Способ диагностики материала строительных изделий и конструкций

(51)01 33/00 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ МАТЕРИАЛА СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ И КОНСТРУКЦИЙ(71) Заявитель Учреждение образования Полоцкий государственный университет(72) Авторы Коробов Олег Владимирович Шабанов Дмитрий Николаевич Самодахова Наталья Викторовна Лапун Вацлав Карлович(73) Патентообладатель Учреждение образования Полоцкий государственный университет(57) Способ диагностики материала строительных изделий и конструкций, при котором по кинетике водопоглощения образцов материала находят условный размер его пор и определяют прочность материала, отличающийся тем, что образцам обеспечивают направленное водопоглощение, покрывая боковые грани образцов парафином, дополнительно определяют остаточный ресурс в зависимости от физико-механических свойств материала на момент диагностирования по формуле эхр/,где эхр - напряжения в диагностируемом материале, кН/см 2- усилие, действующее в рассчитываемом элементе конструкции или сооружения,кН А - площадь сечения материала, см 2- коэффициент продольного изгиба- коэффициент, учитывающий влияние длительного воздействия нагрузки с - коэффициент условия работы материала- расчетное сопротивление проектного материала кН/см 2- коэффициент, характеризующий состояние материала на момент диагностики,причем 0/0,0564),176) 1,2/(0,0730,99),где 0 - условный размер пор проектного материала- срок службы материала на момент диагностирования, годы а о прочности материала судят по предельному напряжениюв материале, допускаемому с учетом его состояния на момент диагностики, которое определяют на момент обследования по формуле. 8051 1 2006.04.30 Изобретение относится к области испытания материалов строительных изделий и конструкций путем определения их физических и механических свойств, а именно к диагностике материала строительных изделий и конструкций на различных объектах народного хозяйства. Известным является способ определения эксплуатационных характеристик материала строительных изделий и конструкций по способности к восприятию влаги 1. Способ включает в себя взвешивание материала, высушенного до постоянного веса, после его погружения в дистиллированную воду с температурой в 15-20 С через 12, 24, 48, 96, 120,144 часов. После чего вычисляют степень восприятия влаги материалом в процентах от сухого веса или в процентах от объема, а эксплуатационную пригодность материала оценивают по его способности к восприятию влаги путем дальнейших испытаний разрушающими методами. Недостатками известного способа является то, что для проведения диагностики материала строительных изделий и конструкций необходимо осуществить отбор проб механическим путем, т.е. вырезка материала из элемента изделия или конструкции в области наибольших концентраций напряжений значительных размеров. Вследствие чего нарушается целостность конструкции или изделия, нарушаются нормальные условия их эксплуатации. Кроме того, выполнение способа осуществимо при условии, что полученные заготовки материала после их выпиливания, обрабатываются посредством шлифования или строгания по форме точных кубиков. Наиболее близким по технической сущности решением, выбранным в качестве прототипа, является способ диагностики материала строительных изделий и конструкций по его кинетике водопоглощения, при котором отбор проб материала производят методом скалывания незначительных участков в местах, не снижающих эксплуатационной пригодности изделия или конструкции 2. Данный способ предусматривает высушивание образцов при температуре 18-22 С и относительной влажности воздуха не менее 95 , помещение образцов в воду, обеспечивая образцам водопоглощение, через определенные промежутки времени 0,25, 1, 24 часа производят взвешивание образцов на воздухе или в воде, причем через 24 часа производят взвешивание на воздухе и в воде. Затем определяют водопоглощение по массе, объемную массу образцов, объемное водопоглощение и равновесное водопоглощение с последующим нахождением условного размера пор и определением прочности. Определение прочности материала неразрывно связано с кинетикой водопоглощения, а значит и с пористостью последнего ППое-к ,где П - пористость при нулевой прочности, примерно равная 60 По - общая пористость к - константа, равная 2,610-5 1/МПа- прочность материала. Недостатком этого способа является его недостаточная достоверность оценки состояния материала на момент его исследования, так как он не учитывает структурные изменения материала во времени для определения остаточного ресурса. Задачей изобретения является улучшение диагностики материала строительных изделий и конструкций путем повышения достоверности результатов испытаний по кинетике водопоглощения. Указанная задача достигается тем, что в способе диагностики материала строительных изделий и конструкций, при котором по кинетике водопоглощения образцов материала,находят условный размер его пор и определяют прочность материала. Согласно изобретению, образцам обеспечивают направленное водопоглощение, покрывая боковые грани образцов парафином, дополнительно определяют остаточный ресурс, в зависимости от физико-механических свойств материала на момент диагностирования по формуле 2 8051 1 2006.04.30 эхр/,где- напряжения в диагностируемом материале, кН/см 2- усилие, действующее в рассчитываемом элементе конструкции или сооружения,кН А - площадь сечения материала, см 2- коэффициент продольного изгиба- коэффициент, учитывающий влияние длительного воздействия нагрузки с - коэффициент условия работы материала- расчетное сопротивление проектного материала, кН/см 2 С - коэффициент, характеризующий состояние материала на момент диагностики,причем со/0,0564)1,1761)(120)/(0,0730,99),где о - условный размер пор проектного материала- срок службы материала на момент диагностирования, годы а о прочности материала судят по предельному напряжениюв материале, допускаемому с учетом его состояния на момент диагностики, которое определяют на момент обследования по формулес. Отличительными признаками заявляемого способа являются новые операции нанесение парафина на боковые грани образцов, определение остаточного ресурса режимы осуществления способа при определении прочности материала и остаточного ресурса. Благодаря отличительным признакам были получены более достоверные результаты при определении остаточного ресурса со степенью погрешности 1-7 . Пример Проводилась диагностика наружной версты стены двухэтажного кирпичного здания,выполненной из силикатного кирпича. 1. Условия эксплуатации и исходные данные условия эксплуатации - нормальные равномерно распределенная нагрузка на наружную версту кладки 24,537 кН/м расчетная длина стены - 1 м сечение версты (толщина) - 0,12 м площадь версты А 1200 см 2 материал кирпич силикатный марки М 400, раствор марки М 50 расчетное сопротивление кладки 1,2 МПа срок эксплуатации - 30 лет условный размер пор проектного материала - о 5 3 коэффициент продольного изгиба -0,95. 2. Приборы весы для измерения веса материала сушильный шкаф. 3. Ход выполнения работы отбор проб силикатного кирпича наружной версты стены выполняем методом скалывания незначительных участков (5 образцов) высушиваем образцы при температуре 20 С и относительной влажности 95 покрываем боковые грани образцов химически чистым парафином кисточкой (3 слоя) помещаем образцы в воду, обеспечивая образцам направленное водопоглощение, через определенные промежутки времени 0,25, 1, 24 часа производим взвешивание образцов на воздухе, причем через 24 часа производим взвешивание на воздухе и в воде по результатам испытаний определяем условный размер пор - о 5 3 8051 1 2006.04.30 определяем зависимость условного размера пор материала и его прочностио/0,0564)1,1761)(120)/(0,0730,99)5/0,056304)1,1761)1,20/(0,073 300,99)0,2166 с-1,0 - коэффициент условий работы, принимаемый по СНиП -22-81 остаточный ресурс определяем по формуле эхр/24,537/(100120,95)0,0215 кН/см 210,1210,21660,026 кН/см 2 напряжение в проектном материале определим по формуле/24,537/(100120,95)0,0215 кН/см 210,1210,12 кН/см 2 Отсюда видно, что прочность материала снижена на 78,3 , так как эхр/0,026/0,120,2167. При этом для 30 лет прочностьс 0,2166180,239,03 кг/см 2. Дополнительно проводится анализ прочностных характеристик при эксплуатации здания 10 лет и сравнение с его проектной прочностью. Достоверность полученных результатов предлагаемого способа была подтверждена путем сравнения показателей снижения прочности, полученной по предлагаемому способу по отношению к известному способу. Экспериментальные и расчетные данные по приведенным выше формулам и их сравнение приведены в таблице. Таблица,,Соответствие Соответствие Разница показап/п эксплуатации, кг/см 2 кг/см 2 кг/см 2 //телей снижения годы прочности 1 0 180,2 178,9 180,2 1 100 0,99 99 1 2 10 180,2 5 90,4 102,5 0,57 57 0,50 50 7 3 30 180,2 39,03 34,7 0,22 22 0,21 21 1 где- проектная прочность материала, кг/см 2- прочность, полученная расчетным путем по предлагаемому способу, кг/см 2 э - прочность, полученная экспериментальным путем по известному способу,кг/см 2. В результате проведенного эксперимента и сравнения полученных данных с теоретическими и проектными видно, что достоверность результатов испытаний повышена до 7 и имеет достаточно хорошую сходимость независимо от времени эксплуатации здания. Источники информации 1. Отто Ваврциньок. Руководство по испытанию материалов. - М. Орга-Металл, 1928. 180 с. 2. Шейкин А.Е., Чеховский Ю.В., Бруссер М.И. Структура и свойства цементных бетонов. - М. Стройиздат, 1979. - 332 с. 3. ГОСТ 12730.4-78. Бетоны. Методы определения показателей пористости. - М. Издательство стандартов, 1983. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.