемое изделие вводят в резонансный режим и отключают излучатель 3 механических колебаний от генератора 5, в результате чего в изделии 1 устанавливаются свободные затухающие колебания, которые регистрируются с помощью измерительного блока 6. Then, the bending vibrations are excited in the controlled product 1 by applying mechanical vibrations to the emitter 3 of an electric signal of a predetermined level from the generator 5. The oscillations of the controlled product 1 are converted using a mechanical oscillation receiver 4 into an electric signal, the magnitude of which (measured using measuring unit 6) judge the amplitude of the oscillations of the controlled product 1. By changing the frequency of the electrical signal supplied from the generator 5 to the emitter 3 of mechanical vibrations, measure They select the amplitude-frequency characteristic of the controlled product 1, which determines the resonant frequency and decrement of oscillations (for the forced oscillation mode). It should be noted that when measuring the amplitude-frequency characteristics of the product 1, the amount of energy supplied to the emitter 3 of mechanical vibrations is maintained at a given level. If according to the control conditions it is also necessary to measure the frequency and logarithmic decrement of the oscillations of the product 1 in the mode of free damped oscillations, then after measuring the amplitude-frequency characteristic, the controlled product is introduced into the resonant mode and the emitter 3 of the mechanical oscillations is disconnected from the generator 5, as a result of which the products are installed in 1 free damped oscillations, which are recorded using the measuring unit 6.

Благодаря подвеске контролируемого изделия 1 на гибких элементах 2, например, тросах, не препятствующих виброперемещениям, повышается точность контроля, так как в изделии 1 не возникает каких-либо других колебаний помимо изгибных, например, крутильных; улучшается форма регистрируемых колебаний, так как на результаты измерений не влияет сухое трение в опорах. Кроме того, регистрируемая амплитудно-частотная характеристика смещается в область более высоких частот, что снижает уровень наводки от электрической сети и упрощает процесс контроля. Thanks to the suspension of the controlled product 1 on flexible elements 2, for example, cables that do not interfere with vibratory movements, the control accuracy is increased, since in the product 1 there are no other vibrations other than bending, for example, torsional; the shape of the recorded vibrations improves, since the dry friction in the bearings does not affect the measurement results. In addition, the recorded amplitude-frequency characteristic is shifted to the region of higher frequencies, which reduces the level of pickup from the electric network and simplifies the monitoring process.

Далее, не изменяя схемы измерений, осуществляют определение резонансной частоты и/или частоты свободных колебаний контролируемого изделия 1, а также декремента колебаний при другом расстоянии между плоскостями подвеса контролируемого изделия 1. Изменяя ступенчато и симметрично относительно опорных сечений изделия 1 расстояние между плоскостями подвеса от максимального Lmax до минимально допустимого Lmin, определяют зависимость частоты и декремента колебаний от расстояния между плоскостями подвеса при уменьшении этого расстояния. После этого определяют те же зависимости, но при ступенчатом увеличении расстояния между плоскостями подвеса от минимального допустимого до максимального значения. Further, without changing the measurement scheme, the resonance frequency and / or the frequency of free vibrations of the controlled product 1 are determined, as well as the decrement of vibrations for a different distance between the suspension planes of the controlled product 1. Changing the distance between the suspension planes stepwise and symmetrically with respect to the reference sections of the product 1 from the maximum Lmax to the minimum allowable Lmin, determine the dependence of the frequency and decrement of vibrations on the distance between the suspension planes with a decrease in this distance. After that, the same dependencies are determined, but with a stepwise increase in the distance between the suspension planes from the minimum allowable to the maximum value.

Указанные зависимости могут быть определены и при других режимах, а именно сначала расстояние между плоскостями подвеса ступенчатого увеличивают от минимального допустимого до максимального, равного расстоянию между сечениями, соответствующими опорным в условиях эксплуатации изделия, а затем уменьшают ступенчато от максимального до минимально допустимого. The indicated dependences can be determined in other modes, namely, first the distance between the planes of the step suspension is increased from the minimum permissible to the maximum equal to the distance between the sections corresponding to the reference ones under the operating conditions of the product, and then they are reduced stepwise from the maximum to the minimum allowed.

На фиг. 3 представлены зависимости частоты и декремента колебаний при одноцикличном изменении расстояния между плоскостями подвеса. Как следует из представленных зависимостей, они имеют четко выраженный гистерезисный характер, причем у изделия А, изготовленного с точным соблюдением всех условий технологических операций, параметр, характеризующий степень гистерезисности (например, площадь незамкнутой петли гистерезиса), имеет меньшее значение, чем у изделия Б, изготовленного с нарушением условий технологических операций. In FIG. Figure 3 shows the dependences of the frequency and decrement of oscillations with a single-cycle change in the distance between the suspension planes. As follows from the presented dependences, they have a clearly expressed hysteresis character, and for a product A made with exact observance of all the conditions of technological operations, the parameter characterizing the degree of hysteresis (for example, the area of an open hysteresis loop) is less important than for a product B, manufactured in violation of the conditions of technological operations.

Использование параметра, характеризующего степень гистерезисности зависимостей частоты и декремента колебаний при одноцикличном изменении расстояния между плоскостями подвеса, позволяет, во-первых, получить однозначную зависимость между измеряемым параметром и качеством готового изделия, а во-вторых, повысить информативность результатов контроля благодаря тому, что сужение о качестве изделия выносится на основании не одного, а нескольких измерений одних и тех же величин. The use of a parameter characterizing the degree of hysteresis of the dependences of the frequency and decrement of vibrations with a one-cycle change in the distance between the suspension planes allows, firstly, to obtain an unambiguous dependence between the measured parameter and the quality of the finished product, and secondly, to increase the information content of the control results due to the narrowing about the quality of the product is made on the basis of not one, but several measurements of the same values.

Возбуждение изгибных колебаний с одного из торцов контролируемого изделия с помощью излучателя, расположенного под углом 5 - 20^o относительно продольной оси изделия, может, в принципе, быть осуществлено при любой установке контролируемого изделия. Однако при подвеске контролируемого изделия 1 на гибких элементах 2 предлагаемый режим возбуждения колебаний существенно упрощает сам процесс контроля. Действительно, подвешивание контролируемого изделия может быть осуществлено не обязательно как в прототипе в специально оборудованном месте, где установлены опоры, а отсутствие необходимости обеспечения доступа к нижней поверхности изделия позволяет существенно сократить время на подготовку к испытаниям.The excitation of bending vibrations from one of the ends of the controlled product using a radiator located at an angle of 5 - 20 ^o relative to the longitudinal axis of the product can, in principle, be carried out with any installation of the controlled product. However, when suspending the controlled product 1 on flexible elements 2, the proposed mode of excitation of oscillations greatly simplifies the control process itself. Indeed, the suspension of the controlled product can be carried out not necessarily as in the prototype in a specially equipped place where the supports are installed, and the absence of the need to provide access to the lower surface of the product can significantly reduce the time for preparation for testing.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет обеспечить высокую точность и информативность контроля готовых железобетонных изделий и одновременно упростить процесс его проведения. . Thus, the proposed method allows to provide high accuracy and informative control of finished reinforced concrete products and at the same time simplify the process of its implementation. .

Claims

1. The method of non-destructive quality control of a finished reinforced concrete product, including installing a controlled product in accordance with operating conditions, exciting bending vibrations in it and determining the frequency and decrement of vibration, characterized in that the installation of the controlled product is carried out by hanging it on flexible elements located in pairs in two planes perpendicular to the longitudinal axis of the controlled product, the distance between the planes of the suspension does not exceed the distance between the sections, corresponding to the reference operating conditions of the product, while determining the dependence of the frequency and decrement of vibrations on the distance between the planes of the suspension, which assess the quality of the finished reinforced concrete product.

2. The method according to claim 1, characterized in that the distance between the suspension planes is changed symmetrically relative to the reference sections of the product from the maximum value in the direction of decrease to the minimum acceptable value, and then in the direction of increase to the maximum value.

3. The method according to p. 1, characterized in that the distance between the suspension planes is changed symmetrically relative to the reference sections of the product from the minimum allowable value in the direction of increase to the maximum value, and then in the direction of decrease to the minimum allowable value.

4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the quality of the finished reinforced concrete product is evaluated by the value of a parameter characterizing the degree of hysteresis of the dependences of the frequency and decrement of vibrations with a single-cycle change in the distance between the suspension planes.

5. The method according to claim 1, characterized in that the excitation of bending vibrations is carried out from one of the ends of the controlled product emitter located at an angle of 5 to 20 ^o relative to the longitudinal axis of the product.