Спосіб ультразвукового контролю процесу структуроутворення бетонної суміші

Реферат: Спосіб ультразвукового контролю процесу структуроутворення бетонної суміші, що передбачає прозвучування досліджуваної суміші ультразвуковими імпульсами, прийом імпульсів, що пройшли через досліджувану суміш, вимірювання часу проходження ультразвукових імпульсів через досліджувану суміш і часу її твердіння, побудову графіка залежності часу проходження ультразвукових імпульсів через досліджувану суміш від часу її твердіння, при цьому початок і закінчення тужавлення визначають за характерними точками на графіку: початок тужавлення бетонної суміші фіксують за максимальною величиною часу проходження ультразвукових імпульсів через досліджувану суміш, а закінчення тужавлення - в момент стабілізації величини часу проходження ультразвукових імпульсів через досліджувану суміш на мінімальному рівні. UA 74166 U (54) СПОСІБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЮ ПРОЦЕСУ СТРУКТУРОУТВОРЕННЯ БЕТОННОЇ СУМІШІ UA 74166 U UA 74166 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до будівельного виробництва і матеріал введення та може бути використана при виготовленні бетонних, зокрема гіпсобетонних, виробів зниженої щільності з поліпшеними теплозахисними властивостями і зведенні монолітних будівель та споруд. Важливою характеристикою гіпсобетонних сумішей є строки тужавлення, які визначають життєздатність суміші і повинні враховуватися в технологічних процесах. Відомий спосіб контролю строків тужавлення гіпсового в'яжучого за допомогою приладу Віка, відповідно до якого визначають час від початку контакту гіпсового в'яжучого з водою до початку і кінця тужавлення гіпсового тіста (див. ДСТУ Б В.2.7 - 82:2010). Початок тужавлення визначають числом хвилин, що минули від моменту додавання в'яжучого в воду до моменту, коли вільно опущена голка після занурення в тісто перший раз не доходить до поверхні пластинки, а кінець тужавлення - коли вільно опущена голка занурюється на глибину не більше 1 мм. Час початку і кінця тужавлення виражають у хвилинах. Стандартний метод досить зручний для визначення строків тужавлення чисто гіпсових в'яжучих, проте він абсолютно непридатний для широкого класу гіпсобетонних сумішей, до складу яких входять крупні заповнювачі, наприклад гранульований пінополістирол, пемза, керамзит, вермикуліт, корок, очерет та ін., крізь які вільно опущена голка проникнути не може. Переносити ж результати, отримані для чистих в'яжучих, на гіпсові композиції, особливо з високим ступенем заповнення, некоректно, оскільки, в залежності від виду і властивостей заповнювача (зокрема його здатності поглинати воду), а також присутності хімічних добавок, строки тужавлення суміші можуть значно змінюватися. Зазначений стандартний метод заснований на механічному принципі дослідження в'язкої суміші, у зв'язку з цим він вибраний як аналог для порівняння. Він не може бути вибраний як прототип до технічного рішення, що заявляється, тому що вирішує поставлену задачу іншим шляхом з використанням інших засобів. Заявнику невідомий спосіб контролю процесу структуроутворення бетонної суміші з використанням ультразвукового прозвучування досліджуваної суміші, реєстрації часу проходження ультразвукових імпульсів через досліджувану суміш, побудови графіка залежності цього показника від часу твердіння. В основу корисної моделі поставлено задачу розробити спосіб ультразвукового контролю процесу структуроутворення бетонної суміші, в якому шляхом зміни принципу контролю, засобів, що застосовуються при дослідженні та критеріїв, за якими фіксують початок і закінчення тужавлення бетонної суміші, забезпечити принципову можливість визначення початку і закінчення тужавлення бетонної суміші з крупним заповнювачем, а також підвищення точності, контролю періодів формування структури бетонної суміші. Поставлена задача вирішена в способі ультразвукового контролю процесу структуроутворення бетонної суміші, що передбачає прозвучування досліджуваної суміші ультразвуковими імпульсами, прийом імпульсів, що пройшли через досліджувану суміш, вимірювання часу проходження ультразвукових імпульсів через досліджувану суміш і часу її твердіння, побудову графіка залежності часу проходження ультразвукових імпульсів через досліджувану суміш від часу її твердіння, при цьому початок і закінчення тужавлення визначають за характерними точками на графіку: початок тужавлення бетонної суміші фіксують за максимальною величиною часу проходження ультразвукових імпульсів через досліджувану суміш, а закінчення тужавлення - в момент стабілізації величини часу проходження ультразвукових імпульсів через досліджувану суміш на мінімальному рівні. Спосіб, що заявляється, заснований на використанні ефекту різкого зростання швидкості поздовжньої ультразвукової хвилі при проходженні крізь гіпсове тісто в процесі кристалізаційного формування структури в момент виникнення міжкристалічних контактів. Вимірюваним параметром є час проходження звукової хвилі, пов'язаний зі швидкістю ультразвуку. Результати вимірювань відображаються на графіку в координатах: час твердіння, хв., час проходження ультразвукової хвилі, мкс. Терміни тужавлення, що визначаються по горизонтальній шкалі, відповідають характерним точкам на графіку, що обмежує ділянку з максимальним зменшенням часу проходження звуку. Для реалізації способу можуть використовуватись серійні цифрові ультразвукові прилади для контролю якості бетону, наприклад КК 14П або УК 10ПМ. Ультразвукові прилади з цифровою індикацією реєструють час поширення поздовжньої ультразвукової хвилі в матеріалі в заданих межах, визначених налаштуванням приладу. Наприклад, для УК-14П - від 20 до 9000 мкс, для УК-10ПМ - від 8 до 9999 мкс. Якщо вимірювана величина не потрапляє в заданий діапазон, на табло приладу відображаються нулі. У початковий, після замішування гіпсу з водою період, швидкість поширення ультразвуку в суміші дуже мала, порівняно із затверділим матеріалом. Відповідно час проходження 1 UA 74166 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ультразвуку в суміші досить великий і знаходиться поза межами вимірювання приладу. Отже, на табло приладу будуть висвітлюватися нулі. Якщо абстрагуватися від фізичної сутності явища (при "нульовому" часі швидкість ультразвуку повинна бути нескінченно великою), ця особливість функціонування ультразвукових приладів дозволяє використовувати їх для визначення строків тужавлення гіпсового в'яжучого. Момент виникнення міжкристалічних контактів у процесі формування кристалічної структури в гіпсовому тісті відповідає стрибкоподібному зростанню швидкості ультразвуку, а отже, різкому зменшенню часу поширення ультразвукової хвилі в матеріалі до таких значень, що час проходження ультразвуку в суміші виявляється в межах вимірюваного приладом діапазону, і відображається на табло у вигляді значущих цифр. Цей момент може бути прийнятий за початок тужавлення в'яжучого. Процес лавиноподібного структуроутворення характеризується швидким наростанням швидкості ультразвуку (відповідно, швидким зменшенням часу поширення ультразвукової хвилі в матеріалі). Завершення, в основному, цього процесу визначається моментом стабілізації часу проходження звукової хвилі. Цей момент приймається за кінець тужавлення. Спосіб здійснюється таким чином. Досліджувана суміш поміщається в пластмасову форму, наприклад, розміром 4416 см. Пластмасова форма разом з досліджуваною сумішшю потім поміщається в дерев'яну касету (для жорсткості) з відкритими торцями. Після цього на торцях пластмасової форми закріплюються ультразвукові головки приладу УК-14П, суміш прозвучується ультразвуковими імпульсами з інтервалом 30 секунд, вимірюється час проходження ультразвукових імпульсів через досліджувану суміш і час твердіння з моменту замішування суміші водою, і за отриманими величинам будується графік залежності часу проходження ультразвукових імпульсів через досліджувану суміш від часу твердіння. Початок тужавлення фіксується за максимальною величиною часу проходження ультразвукових імпульсів через досліджувану суміш. Кінець тужавлення фіксується в момент стабілізації величин часу проходження ультразвукових імпульсів через досліджувану суміш на мінімальному рівні. Приклад 1. Здійснювали контроль процесу структуроутворення гіпсового в'яжучого марки Г10, як описано вище. Паралельно здійснювали контроль процесу структуроутворення такого ж в'яжучого марки Г10 за ДСТУ Б В.2.7-82: 2010 за допомогою приладу Віка. Результати вказані на графіку, фіг. 1. Час початку тужавлення, визначений за способом, що заявляється (на графіку відповідає точка Нуз), дорівнює 14 хв. Цей момент випереджає початок тужавлення, визначений за допомогою приладу Віка (точка Нв) на 30 с. Кінець тужавлення, визначений способом, що заявляється, збігається з часом кінця тужавлення, визначеним за допомогою приладу Віка (точка К). Приклад 2. Здійснювали контроль процесу структуроутворення гіпсобетонної суміші з дрібним перлітовим заповнювачем. Питома витрата перлітового піску - 0,8. Паралельно здійснювали контроль такої ж гіпсобетонної перлітової суміші стандартним методом з використанням приладу Віка. Термін тужавлення з використання приладу Віка - 9,5 хв., кінець 15 хв. Термін тужавлення, визначений способом, що заявляється, 9 хв., кінець 15 хв. Результати вказані на графіку, фіг. 2. У цьому випадку початок тужавлення, що визначається способом, що заявляється, також випереджає початок тужавлення, отриманий за приладом Віка на 30 сек. при збігу часу кінця тужавлення. Час початку тужавлення, визначений стандартним методом виявився більшим на 30 сек. для всіх випробуваних складів, у порівнянні із ультразвуковим способом контролю, що заявляється. Цю розбіжність можна пояснити тим, що опір вдавленню голки приладу Віка починає відчуватися лише тоді, коли структура вже почала формуватися. Можна стверджувати, що безконтактний ультразвуковий спосіб більш чутливий, у порівнянні зі стандартним, і дозволяє більш точно фіксувати початковий момент організації структури. Задовільний збіг результатів вимірювань стандартним методом і способом, що заявляється, дозволив зробити висновок про застосовність запропонованого способу для вивчення високонаповнених гіпсобетонних сумішей з досить крупним заповнювачем, для яких стандартний метод падаючої голки не придатний. Приклад 3. Здійснювали контроль процесу структуроутворення гіпсобетонної суміші з полістирольним заповнювачем. Об'ємний вміст полістиролу - 0,8. Розмір гранул -2-6 мм. Результати вказані на графіку, фіг. 3. 2 UA 74166 U 5 10 За графіком легко визначити, що час початку тужавлення суміші - 13 хв., а час кінця тужавлення - 18,5 хв. Таким чином, підтверджена можливість застосування ультразвукового способу для визначення строків тужавлення гіпсобетонних сумішей з наповнювачами. Можна з упевненістю припустити, що ультразвуковий спосіб може ефективно застосовуватися для контролю строків тужавлення сумішей на будь-яких в'яжучих. Інтервал між вимірами 30 секунд цілком достатній для практичних цілей, але може бути зменшений до 5-10 секунд при вирішенні більш точних дослідницьких задач. Галузь застосування ультразвукового способу контролю ширше, ніж визначення тільки термінів тужавлення. Аналіз графіків (рис. 1-3) показує, що час проходження ультразвуку в суміші, залежно від її складу, істотно змінюється - від 630 до 800 мкс. Така чутливість способу дозволяє застосовувати його для вивчення реологічних властивостей твердіючих композицій. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 Спосіб ультразвукового контролю процесу структуроутворення бетонної суміші, що передбачає прозвучування досліджуваної суміші ультразвуковими імпульсами, прийом імпульсів, що пройшли через досліджувану суміш, вимірювання часу проходження ультразвукових імпульсів через досліджувану суміш і часу її твердіння, побудову графіка залежності часу проходження ультразвукових імпульсів через досліджувану суміш від часу її твердіння, при цьому початок і закінчення тужавлення визначають за характерними точками на графіку: початок тужавлення бетонної суміші фіксують за максимальною величиною часу проходження ультразвукових імпульсів через досліджувану суміш, а закінчення тужавлення - в момент стабілізації величини часу проходження ультразвукових імпульсів через досліджувану суміш на мінімальному рівні. 3 UA 74166 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4