автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Трещиностойкость сжатых элементов строительных конструкций из эпоксидного полимербетона

На правах рукописи

904694432

и

Ушаков Сергей Игоревич

ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ СЖАТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ЭПОКСИДНОГО ПОЛИМЕРБЕТОНА

Специальность 05.23.01 —Строительные конструкции, здания и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 7 ИЮН 2010

Воронеж 2010

004604432

Работа выполнена в ГОУВПО строительный университет.

Воронежский государственный архитектурно-

Научный руководитель:

- доктор технических наук, профессор Мищенко Валерий Яковлевич

Официальные оппоненты: - член-корреспондент РААСН,

доктор технических наук, профессор Меркулов Сергей Иванович

-кандидат технических наук, доцент Поликутнн Алексей Эдуардович

Ведущая организация:

ГОУВПО Московский государственный строительный университет

Защита состоится "25" июня 2010 года в 14:00 часов на заседании диссертационного Совета Д 212.033.01 при ГОУВПО Воронежский государственный архитектурно-строительный университет по адресу: 394006, г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, д. 84, ауд. 3220.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке.

Автореферат разослан "25" мая 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Действующие нормативные документы ограничивают трещиностой-кость растянутой зоны бетона, его предельной растяжимостью. Возможность образования трещин в сжатой зоне бетона, действующими нормами не рассматривается. Однако, многочисленные экспериментальные исследования проведенные О.Я. Бергом, А.Н. Бобрышевым, В.В.Болотнным, Ю.В.Зайцевым, П.Г. Комоховым, Н.И. Макридиным, С.И. Меркуловым, Г.Б. Муравиным, О.Б. Наймарком, В.В. Носовым, В.А. Перфиловым, В.М. Финкелем, Е.М. Чернышевым, A.M. Ивановым, Ю.В. Ивановым, A.B. Никулиным, Ю.Ф. Рогатневым и др. указывают на то, что в сжатой зоне бетона, также как и в растянутой образуются микрогрещины, снижающие эксплуатационные качества конструкций. В соответствии с современными представлениями процесс трещинообразования происходит в два этапа: на первом этапе происходит образование и накопление микротрещин, которые увеличиваются в размерах и при достижении определенной концентрации на втором этапе объединяются в направленные нормальные и наклонные магистральные макротрещины. Микротрещины в отличие от макро, имеют хаотическое расположение в пространстве, и размеры их находятся в пределах 10"6..4,0 мм по длине трещины.

Негативное влияние микротрещин на конструкцию заключается в диффузии коррозионно-активных сред через микротрещины в защитном слое к арматуре, что приводит к ускорению коррозионных процессов под напряжением и как следствие к снижению долговечности конструкции. Это подтверждается исследованиями проведенными во ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева в соответствии с которыми защитные свойства бетона по отношению к арматуре значительно снижаются при образовании структурных микротрещин.

Диагностика микротрещинообразования в эксплуатируемых конструкциях позволяет своевременно принимать меры по предотвращению появления направленных магистральных трещин.

Необходимость проведения своевременных мероприятий (усиление, снижение уровня нагрузки и др.) по предотвращению появления направленных магистральных трещин определяется результатами диагностики микротрещинообразования.

Нормирование параметров трещиностойкости сжатого защитного слоя бетона конструкции при расчете по образованию трещин, позволяет не только предотвратить появление направленных магистральных трещин, но н существенно повысить долговечность несущих конструкций за счет снижения степени влняния коррозионно-активной среды на арматуру.

Вопросы, связанные с назначением предела трещиностойкости сжатой зоны защитного слоя железобетонных конструкций при расчете по образованию трещин, до настоящего момента являются не раскрытыми, несмотря на их практическую значимость и очевидную актуальность.

Особенно актуальны данные вопросы для полимербетонных конструкций, которые предназначены для эксплуатации в условиях действия сильных коррозионно-активных сред. С этими вопросами связаны цели, задачи и содержание представленных в настоящей работе исследований, областью рассмотрения которых является процесс образования и развития микротрещин размерами от 0,001 до 2,000 мм и назначение и физически обоснованного предела трещиностойкости сжатого защитного слоя конструкций из эпоксидного полимербетона.

Цели диссертационной работы:

- обоснование механизмов разрушения эпоксидного полимербетона в условиях одноосного сжатия, как кинетического процесса образования и развития микротрещин в его структуре;

- разработка и совершенствование методов диагностики и оценки трещиностойкости сжатой зоны элементов строительных конструкций из эпоксидного полимербетона;

- экспериментальное, физически обоснованное назначение предела трещиностойкости сжатых зон элементов строительных конструкций из эпоксидного полимербетона при расчетах по образованию трещин.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- разработана методика оценки предела трещиностойкости сжатых элементов из эпоксидного полимербетона, основанная на комплексном анализе методами теории нечетких множеств акустико-эмиссионных, деформационных и ультразвуковых параметров, характеризующих структурные изменения, происходящие в полимербетоне под нагрузкой;

- разработан алгоритм, позволяющий в режиме реального времени выполнять оценку исчерпания предела трещиностойкости сжатых элементов полимербетонных конструкций на основе корреляционного анализа временного ряда акустико-эмиссионной активности в скользящем окне;

- выполнено экспериментальное обоснование назначения предела трещиностойкости в сжатых элементах из эпоксидного полимербетона на основе анализа методами теории нечетких множеств акустико-эмиссионных, деформационных и ультразвуковых параметров разрушения;

- получены экспериментальные результаты акустико-эмиссионных, деформационных и ультразвуковых параметров разрушения эпоксидного полимербетона, на основе которых выявлены закономерности изменения размеров микротрещин под нагрузкой, а также установлена корреляционная связь между скоростью роста микротрещин и уровнем напряжений в эпоксидном полимербетоне.

Автор защищает:

- результаты экспериментальных исследований механизмов разрушения эпоксидного полимербетона, как кинетического процесса образования и развития микротрещин в его структуре;

- результаты экспериментального обоснования назначения предела тре-щиностойкости защитного слоя сжатых элементов конструкций из эпоксидного полимербетона;

- методику оценки трещиностойкости сжатых элементов из эпоксидного полимербетона на основе комплексного анализа методами теории нечетких множеств акустико-эмиссионных, деформационных и ультразвуковых параметров изменяющихся в процессе разрушения полимербетона;

- алгоритм оценки исчерпания предела трещиностойкости защитного слоя сжатых элементов полимербетонных конструкций на основе статистического анализа акустико-эмиссионной активности.

Обоснованность п достоверность научных положений и выводов подтверждается:

- проведением экспериментов с повторными испытаниями в необходимом объеме статистического минимума;

- применением апробированных статистических методик, а также сертифицированных и лицензированных программных средств ЭВМ, для обработки экспериментальных данных;

- согласованием полученных результатов с независимыми исследованиями других авторов;

- сопоставлением основных результатов полученных на эпоксидном по-лимербетоне, с результатами, полученными на цементном бетоне;

- измерением акустико-эмиссионных параметров двумя различными программно-аппаратными измерительными комплексами;

- сопоставлением результатов измерения по трем методикам, имеющим различную физическую природу.

Практическое значение и реализация результатов работы.

Предложенная в работе методика диагностики сжатых элементов строительных конструкций позволяет физически обоснованно оценить момент исчерпания трещиностойкости сжатых элементов конструкций из эпоксидного полимербетона. Полученные в работе результаты применимы при диагностике трещиностойкости защитного слоя полимербетона в сжатых элементах конструкций, а также сжатых элементах комплексного сечения с защитным слоем из эпоксидного полимербетона.

Результаты представленных в работе исследований могут применяться при проектировании для расчетов по образованию трещин, а также в качестве рекомендаций или требований, ограничивающих уровень эксплуатационных нагрузок на полимербетонные конструкции с целью обеспечения надлежащей коррозионной стойкости и долговечности при проведении обследований и испытаний.

Результаты исследований внедрены в программу комплексных инженерных обследований несущих полимербетонных конструкций производственных цехов с наличием коррозионно-активных сред на ОАО «Воронеж-синтезкаучук».

Результаты исследований, представленные в работе, включены в учебный процесс ГОУВПО Воронежский государственный архитектурио--строительный университет для студентов специальности «Промышленное и гражданское строительство», «Городское строительство и хозяйство», по дисциплинам «Техническая диагностика зданий и сооружений», «Обследование и испытание зданий и сооружений».

Апробация результатов и публикации.

Результаты представленных в работе исследований докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Воронежского государственного архитектурно-строительного университета (2004...2009 г.); на академических чтениях "Безопасность строительного фонда России. Проблемы и решения" (г. Курск 2006-2009 г.); 11-ой международной научно-практической конференции "Высокие технологии в экологии", (г. Воронеж в 2008 г.); всероссийской научной конференции студентов и аспирантов "Молодые исследователи - регионам" (г. Вологда, 2008 г.).

По результатам исследований опубликованы девять научных статей из них четыре в изданиях по Перечню ВАК ведущих рецензируемых научных журналов и изданий и получено свидетельство об отраслевой регистрации программного продукта "Статистика для строителей" №10331 от 01.04.2008.

В полном объеме диссертация доложена и одобрена в ГОУВПО Воронежский государственный архитектурно-строительный университет на заседании кафедры "Экспертизы и управления недвижимостью" в апреле 2010 г.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованных источников и 3 приложений. Работа изложена на 170 страницах, включает 130 страниц машинописного текста, 25 таблиц и 68 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранного направления исследований, сформулированы цели задачи исследований, научная новизна и практическая значимость работы, приведены основные положения, которые автор выносит на защиту.

В первом разделе рассмотрена специфика эксплуатации полимербе-тонных конструкций в коррозионно-активных средах. Отдельное внимание уделено эпоксидным полимербетонам, их механическим характеристикам и вопросам их химической стойкости. Рассмотрена номенклатура конструкций, выполненных из эпоксидного полимербетона.

Отмечено, что практически все полимербетонные конструкции имеют как растянутую, так и сжатую зону бетона (рис. 1).

Рис. 1 — Сжатая зона элементов полимербетонных конструкций

Отдельное внимание уделено современному состоянию вопроса об оценке трещиностойкости сжатого защитного слоя полимербетонных конструкций. Отмечено, что действующие нормативные документы не ограничивают трещиностойкость сжатого защитного слоя, исходя из некорректных представлений об отсутствии трещин в сжатом бетоне. Низкая трещиностойкость сжатых конструкционных полимербетонных элементов является причиной снижения их долговечности и, как следствие, преждевременного нарушения их работоспособности (рис. 2).

Рис. 2 - Разрушение сжатого элемента полимербетонной опоры в следствие низкой трещиностойкости

В пределах защитного слоя бетона, напряжения сть для колонн, загруженных с большим эксцентриситетом, распределены равномерно (рис.За), разница напряжений оы и Оьг для колонн загруженных с малыми эксцентриситетами, при слабо сжатой (рис. 36) и слабо растянутой (рис. Зв) арматуре незначительная, т.е. оЬг-оЬ2.

а) N

0

N б) |

и) 1ы г) призма 40x40x160

-Л Сх-Лъ-

3

40

Рис. 3 — Схема распределения сжимающих напряжений в поперечном сечении колонн

Ввиду того, что толщина защитного слоя полимербетонных колонн составляет 20..50 мм, а сжимающие напряжения в защитном слое распределены равномерно, сделан вывод о возможности приближения напряженно деформированного состояния (НДС) фрагмента защитного слоя колонны, поли-мербетонной призмой с размерами 40x40x160 (рис. Зв).

Ввиду того, что защитные свойства полимербетона зависят не только от наличия микротрещин, но и от дефектов изначально присутствующих в его структуре, значительное внимание в первой главе уделено вопросам, связанным с классификацией структурных дефектов и повреждений бетонов. Подробно рассмотрены вопросы, связанные с ускорением коррозионных процессов в бетонах под нагрузкой (рис. 4).

Рис. 4 - Влияние напряженного состояния на интенсивность коррозии цементного бетона

Наряду с рассмотрением структурных дефектов в бетонах, проведен сравнительный анализ наиболее известных экспериментальных методов изучения процессов трещинообразования, а также рассмотрены современные способы повышения трещиностойкости железобетонных конструкций, путем введения дополнительной фибровой арматуры на различных масштабных уровнях разрушения бетона.

Существенный вклад в изучение и создание бетонов на основе синтетических вяжущих, а так же внедрение в практику строительства полимербе-тонных конструкций внесли: П.А. Андрианов, В.Е. Беляев, A.M. Бобрышев, Б.А. Бондарев, С.С. Давыдов, И.М. Елшин, Л.М. Залан, A.M. Иванов, А.Д. Корнеев, H.A. Мощанский, A.B. Никулин, В.В. Патуроев, Ю.Б. Потапов,

A.П. Прошин, И.Е. Путляев, В.И. Соломатов, О.Л. Фиговский,

B.И. Харчевников, А.И. Чебаненко, Ю.М. Борисов и др. Важнейшие результаты в исследовании структурного трещинообразования и повышения трещиностойкости композиционных материалов получены О.Я. Бергом,

A.Н. Бобрышевым, В.В. Болотиным, Ю.В. Зайцевым, П.Г. Комоховым, Н.И. Макридиным, С.И. Меркуловым, Г.Б. Муравииым, О.Б. Наймарком,

B.В. Носовым, В.А. Перфиловым, В.М. Финкелем, Е.М. Чернышовым и др.

Анализ состояния вопроса о назначении предела трещиностойкости элементов строительных конструкций из эпоксидного полимербетона при расчете по образованию трещин показал, что существующие методы оценки предела трещиностойкости не рассматривают сжатые элементы.

В этой связи, актуальными и практически значимыми направлениями для исследований являются вопросы, связанные с экспериментальным обоснованием назначения величины предела трещиностойкости сжатых полимер-бетонных элементов, а также изучение и обоснованием механизмов разрушения полимербетонов при сжатии, как кинетического процесса образования и развития микротрещин в их структуре. Актуальны также вопросы, связанные с разработкой эффективных методов диагностики трещиностойкости сжатого защитного слоя полимербетонных конструкций, эксплуатируемых в коррози-онно-активных средах.

Во втором разделе представлены основные положения используемых в работе методик экспериментальных исследований.

В виду того, что в СН 525-80 «Инструкция по технологии приготовления полимербетонов и изделий из них» не приведены данные по составу эпоксидного полимербетона, то для изготовления опытных образцов был принят состав (табл.1), приведенный в монографии Корнеева А.Д., Потапова. Ю.Б., Соломатова В.И. «Эпоксидные полимербетоны».

Из полимербетона принятого состава были изготовлены и испытаны образцы в виде призм 40x40x160 мм, а так же 100x100x100 мм. Помимо полимербетонных, для сравнения были изготовлены в тех же опалубках и с теми же наполнителями призмы из цементного бетона. Основные полученные механические характеристики полимербетонных образцов принятого состава, приведены в табл. 2.

Таблица 1

Состав эпоксидного полимербетона

| Содержание компо-Наимеиование компонентов нентов, по

массе %

Смола ЭД-20 (ГОСТ 10587-84) 16 Отвердитель полиэтиленполиамин

(ПЭПА) ТУ 2413-357-00203447-99 3

Андезитовая мука (ТУ6-12-101-77) 11

Щебень гранитный (ГОСТ 8267-78), фракция 5-7 мм. 50 Песок кварцевый (ГОСТ8736-77), фракция

0,14-0,63 мм и

Рассмотрены особенности проведения акустико-эмиссионных, ультразвуковых и деформационных испытаний полимербетонных образцов.

Нагружение опытных образцов кратковременной нагрузкой осуществлялось в прессах 1пэ1гоп-1195 и ПСУ-50. Регистрация сигналов акустической эмиссии осуществлялась на современной, компьютеризированной акустико-эмиссионной измерительной системе РС1-2 фирмы РАС (США) и акустико-эмиссионной измерительной установке АФ-15 (СССР).

Таблица 2

Основные механические характеристики эпоксидного полимербетона

Класс полимербетона по прочности В

Марка ; Модуль упругости . Плотность полимербетона Е, МПа р; кг/м3

М, кг/см2

70 750 19234 2140

Предварительная обработка регистрируемых системой РС1-2 акустико-эмиссионных импульсов осуществлялась с использованием программного продукта АЕ-\¥1Ы фирмы РАС. Среди достаточно широкого спектра возможностей программы АЕ-\УШ присутствует возможность фильтрации внешних шумов. Таким образом, при дальнейшей обработке зарегистрированных акустико-эмиссионных импульсов учитывались только те сигналы, которые поступали из тела экспериментальных образцов, а внешние и электромагнитные шумы были автоматически отфильтрованы. Результаты испытаний построчно сохранялись в текстовый файл с разделителями табуляции. Каждая строка файла содержала информацию о параметрах одного зарегистрированного акустико-эмиссионного импульса.

При сравнительно небольшом объеме основной массы опытных образцов 256 см3 суммарное количество сигналов, зарегистрированное в среднем из всего объема образца, составляло в среднем 102400 сигналов, а в некоторых случаях количество сигналов доходило до 200000 шт. Каждый сигнал акустической эмиссии, в свою очередь, содержал несколько параметров, ха-

растеризующих форму акустической волны, амплитуду, длительность, частоту и др.

Дальнейшая статистическая обработка акустико-эмиссионных измерений осуществлялась с помощью разработанного автором программного продукта "Статистика для строителей" (свидетельство об отраслевой регистрации №10331 от 01.04.2008), т.к. распространенные статистические программы не могли принять и обработать объем поступающей информации. Разработанный программный продукт позволил обрабатывать большие объемы получаемой при испытаниях статистической информации. Среди возможностей программы предусмотрены процедуры регрессионного и кластерного анализа.

В рамках проведенного исследования было принято допущение, что источниками сигналов акустической эмиссии являются образующиеся или подрастающие в процессе нагружения структурные трещины (далее трещины или микротрещины).

В третьем разделе приведены основные результаты экспериментальных исследований. Параметры процесса микро-трещинообразования для достоверности были получены тремя методами имеющими различную физическую природу: акустико-эмиссионным, ультразвуковым и деформационным. Так же было проведено сравнение с данными, полученными автором на цементном бетоне.

Наиболее полную информацию о сигналах акустической эмиссии удалось получить с помощью двухканальной системы регистрации акустической эмиссии РС1-2 (Physics Acoustic Corporation). В процессе испытаний регистрировали активность акустической эмиссии, которая определяется как число зарегистрированных импульсов акустической эмиссии за единицу времени. Анализ результатов изменения активности акустической эмиссии (рис. 5) в зависимости от относительного уровня напряжений показал наличие двух характерных стадий разрушения эпоксидного полимербетона.

Установлено, что изменение активности акустической эмиссии в эпоксидном полимербетоне (рис. 1а) с наилучшей корреляцией описывается следующими зависимостями:

- при ct/R=0,00...0,56, V=0,u *(o/R), с корреляцией гху=0,874\ ~ при cj/R=0,56...1,00, ,V=0,976xJ0'3xe73SK("R) с корреляцией гху=0,892.

Таким образом, процесс разрушения эпоксидного полимербетона проходит в две стадии. Переход к стадии интенсивного трещинообразования, характеризующейся сменой линейной зависимости активности акустической эмиссии от уровня напряжений на экспоненциальную. В эпоксидном полимербетоне при сжатии смена зависимости зарегистрирована при уровне относительных сжимающих напряжений a/R=0,56.

а)

61

136

0,0 0,2 0,4 0,6 0,Я 1.0 Относительный уровень напряжений. а/К

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1.0 Относительный уровень напряжений, o/R

Рис. 5 - Графики изменения активности (а) и кумулятивной (накопительной) акустической эмиссии (б) для эпоксидного полимербетона

В работе представлены также результаты исследований, связанные с оценкой размеров образующихся микротрещин в условиях одноосного сжатия монотонно возрастающей нагрузкой. Микротрещины, образующиеся в полимербетоне при сжатии, являются источниками акустических колебаний, которые характеризуются определенными амплитудами и частотами. При прохождении акустической волны через толщу материала, она претерпевает изменения, которые выражаются в затухании ее мгновенных амплитуд. В отличие от амплитуды, частота акустической волны остается практически неизменной и имеет связь с линейными размерами излучателя (осциллятора) в виде выражения:

где р - плотность материала, грамм/мм2; Е - продольный модуль упругости, грамм/мм2; ш - масса источника колебаний, грамм; Г— частота колебаний источника, Гц.

Для повышения достоверности полученных данных о размерах микротрещин, приближенная оценка размеров выполнялась также ультразвуковым и деформационным методами. Применение ультразвукового метода для оценки усредненных размеров микротрещин стало возможным после установления эмпирической зависимости (2), связывающей суммарный объем искусственно образованных в полимербетоне трещиноподобных несплошно-стей с изменением скорости прохождения ультразвука (рис. 7а).

Для эпоксидного полимербетона эта эмпирическая зависимость с корреляцией гд>=0,97имеет вид:

где: V% - объем несплошностей в % от объема образца; 1!, - скорость прохождения ультразвука в км/сек через образец с дефектами (во время испытаний);

0)

(2)

и - скорость прохождения ультразвука через образец без дефектов (до испытаний).

Зависимость, связывающая изменение среднего объема одной микротрещины со скоростью прохождения ультразвуковых импульсов и акустико-эмиссионной кумулятивной (накопительной) кривой имеет вид:

У/

/и

V,

' Тоо

(3)

где У„- объем экспериментального образца; - суммарное количество трещин по данным кумулятивной кривой акустической эмиссии.

В основе определения размеров микротрещин деформационным методом лежит известное предположение о том, что разница фактических (нелинейных) и теоретических (линейных) объемных деформаций обусловлена образованием микротрещин в структуре материала (рис. 76).

450 400 350 .500 250 200 150 100

0.0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 Относительный уровень напряжении, а/И

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 Относительный урокень напряжений. а/Я

Рис. б - Графики изменения средней частоты поступивших импульсов акустической эмиссии (а) и график изменения средних размеров образующихся микротрещин (б) в эпоксидном и цементном бетонах при сжатии.

Таблица 3

Результаты усредненных за весь цикл нагружения размеров микротрещин в мм, измеренных различными методами

Метод акустической

ЭМИССИИ, Ьде

0,238

Ультразвуковой метод, Ьиг!

1,154

Деформационный метод, Ьоек

0,274

Средний размер Ьсгасктач

0,555

Окончательные виды зависимостей, отражающие изменение среднего размера микротрещины от относительного уровня напряжений, полученные как ультразвуковым так и деформационным методами, представлены на рис. 8.

1,02 0,98 0.95 . 0.91 • 0.88 0.84

б)

1,0

I 0.8

и 0.7

0,6

г § о те 0,4

Г с

о г: 0.2

О

0.0

Факт! лефо( ческие мании \ Об \ чеч >1-'М . • ' \ пло-' .

------ ------ —Т" Ьсгсй

А\

1 1 1 \ Те орет ичсскис

дефор 11жмм

го7оо2?

0,0 0.2 0,4 0,6 0,8 1,0 Относительный уроГ'Пп. напряжении. о/К

0 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 Относительные объемные деформации

Рис. 7 - Графики результатов ультразвуковых и деформационных испытаний при осевом сжатии монотонно возрастающей нагрузкой; а) - изменение относительной скорости прохождения ультразвуковых импульсов через бетон и полимербетон; б) - изменение объемных деформаций при испытании эпоксидного полимербетона.

:

и..................:......с:::;

! /

0.0 0,2 0.4 0,6 0,8 1,0 Относительный уровень напряжений, о/К

0,0 0.2 Относите

0,4 0.6 0.8 1,0 ышн уровеш. напряжении, а К

Рис. 8 - Графики изменения средней длины одной микротрещины от относительного уровня напряжений по результатам анализа ; а) -ультразвуковых измерений; б) - деформационных измерений

Поскольку ультразвуковой метод и метод анализа деформаций не позволяют зафиксировать размеры трещин на начальном этапе нагружения, то их изолированное (самостоятельное) использование для полноценного анализа кинетики изменения среднего размера микротрещин при действии нагрузки нецелесообразно. Однако, интегральная характеристика размеров микротрещин, полученная этими методами, учитывает ряд параметров, связь которых с параметрами акусгико-эмиссионных импульсов неизвестна. В этой связи для получений наиболее адекватных результатов целесообразно комбинировать все три метода. Рекомендуется, в качестве основного анализируемого параметра принять среднюю дайну трещины, полученную на основе анализа частотных характеристик импульсов акустической эмиссии с эмпи-

рической поправкой в виде коэффициента кг= Ьсгаск,тх/ЬЛЕ, который учитывает интегральные характеристики трещин, полученные ультразвуковым и деформационным методами. Для эпоксидного полимербетона этот коэффициент рекомендуется принимать к^2,332.

Тогда приведенная длина элементарной микротрещины будет определяться выражением:

. (4)

где: Е - модуль упругости; р - плотность материала; / - частота акусти-ко-эмиссионного импульса; к/-эмпирический коэффициент .

Учитывая достоверную связь частоты акустико-эмиссионного импульса с размерами микротрещин, весь спектр измеренных частот акустико-эмиссионных сигналов был подвергнут процедуре кластерного анализа, с целью выявления характерных кластерных групп микротрещин в зависимости от их размеров. Результаты кластерного анализа сигналов акустической эмиссии представлены на рис. 9.

0,0 ол 0,4 0,6 о,*

Огпостслын.ш уровень п;шря*спий. г К

Рис. 9. - Соотношение акустико-эмиссионных импульсов различных частот в эпоксидном полимербетоне. Прямые и сглаженные результаты измерений

Диапазоны выделенных групп частот акустико-эмиссионных импульсов и соответствующие им размеры микротрещин представлены в таблице 4.

Из графиков сглаженных кривых (рис. 9), полученных в результате кластерного анализа потока сигналов акустической эмиссии, видно, что средние размеры микротрещин, образующихся в процессе нагружения элемента, изменяются. В диапазоне уровней нагрузок от 0. до 0,5 (зона I) соотношение скоростей образования микротрещин разных размеров постоянно, однако, при дальнейшем увеличении уровня нагружения, скорость образования микротрещин меньшего размера (группы А и В) начинает уменьшаться. Процентное соотношение трещин большего размера (группа А) начинает резко возрастать при приближении к исчерпанию прочности элементом, что может

служить диагностическим признаком приближения первого предельного состояния.

Таблица 4

Характерные размеры микротрещин, установленные методом кластерного анализа частот акустико-эмиссионных импульсов

Группа вы- Диапазон час- ; Средняя ! Доверии- Диапазон разме- Средний

деленных тот, частота, тельный ров по границам размер

частот кГц кГц интервал, ; доверительного трещин,

кГц интервала, мм мм

min : max min max

А о ! 50 21,42 0,165 ; 1,693 1,712 1,702

В | so ; 300 182,62 0,808 ! 0,406 0,409 0,408

С зоо ! 1000 697,58 5,568 ; 0,166 0,168 0,167

В четвертой главе рассмотрен подход к определению предела трещи-ностойкости, на основе теории нечетких множеств. Предложено определять трещиностойкость сжатых элементов полимербетонных конструкций, находящихся под нагрузкой, по косвенной характеристике Н, которая учитывает изменчивость акустико-эмиссионных, ультразвуковых и деформационных характеристик, сопровождающих процесс разрушения бетона.

Для описания изменяющихся акустико-эмиссионных, деформационных и ультразвуковых параметров с помощью теории нечетких множеств, и для расчета параметра Н, весь процесс разрушения, в соответствии с изменениями напряженно-деформированного состояния, условно был разделен на три стадии:

1. AS (Admissible stress) - безопасный уровень напряжений;

2. RS (Restricted stress) - интенсивное микротрещинообразрвание;

3. CS (Critical stress) - запроектные воздействия.

Для каждого из измеряемых параметров (активность акустической эмиссии, скорость распространения ультразвука, относительные объемные деформации) были построены соответствующие функции принадлежности трем стадиям разрушения в виде кривых нормального распределения Гаусса (рис. 10). Первая стадия A1,U1,D1 соответствует допускаемому уровню напряжений, вторая стадия A2,U2,D2 соответствует снижению трещиностойко-сти бетона и третья стадия A3,U3,D3 соответствует запроектным нагрузкам. Принадлежность значений измеряемых параметров к той или иной стадии разрушения оценивается уровнем принадлежности Р=0..1.

6)1.00

0,00 0,31 0,63 0,94 1.25 1,57 Скорость акустической эмиссии V, 1/сек

0,00 5,48 10,97 16.05 21.94 27,42 Дефект плотности ла '10'

О.ев 0.89 0,91 0,94 0,97 1,00 Относительная скорость ультразвука. ШИ

0.0 0,2 0.4 0.6 0,8 1,0 Относительный уровень напряжений, 6/Я

а - акустическая эмиссия, б -дефект плотности, в - ультразвук, г - уровень напряжений Рис. 10-Функции принадлежности измеряемых параметрам стадиям разрушения

Значение параметра Н, характерисующего трещиностойкость бетона под нагрузкой, вычислялось с помощью алгоритма нечеткой логики Мамдаии, который, с помощью определенного набора правил, осуществляет связь функции принадлежности между собой. На рис. 11 представлена зависимость изменения характеристики Н, от относительного уровня напряжений в бетоне.

|.и

0.9

0,8

0.7

3 о,б:

2 0.5

5 0.4

0..5

о.:

0.1

СБ (СгтьсЛ *«***) -чиротги*«

г

"7/

;7>><*

0.2

0,6

0,8

Относительный уроиепь напряжений. а/К

Рис. 11 - Изменение косвенной характеристики Н при испытаниях эпоксидного полимербетона на сжатие

В результате анализа установлен предел трещиностойкости эпоксидного полимербетона при расчете по образованию трещин Н=0,173, что соответствует относительному уровню сжимающих напряжений 0/11=0,62.

В пятом разделе даны рекомендации по практической реализации результатов исследований при диагностике трещииостойкости элементов из эпоксидного полнмербетона неразрушающими методами. Методика оценки трещииостойкости, приведенная в четвертом разделе, весьма трудоемка, и ее использование при испытаниях реальных конструкций затруднительно. В этой связи предложен упрощенный алгоритм оценки исчерпания предела трещииостойкости, основанный на регрессионном анализе результатов измерения акустико-эмнссионной активности в скользящем окне.

Для локации акустико-эмиссионных сигналов при проведении испытаний на конструкцию устанавливают три акустико-эмиссионных преобразователя, как минимум на двух гранях колонны. Локация сигналов позволяет отделить акустико-эмиссионные импульсы, поступающие из защитного слоя полнмербетона от импульсов, поступающих из других участков испытываемой конструкции, а также от внешних шумов.

В ходе проведения испытаний фиксируют активность акустический эмиссии в защитном слое и время от начала испытаний (рис. 12).

;РС1иарация актпв-ност акустической миссии

Расчет угла наклона а линии регрессии

I - иремя погружения

Рис. 12 - Схема проведения акустико-эмиссионных испытаний защитного слоя на трещиностой кость

На рис. 13 приведены результаты испытания призмы из эпоксидного полнмербетона с применением акустико-эмиссионного алгоритма оценки трещииостойкости.

Время нагруження, I мин

Рис. 13 - График изменения показателя а при испытании полимербетонной призмы с размерами 100x100x400 мм.

Техническое состояние конструкции оценивается углом наклона а линии регрессии, описывающей изменение активности акустической эмиссии от времени (рнс. 13). Исчерпание предела трещиностойкости конструкции соответствует повышению активности акустической эмиссии с течением времени, и как следствие, увеличению угла наклона линии регрессии а. Таким образом, предел трещиностойкости оценивается по критическому значению угла асг.

Проведенный сравнительный анализ оценки предела трещиностойкости по упрощенному алгоритму, с показателем с/Я=0,62, полученным в четвертом разделе на основе теории нечетких множеств показал, что погрешность упрощенного алгоритма составляет 6,8%. Показана приемлемость предложенного алгоритма для полимербетонных элементов разных размеров и для натурных испытаний.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Обзор теоретических и экспериментальных исследований показал, что эффективным решением для повышения долговечности конструкций, эксплуатируемых в коррозионно-активных средах, является применение полимербетонных конструкций, либо конструкций комплексного сечения, защитный слой которых предотвращает коррозию арматуры за счет трещиностойкости и замкнутости пор. Образующиеся в процессе сжатия бетонов микротрещины существенно снижают коррозионную стойкость сжатых элементов несущих строительных конструкций. Наиболее точным методом регистрации процесса микротрещинообразования является метод акустической эмиссии, позволяющий регистрировать микротрещины размерами свыше 0.001мм во всем контролируемым объеме.

2. Методами регрессионного анализа статистически достоверно выделены две стадии в накоплении повреждений, характеризующиеся сменой статистической зависимости скорости поступления акустико-эмиссионных импульсов в зависимости от уровня сжимающих напряжений. При уровне напряжений, не превышающем о/Я=0,56 для эпоксидного полимербетона и а!К=0,76 для цементного бетона, процесс накопления структурных микротрещин описывается линейной зависимостью. При более высоком уровне напряжений, указанный процесс описывается экспоненциальной зависимостью.

3. В результате анализа экспериментально полученных, кумулятивных (накопительных) акустико-эмиссионных кривых установлено, что к моменту разрушения в каждом кубическом сантиметре бетона происходит порядка 120 - 130 актов образования или подрастания микротрещин;

4. При проведении расчетов по образованию трещин е сжатых элементах рекомендуется принимать предел трещиностойкости эпоксидного полимербетона равный 0,62 <т/Я, определенный по данным совместных акустико-эмиссионных, ультразвуковых и деформационных испытаний.

5. На основании сопоставления акустико-эмиссионных, ультразвуковых и деформационных результатов экспериментальных исследований уста-

новлено, что при сжатии вплоть до исчерпания прочности средний размер микротрещин в эпоксидном полимербетоне составляет 0,55 мм.

6. Методами кластерного анализа частот потока сигналов акустической эмиссии выделены три характерные кластерные группы микротрещин с линейными размерами 0,39, 0,95 и 3,97 мм соответственно. Установлено, что к моменту исчерпания прочности в потоке сигналов акустической эмиссии начинают преобладать низкочастотные импульсы.

7. Разработан метод для технической оценки трещиностойкости сжатых элементов из эпоксидного полимербетона на основе комплексного анализа методами теории нечетких множеств данных ультразвуковых, деформационных и акустико-эмиссионных испытаний.

8.Разработан алгоритм оценки трещиностойкости сжатого защитного слоя конструкций из эпоксидного полимербетона по данным акустико-эмиссионных испытаний, в условиях невозможности доведения элементов конструкций до исчерпания прочности, пригодный при диагностике эксплуатируемых конструкций. Показано, что отклонение полученных результатов от данных разрушающих испытаний не превысило 6,8%.

Основное содержание диссертации представлено в следующих публикациях:

1. Головинский, П.А. Исследование трещинообразования эпоксидных полимербетонов методом акустической эмиссии / П.А. Головинский, И.И. Ушаков, С.И. Ушаков // Известия вузов. Строительство. - 2009. №6 (606). - С.62-67.

2. Ушаков, С.И. Деформации и микротрещинообразование в элементах из эпоксидного полимербетона при осевом сжатии кратковременной нагрузкой / С.И. Ушаков // Известия ОрелГТУ.Серия "Строительство. Транспорт". - Орел : ОрелГТУ. - 2009. №6/26 (574). - С.60-65.

3. Ушаков С.И. Микротрещинообразование в эпоксидном полимербетоне при сжатии [Текст] / С.И. Ушаков // Научный вестник ВГАСУ. Строительство и архитектура. - Воронеж. -2010. -№1(17). - С.28-34.

4. Ушаков С.И. Комплексная оценка безопасности сжатых элементов конструкций из эпоксидного полимербетона / С.И. Ушаков // Научный вестник ВГАСУ. Строительство и архитектура. - Воронеж. -2010. - №1(17). -С.34-39.

5. Головинский, П.А. Фрактальный характер роста магистральных трещин в конструкционных полимербетонах / П.А. Головинский, И.И. Ушаков, С.И. Ушаков // Материалы международных академических чтений: Безопасность строительного фонда России. Проблемы и решения. г.Курск. - 2006. -С.42-45.

6. Мищенко, В.Я. Ультразвуковая диагностика дефектов бетона и эпоксидного полимербетона в строительных конструкциях /В.Я.Мищенко, П.А. Головинский, С.И. Ушаков // Материалы международных академиче-

скпх чтений: Безопасность строительного фонда России. Проблемы и решения. г.Курск.-2008. - С. 148-151.

7. Ушаков, С.И. Компьютерный контроль работоспособности эксплуатируемых полимербетонных строительных конструкций с высоким уровнем экономический или социальной ответственности / С.И. Ушаков // Труды 11 Международной научно-практической конференции: Высокие технологии в экологии. - 2008. -С.302-305.

8. Ушаков, С.И. Микротрещинообразование в мелкозернистом эпоксидном композиционном материале / С.И. Ушаков // Сборник статей VI Международной научно-практической конференции: Материалы и технологии XXI века. г.Пенза. - 2008. -С. 17-20.

9. Ушаков, С.И. Остаточный ресурс эксплуатируемых строительных конструкций из композитных материалов / С.И. Ушаков // Материалы всероссийской научной конференции студентов и аспирантов: Молодые исследователи - регионам. Вологда, ВОГТУ. - 2008. - Т.1. - С.211-213.

10. Статистика для строителей : свидетельство об отраслевой регистрации разработки. - №10331 Российская Федерация : Фед. агентство по образованию. Отраслевой фонд алгоритмов и программ. / С.И.Ушаков, И.И. Ушаков ; заявитель ГОУВПО Воронежский государственный архитектурно-строительный университет; Дата регистрации 01 апреля 2008 г.

Подписано в печать 24.05.2010 Формат 60x84 1/16. Уч.-изд.л 1,2. Усл.-печ. л. 1,6. Бумага офсетная. Тираж 100 экз. Заказ № 264

Отпечатано: отдел оперативной полиграфии Воронежского государственного архитектурно-строительного университета, 394006 Воронеж, ул 20-летия Октября, 84

ВВЕДЕНИЕ.

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ОБРАЗОВАНИЯ,

РАЗВИТИЯ, РЕГИСТРАЦИИ ТРЕЩИН И ОЦЕНКИ

ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ КОНСТРУКЦИОННЫХ БЕТОНОВ.

1.1 Виды полимербетонов, их свойства и область применения в строительстве. Эпоксидные полимербетоны и несущие конструкции на их основе.

1.2 Напряженно деформированное состояние и трещиностойкость защитного слоя полимербетонных конструкций при сжатии в условиях воздействия коррозионно-активных сред.

1.3 Структурные дефекты и повреждения конструкционных бетонов.

Масштабные уровни разрушения.

1.4 Современные представления и механизмах разрушения бетонов.

1.5 Экспериментальные методы изучения процессов трещинообразования в структуре материалов.

1.5.1 Сравнительный анализ методов контроля процессов микро-трещинообразования.

1.5.2 Применение метода акустической эмиссии для контроля процессов трещинообразования.

1.5.2.1 Физические основы метода акустической эмиссии.

1.5.2.2 Основные информативные параметры, анализируемые при акустико-эмиссионном контроле.

1.5.2.3 Применение метода акустической эмиссии для оценки технического состояния бетона в несущих строительных конструкциях.

1.5 Выводы по главе 1.

1.6 Цели и задачи исследований.

2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1 Состав и технология изготовления исследуемых образцов.

2.2 Методика измерения деформационных характеристик при испытаниях на сжатие.

2.3 Методика проведения ультразвуковых испытаний.

2.4 Методика проведения акустико-эмиссионных испытаний.

2.5 Особенности статистической обработки и анализа потока сигналов акустической эмиссии.

2.5.1 Регрессионный анализ акустико-эмиссионных измерений.

2.5.2 Кластерный анализ акустико-эмиссионных измерений.

2.6 Выводы по главе 2.

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ

МИКРОТРЕЩИНООБРАЗОВАНИЯ В УСЛОВИЯХ ОДНООСНОГО

СЖАТИЯ МОНОТОННО ВОЗРАСТАЮЩЕЙ НАГРУЗКОЙ.

3.1 Кинетика накопления структурных микроповреждений.

3.2 Кластеризация микротрещинообразования.

3.3 Оценка изменения размеров структурных микроповреждений.

3.3.1 Оценка размеров микротрещин в эпоксидном полимербетоне по результатам частотного анализа акустико-эмиссионных импульсов.

3.3.2 Оценка размеров микротрещин в эпоксидном полимербетоне по результатам совместных ультразвуковых и акустико-эмиссионных исследований.

3.3.3 Анализ деформаций в эпоксидном полимербетоне. Оценка размеров микротрещин по результатам совместных деформационных и акустико-эмиссионных исследований.

3.3.4 Сравнительный анализ размеров микротрещин образующихся при сжатии элементов из эпоксидного полимербетона полученных методами различной физической природы.

3.4 Выводы по главе 3.

4 КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ СЖАТЫХ

ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ЭПОКСИДНОГО ПОЛИМЕРБЕТОНА.

4.1 Основные предпосылки, предположения и допущения методики оценки трещино стойкости.

4.2 Описание особенностей изменения акустико-эмиссионных показателей, функциями принадлежности нечетким множествам.

4.3 Описание особенностей изменения ультразвуковых показателей функциями принадлежности нечетким множествам.

4.4 Описание особенностей изменения деформационных показателей, функциями принадлежности нечетким множествам.

4.5 Стадии напряженно-деформированного состояния и их описание функциями принадлежности нечетким множествам.

4.6 Правила связи функций принадлежности и алгоритм получения логического вывода.

4.7 Экспериментальное определение момента трещинообразования в эпоксидном полимербетоне.

4.8 Выводы по главе 4.

5 РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРАКТИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ

РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРИ ДИАГНОСТИКЕ

ТРЕЩИНОСТОКЙОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ

ЭПОКСИДНОГО ПОЛИМЕРБЕТОНА.

5.1 Порядок проведения измерений при диагностике трещиностойкости полимербетонных элементов при испытании пробной нагрузкой.

5.2 Алгоритм оценки трещиностойкости полимербетонных конструкций по данным об изменении активности акустической эмиссии.

5.3 Реализация алгоритма диагностики трещиностойкости на полимербетонных элементах различных размеров.

5.5 Выводы по главе 5.

Действующие нормативные документы ограничивают трещиностойкость растянутой зоны бетона, его предельной растяжимостью. Возможность образования трещин в сжатой зоне бетона, действующими нормами не рассматривается. Однако, многочисленные экспериментальные исследования I проведенные О .Я. Бергом, А.Н. Бобрышевым, В.В.Болотиным, Ю.В.Зайцевым, П.Г. Комоховым, Н.И. Макридиным, С.И. Меркуловым, Г.Б. Муравиным, О.Б. Наймарком, В.В. Носовым, В.А. Перфиловым, В.М. Финкелем, Е.М. Чернышовым, A.M. Ивановым, Ю.В. Ивановым, А.В. Никулиным, Ю.Ф. Рогатневым и др. указывают на то, что в сжатой зоне бетона, также как и в растянутой образуются микротрещины, снижающие эксплуатационные качества конструкций [118,112,107,108,50,119,64,19,94,96,95,93]. В соответствии с современными представлениями процесс трещинообразования происходит в два этапа: на первом этапе происходит образование и накопление микротрещин, которые увеличиваются в размерах и при достижении определенной концентрации на втором этапе объединяются в направленные нормальные и наклонные магистральные макротрещины. Микротрещины в отличие от макро, имеют хаотическое расположение в пространстве, и размеры их находятся в пределах 10"6.4,0 мм по длине трещины.

Негативное влияние микротрещин на конструкцию заключается в диффузии коррозионно-активных сред через микротрещины в защитном слое к арматуре, что приводит к ускорению коррозионных процессов под напряжением и как следствие к снижению долговечности конструкции. Это подтверждается исследованиями проведенными во ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева в соответствии с которыми защитные свойства бетона по отношению к арматуре значительно снижаются при образовании структурных микротрещин.

Диагностика микротрещинообразования в эксплуатируемых конструкциях позволяет своевременно принимать меры по предотвращению появления направленных магистральных трещин.

Необходимость проведения своевременных мероприятий (усиление, снижение уровня нагрузки и др.) по предотвращению появления направленных магистральных трещин определяется результатами диагностики микротрещинообразования.

Нормирование параметров трещиностойкости сжатого защитного слоя бетона конструкции при расчете по образованию трещин, позволяет не только предотвратить появление направленных магистральных трещин, но и существенно повысить долговечность несущих конструкций за счет снижения степени влияния коррозионно-активной среды на арматуру.

Вопросы связанные с назначением предела трещиностойкости сжатой зоны защитного слоя железобетонных конструкций при расчете по образованию трещин до настоящего момента являются не раскрытыми, несмотря на их практическую значимость и очевидную актуальность.

Особенно актуальны данные вопросы для полимербетонных конструкций, которые предназначены для эксплуатации в условиях действия сильных коррозионно-активных сред. С этими вопросами связаны цели, задачи и содержание представленных в настоящей работе исследований., областью рассмотрения которых является процесс образования и развития микротрещин размерами от 0,001 до 2,000 мм и назначение и физически обоснованного предела трещиностойкости сжатого защитного слоя конструкций из эпоксидного полимербетона.

Целью диссертационной работы является: обоснование механизмов разрушения эпоксидного полимербетона в условиях одноосного сжатия, как кинетического процесса образования и развития микротрещин в его структуре; разработка и совершенствование методов диагностики и оценки трещиностойкости сжатой зоны элементов строительных конструкций из эпоксидного полимербетона; экспериментальное, физически обоснованное назначение предела трещиностойкости сжатых зон элементов строительных конструкций из эпоксидного полимербетона при расчетах по образованию трещин.

Для достижения поставленных целей, были решены следующие задачи: определены акустико-эмиссионные, ультразвуковые и деформационные параметры, предшествующие исчерпанию прочности эпоксидного полимербетона в условиях одноосного сжатия, монотонно возрастающей, кратковременной нагрузкой, с целью обоснования механизмов разрушения эпоксидного полимербетона, как кинетического процесса образования и развития микротрещин в его структуре; методами кластерного анализа установлено наличие трех характерных групп микротрещин образующихся в эпоксидном полимербетоне при сжатии, а также закономерности характеризующие кинетику изменения их размеров; выполнено экспериментальное обоснование предела трещиностойкости сжатых элементов из эпоксидного полимербетона, на основании анализа акустико-эмиссионных, ультразвуковых и деформационных параметров, изменяющихся с увеличением уровня нагрузки; на основании анализа полученных экспериментальных данных о разрушении эпоксидного полимербетона, разработан метод оценки трещиностойкости и диагностики технического состояния сжатых элементов полимербетонных конструкций.

Научная новизна работы состоит в следующем: разработана методика оценки предела трещиностойкости сжатых элементов из эпоксидного полимербетона основанная на комплексном анализе методами теории нечетких множеств акустико-эмиссионных, деформационных и ультразвуковых параметров, характеризующих структурные изменения, происходящие в полимербетоне под нагрузкой; разработан алгоритм, позволяющий в режиме реального времени выполнять оценку исчерпания предела трещиностойкости сжатых элементов полимербетонных конструкций на основе корреляционного анализа временного ряда акустико-эмиссионной активности в скользящем окне; выполнено экспериментальное обоснование назначения предела трещиностойкости в сжатых элементах из эпоксидного полимербетона на основе анализа методами теории нечетких множеств акустико-эмиссионных, деформационных и ультразвуковых параметров разрушения; получены экспериментальные результаты акустико-эмиссионных, деформационных и ультразвуковых параметров разрушения эпоксидного полимербетона, на основе которых, выявлены закономерности изменения размеров микротрещин под нагрузкой, а также установлена корреляционная связь между скоростью роста микротрещин и уровнем напряжений в эпоксидном полимербетоне.

Автор защищает: методику оценки трещиностойкости сжатых элементов из эпоксидного полимербетона на основе комплексного анализа методами теории нечетких множеств акустико-эмиссионных, деформационных и ультразвуковых параметров изменяющихся в процессе разрушения полимербетона; алгоритм оценки исчерпания предела трещиностойкости защитного слоя сжатых элементов полимербетонных конструкций на основе статистического анализа акустико-эмиссионной активности; результаты экспериментального обоснования предела трещиностойкости сжатых элементов из эпоксидного полимербетона; результаты экспериментальных исследований механизмов разрушения эпоксидного полимербетона, как кинетического процесса образования и развития микротрещин в его структуре.

Теоретической и методологической основой рассматриваемых в работе задач являются: акустико-эмиссионный, ультразвуковой и деформационный методы исследования структуры бетона; аналитические методы экспериментальной механики, для анализа объемных деформаций бетона в условиях одноосного сжатия; статистический метод кластерного анализа для разделения всего ансамбля микротрещин образующихся в эпоксидном полимербетоне на характерные кластерные группы; методы теории нечетких множеств для определения предела трещиностойкости сжатых элементов из эпоксидного полимербетона; статистические методы корреляционного и регрессионного анализа для установления аналитических видов экспериментальных зависимостей.

Достоверность полученных результатов и выводов подтверждается: проведением экспериментов с повторными испытаниями в необходимом объеме статистического минимума; применением апробированных статистических методик, а также сертифицированных и лицензированных программных средств ЭВМ, для обработки экспериментальных данных; использованием современных тарированных средств измерений; согласованием полученных результатов с независимыми исследованиями других авторов; сопоставлением основных результатов полученных на эпоксидном полимербетоне, с результатами, полученными на цементном бетоне; измерением акустико-эмиссионных параметров, двумя различными программно-аппаратными измерительными комплексами; сопоставлением результатов измерения по трем методикам, имеющим различную физическую природу.

Апробация работы и публикации. Результаты представленных в работе исследований докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Воронежского государственного архитектурно-строительного университета (2004-2009 г.); на академических чтениях "Безопасность строительного фонда России. Проблемы и решения" (г. Курск 2006-2009 г.); 11-ой международной научно-практической конференции "Высокие технологии в экологии", (г.Воронеж в 2008 г.); всероссийской научной конференции студентов и аспирантов "Молодые исследователи - регионам" (г.Вологда, 2008 г.).

По результатам исследований опубликованы девять научных статей из них четыре в журналах Известия ВУЗОВ, строительство, Известия Орел ГТУ, Научный вестник ВГАСУ рецензируемых ВАК и получено свидетельство об отраслевой регистрации программного продукта.

Практическое значение и реализация результатов работы.

Предложенный в работе метод диагностики сжатых элементов строительных конструкций позволяет адекватно оценить момент исчерпания трещиностойкости защитного слоя сжатых элементов конструкций из эпоксидного полимербетона. Полученные в работе результаты применимы при диагностике трещиностойкости защитного слоя полимербетонных конструкций а также комплексных элементов с защитным слоем из эпоксидного полимербетона.

Результаты исследований внедрены в программу комплексных инженерных обследований несущих полимербетонных конструкций производственных цехов ОАО «Воронежсинтезкаучук» с наличием химически агрессивных и коррозионно-активных сред.

Результаты исследований представленные в работе включены в учебный процесс ГОУВПО «Воронежский государственный архитектурно-строительный университет» для студентов специальности «Промышленное и гражданское строительство», «Городское строительство и хозяйство», по дисциплинам «Техническая диагностика зданий и сооружений», «Обследование и испытание зданий и сооружений».

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения,

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Обзор теоретических и экспериментальных исследований показал, что эффективным решением для повышения долговечности конструкций эксплуатируемых в коррозионно-активных средах, является применение полимербетонных конструкций либо конструкций комплексного сечения, защитный слой которых предотвращает коррозию арматуры за счет трещиностойкости и замкнутости пор. Образующиеся в процессе сжатия бетонов микротрещины существенно снижают коррозионную стойкость сжатых элементов несущих строительных конструкций. Наиболее точным методом регистрации процесса микротрещинообразования является метод акустической эмиссии, позволяющий регистрировать микротрещины размерами свыше 0.001мм во всем контролируемым объеме.

2. Методами регрессионного анализа статистически достоверно выделены две стадии в накоплении повреждений, характеризующиеся сменой статистической зависимости скорости поступления акустико-эмиссионных импульсов в зависимости от уровня сжимающих напряжений. При уровне напряжений не превышающем cj/R=0,56 для эпоксидного полимербетона и a/R=0,76 для цементного бетона процесс накопления структурных микротрещин описывается линейной зависимостью. При более высоком уровне напряжений указанный процесс описывается экспоненциальной зависимостью.

3. В результате анализа экспериментально полученных, кумулятивных (накопительных) акустико-эмиссионных кривых, установлено, что к моменту разрушения в каждом кубическом сантиметре бетона происходит порядка 120 - 130 актов образования или подрастания микротрещин.

4. При проведении расчетов по образованию трещин в сжатых элементах рекомендуется принимать предел трещиностойкости эпоксидного полимербетона равный 0,62xo/R, определенный по данным совместных акустико-эмиссионных, ультразвуковых и деформационных испытаний.

5. На основании сопоставления акустико-эмиссионных, ультразвуковых и деформационных результатов экспериментальных исследований установлено, что при сжатии вплоть до исчерпания прочности средний размер микротрещин в эпоксидном полимербетоне составляет 0,55 мм.

6. Методами кластерного анализа частот потока сигналов акустической эмиссии выделены три характерные кластерные группы микротрещин с линейными размерами 0,39, 0,95 и 3,97 мм соответственно. Установлено, что к моменту исчерпания прочности в потоке сигналов акустической эмиссии начинают преобладать низкочастотные импульсы.

7. Разработан метод для технической оценки трещиностойкости сжатых элементов из эпоксидного полимербетона, на основе комплексного анализа методами теории нечетких множеств данных ультразвуковых, деформационных и акустико-эмиссионных испытаний.

8. Разработан алгоритм оценки трещиностойкости сжатого защитного слоя конструкций из эпоксидного полимербетона по данным акустико-эмиссионных испытаний в условиях невозможности доведения элементов конструкций до исчерпания прочности, пригодный при диагностике эксплуатируемых конструкций. Показано, что отклонение полученных результатов от данных разрушающих испытаний не превысило 6,8%.

1. Айвазян, С. А., Бухштабер В. М., Енюков И. С., Мешалкин JL Д. Прикладная статистика: классификация и снижение размерности. — М.: Финансы и статистика, 1989.- 608 с.

2. Андрейкив, А.Е. Пространственные задачи теории трещин. Киев: Наукова думка, 1982. 346 с.

3. Андрейкив, А.Е. Теоретические концепции метода акустической эмиссии в исследовании процессов разрушения / А.Е. Андрейкив, Н.В.Лысак, О.Н. Сергиенко. Львов: ФМИ им. Г.В. Карпенко АН УССР, 1987.-49 с.

4. Ахвёрдов, И.Н. Моделирование напряженного состояния бетона и железобетона / И.Н. Ахвёрдов, А.Е. Смольский, В.Д. Скочеляс. // Минск. Наука и техника, 1973 с. 132

5. Баранов, В.М. Акустические измерения в ядерной энергетике / В.М. Баранов. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 320 с.

6. Баренблатт, Г.И. О кинетике распространения трещин. Флуктуационное разрушение / Г.И. Баренблатт, В.М. Ентов, Р.П. Салганик // МТТ, 1967. -№1. С. 434-444

7. Барт, В.Е. Применение полимербетонов в станкостроении / В.Е. Барт, Г.С. Санина, С.А. Шевчук -М.: ВНИИТЭМР. Обзорная информация. Вып. 11. Серия.6-3, 1985. 40 с.

8. Берг, О .Я. Высокопрочный бетон / О .Я. Берг, Е.Н. Щербаков, Г.Н. Писанко. -М.: Стройиздат, 1971, 208 с.

9. Берг, О.Я. Физические основы теории прочности бетона и железобетона / О.Я.Берг М.: Госстройиздат, 1961. -56 с.

10. Берман, Г.М. Коррозионная стойкость полимербетонов / Г.М. Бергман, Н.А. Мощанский // Бетон железобетон. 1970. N11.

11. Бобренко, В.М. Акустические методы контроля напряженного состояния материала деталей машин / В.М. Бобренко, М.С. Вангели,

12. A.Н. Куценко. Кишинев: Штинца, 1981. - 148 с.

13. Бобрышев, А.Н. Синергетика композитных материалов / А.Н. Бобрышев,

14. B.Н. Козоматов, Л.О Бабин, В.И. Соломатов. Липецк: НПО "ОРИУС", 1994.- 153 с.

15. Бондарев, Б.А. Строительные конструкции из полимерных материалов : монография / Б.А.Бондарев, И.И.Ушаков, В.А. Кабанов. -Липецк. : ЛипецкГТУ, 2008 229 с.

16. Борек, Д. Основы механики разрушения М.: Высшая школа, 1980-367 с.

17. Бырин, В.Н. Использование акустической эмиссии для диагностики состояния промышленных объектов / В.Н. Бырин. // Измерения, контроль, автоматизация. / научно-техн.рефер. Вып.З. -Волгоград. -1977. -С. 5-13.

18. Веттегрень, В.И. Физические основы кинетики разрушения материалов / В.И. Веттегрень, С.О. Лазарев, В.А. Петров. Л.:8.п., 1989. -246 с.

19. Воробьев, Г.Я. Коррозионная стойкость материалов в агрессивных средах химических производств. -М.: Химия, 1975. -310 с.

20. Гвоздев, А.А. Расчет несущей способности конструкций по методу предельного равновесия /А.А. Гвоздев. М.:Госстройиздат, 1949. 250 с.

21. Головинский, П.А. Исследование трещинообразования эпоксидных полимербетонов методом акустической эмиссии/ П.А. Головинский, И.И Ушаков, С.И. Ушаков //Известия ВУЗОВ.Строительство. -Новосибирск -2009. №6. -С. 62-67.

22. Головинский, П.А. Теория фрактального роста трещин и сопутствующая акустическая эмиссия / П.А. Головинский, И.И. Ушаков. // Материаловедение. -2002. -№8. -С. 16-21.

23. ГОСТ 24452-80. Бетоны. Методы испытаний. Текст. -Введ. 1982-01-01. -М.: Изд-во стандартов, 1985. 21 с.

24. ГОСТ 27655-88. Акустическая эмиссия. Термины и определения. Текст. -Введ. 1988-05-31. -М.:Изд-во стандартов, 1988. 35 с.

25. ГОСТ 29167-91. Бетоны. Методы определения характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статической нагружении. Текст. —М.:Изд-во стандартов, 1992. -15 с.

26. Грешников, В.А. Акустическая эмиссия. Применение для испытания материалов и изделий / В.А. Грешников, Ю.Б. Дробот. М.: Изд-во стандартов, 1976. - 272 с.

27. Грушко, И.М. Вопросы теории структуры, прочности и разрушения бетонов / И.М. Грушко, В. Д. Алтухов //Технологическая механика бетона. Рига, 1986 с. 15-29.

28. Гуревич, Л.Э. Кинетическая теория прочности / Л.Э. Гуревич, В.И. Владимиров // ФТТ, 1960, -Т.2. -№8. -с.1783-1790.

29. Донин, А.Р. Расчет времени развития трещины по сигналам акустической эмиссии / А.Р. Донин //Дефектоскопия, 1990, №4, с. 30-34.

30. Елшин, И.М. Полимербетоны в водохозяйственном строительстве // Повышение долговечности промышленных зданий и сооружений за счет применения полимербетонов: Тезисы докладов НИИЖБ. -М.:1978. -С. 73-74.

31. Журавлев, Ю. И., Рязанов В. В., Сенько О. В. Распознавание. Математические методы. Программная система. Практические применения. — М.: Фазис, 2006., 286 с.

32. Журков, С.Н. Кинетическая концепция прочности твердых тел / С.Н. Журков // Изв. АН СССР. Неорганические материалы. 1967. - Т.З, - С. 1767-1775.

33. Зайцев, Ю.В. Механика разрушения для строителей / Ю.В.Зайцев. М.: Высшая школа, 1991. 299 с.

34. Зайцев, Ю.В. Моделирование деформаций и прочности бетона методами механики разрушений / Ю.В. Зайцев. М.: Стройиздат, 1982. - 196 с.

35. Залесов, А.С. Расчет железобетонных конструкций по прочности, трещиностойкости и деформациям /А.С. Залесов, Э.Н. Кодыш, JI.JI. Лемыш, И.К. Никитин -М.: Стройиздат ,1988, 320 с.

36. Иванов, A.M. Прочность комплексных сталеполимербетонных строительных элементов при сжатии / А.В. Никулин, И.И. Ушаков // Физико-химическая механика. "Болгарская Академия наук.". София — 1987. -№14,- С. .25-28.

37. Иванов, A.M. Разработка и применение коррозиестойких строительных конструкций на основе полимербетонов / И.И.Ушаков, Н.С.Сова // сб. докладов Интернационального конгресса по коррозии НИКЕ.- г. Градо Италия, 1995. С.302-310.

38. Иванов, A.M. Трещиностойкость строительных армополимербетонных конструкций / И.И.Ушаков, Н.С.Сова // сб. докладов Интернационального конгресса по полимербетонам ИКПИК.- г. Оостенде Бельгия. 1995. С.489-495.

39. Иванов, В.И. О возможных формах сигналов акустической эмиссии / В.И. Иванов // Дефектоскопия, 1979, №5, с.91-101.

40. Кадыбеков, А.Д. Кинетический подход к изучению разрушения некоторых строительных и конструкционных материалов: Дисс. канд. физико-матем. наук. -Л., 1985. -130 с.

41. Казанский, В.М. Физические методы исследования структуры строительных материалов / В.М. Казанский, И.Ю. Петренко. Учебное пособие, Киев: КИСИ, 1984. -76 с.

42. Калашников, В.А. Зависимость между напряженно-деформированным состоянием бетона и акустической эмиссией / В.А. Калашников, В.П. Еременко. // Бетон и железобетон. -1978. -№4. -С. 41-42.

43. Карпенко, Н.И. Общие модели механики железобетона / Н.И. Карпенко. -М.: Стройиздат, 1996. 416 с.

44. Карпенко, Н.И. Сцепление арматуры с бетоном с учетом развития контактных трещин / Н.И. Карпенко, Г.Н. Судаков. // Бетон и железобетон. -1984. -№12. -С. 42-44.

45. Кобеко, П.А. Аморфные вещества /П.А. Кобеко. -М.: Изд-во АН СССР , 1952, 232 с.

46. Комохов, П.Г. Энергетические и кинетические аспекты механики разрушения бетона / П.Г. Комохов, В.П. Попов. Самара: изд-во Самарского филиала секции "Строительство" РИС, 1999, -111 с.64.

47. Корнеев, А.Д. Эпоксидные полимербетоны: монография / А.Д. Корнеев, Ю.Б. Потапов, В.И. Соломатов. Липецк: ЛГТУ, 2001. -181 с.

48. Куксенко, B.C. Оценка размера растущих трещин и области разрушения по параметрам акустических сигналов / B.C. Куксенко, С.А. Станчин,

49. A.Г. Томилин. // Механика композиционных материалов. -1982. -№3. -С. 535-543.

50. Куксенко, B.C. Статистическая кинетика микротразрушения гетерогенных материалов / B.C. Куксенко, В.А. Петров. // Бетон и железобетон. -1988. -№1. -С. 516.

51. Купер, Г.А. Макромеханические аспекты разрушения / Г.А. Купер // Композиционные материалы. -Т.5. Разрушение и усталость. М.: Мир, 1978. — С.440-475.

52. Ландау, Л. Д. Механика. / Л.Д. Ландау, Е. М. Лифшиц. М.: Наука, 1965. 328 с.

53. Леонтев, Н.Л. Техника статистических вычислений. —Лесная промышленность /Н.Л. Леонтев-М.: 1966. 246 с.

54. Липская, В.А. Остаточные напряжения в эпоксиполимерах / В.А. Липская, В.А. Солоницына, Г.А. Волосков // Пластические массы. — 1976. -№10. -С.40-41.

55. Лужин, О.В. Неразрушающие методы испытания бетона / О.В. Лужин,

56. B.А. Волохов, Г.Б. Шмаков. М.: Стройиздат, 1985. - 236 с.

57. Маилян, P.JI. Структура, прочность и деформативность облегченных бетонов на карбонатных заполнителях / Р.Л. Маилян //Структура, прочность и деформация легкого бетона М.: Стройиздат, 1973. -С.25-27.

58. Манин, В.Н. Физико-химическая стойкость полимерных материалов в условиях эксплуатации / В.Н. Манин, А.Н. Громов. -М.: Химия, 1980.248 с.

59. Маслов, Л.А. Модель трещины как излучателя колебаний / Л.А. Маслов. //ПМГФ. -1976. -№2. -С. 160-166.

60. Михайлов, К.В. Полимербетоны и конструкции на их основе / К.В. Михайлов, В.В. Патуроев, Р. Крайс. М.: Стройиздат, 1989, - 304 с.

61. Муравин, Г.Б. Исследование акустической эмиссии твердеющего бетона / Г.Б. Муравин, Г.С. Павловская, Н.Ф. Щуров. // Дефектоскопия. -1984. -№10. -С. 77-81.

62. Мэнсон, Дж. Полимерные смеси и композиты: Пер. с англ. / Дж. Мэнсон, JI. Сперлинг // Под ред. Ю.К. Годовского. -М.: Химия, 1979. -438 с.

63. Несметный, Е.В. О связи амплитуды сигналов акустической эмиссии с приращением площади трещины / Е.В. Несметный, Б.А. Кузнецов, Б.Я. Маслов. // Материалы I Всесоюзной конференции: Акустическая эмиссия материалов и конструкций. -1984. -4.1. -С. 54-57.

64. Пакен, A.M. Эпоксидные соединения и эпоксидные смолы / A.M. Пакен. Пер. с нем. -Л.: Химия, 1962. -963 с.

65. Патуроев, В.В. Полимербетоны / В.В. Патуроев. М.: Стройиздат, 1987. -286 с.

66. Петров, В.А. О механизме и кинетике макроразрушения / В.А. Петров // Физика твердого тела. -1979. -Т.21. -Вып.12. -С.3681-3686.

67. Петров, В.А. Термодинамический подход к микромеханике разрушения твердых тел / В.А. Петров. // Физика твердого тела. -1983. -Т.25, №10. -С. 3110-3112.

68. Подгорный А.Н. Акустическая эмиссия при деформировании р разрушении твердых тел. / А.Н. Подгорный, И.С. Гузь. -Киев.: Наукова думка. 1980.-110 с.

69. Поллок, А.А. Практическое руководство по испытаниям акустической эмиссией /А.А. Полок, -М.,1985. 320 с.

70. Потапов, Ю.Б. Прочность и деформативность эпоксидных композиций / Ю.Б. Потапов, Я.И. Швидко, В.П. Селяев // Применение полимерных смол в бетонах и ж/бетонных конструкциях. -Вильнюс: 1971.-С. 124.

71. Почтовик, Г.Я. Эффективность контроля дефектов бетона ультразвуком / Г.Я. Почтовик, В.Г. Липник. // Бетон и железобетон. -1978. -№3. -С. 2830.

72. Путляев, И.Е. Вопросы долговечности наливных сооружений при воздействии агрессивных сред // Химически стойкие П-бетоны: Сб. научных трудов НИИЖБ. -М.: 1983. -С. 29-36

73. Регель, В.Р. Кинетическая природа прочности твердых тел / В.Р. Регель,

74. A.И. Слуцкер, Э.Е. Томашевский. М.: Наука, 1974. - 560 с.

75. Ричардсон, М. Общие представления о полимерных композиционных материалах / М.Ричардсон // Промышленные полимерные композиционные материалы. -М.: Химия, 1980. С. 13-49.

76. Ромалис, Н.Б. Разрушения структурно-неоднородных тел / Н.Б. Ромалис,

77. B.П. Тамуж. Рига: Знание, 1989. - 224 с.

78. Сагайдак, А.И. Исследование эффекта Кайзера в сжатых железобетонных элементах / А.И. Сагайдак. // Сб.тр. / ЦНИИСК. М. -1989. -С. 76-77.

79. Симонов, М.З. Основы технологии легких бетонов /М.З. Симонов. М.: Стройиздат. -1973. 327 с.

80. СН 525-80. Инструкция по технологии приготовления полимербетонов и изделий из них. —М.: Стройиздат, 1981. -22 с.

81. Соломатов, В.И. Химическое сопротивление композиционных строительных материалов / В.И. Соломатов, В.П. Селяев. -М.:Стройиздат, 1987. -264 с.

82. Тимашев, В.В. Структура самоармированного цементного камня / В.В. Тимашев, И.И. Сычева, И.С. Никонова. М.: Синтез и гидратация вяжущих материалов, 1978. - 297 с.

83. Турдзеладзе, М.Н. Влияние различных факторов на уровень начала интенсивного трещинообразования в бетоне при сжатии: Автореф. дис. канд. тех., наук. -М. 1991. 23 с.

84. Уржумцев, Ю.С. Прогностика деформативности полимерных материалов / Ю.С. Уржумцев, Р.Д. Максимов, -рига: Зинатне, 1975. -416 с.

85. Ушаков, И.И. Кинетика и структурные уровни разрушения конструкционных полимербетонов при сжатии / И.И.Ушаков Материалы пятых академических чтений РААСН «Современные проблемы строительного материаловедения» Воронеж : ВоронежГАСУ. — 1999. — С. 476- 479.

86. Ушаков, И.И. Основы диагностики строительных конструкций / И.И. Ушаков, Б.А. Бондарев. Ростов н/Д.: Феникс, 2008. - 204 с.

87. Ушаков, С.И. Деформации и микротрещинообразование в элементах из эпоксидного полимербетона при осевом сжатии кратковременной нагрузкой / С.И. Ушаков // Известия ОрелГТУ. Серия "Строительство. Транспорт". -Орел: ОрелГТУ. -2009. №6/26(574). -С.60-65.

88. Ушаков, С.И. Микротрещинообразование в мелкозернистом эпоксидном композитном материале / С.И. Ушаков // Сборник статей VI Международной научно-практической конференции "Материалы и технологии XXI века". -Пенза. -2008. С.17-20.

89. Финкель, В.М. Физика разрушения / В.М. Финкель. М.: Металлургия, 1970.- 376 с.

90. Черемской, П.Г. Поры в твердом теле / П.Г. Черемской, В.В. Слезов, В.И. Бетехтин. М.: Энергоатомиздат, 1990. -367 с.

91. Черепанов, Г.П. Механика хрупкого разрушения / Г.П. Черепанов. М.: Наука, 1974. - 640 с.

92. Чернин, И.З. Эпоксидные полимеры и композиции / И.З.Чернин, Ф.М. Смехов, Ю.В. Жердев-М.: Химия, 1982, 1967. -123 с.

93. Чернопыжский, М.В. Применение метода акустической эмиссии для изучения процессов трещинообразования в несущих стеновых конструкциях крупнопанельных зданий: Автореф. дис. канд. тех. наук. — М. 1985.-24 с.

94. Шилов, В.Н. К возможности использования акустической эмиссии для контроля напряженного состояния бетонных изделий / В.Н. Шилов, В.Е. Гринберг. П Неразрушающие методы контроля в крупнопанельном домостроении. -Кю: ЛенЗНИИЭП. -1980. -С. 22-27.

95. Школьник, И.Э. Диагностика качества бетона: новые аспекты / И.Э. Школьник М.: Технопроект, 1993. - 328 с.

96. Яшин А.В. Микромеханика разрушения бетона при сложных (многоосных) напряженных состояниях. //Прочность и деформационные характеристики элементов бетонных и железобетонных конструкций, под.ред. А.А. Гвоздева. -М. 1987, С. 3-29.

97. Arringtor, М., Evans В.М. Acoustic Emission Testing of Hight// Alumina Cement Concrete ANDT Inter. 1977. - №10. -P.81-87.

98. Boodl, A. The use Acoustic Emission for Structural Indegrity Assuranc // Australasian corrosion Engineering, 1981. -V103. -№4. -P.358-360.

99. Dison, R. Infrared Termography of Sarface Defects /R.Dison. //Material Evalution, 1972. №4, P.73-80.

100. Dunegan, H.L., Green A.F. Factors Affecting Acoustic Emission Response from Minerals-Maten. Res. and Stand., 1971, Vol.11, №3. -P.21-24.

101. Hartlower, C.E., Reiter W.G., Marais C.F., Acoustic Emission for the Detection of Weld and Stress Errosion Cracking // Acoustic Emission. ASTMSTP, 505, Baltimore, -1972, -P. 187-221.

102. Hindley, T.C. Acoustic Emission Monitoring of Fracture Crack Growh / T.C. Hindley, I.G. Palmer, C.E. Richards // materials Sci. Eng., 1978, N32, p. 1-15.

103. Liptai, R.G. Acoustic Emission Techniques in Materials Research Internat / R.G. Liptai, D.O. Harris, R.B. Engle // J. Nondestructive Testing, 1971. N3. p.215-275.

104. Mc.Clung, R.W. On Nondestructive Testing in the USA of Prestressed Concrete Pressure Vesseis for Nuclear Reactors // Nondestructive Testing for Reactor Core Comnonent and International Atomic Enegy Agency, Vienna, Avstria, 1971.-P.37.

105. Meeks, A.C. Fracture and mechanical properties of epoxy resins and rubber modified epoxy resins / A.C. Meeks // Polymer. 1974. -15, №10. P.675-681.

106. Noavenzadech, F. Fracture of Concrete / F. Noavenzadech, R. Kuguel // Journ. of Materials, 1969, Vol.4, N3, p.497-519.

107. Petersson, P.E. Fracture energy of concrete / P.E. Petersson // Cement and Concrete Research. 1980. Vol. 10, N1. P.78-89, 91-101.

108. Reymond, M.C. Acoustic Emission in Rock and Concrete under Laboratory Conditions / M.C. Reymond -Proc. Sec. Conf. On Acoustic Emission Microseismic Activity in Geologic Structures and Materials. Ser. Rockland Soil. Mech., 1980, N5, p.27-34.

109. Ruch, H. Physical Problem in Testing Concrete. //Zemkoik-gipse. 1959. -12. -P. 1-9.

110. Saito, M. Characteristics of Microcracking in Concrete Under Static and Repeated tensile Loading / M. Saito. // Journ. Cement and Concrete Research. 1987, N12, p.211-218.

111. ТЕКСТ И ЭЛЕМЕНТЫ ПРОГРАММЫ "CLASTERING" Разделение временного ряда частот акустической эмиссии на кластеры

112. Элементы объектно-ориентированного, графического интерфейса

113. Программа использует объектно-ориентированный графический интерфейс. Общий вид рабочего окна программы с наименованием объектно-ориентированных компонентов используемых в программе показан на Рисунок А.1.1. Рисунок1. АЛ -Элементы

114. Кластерный лиялнз (ременного рядлобъектно1. Фпйл для анализа1. D:\1.bfl

115. Каталог для вывода результатов-

116. Программа выполнена на языке Microsoft Visual Basic 5,0.1. Тест программы

117. Private Type FType 'Описание типа данных для хранения временного ряда Time As Double 'Таймер временного ряда

118. Data As Double 'Значения, функция от времени (частота АЭ)1. End Туре

119. Private Type FRQType 'Описание типа данных для хранения диапазонов кластеризации

120. Min As Double 'Минимальное значение

121. Max As Double 'Максимальное значение1. End Туре

122. Const FMax = 100000 'Максимально допустимая длина временного ряда Private F(FMax) As FType 'Массив элементов временного ряда

123. Private FCount As Integer 'Счетчик массива элементов временного ряда

124. Dim SUMF(10) As Double 'Массив для хранения сумм

125. Dim FRQ(10) As FRQType 'Массив для хранения диапазонов

126. Private FRQCount As Byte 'Счетчик диапазонов кластеризации

127. Private S Window As Double 'Ширина скользащего окна

128. Private Pth As String 'Каталгк для вывода результатов

129. Private FileAnalyse As String 'Файл для анализа (файл с данными) Private Sub Combo lClick()

130. Отображение графических элементов интерфейса 'для ввода параметров кластеризации For i = 0 То 9 Label3(i). Visible = False

131. Text2(i).Visible = False Text3(i).Visible = False Next i

132. For i = 0 To Val(Combol .Text) 1 Label3(i). Visible = True Text2(i). Visible = True Text3(i).Visible = True Next i End Sub

133. Private Sub LoadDataFile() 'Загрузка файла с данными FCount = О

134. Open FileAnalyse For Input As #1 While Not EOF(l) Line Input # 1, a: a = Trim(a) Select Case a Case Is о ""

135. WRD = StringToWord(a, Chr(9)) 'Разбиение строки на слова Select Case WRD.WCount Case Is = 2 FCount = FCount + 1 F(FCount).Time = Val(WRD.W(l)) F(FCount).Data = Val(WRD.W(2))

136. End Select End Select Wend Close #1 End Sub

137. Загрузка в массив диапазонов кластеризации---------

138. FRQCount = Val(Combol .Text) For i = 1 To FRQCount FRQ(i).Min = Val(Text2(i 1)) FRQ(i).Max = Val(Text3(i - 1)) Next i

139. Call LoadDataFile 'Загрузка файла с данными Open Pth & "claster.txt" For Output As #11. W = ""1. For i = 1 To FRQCount

140. W = W & Chr(9) & "FRQ" & i Next i

141. Print #1, "TIME" & W For i = 1 To FCount tl = F(i).Time For j = 1 To 10 SUMF(j) = 0 Next j

142. For j = i To FCount t2 = F(j).Time dt = Abs(t2-tl)1. j = FCount Then If dt < S Window Then GoTo LI1. Select Case dt1. Case Is < SWindow1. For к = 1 To FRQCount

143. FG)-Data <= FRQ(k).Max Then If FG).Data >= FRQ(k).Min Then SUMF(k) = SUMF(k) + 11. Next кt3 = t21. Case Is >= SWindow1. Exit For1. End Select1. Next jt2 = t3t = (t2 + tl) / 2 'Среднее время в скользащем окне W = t1. For j = 1 To FRQCount

144. W = W & Chr(9) & SUMFG) Next j Print #1, W Next i LI:1. Close #1 End Sub1. Private Sub DirlChange()filrl — Dirl End Sub

145. Private Sub DrivelChange()1. Dirl = Drivel End Sub

146. Private Sub FilelClick() Label4 = Filel.filename End Sub

147. Private Sub FormLoad() Combo 1.Clear Fori = 2 To 101. Combol.Addltem (i) Next i

148. Combo l.Listlndex = 0 End Sub

149. Запись функций принадлежности нечетких множеств в подсистеме Fuzzy Logic, программного комплекса MalLab.

150. Обозначение Ссылка на описание Представление в MatLabп.п. функции (Fuzzy Logic)1. Наименование Запись

151. А1 Табл.4.1 п. 1.1 Табл 4.4 gaussmf 0.2 -0.0016.

152. А2 Табл.4.1 п. 1.2 Табл 4.4 gaussmf 0.1989 0.666.

153. A3 Табл.4.1 п. 1.3 Табл 4.4 gaussmf 0.2609 1.57.

154. U1 Табл.4.1 п.2.1 Табл 4.5 gaussmf 0.01566 1.

155. U2 Табл.4.1 п.2.2 Табл 4.5 gaussmf 0.01702 0.944.6 из Табл.4.1 п.2.3 Табл 4.5 gaussmf 0.02689 0.857.

156. D1 Табл.4.1 п.3.1 Табл 4.6 gaussmf 4.967 -2.22e-016.

157. D2 Табл.4.1 п.3.2 Табл 4.6 gaussmf 3.226 16.55.

158. D3 Табл.4.1 п.3.3 Табл 4.6 gaussmf 3.308 27.4.

159. AS Табл. 4.7 gaussmf 0.2067 01

160. И RS Табл. 4.7 gaussmf 0.05965 0.76.

161. CS Табл. 4.7 gaussmf 0.01772 11

162. Утверждаю Ректор ГОУВПО ВГАСУ . И.С. Суровцев ^2010 г.высшего

163. АКТ ВНЕДРЕН результатов научных иссл в учебный процесс

164. Вид внедряемых результатов: научно-обоснованные данные о процессах микротрещинообразования, сопровождающих разрушение бетонов, а также о методе оценки трещиностойкости сжатых элементов конструкций из конструкционных бетонов.

165. Эффективность практической реализации: повышение уровня фундаментальности знаний и качества специалистов в области технической диагностики строительных конструкций.

166. Заместитель декана строительного факультета, доцент кафедры технологии строительного производства1. В.П. Радионенко 2010 г.

167. Доцент кафедры организации строительства, экспертизы и управления недвижимостью.

168. Заведующий кафедрой проектирования конструкций оснований и фундаментов, канд. техн. наук

169. Доцент кафедры металлических конструкций и сварки в строительстве, канд.тех и. наук1. Королевпев 2010 г.1. N/С.Н. Колодежновг^^- 2010 г.1. П.И. Калугин 2010 г.1. Согласовано

170. Проректор по научной работе ГОУВПО ВГАСУ1. М. Борисов 2010 г.

171. Продолжение приложения В Утверждав

172. Главный инже! 1-й зам. ОАОного директора синтезкаучук"1. А. Авдеенко 2010 г.1. АКТо внедрении результатов НИР

173. От ОАО "Воронежсинтезкаучук'1. Руководит1. Сова Н. С.подпись)tZ. » 2010 г.1. Исполнительаспирант1. Ушаков С. И. 2010 г.1. Главный механик1. Колесников М.И.2010 г.подпись) « » г1. Ведущий специалист ОГМ1. Разинкин В.И.-(оодпиьь)/j^ » 2010 г.

174. Инженер технического надзора AS" Валькова М.И.подпись)2010 г.