Повышение точности определения положения элементов арматурного каркаса железобетонных конструкций ультразвуковым эхометодом

Введение. Особенности технологии изготовления железобетонных конструкций приводят к тому, что физико-механические характеристики бетона зачастую распределены в объеме конструкции неравномерно. Кроме того, расположение арматурного каркаса в конструкции зависит от специфики ее работы, как несущего элемента, и часто отличается в различных зонах конструкции. Соответственно, отдельные зоны железобетонных конструкций могут быть армированы с разным коэффициентом армирования, более или менее плотным расположением рабочей и конструктивной арматуры. В густоармированных зонах конструкций вероятность образования дефектов внутренней структуры бетона (участков недостаточно уплотненного бетона, полостей, каверн и т. д.) возрастает.
Все это приводит к неравномерному распределению свойств бетона по объему изделия, что проявляется в неравномерном распределении скоростей и амплитуд ультразвуковых сигналов.
Очевидно, что при контроле таких железобетонных конструкций проблема неравномерности распределения скорости ультразвуковых волн может привести к погрешностям в определении координат дефектов и толщины изделия в том случае, если при измерении в различных точках одного и того же изделия использовать значение скорости ультразвука, измеренное в одной конкретной точке железобетонной конструкции.
Цель. Повышение точности определения параметров армирования и положения элементов арматурного каркаса железобетонных конструкций ультразвуковым эхометодом. Разработка алгоритма проведения измерений и методики обработки данных для определения толщины защитного слоя бетона стальной арматуры с последующей математической обработкой (построение градуировочной зависимости).
Материалы и методы. В статье использован метод экспериментального исследования натурных конструкций. Теоретические исследования проведены с использованием алгоритмов и методов математической статистики. Количественные оценки, настройка и тестирование систем и алгоритмов измерений проведены с помощью современных средств автоматизации вычислений.
Результаты. Автором предложена методика, позволяющая повысить точность определении параметров армирования и положения элементов арматурного каркаса железобетонных конструкций ультразвуковым эхометодом. Предложены алгоритм проведения измерений и методика обработки данных для определения толщины защитного слоя бетона стальной арматуры с последующей математической обработкой (построение градуировочной зависимости). Достоверность полученных результатов и выводов подтверждена экспериментальной проверкой материалов исследований.
Выводы. Использование предложенной методики обработки данных для определения толщины защитного слоя бетона стальной арматуры ультразвуковым эхометодом с последующей математической обработкой (построение градуировочной зависимости) для железобетонных конструкций с высокой неоднородностью распределения свойств бетона в массиве конструкции позволяет повысить точность определении параметров армирования и положения элементов арматурного каркаса.

1. ГОСТ 31937–2024. Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния. Москва: Российский институт стандартизации, 2024.

2. Концов Р.В., Качанов В.К. Исследование различных методов определения скорости распространения акустических сигналов применительно к задаче структуроскопии изделий. Радиоэлектроника, Электротехника и Энергетика. 18 Международная НТ конференция студентов и аспирантов: Тезисы докладов. Т. 2. М.: Изд. дом МЭИ, 2012. С.139.

3. Концов Р.В., Качанов В.К. Определение скорости распространения акустической волны в бетонных изделиях произвольной формы мультипликативно-корреляционным методом. 15 Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов: Тезисы докладов. В 3-х т. Т. 1. М.: Издательский дом МЭИ, 2009. С. 180–181.

4. Концов Р.В., Качанов В.К. Мультипликативно-корреляционный метод измерения скорости акустических волн в протяженных изделиях. 16 Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов: Тезисы докладов. В 3-х т. Т. 1. М.: Издательский дом МЭИ, 2010. С. 219.

5. Vladimir K. Kachanov, Igor V. Sokolov, Alexey A. Sinitsyn, Roman V. Kontsov, Maksim B. Fedorov. Application of «Focusing in a Point» Algorithm for Standard-Exclusion Measurement of Ultrasound Velocity in the Process of Tomography of Concrete Product». Asian Research Publishing Network. Journal of Engineering and Applied Sciences. Asian Research Publishing Network (ARPN), 2017, vol. 12, no. 24, pp. 7172–7178. ISSN 1819-6608.