УЛЬТРАЗВУКОВОЙ КОНТРОЛЬ ПРОЧНОСТИ ЯЧЕИСТОГО БЕТОНА В ЗАВОДСКИХ УСЛОВИЯХ —
Прочность изделий из ячеистого бетона определяют в заводских условиях испытанием контрольных образцов (ГОСТ 12852—67), выпиливаемых или высверливаемых из неармировавных блоков. При механической обработке в образцах происходят микро- и макроразрушения, снижающие их прочность и вызывающие значительный разброс показаний. Этому же способствуют трещины, возникающие в процессе форсированной сушки образцов при 110 0. Кроме того, даже форсированная сушка требует определенного времени, и контроль марочности ячеистого бетона часто проводится с опозданием.
Перечисленные факторы приводят к тому, что действительная прочность крупноразмерных изделий часто не соответствует прочности контрольных образцов. Из-за искаженных показателен, полученных на образцах, иногда отбраковываются изделия, фактически удовлетворяющие заданным нормам, и наоборот— снижение прочности и растрескивание крупноразмерных изделий не всегда обнаруживаются.
Контроль прочности изделий из ячеистого бетона может быть существенно улучшен с использованием ультразвукового импульсного метода. Послед ний уже получил довольно значительное распространение в производстве тяжелых и легких бетонов Что касается ячеистого бетона, то контроль его ультразвуком в заводских условиях пока еще не нашел широкого применения. Такое положение обусловлено тем, что данный вопрос недостаточно исследован. Ряд работ3-5 в этом направлении выполнен в основном в лабораторных условиях. По полученным результатам не было представлено практических рекомендаций.
В целях изучения возможности практического использования ультразвукового импульсного метода для контроля качества газобетона в заводских условиях нами были определены погрешности по одно- и двухпараметровым зависимостям (скорость — прочность, акустическое сопротивление — прочность, динамический модуль упругости — прочность). Скорость ультразвука в лабораторных условиях измеряли на приборе ДУК-20 в плоскостях, перпендикулярной и параллельной направлению вспучивания газобетонной смеси. Состав бетона (%): песок 55, цемент 40, известь 5; R/T—0,5—0,6; расчетная объемная масса 600 кг/м.
По результатам ультразвуковых и механических испытаний, а также с учетом объемной массы были рассчитаны и построены следующие корреляционные зависимости;
Результаты (каждый является сред— ним арифметическим из трех величии лля трех образцов-близнепов) обрабатывали по стандартной методике. Всего испытано 93 образца (рис. 1,2). Средние квадратические погрешности (%) равны соответственно: S=8,8; Scp = 9,2. Различие в величинах щ и v2 можно объяснить тем. что б процессе вспучивания газобетонной массы происходят разрывы межпорового материала в направлении вспучивания В этом же направлении ВЫТЯНУТЫ воздушные поры, которые снижают скорость распространения ультразвука. Величина п2 ¦меньше, чем я характеризуется большим разбросом по сравнению с последней. Вероятно, разброс обусловлен тем, что ультразвук оказывается чувствительным к наличию трещин в контролируемых зонах, т. е. в данном случае регистрируется неоднородность материала в образце, в то время как по результатам механических испытаний оценивается интегральная прочность образцов без учета анизотропии материала.
Исследованием двухпараметровых зависимостей акустическое сопротивление— прочность и динамический модуль упругости — прочность установленно, что средняя квадратическая погреншость зависимости равна 10,7%, зависимости Е—R— 8,7%. Таким обозом, использование в качестве дополинтельного параметра объемной массы газобетона не внесло существенных уточнений в определение прочности ю гарировочным кривым.
Испытания газобетона в заводских условиях проводили на Белодарском комбинате ЖБИ-4. Для построения кривых использовали обазцы-цилиндры диаметром а высотой 0 см из газобетона на бокситовом шламе с отношением вяжущее: песок, равным 1 : 1,6—1 : 1,7; В/Т=0,45—0,55. образцы высверливали из стеновых блоков и из блоков-спутников стеновых панелей. Расчетная объемная масса первых 600 кг/м3, спутников 1 соответствующих им панелей — 700 и 1000 кг/м3. Из каждого изделия по шесть цилиндров-близнецов, три из них испытывали на преете через 2—3 ч после извлечения из автоклава, а остальные — после шелушивания до постоянной массы при 110°С. Скорость ультразвука измеряли во влажных и в высушенных образцах.
Ввиду существенного влияния влажности на скорость ультразвука и на прочность при построении тарировочных кривых необходимо производить прозвучивалке образцов и их механические испытания при незначительной отличающейся влажности. Всего было испытано более 100 образцов во влажными более 100 в сухом состоянии.
Тарировочные кривые v—R, yoi—>R и Е — R для влажных и сухих образцов показаны на рис. 3—5. Заводские эксперименты показали, что построение двухнараметровых зависимостей даег либо незначительное уменьшение, либо некоторое увеличение средней квадратической погрешности. Так, для влажных образцов величины S корреляции скорость — прочность, акустическое сопротивление — прочность, динамический модуль упругости — прочность равны соответственно 14,2; 12,6 и 15%. Величины корреляций для сухих образцов равны 11,7; 13 и 12,6%.
Впоследствии каждую тарировочную кривую снимали и строили для узкого диапазона изменения фактической объемной массы не превышающего ± 50 кг/м3. С учетом этих ограничений была построена тарнровочная кривая для определения прочности стеновых блоков, имеющих объемную массу в высушенном состоянии 500—600 кг/м3. Средняя квадратическая погрешность определения прочности (по этой кривой равна 9.8%, т. е. существенно меньше S, полученных в (Предыдущих сериях экспериментов, и удовлетворяет требованиям ГОСТ 17624—72.
Сравнение данных ультразвукового и механического контроля блоков показало. что максимальное расхождение результатов не превышает 10—11%, что удовлетворяет требованиям ГОСТ 8829—66.
При высыхании ячеистых бетонов скорость ультразвука, так же как и прочность, возрастает. В проведенных испытаниях получены следующие данные: прочности влажных образцов лежат и пределах 18—50, сухих — 22— 76 кге/м2; окорости ультразвука влажных образцов составляют 1340—1760, сухих 1520 2100 м/с. Эти данные свидетельствуют о том, что при высыханий ячеистого бетона разброс показаний прочности, определенной механическими испытаниями образцов, существенно увеличивается: от 32 до 54 кгс/см2, в то время как разброс показаний скорости увеличивается незначительно: от 420 до 480 м/с. Аналогичные данные получены также другими авторами0.
Микро- и макротрещины. возникающие в процессе сушки, весьма существенно влияют на общее снижение прочности при механических испытаниях образцов. Это снижение не соответствует действительному уменьшению прочности в крупноразмерных изделиях, так как последние в большинстве случаев не механической обработке, а их высыхание происходит медленно при температуре окружающего воздуха. Появление трещин в образцах значительно меньше влияет на скорость ультразвука, так как она измеряется в центральной части образцов, менее всего подверженной растрескиванию при сушке и механической обработке.
Таким образом, лабораторная и заводская проверка ультразвукового метода контроля прочности ячеистых бетонов показала принципиальную возможность его применения в условиях производства путем использования однопараметровых тарировочных кривых скорость—прочность. Достаточная для практики точность опенки прочности обеспечивается при выполнении следующих рекомендаций. Каждая тарировочная кривая должна сниматься и строиться для бетона определенного состава. причем диапазон изменения фактической объемной массы не должен превышать ±50г/м3. Влажность образцов, используемых для снятия тарировочных кривых при ультразвуковых и механических испытаниях, должна отличаться не более чем на 5%.
По результатам заводских испытании были рассчитаны и построены зависимости скоростей ультразвука от послеавтоклавной влажности образцов (рис. 6). Результаты обрабатывали на ЭВМ Минск-22. Наличие довольно четкой взаимосвязи указанных параметров позволяет облегчить контроль качества продукции на заводах ячеистых бетонов. На основании выполненных исследований разработан проект изменений и дополнений к ГОСТ 17624—72, которым позволит проводить ультразвуковой контроль ячеистобетонных изделий в производственных условиях.