WO2011145977A1 - Способ анализа структуры и прочности бетона и устройство для его осуществления - Google Patents

Способ анализа структуры и прочности бетона и устройство для его осуществления Download PDF

Info

Publication number
WO2011145977A1
WO2011145977A1 PCT/RU2011/000112 RU2011000112W WO2011145977A1 WO 2011145977 A1 WO2011145977 A1 WO 2011145977A1 RU 2011000112 W RU2011000112 W RU 2011000112W WO 2011145977 A1 WO2011145977 A1 WO 2011145977A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
concrete
drilling
cutting
strength
drilling tool
Prior art date
Application number
PCT/RU2011/000112
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Сергей Михайлович АНПИЛОВ
Юрий Вениаминович ВОЛКОВ
Геннадий Васильевич МУРАШКИН
Василий Геннадиевич МУРАШКИН
Андрей Сергеевич РЫЖКОВ
Original Assignee
Anpilov Sergej Mikhajlovich
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anpilov Sergej Mikhajlovich filed Critical Anpilov Sergej Mikhajlovich
Priority to EP11783811.0A priority Critical patent/EP2573557A4/de
Publication of WO2011145977A1 publication Critical patent/WO2011145977A1/ru

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/04—Devices for withdrawing samples in the solid state, e.g. by cutting
    • G01N1/08—Devices for withdrawing samples in the solid state, e.g. by cutting involving an extracting tool, e.g. core bit
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/38—Concrete; Lime; Mortar; Gypsum; Bricks; Ceramics; Glass
    • G01N33/383—Concrete or cement
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0014—Type of force applied
    • G01N2203/0016—Tensile or compressive
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/003—Generation of the force
    • G01N2203/0053—Cutting or drilling tools
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/026—Specifications of the specimen
    • G01N2203/0298—Manufacturing or preparing specimens

Definitions

  • the invention relates to the field of construction, namely, to the construction and operation of buildings and structures, in particular to the study of the strength properties of the material, namely, to the analysis of the structure and control of the strength of concrete, and can be used to assess the strength of concrete used in structures and products in the manufacture, construction, inspection and testing, as well as in operational monitoring of the condition of structures after long-term operation.
  • the value of surface energy is determined by comparing the time of drilling the recesses in the samples, provided that the parameters of the drilled recesses - diameter and depth - are the same in the test sample and in the reference sample with a known value of surface energy.
  • the disadvantages of the method are the lack of preliminary preparation of the test surface, which distorts the obtained parameters, and the used drilling of concrete samples does not allow to obtain layer-by-layer indicators of the state of concrete, there is no possibility of obtaining a control concrete sample.
  • a known method of analyzing the structure and strength of concrete according to the patent of the Russian Federation 3452179722, class. G 01 N 33/38, 2002, adopted by the applicant for the prototype. It includes drilling concrete with a diamond drill rig and measuring the surface strength of concrete; before testing at the place of sampling with a drilling tool, the area of the concrete under study and surface strength are soaked for a while it is determined taking into account its humidity, a drilling rig is installed at this place and it is put into operation at a constant load on the drilling tool, while sampling by drilling, the power used for drilling is measured simultaneously, as well as the magnitude and speed of movement of the drilling tool, which are processed by a computer by comparing the data obtained with the known measured surface strength of concrete recorded before drilling into the machine’s memory with the output of data in the form of graphs of power, displacement, drill speed a new tool characterizing the structure and layer-by-layer strength of concrete on a computer monitor with the issuance of digital data for each schedule.
  • a device for measuring the strength of concrete according to the copyright certificate of the USSR ⁇ ° 1807392, class. G 01 ⁇ 33/38, 1993 containing the striker located in the housing, the lower end of which is connected via a spring to the striker, the upper end is connected to the shock control unit, and the rebound lock, the striker is made with a stop connected to the rebound lock, the device is equipped with a connected with a bounce lock by a displacement transducer, a setter for the angle of inclination of the body axis to the surface under study, a dial indicator with an error compensation unit and a measurement range, a scale divider, three keys, a timer, a ten-day counter of the number of strokes, a dying pulse counter, a start-up block and a normalizing pulse generator, made in the form of a series-connected integrator and a comporator, the integrator input is the input of a normalizing pulse generator, the output of which is a comparator output, and the output of the displacement transduc
  • the device is somewhat complicated, has a complex measuring circuit with an analog output.
  • a device for analyzing the strength of concrete in the process of sampling from concrete structures by drilling contains a diamond drill rig for concrete drilling and a concrete surface strength meter, the drill rig is equipped with a drill tool displacement sensor, a sensor for measuring the active power consumed by the drive motor, and a computer controller, while the outputs of the displacement sensor and active power measurement sensor are connected to the controller connected to a computer, a surface strength meter is designed to measure the surface strength of concrete, taking into account its moisture content, which is skidded It is stored in the computer memory, the drilling rig is designed to be installed on-site to determine the surface strength of concrete and with the ability to work under constant load on the drilling tool, sensors for measuring power and displacement are designed to simultaneously measure the corresponding values in the process of sampling by drilling, the computer is designed to processing the obtained data by comparing taking into account the measured surface strength of concrete and outputting data in the form of graphs
  • the technical task of the invention is the creation of a method that would increase the accuracy of the analysis of the structure and control the strength of concrete of building structures, would have a minimum of complexity and cost
  • the technical task of the invention is to create a device, allowing to obtain accurate output data for a layer-by-layer analysis of the concrete structure of the product, sufficient accuracy of measurement and control of the strength of the concrete product due to the preliminary preparation of the investigated surface area of the product, in addition, to create a device that allows to obtain a control concrete sample during testing for further testing and determination concrete strength in laboratory conditions in accordance with the requirements of GOST 18105-86, GOST 10180-90.
  • the problem is solved in that in the proposed solution, prior to testing on a test site of a concrete product selected to determine the structure and strength of concrete, preliminary surface preparation is carried out, for which the test site is ground and its surface strength in the dry state is determined, then this site is soaked the investigated surface of the concrete product and determine the surface strength of concrete, taking into account its moisture content, then install a drilling rig on the studied area An arrangement for drilling concrete, and by drilling, the layered structure and the layered strength of concrete in the wet state are determined, and as a result of drilling, an additional cylindrical control concrete sample is obtained, which is used for further tests to determine the compressive or axial tensile strength of the control concrete sample, while comparing test results in laboratory conditions in accordance with the requirements of GOST 18105-86, GOST 10180-90 with readings obtained by other previous methods, and the control concrete sample is pre-dried.
  • the current instrument settings are displayed to control the data reception process, and during the drilling process, they receive instantaneous parameter measurements and send the received information via the data transfer interface to a personal computer or microcontroller for processing and calculating the results of specific energy consumption per cutting unit a drilling tool when drilling a concrete product and plotting the power and moving graph of the cutting drilling tool.
  • a cylindrical control concrete sample for further laboratory tests in accordance with GOST 10180-90 is obtained by using a hollow cylindrical cylindrical concrete product for drilling cutting drilling tool with specified internal diameters of the cutting drilling tool in accordance with the requirements of GOST 10180-90
  • the drilling rig of the device for analyzing the structure and controlling the strength of concrete in building structures is equipped with a perpendicularity regulator for the movement of the cutting drilling tool, a pressure stabilizer on the cutting drilling tool, a signal transducer, a cutting fluid recirculation unit, and the cutting drilling tool is made in the form of a hollow cylinder , on one end of which a connecting element is made for connection to a feed drive and a device is installed under chi coolant, and the other end fixed carbide inserts.
  • carbide cutting inserts of a cutting drilling tool are installed with the possibility of obtaining a predetermined diameter of a cylindrical control concrete sample during drilling, with each carbide cutting insert mounted symmetrically on the cylinder of the cutting drilling tool to increase the accuracy of parameter measurements by reducing errors depending on the grain composition of crushed stone, aggregates of concrete, and the exception of the loss of power of the drilling rig from the friction of the cutting drilling tool and drilling against the side surface of the concrete product, and the width of each carbide cutting insert is more than at least 1 mm of the cylinder wall thickness of the cutting drilling tool.
  • carbide cutting inserts are placed on the cylinder of the cutting drilling tool with the possibility of forming a predetermined internal diameter of the treatment equal to the outer diameter of the control concrete sample in accordance with the requirements of GOST 10180-90 or 100 + 0.1 mm, or 150 + 0.1 mm, or 200 + 0.1 mm, or 300 + 0.1 mm.
  • carbide inserts are installed with the possibility of replacing them as they wear.
  • the signal transducer is equipped with a smoothness controller with a primary displacement transducer, a primary current transducer, a primary voltage transducer, a primary speed transducer, a switch, interface units, buffer amplifiers, an analog-to-digital transducer, a personal computer or microcontroller interface, and the primary transducer current, the primary voltage converter and the primary displacement transducer are connected in series, each of them with a buffer amplifier, the output of each of which is connected to the input of the switch, the primary speed converter is connected in series with the buffer amplifier, the output of which is connected to the input of the microcontroller, and the output of the switch is connected with the input of the buffer device, the output of which is connected to an analog-to-digital converter, the output of which is connected to the second input of the microcontroller, one you the path of which is connected to the second input of the switch, and the other output to the second input of the analog-to-digital converter, the third output of the microcontroller is connected in series with the interface units
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of an installation for testing and obtaining a control concrete sample
  • node 1 in FIG. 1 is a diagram of drilling concrete and producing a cylindrical concrete sample by means of a hollow cylindrical cutting drilling tool
  • FIG. 6 is a block diagram of a device
  • FIG. 7 - shows a graph of movements
  • FIG. 8 - shows a graph of energy consumption for drilling one millimeter of material
  • FIG. 10 is a block diagram of a signal measuring transducer.
  • a device for analyzing the structure, measuring and controlling the strength of concrete consists of the actual drilling rig 1, a lubricant-coolant (coolant) recirculation unit 2, an electronic computer (computer), personal computer, 3 with controllers and an electrical measuring circuit with access to a personal computer 3.
  • the drilling rig 1 contains a base 4 on which the guides 5 are fixed and vertically mounted. On the guides 5, a feed drive 6 is mounted with the possibility of linear movement along them, which is also configured to simultaneously feed rotation to the shaft 7, leaving the feed drive 6. At the output the end of the shaft 7 is fixed with a cutting drilling tool 8 and a coolant supply device 9 to the cutting drilling tool 8.
  • the drilling rig 1 is equipped with a regulator 10 for the perpendicularity of the movement of the cutting drilling tool 8 to the base 4. And for repleniya base 4 to a test specimen or the concrete product 11 drilling rig 1 is provided with fixing elements 12. Such a construction makes it easy to mount the rig 1 is strictly perpendicular to drill holes in the horizontal, vertical and inclined surfaces is very compact.
  • the cutting drilling tool 8 is made in the form of a hollow cylinder, on one end of which a connecting element 13 is made for connecting the cutting drilling tool 8 to the feed drive shaft 7, and carbide cutting inserts 14 are placed at the other end.
  • the carbide cutting inserts 14 are mounted with the possibility of receiving the drilling process of a given diameter of the cylindrical control concrete sample 15.
  • the width of the hard smallpox of the main cutting insert 14 is more than the thickness of the cylinder wall of the cutting drilling tool 8, in cr yney least 1 mm.
  • Carbide cutting inserts 14 are mounted symmetrically on the cylinder of the cutting drilling tool 8 to increase the accuracy of parameter measurements by reducing errors depending on the grain composition (size) of crushed stone, concrete aggregates, and eliminating the power loss of the drilling rig 1 from friction of the cutting drilling tool 8 when drilling against the side concrete surface 11.
  • Carbide cutting inserts 14 are placed on the cylinder of the cutting drilling tool 8 with the possibility of forming a predetermined internal diameter of the treatment equal to the outer diameter of the control concrete sample in accordance with the requirements of GOST 10180-90 or 100 + 0.1 mm, or 150 + 0.1 mm, or 200 +0.1 mm, or 300 + 0.1 mm. Moreover, carbide inserts 14 are installed with the possibility of replacing them as they wear.
  • the lubricant-coolant recirculation unit 2 is made in the form of a sealed container, which is connected by a hose 16 to the coolant supply device 9 mounted on the shaft 7 and is equipped with a hose 17 with a collector 18 for collecting coolant and concrete dust from the drilling zone and collecting it in a sealed unit capacity 2.
  • the coolant recirculation unit 2 can operate independently of the water supply, has an automatic cleaning system, is easily transported and economical due to circulating coolant recirculation.
  • the collector 18 for collecting coolant has an adapter for connection to an industrial vacuum cleaner (not shown conventionally in the diagram) and allows you to collect almost all the coolant after the completion of the cooling cycle.
  • the use of coolant to cool the cutting drilling tool 8 significantly prolongs its life, and the collector 18 for collecting coolant allows you to perform work environmentally friendly, without dust and dirt.
  • An electronic computer, a personal computer 3 is made and installed to record and process testimony obtained during testing.
  • An electrical measuring circuit is used to measure and take readings indicated in the test program, and transfer them for processing to a personal computer 3. It includes a feed control system 20 and a speed control system 21 of the cutting drilling tool 8.
  • the feed control system 20 includes a feed rate control unit 22, a feed mechanism 23 connected in series with it and a tool pressure sensor 24, which is provided with feedback from the feed rate control unit 22.
  • the control system of the rotational speed 21 of the cutting drilling tool 8 comprises a rotational speed control unit 25, a rotation mechanism 26 of the cutting boring tool 8, and a rotational speed sensor 27, which is provided with feedback from the rotational speed control unit 25 in series with it.
  • the personal measuring computer 3 includes a personal computer 3 and a controller 28 connected to the personal computer 3.
  • a feedrate control unit 22 and a rotational speed control unit 25 are connected to the input of the personal computer 3.
  • a displacement sensor 29, a sensor are connected to the controller 28 the supply voltage 30 and the torque sensor 31.
  • the electronic measuring circuit of the drilling rig 1 includes a signal measuring transducer 32, which provides power to the drilling rig 1 and simultaneously determines the power consumed by it. It is used as a measuring signal converter with a heterogeneous sample array architecture to measure the characteristics of high-speed signals, which are used in registrars of fast processes. The use of such a converter improves the performance of the test process.
  • the measuring signal converter 32 includes a smoothness controller 33 with a primary displacement transducer 34, a primary current transducer 35, a primary voltage transducer 36, a primary speed transducer 37, a switch 38, buffer amplifiers 39, 40, 41, 42, an analog-to-digital converter 43, interface 44 of personal computer 3 or interface 45 of microcontroller 46.
  • the primary current transducer 35, the primary voltage transducer 36, and the primary displacement transducer 34 are connected in series, each of them, with a buffer amplifier: the primary current transducer 35 with a buffer amplifier 39, the primary voltage transducer 36 with a buffer amplifier 40, and the primary transducer 34 - with a buffer amplifier 41.
  • the output of each of the buffer amplifiers 39, 40, 41 is connected to the input of the analog-digital switch 38.
  • the primary speed converter 37 is in series with is single with the buffer amplifier 42, the output of which is connected to the input of the microcontroller 46, and the output of the switch 38 is connected to the input of the buffer device 47, the output of which is connected to the analog-to-digital converter 43.
  • the output of the analog-to-digital converter 43 is connected to the second input of the microcontroller 46, one output which is connected to the second input of the switch 38, and the other output to the second input of the analog-to-digital Converter 43.
  • the third output the microcontroller 46 is connected in series with the interface units 44 and 45, through a filter 48, with a personal computer 3.
  • the measuring signal converter 32 includes a power supply 49.
  • a method for analyzing the structure and controlling the strength of concrete is as follows.
  • a site is selected for the study of the building concrete structure, it is leveled, for example, it is ground with a cutting tool, for example, a milling cutter.
  • a cutting tool for example, a milling cutter.
  • grinding or polishing concrete surfaces, or removing the previous finish refer to the hard work that requires a lot of effort.
  • preliminary preparation of the investigated area is carried out. Then, on the already prepared site, its surface dry strength is determined. After that, this area is soaked and its surface strength is determined taking into account its moisture content. The obtained values are entered into the computer 3.
  • the drilling unit 1 is installed on the studied area of the concrete product 11 to take readings of the layer-by-layer structure and concrete strength in the wet state and fasten it with the help of fasteners 12. Coolant is fed to the hollow cylindrical cutting drill hole from the recirculation unit 2 through the feeding device 9 tool 8 and begin the drilling process.
  • the drilling process on the monitor screen of a personal computer 3 looms graphs of power, displacement and speed, characterizing the structure and strength of concrete.
  • Testing a concrete product 1 1 is carried out in the following sequence.
  • the constant pressure of the cutting drill is set in the personal computer 3 tool 8 on the concrete product 1 1.
  • the feed pressure can be selected automatically depending on a number of parameters, such as, for example, the estimated grade of concrete from which the product is made, etc. Automatically, or the operator enters the initial linear velocity of the cutting drill tool 8.
  • At the maximum feed rate serves cutting drilling tool 8 to touch the tool of the concrete product 11.
  • the drilling mode "feed with a given constant speed of linear movement" is selected, the value of the constant speed of linear movement of the cutting drilling tool 8 during drilling is set. Linear speed can be selected automatically.
  • the controller 28 Read in the controller 28 the value of the linear movement of the cutting drilling tool 8 for the time interval and transmit to a personal computer 3.
  • the personal computer 3 calculates the linear velocity of the cutting drilling tool 8.
  • paragraph 14, 15, 16 namely: the linear displacement value of the cutting drilling tool 8 is read into the controller 28 for a time interval and transmitted to a personal computer 3, which calculates the linear displacement speed of the cutting drilling tool 8; if the linear displacement speed is less than the set value, then the feed rate is increased; if the linear speed is greater than the set value, then the feed rate is reduced.
  • a computer 3 which controls the operation of a device for analyzing the structure, measuring and controlling the strength of concrete, allows you to print in graphical form both the entire process of drilling, processing, and any test segment specified by the operator.
  • the computer 3 In the process of drilling, the computer 3 has the ability to suspend the formation of the output file, and also in the process of processing the input information, the computer 3 has the ability to exclude from the calculations any interval, while maintaining continuity of movement.
  • the detected power, movement, frequency is displayed rotation of the cutting drilling tool 8, the supply voltage, the number of data bytes received from the controller.
  • the determination of the idle power that is, the value that will be subtracted from the total power during drilling, begins.
  • a graph of the current power is constructed minus the idle and displacement power.
  • L (l) and L (N) are the displacement values at 1 and the last point.
  • the entire file is processed, regardless of the scaling of the graph.
  • the horizontal axis represents the displacement values
  • the vertical axis represents energy costs.
  • the minimum interval value is 5, the maximum is not limited. With a larger interval value, more smoothing of the graph occurs, as shown in FIG. 9.
  • an additional cylindrical control concrete sample 15 is obtained.
  • the proposed technical solution it was possible to create a method by which the accuracy of determining the structure and controlling the layer-by-layer strength of concrete was increased, and the created device for implementing this method allows to obtain accurate output data for analyzing the structure of concrete of the product, sufficient accuracy of measurement and control of the strength of concrete of the product due to preliminary preparation of the test surface, as well as the proposed technical solution allowed to create a device that allows simultaneous It is possible to additionally obtain a cylindrical control concrete specimen during drilling, which is then used for subsequent compression and axial tensile testing under laboratory conditions. In addition, the proposed method is due to the minimum complexity and cost.
  • the proposed solution allows even when drilling a heavily reinforced concrete product to control layer-by-layer strength and to obtain perfectly even holes of exactly the diameter that is required by GOSTs. And the complete absence of concrete dust, which has long been recognized as one of the most harmful substances to health, makes this test process one of the most environmentally friendly of all possible technologies in such cases. In addition, this is a high accuracy of the rig, cleanliness, relative silence. The rig is operated practically without vibration of the tool, therefore there is no danger of cracking in sensitive areas of the concrete product, low output power is required.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области строительства, а именно к способу и устройству для анализа структуры и контролю прочности бетона. Способ включает шлифование исследуемого участка поверхности бетонного изделия и определения его поверхностной прочности в сухом состоянии, замачивание данного участка и определение поверхностной прочности с учетом его влажности, бурение бетона с измерением мощности, величины и скорости перемещения бурового инструмента с выдачей данных в виде графиков и определение послойной структуры и послойной прочности во влажном состоянии, получение цилиндрического контрольного образца, его анализ на сжатие или осевое растяжение и сравнение показаний с показаниями, полученными другими способами. Устройство содержит буровую установку с приводом подачи линейного перемещения и вращения режущего инструмента, измеритель поверхностной прочности бетона, датчики перемещения инструмента и определения потребляемой мощности и контроллер с ЭВМ, причем буровая установка снабжена регулятором перпендикулярности движения режущего инструмента, стабилизатором давления на режущий инструмент, измерительным преобразователем сигналов и агрегатом рециркуляции смазочно-охлаждающей жидкости, а режущий инструмент выполнен в виде пустотелого цилиндра, на одном торце которого имеется соединительный элемент для подсоединения к приводу подачи и установлено устройство подачи смазочно-охлаждающей жидкости, а на другом торце закреплены режущие пластины. Изобретение позволяет повысить точность проведения анализа структуры и контроля прочности бетона строительных конструкций.

Description

СПОСОБ АНАЛИЗА СТРУКТУРЫ И ПРОЧНОСТИ БЕТОНА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Изобретение относится к области строительства, а именно, к строительству и эксплуатации зданий и сооружений, в частности к исследованию прочностных свойств материала, а именно, к анализу структуры и контролю прочности бетона, и может быть использовано при оценке прочности бетонов, применяемых в конструкциях и изделиях при изготовлении, строительстве, обследовании и испытании, а также при эксплуатационном контроле за состоянием сооружений после длительной их эксплуатации.
Известен способ по патенту Российской Федерации N°2235322, кл. G 01 N 33/38, 2004 г., включающий определение и сравнение параметров бетонных образцов, характеризующих их физические свойства после высушивания в воздушно-сухой среде и в состоянии полного водонасыщения, и оценку состояния по коэффициенту трещиностойкости, а в качестве указанных параметров используют величины поверхностной энергии, замеренные после высушивания до стабилизации массы и в состоянии полного водонасыщения при атмосферном давлении при одном составе бетона. Величину поверхностной энергии определяют сравнением времени высверливания углублений в образцах при условии, что параметры высверливаемых углублений - диаметр и глубина - будут одинаковыми в испытываемом образце и в эталонном образце с известным значением поверхностной энергии.
Недостатками способа являются отсутствие предварительной подготовки исследуемой поверхности, что искажает полученные показатели, а используемое высверливание проб бетона не позволяет получить послойные показатели состояния бетона, отсутствует возможность получения контрольного бетонного образца.
Известен способ анализа структуры и прочности бетона по патенту Российской Федерации 3452179722, кл. G 01 N 33/38, 2002 г., принятый заявителем за прототип. Он включает бурение бетона алмазной бурильной установкой и измерение поверхностной прочности бетона, перед испытанием на месте взятия пробы буровым инструментом на некоторое время замачивают участок исследуемого бетона и поверхностную прочность определяют с учетом его влажности, устанавливают на это место бурильную установку и включают в работу при постоянной нагрузке на буровой инструмент, в процессе взятия проб бурением одновременно измеряют мощность, идущую на бурение, а также величину и скорость перемещения бурового инструмента, которые обрабатывают вычислительной машиной путем сравнения получаемых данных с известной измеренной поверхностной прочностью бетона, занесенной перед бурением в память машины, с выдачей данных в виде графиков мощности, перемещения, скорости бурового инструмента, характеризующих структуру и послойную прочность бетона, на мониторе вычислительной машины с выдачей цифровых данных по каждому графику.
Однако испытания бетона проводят на неподготовленной поверхности, на которой могут быть и неровности, и выступать щебень и арматура, нет возможности получить контрольный бетонный образец для проведения дальнейших испытаний и определения прочности по контрольным образцам в лабораторных условиях в соответствии с ГОСТ 18105-86, ГОСТ 10180-90.
Известно устройство для измерения прочности бетона по авторскому свидетельству СССР Ν° 1807392, кл. G 01 Ν 33/38, 1993 г., содержащее размещенный в корпусе боек, нижний конец которого связан через пружину с ударником, верхний - с узлом управления ударом, и фиксатор отскока, боек выполнен с упором, соединенным с фиксатором отскока, устройство снабжено соединенным с фиксатором отскока преобразователем перемещения, задатчиком угла наклона оси корпуса к исследуемой поверхности, стрелочным индикатором с блоком компенсации погрешности и задания диапазона измерения, масштабным делителем, тремя ключами, реле времени, декадным счетчиком числа ударов, суммирующим счетчиком импульсов, пусковым блоком и формирователем нормирующих импульсов, выполненным в виде последовательно соединенных интегратора и компоратора, вход интегратора является входом формирователя нормирующих импульсов, выходом которого является выход компоратора, причем выход преобразователя перемещения через задатчик угла наклона подключен к стрелочному индикатору и через размыкающий контакт первого ключа к входу пускового блока, один выход которого подключен к входу реле времени, другой - через масштабный делитель к входу формирователя нормирующих импульсов, выход которого подключен к входу второго ключа, первый замыкающий контакт которого включен в цепь сброса интегратора формирователя нормирующих импульсов, второй замыкающий контакт второго ключа подключен к счетному входу суммирующего счетчика импульсов, выход реле времени подключен через первый ключ к входу третьего ключа, размыкающий контакт которого включен в цепь подачи питания в устройство.
Однако устройство несколько сложно выполнено, имеет сложную измерительную схему с аналоговым выходом.
Известно устройство для анализа прочности бетона в процессе взятия проб из бетонных конструкций методом бурения по патенту Российской Федерации N°2198399, кл. G 01 Ν 33/38, 2003 г., принятый заявителем за прототип. Оно содержит алмазную бурильную установку для бурения бетона и измеритель поверхностной прочности бетона, бурильная установка оборудована датчиком перемещения бурового инструмента, датчиком для измерения активной мощности, потребляемой электродвигателем привода, и контроллером с ЭВМ, при этом выходы датчика перемещения и датчика измерения активной мощности подключены к контроллеру, соединенному с ЭВМ, измеритель поверхностной прочности предназначен для измерения поверхностной прочности бетона с учетом его влажности, которая заносится в память ЭВМ, бурильная установка выполнена с возможностью установки на месте определения поверхностной прочности бетона и с возможностью работы при постоянной нагрузке на буровой инструмент, датчики для измерения мощности и величины перемещения предназначены для одновременного измерения соответствующих величин в процессе взятия проб бурением, ЭВМ предназначена для обработки полученных данных путем сравнения с учетом измеренной поверхностной прочности бетона и выдачи данных в виде графиков мощности, перемещения и скорости бурового инструмента, характеризующих прочность бетона, и графика, характеризующего послойную прочность бетона.
Однако при взятии проб из бетонных конструкций данным устройством могут возникнуть некоторые неточности в измерениях из-за неподготовленной поверхности, которая может содержать неровности обусловленные выступающими щебнем и арматурой, что приводит к искаженным результатам анализа структуры и контроля прочности бетона, а также это устройство не позволяет получить контрольный бетонный образец, используемый для проведения дальнейших испытаний в соответствии с ГОСТ 18105-86, ГОСТ 10180-90.
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание способа, который бы повысил точность проведения анализа структуры и контроля прочности бетона строительных конструкций, обладал бы минимальной трудоемкостью и стоимостью, а также технической задачей изобретения является создание устройства, позволяющего получить точные выходные данные для проведения послойного анализа структуры бетона изделия, достаточную точность измерения и контроля прочности бетона изделия за счет предварительной подготовки исследуемого участка поверхности изделия, кроме того, создать устройство, позволяющее получить в процессе испытаний контрольный бетонный образец для проведения дальнейших испытаний и определения прочности бетона в лабораторных условиях в соответствии с требованиями ГОСТ 18105- 86, ГОСТ 10180-90.
Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом решении перед проведением испытаний на исследуемом участке бетонного изделия,, выбранного для определения структуры и прочности бетона, осуществляют предварительную подготовку поверхности, для чего шлифуют исследуемый участок и определяют его поверхностную прочность в сухом состоянии, затем замачивают данный участок исследуемой поверхности бетонного изделия и определяют поверхностную прочность бетона с учетом его влажности, затем устанавливают на исследуемый участок буровую установку для бурения бетона, и посредством бурения определяют послойную структуру и послойную прочность бетона во влажном состоянии, причем в результате бурения получают дополнительно цилиндрический контрольный бетонный образец, который используют для дальнейших испытаний при определении прочности контрольного бетонного образца на сжатие или осевое растяжение, при этом сравнивают показания испытаний в лабораторных условиях в соответствии с требованиями ГОСТ 18105-86, ГОСТ 10180-90 с показаниями полученными другими предыдущими способами, а контрольный бетонный образец предварительно высушивают.
Кроме того, в начале бурения для управления процессом приёма данных отображают текущие настройки приборов, а в процессе бурения получают мгновенные значения измерений параметров и направляют полученную информацию по интерфейсу передачи данных в персональный компьютер или микроконтроллер для обработки и вычисления результатов об удельных энергозатратах на единицу перемещения режущего бурового инструмента при бурении бетонного изделия и построения графика мощности и графика перемещения режущего бурового инструмента.
Кроме того, цилиндрический контрольный бетонный образец для дальнейших испытаний в лабораторных условиях в соответствии с ГОСТ 10180-90 получают посредством использования для бурения бетонного изделия пустотелого цилиндрического режущего бурового инструмента с заданными внутренними диаметрами режущего бурового инструмента в соответствии с требованиями ГОСТ 10180-90
Кроме того, буровая установка устройства для анализа структуры и контроля прочности бетона строительных конструкций снабжена регулятором перпендикулярности движения режущего бурового инструмента, стабилизатором давления на режущий буровой инструмент, измерительным преобразователем сигналов, агрегатом рециркуляции смазочно-охлаждающей жидкости, а режущий буровой инструмент выполнен в виде пустотелого цилиндра, на одном торце которого выполнен соединительный элемент для подсоединения к приводу подачи и установлено устройство подачи СОЖ, а на другом торце закреплены твердосплавные режущие пластины.
Кроме того, твердосплавные режущие пластины режущего бурового инструмента установлены с возможностью получения в процессе бурения заданного диаметра цилиндрического контрольного бетонного образца, причем каждая твердосплавная режущая пластина закреплена на цилиндре режущего бурового инструмента симметрично для повышения точности измерений параметров путем снижения погрешностей в зависимости от зернового состава щебня, заполнителей бетона, и исключения потери мощности буровой установки от трения режущего бурового инструмента при бурении о боковую поверхность бетонного изделия, а ширина каждой твердосплавной режущей пластины более, по крайней мере, на 1 мм толщины стенки цилиндра режущего бурового инструмента.
Кроме того, твердосплавные режущие пластины размещены на цилиндре режущего бурового инструмента с возможностью образования заданного внутреннего диаметра обработки равным наружному диаметру контрольного бетонного образца в соответствии с требованиями ГОСТ 10180-90 или 100+0,1 мм, или 150+0,1 мм, или 200+0,1 мм, или 300+0,1 мм.
Кроме того, твердосплавные режущие пластины установлены с возможностью их замены по мере износа.
Кроме того, измерительный преобразователь сигналов снабжён регулятором плавности хода с первичным преобразователем перемещений, первичным преобразователем тока, первичным преобразователем напряжения, первичным преобразователем частоты вращения, коммутатором, интерфейсными блоками, буферными усилителями, аналого-цифровым преобразователем, интерфейсом персонального компьютера или микроконтроллера, причём первичный преобразователь тока, первичный преобразователь напряжения и первичный преобразователь перемещений последовательно соединены, каждый из них, с буферным усилителем, выход каждого из которых соединён со входом коммутатора, первичный преобразователь частоты вращения последовательно соединён с буферным усилителем, выход которого соединён со входом микроконтроллера, а выход коммутатора соединён со входом буферного устройства, выход которого соединён с аналого-цифровым преобразователем, выход которого соединён со вторым входом микроконтроллера, один выход которого соединён со вторым входом коммутатора, а другой выход - со вторым входом аналого- цифрового преобразователя, третий выход микроконтроллера последовательно соединён интерфейсными блоками, через фильтр, с персональным компьютером.
На фиг. 1 изображена принципиальная схема установки для проведения испытаний и получения контрольного бетонного образца;
на фиг. 2 - узел 1 на фиг. 1 - схема бурения бетона и получения цилиндрического бетонного образца посредством пустотелого цилиндрического режущего бурового инструмента;
на фиг. 3 - сечение А-А на фиг.2 - сечение пустотелого цилиндрического режущего бурового инструмента с твёрдосплавными режущими пластинами, указывающими на заданный диаметр внутренней обработки бетонного изделия и получения цилиндрического контрольного бетонного образца;
на фиг. 4 - размещение твёрдосплавной режущей пластины на пустотелом цилиндрическом режущем буровом инструменте;
на фиг. 5 - цилиндрический контрольный бетонный образец;
на фиг. 6 - блок-схема устройства;
на фиг. 7 - изображён график перемещений;
на фиг. 8 - изображён график энергозатрат на бурение одного миллиметра материала;
на фиг. 9 - изображено сглаживание графика при использовании большего значения интервала;
на фиг. 10 - блок-схема измерительного преобразователя сигналов.
Устройство для анализа структуры, измерения и контроля прочности бетона состоит из собственно буровой установки 1, агрегата рециркуляции смазочно- охлаждающей жидкости (СОЖ) 2, электронно-вычислительной машины (ЭВМ), персональный компьютер, 3 с контроллерами и электрической измерительной схемой с выходом на персональный компьютер 3.
Буровая установка 1 содержит основание 4, на котором закреплены и вертикально установлены направляющие 5. На направляющих 5 с возможностью линейного перемещения по ним установлен привод подач 6, который выполнен также с возможностью одновременной подачи вращения на вал 7, выходящий из привода подач 6. На выходном конце вала 7 закреплён режущий буровой инструмент 8 и устройство подачи СОЖ 9 на режущий буровой инструмент 8. Буровая установка 1 снабжена регулятором 10 перпендикулярности движения режущего бурового инструмента 8 к основанию 4. А для крепления основания 4 к испытываемому образцу или бетонному изделию 11 буровая установка 1 снабжена элементами крепления 12. Такая конструкция позволяет легко и просто монтировать буровую установку 1 , бурить строго перпендикулярные отверстия на горизонтальных, вертикальных и наклонных поверхностях, очень компактна.
Режущий буровой инструмент 8 выполнен в виде пустотелого цилиндра, на одном торце которого выполнен соединительный элемент 13 для подсоединения режущего бурового инструмента 8 к валу 7 привода подач 6, а на другом торце размещены твёрдосплавные режущие пластины 14. Твердосплавные режущие пластины 14 установлены с возможностью получения в процессе бурения заданного диаметра цилиндрического контрольного бетонного образца 15. Причём ширина твёрд осп лавной режущей пластины 14 более толщины стенки цилиндра режущего бурового инструмента 8, по крайней мере, на 1 мм. Закреплены твёрдосплавные режущие пластины 14 на цилиндре режущего бурового инструмента 8 симметрично для повышения точности измерений параметров путём снижения погрешностей в зависимости от зернового состава (крупности) щебня, заполнителей бетона, и исключения потери мощности буровой установки 1 от трения режущего бурового инструмента 8 при бурении о боковую поверхность бетонного изделия 11.
Твёрдосплавные режущие пластины 14 размещены на цилиндре режущего бурового инструмента 8 с возможностью образования заданного внутреннего диаметра обработки равным наружному диаметру контрольного бетонного образца в соответствии с требованиями ГОСТ 10180-90 или 100+0,1 мм, или 150+0,1 мм, или 200+0,1 мм, или 300+0,1 мм. Причём твёрдосплавные режущие пластины 14 установлены с возможностью их замены по мере износа. Агрегат рециркуляции смазочно-охлаждающей жидкости 2 выполнен в виде герметичной ёмкости, которая шлангом 16 соединена с устройством подачи СОЖ 9, установленном на валу 7, и снабжена шлангом 17 с коллектором 18 для сбора СОЖ и бетонной пыли из зоны бурения, и сбора её в герметичную ёмкость агрегата 2. Используемая для охлаждения СОЖ, проходит через фильтр, чтобы вернуться к месту бурения через систему замкнутого цикла. Агрегат рециркуляции СОЖ 2 может работать независимо от водопровода, имеет систему автоматической очистки, легко транспортируется и экономичен за счёт оборотной рециркуляции СОЖ.
Возможна регулировка подачи СОЖ в процессе бурения, которая осуществляется при помощи крана 19, благодаря чему возможно использование магистральных водопроводов или переносных ёмкостей для охлаждения режущего бурового инструмента 8. Коллектор 18 для сбора СОЖ имеет переходник для присоединения к промышленному пылесосу(на схеме условно не показан) и позволяет после завершения цикла охлаждения собрать практически всю СОЖ. Использование СОЖ для охлаждения режущего бурового инструмента 8 значительно продлевает его ресурс, а коллектор 18 для сбора СОЖ позволяет выполнить работу экологически чисто, без пыли и грязи.
Электронно-вычислительная машина, персональный компьютер 3 выполнен и установлен для фиксирования и обработки полученных в ходе испытаний показаний.
Электрическая измерительная схема служит для измерения и снятия показаний, обозначенных в программе испытаний, и передачи их для обработки в персональный компьютер 3. Она включает систему управления подачей 20 и систему управления частотой вращения 21 режущего бурового инструмента 8.
Система управления подачей 20 содержит блок управления скоростью подачи 22, последовательно соединённые с ним механизм подачи 23 и датчик давления инструмента 24, который снабжён обратной связью с блоком управления скоростью подачи 22.
Система управления частотой вращения 21 режущего бурового инструмента 8 содержит блок управления частотой вращения 25, последовательно соединённые с ним механизм вращения 26 режущего бурового инструмента 8 и датчик скорости вращения 27, который снабжён обратной связью с блоком управления частотой вращения 25.
В электрическую измерительную схему входят персональный компьютер 3 и контроллер 28, соединённый с персональным компьютером 3. К входу персонального компьютера 3 подсоединены блок управления скоростью подачи 22 и блок управления частотой вращения 25. К контроллеру 28 подсоединены датчик перемещения 29, датчик напряжения питания 30 и датчик крутящего момента 31. При размещении датчика крутящего момента 31 между приводным двигателем и системой передачи крутящего момента на режущий буровой инструмент 8 в режиме холостого хода датчик крутящего момента 31 позволяет определить мощность потерь на привод инструмента. А если датчик крутящего момента 31 разместить непосредственно перед режущим буровым инструментом 8, то механические потери автоматически учитываются при определении мощности.
В состав электронной измерительной схемы буровой установки 1 входит измерительный преобразователь сигналов 32, который осуществляет питание буровой установки 1 и одновременно определяет потребляемую ей мощность. Его используют как измерительный преобразователь сигналов с неоднородной архитектурой массива выборки для измерения характеристик высокоскоростных сигналов, которые применяются в регистраторах быстропротекающих процессов. Использование такого преобразователя повышает производительность процесса испытания.
Измерительный преобразователь сигналов 32 включает регулятор плавности хода 33 с первичным преобразователем перемещений 34, первичный преобразователь тока 35, первичный преобразователь напряжения 36, первичный преобразователь частоты вращения 37, коммутатор 38, буферные усилители 39, 40, 41 , 42, аналого-цифровой преобразователь 43, интерфейс 44 персонального компьютера 3 или интерфейс 45 микроконтроллера 46.
Причём первичный преобразователь тока 35, первичный преобразователь напряжения 36 и первичный преобразователь перемещений 34 последовательно соединены, каждый из них, с буферным усилителем: первичный преобразователь тока 35 - с буферным усилителем 39, первичный преобразователь напряжения 36 - с буферным усилителем 40, а первичный преобразователь перемещений 34 - с буферным усилителем 41. Выход каждого из буферных усилителей 39, 40, 41 соединён со входом аналого- цифрового коммутатора 38. Первичный преобразователь частоты вращения 37 последовательно соединён с буферным усилителем 42, выход которого соединён со входом микроконтроллера 46, а выход коммутатора 38 соединён со входом буферного устройства 47, выход которого соединён с аналого-цифровым преобразователем 43. Выход аналого-цифрового преобразователя 43 соединён со вторым входом микроконтроллера 46, один выход которого соединён со вторым входом коммутатора 38, а другой выход - со вторым входом аналого-цифрового преобразователя 43. Третий выход микроконтроллера 46 последовательно соединён интерфейсными блоками 44 и 45, через фильтр 48, с персональным компьютером 3. Измерительный преобразователь сигналов 32 включает блок питания 49.
Способ анализа структуры и контроля прочности бетона осуществляют следующим образом.
Для проведения испытаний, анализа структуры и контроля прочности бетона выбирают участок для исследования строительной бетонной конструкции, выравнивают его, например, шлифуют с помощью режущего инструмента, например, фрезы. В случае, когда выбирают инструмент для подготовки поверхности, шлифующий или полирующий бетонные поверхности, или удаляющий предшествующую отделку, имеют в виду тяжёлую работу, требующую больших усилий. Таким образом проводят предварительную подготовку исследуемого участка. Затем на уже подготовленном участке определяют его поверхностную прочность в сухом состоянии. После этого замачивают данный участок и определяют его поверхностную прочность уже с учётом его влажности. Полученные значения вводят в ЭВМ 3.
После этого на исследуемый участок бетонного изделия 11 устанавливают буровую установку 1 для снятия показаний послойной структуры и прочности бетона во влажном состоянии и закрепляют её с помощью элементов крепления 12. На место бурения из агрегата рециркуляции 2 через устройство подачи 9 подают СОЖ к пустотелому цилиндрическому режущему буровому инструменту 8 и начинают процесс бурения. Во время процесса бурения на экране монитора персонального компьютера 3 вырисовываются графики мощности, перемещения и скорости, характеризующие структуру и прочность бетона.
Испытания бетонного изделия 1 1 осуществляют в следующей последовательности.
1. Включают буровую установку 1 в работу, в зависимости от размещения датчика крутящего момента 31 определяют потери мощности - мощность холостого хода.
2. Задают скорость бурения, устанавливая заданное численное значение скорости в персональном компьютере 3.
3. Выбирают режим бурения: или осуществляют «подачу с постоянным заданным давлением», или «подачу с постоянной заданной скоростью перемещения».
4. Если выбран режим бурения «подача с постоянным заданным давлением» - задают в персональном компьютере 3 постоянное давление режущего бурового инструмента 8 на бетонное изделие 1 1. Давление подачи могут выбирать автоматически в зависимости от ряда параметров, таких как, например, предполагаемая марка бетона, из которого изготовлено изделие, и т.д.. Автоматически, или оператором вводится начальная скорость линейного перемещения режущего бурового инструмента 8.
На максимальной скорости подачи подают режущий буровой инструмент 8 до касания инструмента бетонного изделия 11.
Переходят на заданную скорость линейного перемещения режущего бурового инструмента 8 при бурении.
Считывают в блок управления скоростью подачи 22 значения с датчика давления инструмента 24.
Если давление подачи больше заданного значения, то уменьшают скорость подачи режущего бурового инструмента 8.
Если давление подачи меньше заданного значения, то увеличивают скорость подачи режущего бурового инструмента 8.
Если в результате этих действий, не достигли заданной глубины бурения, то выполняют повторно п.п. 7, 8, 9, а именно: считывают в блок управления скоростью подачи 22 значения с датчика давления инструмента 24; если давление подачи больше заданного значения, то уменьшают скорость подачи режущего бурового инструмента 8; если давление подачи меньше заданного значения, то увеличивают скорость подачи режущего бурового инструмента 8. Если достигли заданной глубины бурения, то останавливают буровую установку 1. Бурение закончено.
Если выбран режим бурения «подача с заданной постоянной скоростью линейного перемещения», задают величину постоянной скорости линейного перемещения режущего бурового инструмента 8 во время бурения. Скорость линейного перемещения могут выбирать автоматически.
Выполняют п.п. 5 и 6, а именно: на максимальной скорости подачи подают режущий буровой инструмент 8 до касания инструмента бетонного изделия 1 1 ; переходят на заданную скорость линейного перемещения режущего бурового инструмента 8 при бурении.
Считывают в контроллер 28 величину линейного перемещения режущего бурового инструмента 8 за интервал времени и передают в персональный компьютер 3. Персональный компьютер 3 рассчитывает скорость линейного перемещения режущего бурового инструмента 8.
15. Если скорость линейного перемещения меньше заданного значения, то увеличивают скорость подачи.
16. Если скорость линейного перемещения больше заданного значения, то уменьшают скорость подачи.
17. Если в результате этих действий, не достигли заданной глубины бурения, то выполняют п.п. 14, 15, 16, а именно: считывают в контроллер 28 величину линейного перемещения режущего бурового инструмента 8 за интервал времени и передают в персональный компьютер 3, который рассчитывает скорость линейного перемещения режущего бурового инструмента 8; если скорость линейного перемещения меньше заданного значения, то увеличивают скорость подачи; если скорость линейного перемещения больше заданного значения, то уменьшают скорость подачи.
18. Если достигли заданной глубины бурения, то останавливают буровую установку 1. Бурение закончено.
При выполнении п.п. 6 - 10 и 12 - 17 непрерывно считывают в контроллер 28 информацию с датчиков: крутящего момента 31, датчика перемещения 29 и датчика напряжения питания 30 и передают её в персональный компьютер 3. Одновременно, синхронно, в персональный компьютер 3 считывают из блока управления скоростью подачи 22 значения давления подачи, а из блока управления частотой вращения 25 считывают частоту вращения. По полученным значениям рассчитывают мощность, в персональном компьютере 3 определяют скорость линейного перемещения режущего бурового инструмента 8, энергию, затраченную на бурение, и выдают в виде графиков и значений на монитор.
ЭВМ 3, которая управляет работой устройства для анализа структуры, измерения и контроля прочности бетона позволяет сделать распечатку в графическом виде как всего процесса бурения, обработки, так и любого отрезка испытаний, задаваемого оператором. В процессе бурения ЭВМ 3 имеет возможность приостановить формирование выходного файла, а также и в процессе обработки входной информации ЭВМ 3 имеет возможность исключить из расчётов любой интервал, с сохранением непрерывности перемещения.
При загрузке рабочей программы и при правильной настройке программы и подключенном контроллере отображается определяемая мощность, перемещение, частота вращения режущего бурового инструмента 8, напряжение питания, количество принятых от контроллера байтов данных. Для начала формирования выходного файла необходимо дать команду, после которой начнётся определение мощности холостого хода, то есть того значения, которое будет вычитаться из полной мощности в процессе бурения. В ходе бурения строится график текущей мощности за вычетом мощности холостого хода и перемещения.
При первичной обработке данных решаются следующие задачи:
- удаление неинформативного участка бурения из обработки;
- восстановление непрерывности значений перемещения;
- получение возрастающих значений перемещения;
- получение значений перемещений, начинающихся с «0», при этом принимается за «0» и все остальные аддитивно корректируются;
- коррекция измеренных значений по мощности и перемещению.
После завершения работы с исходным файлом результат обработки сохраняют. На этом первичная обработка исходного файла закончена.
Для того, чтобы после обработки иметь возрастающие значения перемещения, они инверсируются по алгоритму: dl= L(l) + L(N), L(i)= dl - L(i), где
L(l) и L(N) - значения перемещения в 1 и последней точке.
Обрабатывается весь файл, независимо от масштабирования графика.
Затем производят расчёт удельных энергозатрат. Полученные данные обрабатывают с целью вычисления энергозатрат на бурение одного миллиметра материала в Дж/мм. На графике фиг. 8 по горизонтальной оси откладывают значения перемещения, а по вертикальной - энергозатраты. При этом имеется возможность изменить интервал вычисленных величин, для чего нужно ввести значение интервала. Минимальное значение интервала равно 5, максимальное не ограничено. При большем значении интервала происходит более сильное сглаживание графика, что показано на фиг. 9.
Результаты расчётов можно сохранить в файл с расширением « rez». На графике фиг. 8 отображено среднее значение удельных энергозатрат и их разброс, при этом учитывают тот интервал перемещения, который в данный момент отображён.
После окончания бурения и в результате бурения пустотелым цилиндрическим режущим буровым инструментом 8 получают дополнительно цилиндрический контрольный бетонный образец 15. Цилиндрический контрольный бетонный образец 15 подвергают дополнительному испытанию в лабораторных условиях с определением прочности бетонного контрольного образца на сжатие или осевое растяжение в соответствии с ГОСТ 18105-86, ГОСТ 10180-90, которую, прочность, анализируют в ЭВМ 3, при этом сравнивают показания с показаниями полученными другими предыдущими способами, а цилиндрический контрольный бетонный образец 15 высушивают. Наилучший результат достигается посредством бурения с промывкой, так как СОЖ охлаждает режущий буровой инструмент 8 и удаляет буровую муку, максимально уменьшая износ цилиндрического режущего бурового инструмента 8.
Использование предлагаемого технического решения позволило создать способ, по которому повысилась точность определения структуры и контроль послойной прочности бетона, а созданное устройство для осуществления этого способа позволяет получить точные выходные данные для проведения анализа структуры бетона изделия, достаточную точность измерения и контроля прочности бетона изделия за счёт предварительной подготовки исследуемой поверхности, а также предлагаемое техническое решение позволило создать устройство, позволяющее одновременно дополнительно получить в процессе бурения цилиндрический контрольный бетонный образец, используемый затем для последующего испытания его в лабораторных условиях на сжатие или осевое растяжение. Кроме того, предлагаемый способ обусловлен минимальной трудоёмкостью и стоимостью. Предлагаемое решение, кроме того, позволяет даже при бурении сильно армированного бетонного изделия контролировать послойную прочность и получать идеально ровные отверстия именно того диаметра, который требуется ГОСТами. А полное отсутствие бетонной пыли, которая давно признана одной из самых вредных для здоровья субстанций, делает данный процесс испытаний одним из самых экологически чистых из всех возможных в подобных случаях технологий. Кроме того, это высокая точность работы буровой установки, чистота, относительная тишина. Работа буровой установки осуществляется практически без вибраций инструмента, поэтому нет опасности появления трещин в чувствительных участках бетонного изделия, требуется низкая выходная мощность.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ анализа структуры и контроля прочности бетона строительных конструкций, включающий смачивание бетона, бурение бетона, определение мощности идущей на бурение, измерение величины и скорости перемещения бурового инструмента с выдачей данных в виде графиков мощности, перемещения, скорости бурового инструмента, характеризующих структуру и послойную прочность бетона с выдачей цифровых данных по каждому графику, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что перед проведением испытаний на исследуемом участке бетонного изделия, выбранного для определения структуры и прочности бетона, осуществляют предварительную подготовку поверхности бетонного изделия, для чего шлифуют исследуемый участок и определяют его поверхностную прочность в сухом состоянии, затем замачивают данный участок исследуемой поверхности бетонного изделия и определяют поверхностную прочность бетона с учетом его влажности, затем устанавливают на исследуемый участок буровую установку для бурения бетона, и посредством бурения определяют послойную структуру и послойную прочность бетона во влажном состоянии, причем в результате бурения получают дополнительно цилиндрический контрольный бетонный образец, который используют для дальнейших испытаний при определении прочности контрольного бетонного образца на сжатие или осевое растяжение, при этом сравнивают показания с показаниями полученными другими предыдущими способами, а контрольный бетонный образец предварительно высушивают.
2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в начале бурения для управления процессом приёма данных отображают текущие настройки приборов, а в процессе бурения получают мгновенные значения измерений параметров и направляют полученную информацию по интерфейсу передачи данных в персональный компьютер или микроконтроллер для обработки и вычисления результатов об удельных энергозатратах на единицу перемещения режущего бурового инструмента при бурении бетонного изделия и построения графика мощности и графика перемещения режущего бурового инструмента.
3. Способ по п. 1 , о т л и ч а ю щ и й с я тем, что цилиндрический бетонный образец для дальнейших испытаний получают посредством использования для бурения бетонного изделия пустотелого цилиндрического режущего бурового инструмента.
4. Устройство для анализа структуры и контроля прочности бетона строительных конструкций, содержащее буровую установку с приводом подачи линейного перемещения и вращения режущего бурового инструмента, измеритель поверхностной прочности бетона, датчик перемещения бурового инструмента, датчики для определения мощности, потребляемой приводом, и контроллером с ЭВМ, отличающееся тем, что буровая установка снабжена регулятором перпендикулярности движения режущего бурового инструмента, стабилизатором давления на режущий буровой инструмент, измерительным преобразователем сигналов, агрегатом рециркуляции смазочно- охлаждающей жидкости, а режущий буровой инструмент выполнен в виде пустотелого цилиндра, на одном торце которого выполнен соединительный элемент для подсоединения к приводу подачи и установлено устройство подачи смазочно- охлаждающей жидкости, а на другом торце закреплены твердосплавные режущие пластины.
5. Устройство по п.4, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что твердосплавные режущие пластины режущего бурового инструмента установлены с возможностью получения в процессе бурения заданного диаметра цилиндрического контрольного бетонного образца, причем каждая твердосплавная режущая пластина закреплена на цилиндре режущего бурового инструмента симметрично для повышения точности измерений параметров путем снижения погрешностей в зависимости от зернового состава щебня, заполнителей бетона, и исключения потери мощности буровой установки от трения режущего бурового инструмента при бурении о боковую поверхность бетонного изделия, а ширина каждой твердосплавной режущей пластины более, по крайней мере, на 1 мм, толщины стенки цилиндра режущего бурового инструмента.
6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что твердосплавные режущие пластины размещены на цилиндре режущего бурового инструмента с возможностью образования заданного внутреннего диаметра обработки равным или 100+0,1 мм, или 150+0,1 мм, или 200+0,1 мм, или 300+0,1 мм.
7. Устройство по п.4, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что твердосплавные режущие пластины установлены с возможностью их замены по мере износа.
8. Устройство по п.4, отличающееся тем, что измерительный преобразователь сигналов снабжен регулятором плавности хода с первичным преобразователем перемещений, первичным преобразователем тока, первичным преобразователем напряжения, первичным преобразователем частоты вращения, коммутатором, интерфейсными блоками, буферными усилителями, аналого-цифровым преобразователем, интерфейсом персонального компьютера или микроконтроллера, причём первичный преобразователь тока, первичный преобразователь напряжения и первичный преобразователь перемещений последовательно соединены, каждый из них, с буферным усилителем, выход каждого из которых соединён со входом коммутатора, первичный преобразователь частоты вращения последовательно соединён с буферным усилителем, выход которого соединён со входом микроконтроллера, а выход коммутатора соединён со входом буферного устройства, выход которого соединён с аналого-цифровым преобразователем, выход которого соединён со вторым входом микроконтроллера, один выход которого соединён со вторым входом коммутатора, а другой выход - со вторым входом аналого-цифрового преобразователя, третий выход микроконтроллера последовательно соединён интерфейсными блоками, через фильтр, с персональным компьютером.
PCT/RU2011/000112 2010-05-18 2011-02-28 Способ анализа структуры и прочности бетона и устройство для его осуществления WO2011145977A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP11783811.0A EP2573557A4 (de) 2010-05-18 2011-02-28 Verfahren und vorrichtung zur analyse der struktur und der stärke von beton

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010119593/15A RU2441234C1 (ru) 2010-05-18 2010-05-18 Способ анализа структуры и контроля прочности бетона строительных конструкций и устройство для его осуществления
RU2010119593 2010-05-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011145977A1 true WO2011145977A1 (ru) 2011-11-24

Family

ID=44991896

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2011/000112 WO2011145977A1 (ru) 2010-05-18 2011-02-28 Способ анализа структуры и прочности бетона и устройство для его осуществления

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP2573557A4 (ru)
DE (1) DE202011110574U1 (ru)
RU (1) RU2441234C1 (ru)
WO (1) WO2011145977A1 (ru)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108387418A (zh) * 2018-02-07 2018-08-10 长安大学 全自动沥青混合料均匀性测试仪器及测试方法
CN108871855A (zh) * 2018-09-22 2018-11-23 连云港市连云区墟沟经济发展总公司 混凝土取样装置
WO2018235033A1 (es) * 2017-06-23 2018-12-27 Fundación Universidad Del Norte Máquina de pruebas de propiedades mecánicas
CN111610055A (zh) * 2020-04-08 2020-09-01 深圳市鹏盛达工程测试有限公司 一种公路路面砼抗压检测用装置及检测方法
CN112504735A (zh) * 2020-12-17 2021-03-16 青岛康环检测科技有限公司 一种土壤检测方法
CN112525709A (zh) * 2020-11-11 2021-03-19 新化县建筑材料检测中心(普通合伙) 一种混凝土的取样检测装置
CN112986296A (zh) * 2021-02-23 2021-06-18 山东大学 一种立方体试样位姿转换机构及应用
CN113267367A (zh) * 2020-02-17 2021-08-17 哈尔滨工业大学 一种两侧夹持式冲击作动装置
CN115015110A (zh) * 2022-06-23 2022-09-06 中交二航武汉港湾新材料有限公司 泡沫轻质土分层检测装置及检测方法
RU2797126C1 (ru) * 2023-02-21 2023-05-31 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Устройство для измерения прочности бетона
CN116499795A (zh) * 2023-06-05 2023-07-28 唐洲艳 一种岩土取样钻孔方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104236964B (zh) * 2013-06-08 2016-08-17 青岛理工大学 混凝土轴向拉伸试件模具以及采用该模具的杆件预埋方法
CN106468779B (zh) * 2015-08-20 2023-06-23 环境保护部核与辐射安全中心 干湿沉降采样器及采样方法
US11268888B1 (en) * 2017-12-19 2022-03-08 University Of South Florida Systems and methods for determining concrete strength
CN111044715B (zh) * 2018-10-15 2021-11-30 重庆河邦建材有限公司 一种空心楼盖石膏填充箱破坏性试验方法
CN113266272A (zh) * 2021-07-21 2021-08-17 奥来国信（北京）检测技术有限责任公司 一种向上式混凝土钻芯设备及钻芯方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59137839A (ja) * 1983-01-27 1984-08-08 Nippon Steel Corp コンクリ−トの強度推定方法およびその装置
JP2001004512A (ja) * 1999-06-24 2001-01-12 Takenaka Komuten Co Ltd 構造体コンクリートの強度測定方法および測定装置
RU2179722C2 (ru) 2000-03-06 2002-02-20 Самарская государственная архитектурно-строительная академия Способ анализа структуры и прочности бетона в процессе взятия проб из бетонных конструкций методом бурения
RU2198399C2 (ru) 2000-03-10 2003-02-10 Самарская государственная архитектурно-строительная академия Информационная система для анализа прочности бетона в процессе взятия проб из бетонных конструкций методом бурения
RU2235322C2 (ru) 2002-08-19 2004-08-27 Анпилов Сергей Михайлович Способ определения трещиностойкости бетона
JP2008128831A (ja) * 2006-11-21 2008-06-05 Ohbayashi Corp コンクリート強度の推定方法、コンクリート強度の推定システム、及び穿孔装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5868125A (en) * 1996-11-21 1999-02-09 Norton Company Crenelated abrasive tool

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59137839A (ja) * 1983-01-27 1984-08-08 Nippon Steel Corp コンクリ−トの強度推定方法およびその装置
JP2001004512A (ja) * 1999-06-24 2001-01-12 Takenaka Komuten Co Ltd 構造体コンクリートの強度測定方法および測定装置
RU2179722C2 (ru) 2000-03-06 2002-02-20 Самарская государственная архитектурно-строительная академия Способ анализа структуры и прочности бетона в процессе взятия проб из бетонных конструкций методом бурения
RU2198399C2 (ru) 2000-03-10 2003-02-10 Самарская государственная архитектурно-строительная академия Информационная система для анализа прочности бетона в процессе взятия проб из бетонных конструкций методом бурения
RU2235322C2 (ru) 2002-08-19 2004-08-27 Анпилов Сергей Михайлович Способ определения трещиностойкости бетона
JP2008128831A (ja) * 2006-11-21 2008-06-05 Ohbayashi Corp コンクリート強度の推定方法、コンクリート強度の推定システム、及び穿孔装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2573557A4 *

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018235033A1 (es) * 2017-06-23 2018-12-27 Fundación Universidad Del Norte Máquina de pruebas de propiedades mecánicas
CN108387418B (zh) * 2018-02-07 2024-03-15 长安大学 全自动沥青混合料均匀性测试仪器及测试方法
CN108387418A (zh) * 2018-02-07 2018-08-10 长安大学 全自动沥青混合料均匀性测试仪器及测试方法
CN108871855A (zh) * 2018-09-22 2018-11-23 连云港市连云区墟沟经济发展总公司 混凝土取样装置
CN113267367A (zh) * 2020-02-17 2021-08-17 哈尔滨工业大学 一种两侧夹持式冲击作动装置
CN113267367B (zh) * 2020-02-17 2023-03-21 哈尔滨工业大学 一种两侧夹持式冲击作动装置
CN111610055A (zh) * 2020-04-08 2020-09-01 深圳市鹏盛达工程测试有限公司 一种公路路面砼抗压检测用装置及检测方法
CN111610055B (zh) * 2020-04-08 2023-03-14 深圳市鹏盛达工程测试有限公司 一种公路路面砼抗压检测用装置及检测方法
CN112525709A (zh) * 2020-11-11 2021-03-19 新化县建筑材料检测中心(普通合伙) 一种混凝土的取样检测装置
CN112504735A (zh) * 2020-12-17 2021-03-16 青岛康环检测科技有限公司 一种土壤检测方法
CN112504735B (zh) * 2020-12-17 2023-04-07 益铭检测技术服务(青岛)有限公司 一种土壤检测方法
CN112986296A (zh) * 2021-02-23 2021-06-18 山东大学 一种立方体试样位姿转换机构及应用
CN115015110A (zh) * 2022-06-23 2022-09-06 中交二航武汉港湾新材料有限公司 泡沫轻质土分层检测装置及检测方法
CN115015110B (zh) * 2022-06-23 2023-07-21 中交二航武汉港湾新材料有限公司 泡沫轻质土分层检测装置及检测方法
RU2797126C1 (ru) * 2023-02-21 2023-05-31 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Устройство для измерения прочности бетона
RU2807359C1 (ru) * 2023-05-22 2023-11-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗ ГУ) Способ определения прочности бетона
CN116499795A (zh) * 2023-06-05 2023-07-28 唐洲艳 一种岩土取样钻孔方法
CN116499795B (zh) * 2023-06-05 2024-05-07 姚生海 一种岩土取样钻孔方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE202011110574U1 (de) 2014-10-13
RU2010119593A (ru) 2011-11-27
EP2573557A4 (de) 2014-03-26
RU2441234C1 (ru) 2012-01-27
EP2573557A1 (de) 2013-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2441234C1 (ru) Способ анализа структуры и контроля прочности бетона строительных конструкций и устройство для его осуществления
Rajesh Kumar et al. Prediction of uniaxial compressive strength, tensile strength and porosity of sedimentary rocks using sound level produced during rotary drilling
US11067489B2 (en) Device for measuring rubber wear
CN103344705B (zh) 一种应用声发射能量值测定岩石脆性指数的方法
US5911164A (en) Compaction and pavement design testing machine and method for testing flexible pavement materials
CN110091216B (zh) 铣削噪声与铣削振动的监测及其相关性分析系统及方法
CN111209684B (zh) 一种基于随钻监测技术的岩石强度参数的超前预报方法
JP2004150946A (ja) ボール打撃によるコンクリート剛性の非破壊測定装置および方法
CN113686962A (zh) 一种基于波速理论的路基压实特性在线监测方法
CN105973738A (zh) 岩石对tbm滚刀刀圈的磨蚀性测试方法
JPH0621783B2 (ja) 機械部品の疲労・余寿命評価法
Fernandes et al. Evaluation of the compressive strength of ancient clay bricks using microdrilling
Felicetti Assessment of fire damage in concrete structures: new inspection tools and combined interpretation of results
RU106747U1 (ru) Устройство для анализа структуры и контроля прочности бетона строительных конструкций
Setzer et al. CIF-Test-Capillary suction, internal damage and freeze thaw test: Reference method and alternative methods A and B
CN105510393A (zh) 一种胶结充填体固结特性的多参数检测系统及其监测方法
JPH0443961A (ja) コンクリートの非破壊評価方法および装置
Govindaraj A new approach for estimation of properties of metamorphic rocks
CN217443226U (zh) 一种砂石含水率自动检测系统装置
JP2014021050A (ja) データ取得装置、強度測定システム、データ取得方法および強度測定方法
JP5947036B2 (ja) コンクリート等弾性係数が不知の材料のｕｃｉ法による測定方法
CN109387139A (zh) 混凝土表面粗糙度检测方法及测试仪
CN209326619U (zh) 调压式表面粗糙度测试仪
CN101419144A (zh) 微损现场混凝土强度检测方法及其实现装置
Valentini et al. On site drilling resistance profiles of natural stones

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11783811

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2011783811

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2011783811

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 10993/DELNP/2012

Country of ref document: IN