автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.11, диссертация на тему:Разработка акустико-эмиссионного метода определения состояния железобетонных конструкций, подвергшихся экстремальным термическим и коррозионным воздействиям

31 О «'-9 в

Министерства науки, высшей мкош и технической политики Российской Федерации Московский ордена Ленина, ордена Октябрьской Реводвции и ордена Трудового Красного Знамени государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

РАЗРАБОТКА ЙКУСШО-ЗХНССНОННОГО МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ, ПОДВЕРГШИХСЯ ЭКСТРЕМАЛЬНА ТЕРМИЧЕСКИМ И КОРРОЗИОННИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ.

Специадьность 05.02.il - Методы контроля и диагностика в машиностроении.

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

На правах рукописи

ВОЛКОВ Сергей Иванович

9ДК 620.179.16

МОСКВА 1992

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте государственной патентной экспертизы Роспатента

Научный руководитель - д. т. н. профессор Муравин Г. В.

Официальные рлпонемгы - доктор технических наук

профессор Борзой А.А. кандидат флэико-ыатаиатичвских наук Р>ввкин В.Р.

Ведущее предприятие - НИИ »елпзобетоиа

Защита диссертации состоится "30 " 1992г. на за-

седании специализированного совета К 053.15. 01 ь Московском Государственном техническом университете имени Н. 3. Шумана по адресу: 107005, г. КЬсква, г-я Рауманская ул., С.

Ваш отзыв, ваверенный печатью, просим выслать по указанному адресу.

О диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ.

Телефон для справок 2СЗ-65-14

Автореферат разослан " /У " 199?г.

Подписан к печати /Лв2>г. Обг^м 1,0 п. л. Тираж 100 Ячка? . Типография МГТУ мм. Я 3. Баумана.

Р0СН5,•.■:•!<;'.:. ; Отгл ' ОСУ <<>.Р'Г<' ¿ДИЗ&утацЙ

''''' 'Актуальность темы. Из года в гол количество аварий строительных сооружений от случайных взрывов, пожаров, воздействия агрессивной среды и механических нагрузок, превышавших проектную величину, увеличивается пропорционально росту средств, затраченных на капитальное строительство. В раавтых капиталистических странах, ежегодно убытки от пожаров срставляга примерно 2X от их национального дохода.

Серьезный ущерб наносит воздействие агрессивных сред на железобетонные сооружения. Прямые потери от экстремального воздействия коррозии в развитых странах достигают 4,22 от стоимости валового общественного продукта.

Расходы на проведение работ по восстановлению сооружений и конструкций, подвергшихся экстремальному воздействию, возрастает из года в год. . К. 1985 году в СССР ежегодные расходы на усиление и восстановление сооружений оценивались более чем в 300 млн. руб. В связи с этим, Особое значение приобретают вопросы, связанные с оценкой состояния железобетонных конструкций, восстановленных после повреждающего термического и коррозионного воздействия.

Существующие методы контроля ж, б. конструкций не позволяют точно оценивать напряженно-деформированное состояние конструкций после экстремального воздействия и прогнозировать их несущую способность конструкций. Шяду тем значительные успехи, достигнутые в использовании явления АЭ для определения состояния материалов, вызывает больсой интерес исследователей к возможности применения метода АЭ для контроля сооружений, подвергшихся в процессе эксплуатации поврездающим воздействиям. Однако к моменту начала работ над диссертацией отсутствовали необходимые и достаточные критерии, позволяющие достоверно и точно оценивать состояние конструкций, не была решена проблема выбора оптимальных параметров сигналов АЭ, значительные трудности вызызала правильная интерпретация информативных характеристик сигналов АЭ, -получаемых при • обследовании состояния реальных конструкций. Такое положение потребовало ропение проблемы " Разработка акустико-эмиссионного метода определения состояния я. б. конструкций, подвергшихся экстремальным термическим ¡! корроэ'и-онныч воздействиям".

Дель работы и основные задачи исследования. ГЬвнгание достоверности оценки несущей способности и надежности контроля етлеяобетонных конструкций на основе создания и использования нового г-кус-

л жененного метода определения состояния л:, б. конструкций, подвергшихся зктреыальным термическим к коррозионным воздействиям.

Для достижения этой цели необходимо было рс-ейть сльдуйж- га-дач;!:

1. Обосновать необходимые и достаточные акустико-эыиссионние критерии для определения пригодности к дальнейшей эксплуатации железобетонных конструкций, подвергшихся термическому воздействию.

2. Исследовать изменение уровня напряжения и вязкости разрушения бетона в конструкциях, подвергшихся экстремальному воздействию, с помощыи АЭ, возникающей при динамическом нагр/жении. Разработать акустико-змиссионные способы оценки уровня напряжений и вязкости разрушения в конструкциях, основанные на тарированном динамическом нагружении.

3. Изучить АЭ и ее спектральный состав при различных видах коррозии, получить акустика- эмиссионные критерии идентификации видов коррозионных повреждений в железобетонных конструкциях, разработать метод определения накопления коррозионных повреждений, вызванных электрохимической коррозией, а также метод определения наличия субкритических трещин, вызванных коррозией под напряжением.

4. Исследовать процессы твердения бетона в реконструируемых конструкциях на основе параметров АЭ, установить связь между качеством сцепления "молодого" и "старого" бетонов восстановленной конструкции и параметрами АЭ, изучить напряженно-деформированное состояние реконструированной конструкции, разработать акустика- эмиссионный метод оценки состояния реконструированных ж.0. конструкций.

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:

- установлено, что необходимыми и достаточными критериями пля определения пригодности к дальнейшей эксплуатации ж. б. конструкций, подвергшихся экстремальному термическому воздействию, являются ре-перние «зыенти трещинообраэозания бетона, скорость восстановления структурной целостности бетона, вязкости разрушения и уровень нап-рякмшя е бетоне конструкции. Показана возможность оценки состояния конструкции на основании измерений разности величин нагрузок, соответствующие началам стадий образования магистральных трещин и нелинейной ползучести в образце, скорости восстановления структурной целостности, вязкости разрушения и уровня напряжений об[хмцн бетон.*

конструкции по пар;, гетрам ЛЭ;

- установлена взаимосвязь уровня напряжения в бетоне с диепер'-Л'-'Л величин средних энергий и медианных частот АЭ, мат. охиданик н зффициэнта корреляции меяду величинами средних энергии и медианни' частот сигналов АЗ, возникающих при локальном динамическом таргрс ванном нагру.тлнпи. Дсглзапа гсзможость определения вязкости разру-пения Сетона при тарированном динамическом нагружэнии по уетшор-ленной зависимости "механическая энергия, затраченная на разрушеци.-образца - энергия АЭ при локальном динамическом воздействии на образец";

- выявлены отличительные признаки сигналов АЗ, отвечающие процессам водородного или сероводородного мькрорастрескивания, ггаз воля идентифицирогаъ соответственно коррозионные повреждения на .¡"не пластического деформирования. Показана возможность идентификации !.скротр=!,?5;:оо5разования в Сетоне, вызванного коррозией арматуры на основе анализа зависимости средней энергии сигналов АЭ, соответст^у-к^х накоплению и разруп>ению продуктов коррозии. Установлена сеязь ме.чду величиной коз^нциента корреляции средних энергий и медианных частот сигналов АЭ, вызванных коррозией под напряжением и наличием субкритических трецин;

- обоснована возможность определения качества сцепления "старого" и "молодого" слоев Сетона восстановленной конструкции по соотношып энергий продольной и поперечной составлякплх АЭ, выявлены закономерности твердения Сетона на основе параметров АЭ.

Практическая ценность. Разработана методика оценки состояния конструкции после повреждающего воздействия на основе комплексного измерения по параметрам ЛЭ соотнесения величин нагрузок, соответствующих началам стадий разрушения образца, величины вязкости разрушения, уровня напрятениЯ и величины скорости восстановления структурной целостности бетона конструкции. Разработаны методики, позволяющие на основе метода ЛЭ определять уровни напря.тения и еяп-кости разруиения в лэлегоОетонных конструкциях по параметрам ЛЭ. Созданы способы акустико-экиссионного контроля процессов зл^-ггрсхи млческой коррозии, ¡юррозии псд напряжением я микрстрс-г-иносСразова-нля в бетоне, гызганного коррозией арматуры о к. б. конструкциях. Установлена возможность определения времени схватывания бетсна и качества сцепления старого и нового слоев бетона конструкции восстановленной после поврехлаш?го воздействия ка сснос-. '^пения со-

отношения анергий продольной и поперечной составляющих волн АЭ.

Созданные методы оценки состояния материала конструкции внедрены при контроле ряда объектов: мостов, гражданских сооружений. Получен экономический эффект, превышающий 200 тыс. руб.

Апробация. Основные результаты работы доложены на научном семинаре кафедры "Машины и автоматизация сварочных процессов" МГТУ им. Н. Э. Баумана.

Публикации. Основные результаты работы защищены 5 авторскими свидетельствами, по материалам работы опубликована 1 статья, получено 5 .положительных решений по аа^вкам на изобретении.

Методы исследования. Решение поставленных в диссертации задач осуществлялось путем параллельного использования акустико-эмиссион-ных измерений, методов оптической металлографии, рентгеновского анализа. Применялись численные методы обработки информации и расчету на ЭВМ. Исследования проводились'на серийно выпускаемой аппаратуре с использованием лабораторных приспособлений.

Объем работы. Диссертационная работа изложена на 128 страниц машинописного текста, иллюстрируется 30 рисунками, состоит из введышл, четырех глав, общих выводов, списка литературы из 65 наименований. ' ... -,

Основное содержание работы.

В первой главе дан обвор литературы и приведен краткий анализ существуют« методов контроля и диагностики состояния конструкций и сооружений, подвергшихся экстремальным воздействиях).. К экстремальным воздействиям можно отнести повреждения конструкций от пожаров, воздействия агрессивных сред, механических нагрузок, превышшо-' них проектную величину, оползней и додеижки грунтов, взрывов.^ воидетрясений. В зависимости от вида повреждающего воздействия при-меншлся ргйличные неразрушаюдие методы оценки состояния конструкций и соору*<-ний. Для железобетонных конструкций, поьрееденных огневым воздействиям при определении их состояния обычно применяется комплексные методы исследований, ' включающее измерение прочности, оценку конструкции по деформациям и юесткости,- а также оценку по т^щиностойкости' и местным Пйвргэдеш.дм. Для диагноегшеи конструкций, подверженных коррозионным повреждениям, традиционно используются методы измерений потенциала, импульсной ультразвуковой и рентгеновской дефектоскопии, термографии. При проведении оценки ' состояния железобетонных конструкций, восстановление после поврежден. I, W-'ГуТ НрИМеНЯТЬСИ Йе.*ИНЦЧе1:КИе СПОСибЫ ОПреДе/.еННЯ ИрОЧНОСГН

с помощью склерометров, ультразвуковой импульсный метод дефэктоско-пим, радиационную методы контроля. Особое место в ряду неразру аю-еих ш.. одов диагностики состояния конструкций и сооружений занимает метод акустической эмиссии. Анализ литературных данных показал, что уникальная способность контролировать развивающиеся дефекты, наличие не1. лредственной - вязи между параметрами разрушения и излучения, внсс1-" . чувствительнсс"ь, простота конструкции датчиков и способов их установки делает >■ тод АЭ весьм' перспективным для оц.'н: и состояния южных инженерных сооружений, подвергшихся экстремальным воздействиям

Однако в ьастоя. ..-в время не установлены необходимые и достаточна АЭ-к^итерии, позволяй ;е достоверно оценивать состояние поврежденных констру..ций. Нэ ревены проблемы выб' ?а оптимальных параметров сигналов АЭ. Значительные трудности вызывает правильная интерпретация информационных характеристик сигналов АЭ, получаепк при обследовании состояния реальных конструкций и сооружений.

Бс зтсрзй главе писывается рсзу.' таты исследований и новая методика акустико-эмиссионной диагностики конструкций, поде- рг. дхся термическому воздействию.

В проц.осе разработки нового метода диагностики проведали комплексные исследования конструкций и кзтериача. взятого.из определенных точек сооружения, измерения методом акустической э^юсн;; (АЭ), а таю® ультразвуковые, рентгенографччесютэ и электронно-кик-росгапическне измерения.

Металлографические наблюдения, выполненные -а образцах из металла -знструкции, находя-еЛся в эпицентре потара, выявили различную структуру вблизи поверхности и центральной части керна. В первом случае ка глубине до 5 мм С ла обнаружена неслоистая Феррито-лерли'ыая структура, во-втором - текстурир ванная. Мжрот-вердость п центральной части образца была на 20-25% больше, чем у е, о края. Сделан вывод. что наблюдаемое изменение структуры и шк-ротвердости кернов обусловлено нагревом поверхности металла во время по- ;ра до тепературы аустенитного состояния (Т > .^30 С), а из-' чезновение текстурированностл - г~створениен углерода в аустените с последующим равномерным выделением его в феррите при и дленном охлаждении.

Лкустико-зшгссионныз обследования конструкции аафикпиров;- .и, что в бо.и-пянстге из них скорость счета АЭ не греянлн^т фоновая.

связанной с нормальными конверсивными превращениями в бетоне. Й конструкциях с аномальным уровнем напряжений, неоднородными прочностными характеристиками и дефектами, как правило, акустико-змис-сионныш измерениями выявлялись накопления повреждений.

Исследования состояния материала в конструкции по данным ис-г пытаний кернов установили, что при увеличении нагрузки в пределах 0,1 - 0,55 R для образца-свидетеля из целой конструкции (I) и 0,1 -0,25 R для плиты, одверженной термическому воздействию (И), наблюдается рост скорости у. а. и увеличение энергии АЭ. Первое явление связано с уплотнением цементного камня, охлопыванием исходных трещин и пор, накоплением локальных пластических деформаций. Второе -обусловлено изломом отдельных сростков кристаллитов при скольжении и разрушении микроячеек. Реперный момент страгивания микротрещин И связанное с этим разуплотнение материала у. а. и A3 измерения обнаружили у образца типа I при нагрузке 0,55 R , а у II типа - 0,25 R. Нелинейная ползучесть в испытаниях бетона типа I - О, F R , типа 11

- 0,65 R. Повышение нагрузки свыше 0,88 R для бетона из неповрежденных конструкций и 0,75 R, подверженных воздействию пожара, привело к значительному (до 2-х кратного) увеличению активности АЭ, свойственному развитию нестабильных трещин.

Установлено, что наиболее оптимальной характеристикой для определения непригодности конструкций к дальнейшей эксплуатации по реперным момента трещнообразования является уменьшение р зностй

- R°) ьеличин нагрузок, соответствующих образованию магистральных трещин и нелинейной ползучести более чем на 50Х по сравнению о аналогичной величиной, подученной на поврежденном образце.

Исследования вязкости материала в конструкциях были проведены путем их нагружения тарированным ударом с помощью монтажного пистолета по методике, защищенной А. С. N. 1716894. Данные измерений сопоставлялись с тарировочной зависимостью.

Испытаниями установлено, что вязкость разрушения бетцна из неповрежденной воны соответствует по характеристике композиту в нормальном состоянии. У образцов из конструкций, повревденных пожаром, существенно (от 40 до 50Х) снизилась вязкость разрушения. В этой связи указанные конструкции были признаны негодными для дальнейшей эксплуатации.

Для оценки скорости залечивания трешин в бетоне послэ термического воздействия, позволяющей судить о восстановлении структур-

ной целостности композитного материала, изучена воспроизводимость сигналов АЭ после повторного нагружения. Принято во внимание, что при нагрузках, меньших предела трещинообразования , в бетоне наблю- . дается эффект Кайзера (невоспроиаводимость АЭ при повторном нагру-жении), который носит временный характер из-за' восстановления структурной целостности'ячеек вследствие залечивания микротрещин. Время полного восстановления активности АЭ после нагрузки для обычного композита - 56 дней. В связи с отмеченным, образцы из конструкций, не поврежденных пожаром, и подверженных термическому воздействию, были нагружены усилием 0,31? повторно с интервалом в 10 минут и 56 дней. Установлено, что Сзтон в нормальном состоянии при повторной нагрузке спустя 10 минут сигналов АЭ не излучает вследствие существования памяти предыстории. 56-дневный отдых полностью е■останавливает активность излучения. Композит, подвергшийся.воздействию итра, излучал сигналы АЭ сразу после второго нагружения, энергия которых составляла приблизительно 30% от' зарегистрированной при П5?®ом нагружения. Нарушение эффекта Кайзера при деформировании образцов бетона из зоны пожара свидетельствует о том, что структурная целостность материала нарушена.

На основании исследований структурно-механических, характеристик бетона, его вязкости разрушения, восстановления структурной целостности, измерений уровня напряжения, оценки неоднородности прочностных свойств и измерений АЭ был разработан способ экспресс-оценки степени повреждения конструкций, защищенный А. С. N 1649923.

С помощью разработанного метода проведена диагностика ж. б. конструкций ряда ответственных зданий и сооружений. Дано заключение об их состоянии.

В третьей главе рассмотрены результаты акустико-эмиссионных исследований конструкций с коррозионными повреждениями, целью которых была идентификация процессов пластического деформирования и микрорастрескивания при водородном или сероводородном охрупчивании, Одновременно рассматривалась возможность выявления электрохимичес-; кой коррозии арматуры в бетоне, и определения степени опасности коррозионных повреждений. Исследования выполнены на обычных и наво-дороженных образцах из поликристаллического кремнистого железа, которые подвергали деформироьанию с помощью устройства для бе -'сумного термонагружения. Сигналы АЭ, возникающие при нагружении регистриро-

вали с помощью прибора АЪН -J.

Были измерены энергия и медианные частоты сигналов АЭ, ррос-читаны плотности ¿аспределс ия централей АЭ и построены их эллилсы рассеяния.

Установлено, »"о на стадии образов? ия и раэ'чтия полос скольжения средняя энергия сигналоь АЭ составляет 0,74 - 1,2; л. ед., а диап^-юн разброса медианных частот ■ 0,985 • 1,115 усл. ед.

При наводорамивании и "овторном нагружении "бразцов средняя энергия сигналов АЭ составила 0,6Ь - 1,48 угл.-д., а дг пазон медианных частот - 0,985- 1,055 усл. ед.

При разде.- нии параметров АЭ, вызванное, процессами пластической деформации и водородного микрорас распивания, была построена д.1 жришнантная Фя'кция Rij. С е<= помощью с „¿верительной 1ероят-ноотыо равной 972 было у<-тан- злено, что в кремнистом железе, подвергнутом водородному охрупчиванию, процессу микр трещим 1бр кования отвечает эллипс расг^яния средних энергий и медианных частот с коо; динатсми центров Е - 1,065 усл. ед. и < 1,020 усл. ед. Это позволило предложить ак, jtkko-эмиссионный способ и^ентификаци- корр -8ионных повреждений, вызва. .шх водородным или сероводородным мчкро-• рагтрескм лн;;-'м, защищенный А. С N 1716430.

При исследоваьли коррозионного разрушения к. б. конструкций, ставилась цель опред лить и- обходимые и достат чные критер! для распознавания трепу , обусловленных коррос.:ей арматуры.

Исследования проводились на образцах и ж.конструкциях, подвергнутых действию коррозии.

Установлено, что ь процессе микрорастрескивания бетона, вызванного е. ектрохимической коррозией арматуоы, имеет место чередование фаз ! акопленил и разрушения продуктов коррозии, образования И развития ""н5щин. Выяснено, что сигналы АЭ, соответствуете а^одно^у растворению превышают урогень эг^ргчи "бел^-о куш" ia ;< лгзчЛ спэктр частот от 6: до 400 кгц. Сигналы от разрушения оксидных пленок имею* доминантные частоты "лизкие к ??5 кгц. При вовьнкновэнии пластической деформа1 и в вершине трещины домян-лтные частоты достигает ¿00 кгц, а уровень энергии увеличивается в средней в 1,35 раза Сигналы АЭ, соответствующие разрушению и накоплению продуктов коррозии, имеют доминантные ictoth в пределах от 225 до 250 кгц и „шл.читуду на 15-2QX меньше, чем сигналы от разрушения оксидных кленок. При р -зруиетш бетона t шикает сигналы АЭ, имеющие дошшант-

нью частоты ч пределах от 60 до 100 кгц, и уровень энергии в 1,4-1, 5 раяа, превшь-^лдий энергию АЭ при от''--лущивании оксидных пленок. В указанном диапазоне частот проводились измерения средних энергий в течение 30 дней, "бнар;- -ено, что характер изменения уровня энер. ли носит периодический характер. ГЬрвыЯ максимум Ё появляется на 2-4 сутки после начала измерений, второй - через 4-5 суток. Трещина в Сетоне, возникшая вследств1 1 коррозии арматуры, вышла на поверхность на 5-7 сутки и в дальнейшем располагалась параллельно арматуре инструкции.

Выявленные .лакономерности изменения Ё~Г Ш позволили предложить способ определения «икротрешинообразования в железобетоне, вызванного электрохиии^-ской коррозией арматуры, загущенный А. С. N

В ' жах проблемы "чагностиг вания процессов коррозионного пе: реяденш был решена задача выявления и оценка степени опасности развития субкритическ-х трещин В трос '. под напряжением.

Исследования проводились на элементах к. б. конструкций, используемых в .локах хелеяобетоннмч мостов коробчатого сечения, в арматуре которых были заложены исходные микро- и макротрещины, а такхе на образцах из соответсч уш*зго металла. Пу-еы измерений параметров АЭ были определены эллипсы рассеяния средних энергий и ¡¿е-диаяных частот. Установлено, что разброс .еличин средних энергий составляете. 80-1,20 усл. ед. , а медианных частот - 0,7 - 1 МГц. Обнаружено такте, что при появлении опасных суйкритических тренин возникает корреляция между прирав>Э|..,еи скорости аУ с( .чкоэ ыикрот-рецин и пркралэнием длины скачка инкротрецины. Отмечено, что по мере роста иикротрещин увенчивается коэффициент корр>-мяц | г^ . При этом большая и малая.оси эллипса рассеяния, отБечаю^го процессу коррооШ! под напряжением, разворачивает-' относительно осей Ё, Г, достигая в -редело 45°, 1гго соответствует появлении опасных убкритических трещин. Промежуток времени между началом эксперимента и образование .л субкритических тревдш в случае ге^роэии под нея-ряконкеи на 1-2 суток ланьей, чем при электрохимической; коррозии, а периодичность появлен-'т максимумов на к гьей изменения энергии АЭ составляет 2-5 дней. Показано, что на основе обмеченных признаков, возможно идентифицировать появление опасных субкритических тревдн в ариатуре к. О. к ютрукций, вызванных коррозией под напрянекием. явлено, что достоверность иденти4икашш названного процесса 5

пространстве признаков "медианная частота - средняя энергия АЭ" с учетом величины коэффициента корреляции между Ей? составляет 91Х. В результате проведенных исследований был разработан и реализован мето" определения субкритических трещин в материале, вызванных коррозией под напряжением, защищенный А. С. N. 1744640.

В четвертой главе рассмотрен разработанный• АЭ метод оценки состояния реконструированных ж. б. коне: "укций. При оценке состояния •ж. б. элементов моста проверке были подвергнуты образцы из материала реконструированной конструкции, исследовано качество сцепления "молодого" и "старого" бетсна; определено напряженно-деформированное состояние восстановленных элементов.

Первоначально путем измерения призменной прочности и энергии АЗ продольных волн Епр и "полного" поля Еподн. при твердений "молодого" бетона' установлено, что образование тиксотропной отруктурЫ вновь уложенного бетона сопровождается Я0ЯВ55Нй-М ккка ка кривой Еполн/Епр~Г(Ь), где t - время твердения. Отношение Еполн/Епр в момент появления пи. .. превышает приблизительно в 6 раз аналогичное отношение на стадии отдельных центров кристаллизации:

мере формирования и упрочнения кристаллического сростка на кривых Еполн~Дг) и Епр~Г(I) отмечается нег*л5чителъный рост-энергии АЭ как полной волны, так и ее продольной составляющей. Завершение данной стадии характеризуется возникновением локальных перенапряжений и образованием микротрещин. Этому соответствует скачок анергии ¡»Х. полной,. так и продольной волны (с некоторым запаздыванием) на кри-' вых. Еполн-ДЬ) и Епр~Г( Ц, этого скачка (ь относительных

единицах) в 2,5 раза бо^ше скачка энергии йа зависимости Еполн ДЬ) соответствующего моменту схватывания, что можно объяснить, как большим числом источников АЭ, так и тем, что волны, напряжений распространяются уже по твердой структуре, обладающей меньшим коэффици-, ентом затухания. Отмечено, что в дальнейшем рост энергии обеих волн Еполн и Епр незначителен по величине, а к 28-дневному сроку твердения в нормальных условиях соотношение между энергией полной волны Еполн и анергией продольной волны Епр составляет 'в среднем величину 2,0.

Данные зафиксированные в эксперименте, 'в дальнейшем были ис-. пользованы для оценки состояния бетона, уложенного в реконструированную часть конструкции, с их помощью и на.основе разработанного способа определения времени схватывания вяжущих материалов, ■ эащи-

энного А. С. N. (положит тьное решение по заявке N

939491/28), определялась активность схватывания "молодого" бетона, нтенсивность набора прочности и время достижения проектного значе-ия прочност" в конструкциях реконструированной части моста.

После оценки состояния бетона в конструкции определялось ка-эство сцеплепя "молодого" и "старого" бетсна В этой связи были ¿полнены исследования зависимости прохождения сигналов АЭ полной элны и ее продольной составляющей от состояния границы раздела юлодого" и "старого" бетона. Измерения сигналов АЭ проводились с >мощью приборов АВН-1 с приемным преобразователем "полной" волны, ¡я получения сигналов АЭ использовался снаряд-дюбель, заглубляемый поверхность бетона с противоположной поверхности ''а которой уста-вливались датчики АЭ. С целью исскуственного демпфирования попе-чных волн аона сопряжения пропитывалась жидкостью.

Выявлено, что при качественном сцеплении старого и нового оев бетона продольная и поперечная составляющие энергии сигналов приблизительно равны по величине. Качество сцепления неудовлет-рительно, если при исскуственном демпфирование поперечной состав-опцэй энергии АЭ отношение поперечной к продольной составляющей шовится меньшим или равным 0,8-0,85.

На основе полученных результатов разработан способ определе-I пригодности к эксплуатации поврежденной ж. б.' конструкции, уси-1ной слоем нового бетона, защищенный А. С. N. (положи-

пьное решение по заявке N 4910225/28). В дальнейшем после оценки ©ства "молодого" бетона а конструкции л его сцепления со "ста*' бетоном, конструкция была нагружена проектной не. рузкой и про-ены испытания по определению уровня напряжений на основе анализа налов Аа

Предварительные исследования уровней напря^ний были проведена образцах бетона, подвергаемых статическому нагружению и наг-;нию тарированным ударом с помощью снаряда-дюбеля. Ш результа-исследования были построены эллипсы рассеяния лредних энергий и 1анных частот сигналов АЭ, вызванных локальным тарированным наг->нием при различных величинах статической нагрузки. Установлена ¡ь величины уровня напряжений в бетоне и па; ^метров эллипса рас-га. Обнаружено, что с увеличением уровня напряжений в бетоне от о предела прочности величина мат. ожидания средних энергий и ме-ных частот увеличивается от 1,0 до 1,8 усхед. энергии и от 1,0

до уел. ед. по частоте. Коэффициент корреляции изменяете в пре-

ст 0,1 до 1, а величина дисперсии увеличивается в среднем' в 1Г. рч?. На основе проведенных исследований был разработан защищенный А.N. (положительное решение по заявке N4921672/28) способ определения уровня напряжений в конструкции, примененный при оценке состояния Молитовского моста в г. Нижний Новгород.

По результатам сопоставления данных измерени. времени достижения нроектного значения прочности, ка^ства сцепления "молодого" и "старого" Сетона и напряженного состояния вс .¡тановленной конструкции отмечено, что ее состояние отвечает -ребованиям проекта она п, игодна к дальнейшей эксплуатации.

Сковные выводы к результаты •->

1. Анализом установлено, что для различных видов и условий экстремальных термических воздействий Сетон существуют функциональные зависим :ти между параметрами акустической эмиссии и критериями повреждения бетона. Еыявлено, что с клчэствс не бходимых и достаточных критериев оценки повреждающего воздэйствия п, .аомрчно использовать величины уровня напряжений, вр^кости разрушения, репе рних моментов трчишообразоваиия и скорости восстановления структурной целостности Сете--!.'

2. В результат* екенеримеиталъг х исследований выявлена функциональная связь мгжду уровнем напряжений в бетоне и параметрами эллипса рассеяния средних энергий и медианных частот сигналов АЭ, вызванных локальными воздействиями. Доказана возмо> .ость определения уровня напряжений в конструкции по тар>. явочной зависимости изменения характеристик эллипса рассеяния и его положения относительно координат средних энергий и медианных частот.

3. Разработана методика определения вязкости разрувения бетона кои^'оукцки, основанная на установленной экспериментально линейкой зависимости между механической энергией, затраченной на разру-пйние образца при его статическом наг рулении, и энергией вкустичг кой эмиссии при лэкь^ьном дик /ическсм воздействии.

4. На основ? теоретических и экспериментальных исследований выявлены закономерности изменения параметров АЭ при коррозионном повреждении й металлических и хелезобетокных конструкция*.

4.1. Ео казака возможность идентификации стазад г.р,-т,'!,'!рния

повреждений в материале конструкции, вызванных водородным или сероводородным микрорастрескившшем аа счет анализа эллипсов рассеянии средних энергий и медианных частот сигналов АЗ и с пс-кющъка диекри-.минентной функцшш, построенной на осноЕе полученных значений средних энергий и медианных частот.

4. 2. Определены критерии идентификации микрстревдж/обрааови ния в железобетоне, вызванного коррозией арматуры, на основе анализа средней анергии АЗ. Установлен периодический характер (период равен 2-5 суткам) изменения средней энергия сигналов АЭ, соотватс-твувдих процессам накопления и разрушения продуктов коррозии.

4.3. Установлена «функциональная связь между появлением трешлн в материале, вызванных коррозией и величиной коэффициента кор^ля-ции средних энергий и медианных частот сигналов АЭ.

5. Показано, • что качество сцепления старого и нового слоев бетона становится неудовлетворительным, если при искусственном демпфировании поперечной составляющей АЗ в конструкции, усиленной слсем нового бетона, отношение поперечной к продольной составлений акустической волны становится меньший или равным О,80-0,R5.

Б. На основе теоретических, лабораторных и промышленных исследований разработаны, внедрены и зааддены авторскими свидетельствами новые методы акустико-амиссионной диагностики состояния д. б. конструкций, подвергшихся экстремальному термическому и коррозионному воздействии». . ' t

; Основные положения диссертации опубликованы в следуадх рвотах:

1. А. С. М J649323 СССР, ЩВД <^01N29/14. Способ определения пригодности к дальнейшей зкаплуатации иалеаобетоннюс конструкций, подвергшихся термическому воздействию / Г. ЕИураьин, ■■ Е. R Егрвп-ков, С, И.Волков и др. (СССР).- Н 4730570/Р8. Опубл. 15.Cfi.91. йм. tf IB // Открытия. Изобретения 1991. - N18. - С. 245.

2. Цурааин Г. В.7 Палей II Лолкоя ндр. Диагностика состояния Инструкций, ■ подвергшихся термическому воздействию п йше- . Тень строительной техники,- 1691, - II 6,,-С. 19-22,

. 3. А.С. 171689-} СССР, НИИ Гй1'кг?9/14/ Акусткко-эмиссионный способ оп{>едедения вязкости реврушенкя кат ер15 ¡келеясСсТонт«-конструкций / Г. Е * Муразкн, Л. U Лгвьнкская.С.'Й'.ВоЗяов и jp.(CCCP)-Н 4795534/3;}. Опубл. 28, 02.92. Эж КЗ // Открытия. Иэоврнтеция. -}S32,- ИЗ, - С.2?5. '■/.: ^ /:•/,.' ' ■•■•'■'••''.'■.

:•• / .'■-.■■ •■;•' ••/,' ■-' V'. " ".'/ \\ - ; ■.''.'■ ,; , " "

• i.e.. i7if'.4:-o oœp. МКИ GOl N?9/14. Акустико-эниссконный

' ••«¡•'-ДеЛ'-НЙЯ Н«ЧОЙЛ-»Ш«! КОРРОЗИОННЫХ ПОНГв'К'-НИЙ В ОТГврИале г., KL'j-1-l / Г. Б. Мурчвкн, С. И. Волков, Ii.''!. Макарова и др.

■ -v:i. - ¡I 4С0С?^/ва. Опубл. ?.В. аг. SR. Em. ttt // Открытия, Изоб-:. Г-пул. ■ 1Q?: - ив. - г. гзз.

г., А. г.. 17Î44C5 СССГ, Î.2UÏ GDI 1123/14. Акустига-змксскошай сао-'.•!»:л-л-'ииз н»«пл"ййн коррозионных повреждений в ж>л»'во»>гон-.•» ■: ;••..• чтуот-ш / I*. F.. Mypami, НО. Макарова, С. !!. Бо.пког, и др. Р V,!. ■ ti 4SCT698/'?a. опубл. 23.02.92. Впп. N7 // Старший. Г . г,. ,.TÍHW. - 1ря? - fJ7. -С. IF>9.

г. /«■ С. l"jr,40 OCCF, WW GOl NP9/H. Акусткко-?миг';ио1'инй сно-

■ • нчл1чин оубкритических Грр'ДИН г гЧГ*-|-!!ЧЛ>*. £ьг?впн-им. ; tir- ' Mi -n ¡гад нчиря^еннем / Г. Б. Мурдвин. К. О. Мчкзпора. С. I!. Ь: •■•■■■<* и лр (СССР). - Î! 4877352/28. Опубл. ?Г>. СО. 92. Г#я. N24

И-'сОрРтения. - 1932 - К24. - С. 241.

¡4