CC BY
52
СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ НА МЕЛИОРАТИВНЫХ СИСТЕМАХ
А.Г. АЛИМОВ, кандидат технических наук
Поволжский НИИэколого-мелиоративных технологий
Совершенствование теоретических основ и разработка современных методов ультразвукового диагностирования бетонных и железобетонных конструкций, эксплуатируемых в условиях высокого водонасыщения и низких температур, — актуальная проблема, связанная с обеспечением надежности и долговечности мелиоративных гидротехнических сооружений.
Существующие методы, предусмотренные ГОСТом 17624-87 [1] и другими нормативными документами РФ [2,3], можно реализовать только при положительных температурах и относительной влажности материала не более 70 %.
В Поволжском НИИЭМТ проведены комплексные экспериментальные и теоретические исследования по оценке влияния водонасыщения бетона на скорость распространения ультразвуковых волн и его прочностные параметры при положительных и отрицательных температурах окружающей среды, на основе которых автор разработал защищенные патентами на изобретения методы диагностирования состояния гидротехнических сооружений на мелиоративных системах. Все они отличаются от прототипов тем, что при их реализации учитывается влияния влажности бетона на его прочность и скорость распространения ультразвуковых колебаний.
Ультразвуковой метод контроля прочности бетона в бетонных и железобетонных конструкциях в процессе эксплуатации (патент № 2262687) включает измерение скорости ультразвука в образцах-кубах и материале конструкций. Затем осуществляются механические испытания образцов-кубов и построение градуировочной зависимости «скорость ультразвука — прочность бетона». На ее основе по результатам ультразвуковых измерений определяется прочность бетона конструкции:
Я = (а0 + а,С)(1 - 69 ■ Ш5- УТ») /
/(1-69-105■}¥»), (1)
аь=Вф-а&- (2)
ДО'г-Я/Дс.-С/о)
«1 = ^----н-----------------• (3)
Д (с0-С,»)2
где Л — прочность бетона, МПа;
Кф — средняя прочность образцов-кубов бетона с влажностью Ж0, испытанных при установлении градуировочной зависимости, МПа;
N — число испытанных серий образцов-кубов бетона;
Ч'о— единичные значения прочности (МПа) и скорости распространения ультразвука (м/с) у-й серии образцов-кубов бетона, испытанных при установлении градуировочной зависимости;
С 0 и С.к—средняя скорость распространения ультразвука соответственно в образцах-кубах, испытанных при установлении градуировочной зависимости и в бетоне контролируемой зоны конструкции сооружения, м/с;
— средняя влажность соответственно об-разцов-кубов, испытанных при установлении градуировочной зависимости и бетона контролируемой зоны в конструкции сооружения, %.
При отрицательных температурах окружающей среды и наличии кристаллов льда в порах бетона, величину прочности бетона (Л, МПа) устанавливают из зависимости (патент № 2277239 «Ультразвуковой метод контроля прочности бетона в бетонных и железобетонных конструкциях в процессе эксплуатации в условиях высокого водонасыщения и низких температур», 1-ый вариант):
Д= (я0+а, С^)(1-0,0205 1-0,0205 И^21). (4)
В этом случае водонасыщенные эталонные об-разцы-кубы замораживают в морозильной камере при температуре до минус 20°С в течение двух суток и более.
В ходе реализации метода ультразвукового контроля прочности бетона в эксплуатируемых конструкциях сооружений (патент № 2260182) измеряется время распространения ультразвука не менее чем в 10 участках контролируемой зоны конструкции. Затем рассчитывается его средняя скорость и определяются участки, в которых она имеет максимальное, минимальное и наиболее близкое к среднему значения. Далее выбуриваются не менее 2 кернов из каждого намеченного участка с последующим определением прочности бетона. На основании полученных данных становится возможным ее рассчет в любой точке контролируемой зоны конструкции сооружений:
х |сД - 0,00069 ЯГ? )-1Ь— $ - 0,00069 й^д ^
+ С. 0,00069 I (5)
— (1" 0,00069 IV*’1) “
- С— ^-0,000693,
где Д. „и Я.____— минимальная и максималь-
ср.мин (р.мокс
ная прочность бетона в контролируемой зоне конструкции, МПа;
С и С_____— минимальная и максимальная ско-
МиН МиКС
рость распространения ультразвука в бетоне контролируемой зоны конструкции, м/с;
И'— соответственно максимальная (подводная часть конструкции) и минимальная (надводная часть конструкции) влажность бетона контролируемой зоны конструкции, %;
Сп — скорость распространения ультразвуковых колебаний в бетоне контролируемой зоны конструкции, наиболее близкая к средней величине этого показателя (С ), м/с;
Яфл и №} — соответственно прочность (МПа) и влажность (%) бетона на участке контролируемой зоны конструкции, где скорость ультразвука (Сл) наиболее близка к среднему значению, м/с;
С. и Ж — соответственно скорость распространения ультразвука (м/с) и влажность (%) бетона на у'-ом участке контролируемой зоны конструкции.
При отрицательных температурах окружающей среды, прочность бетона определяют из зависимости (патент № 2277239, 2-ой вариант):
Я = ^
2 С.
(к*..
— /?
хф.макс ф.мин
)
+ Кф „ )+■ О1*
|с, (1 - 0,0205 УГ]-21)- у ([ - 0,0205 ГГ21-21 )* (6)
+ С„ (1-0,0205 )|/
0,0205 ^)-
/ ^ мин
-сл
(I - 0,0205 IV }'21)] .
Я = Я
Ф
(7)
Метод ультразвукового контроля прочности бетона в конструкциях и сооружениях в процессе эксплуатации (патент № 2262692) включает измерение времени распространения ультразвука не менее чем в 10 участках контролируемой зоны, вычисление его средней и максимальной скорости, выбуривание и испытание кернов в соответствующих им точках. Затем расчетным путем определяется прочность материала во всей контролируемой зоне конструкции: для бетона по классу прочности на сжатие до В25
"С,.(1 - 0,00069 IV)
С-^-0,00069 У'31) для бетона по классу прочности на сжатие выше В25 С, (1-0,00069 УГ]Л)
8,87(1-0,00069 И"31)
CJ (1 - 0,00069 Wfл ) (8)
~ 7,87 С Д - 0,00069 ГГ/-1)
гДе Яф’ с/ И/ кФж Сшкс те же, что и в формулах (1)...(3), (5).
При отрицательных температурах окружающей среды прочность бетона устанавливают в зависимо-
Я - Я
Ф-
сти от наличия кристаллов льда в его порах (патент № 2277239, 3-й вариант) по выражению:
для бетона класса по прочности на сжатие до В25
Я = Я.
- 0,0205 IV]-2' ) ¥Ьг)_
- 0,0205 : (1- 0,0205
(9)
Я = Я
ф.м
для бетона класса по прочности на сжатие выше В25
Су(1- 0,0205 Г,121) 8.87^^-0,0205^)
СД- 0,0205 Ж;-21) ^
7,87 С, (1-0,0205
Согласно методу ультразвукового контроля толщины поврежденного слоя бетона в эксплуатируемых конструкциях сооружений (патент № 2262693) проводится дефектоскопия бетонных и железобетонных конструкций ультразвуковым продольным профилированием. Она осуществляется при неподвижной установке излучателя на бетонной поверхности путем последовательного перемещением приемника с постоянным шагом от 10 до 100 мм по линии, проходящей через точку установки излучателя. На основании результатов отсчета времени распространения ультразвуковых продольных волн при каждой установке приемника строится годограф скорости, определяется перелом линии годографа на границе раздела, скорость ультразвука в неповрежденном и поврежденном слоях бетона, а затем рассчитывается толщина поврежденного слоя бетона:
иг 3,1 ^,(11)
а = к С1у- 0,00069 У,1-1)- С, у - 0,00069 2 \С,|- 0,00069 ^,и)+СД1 - 0,00069
где <5 — толщина поврежденного слоя бетона на участке контролируемой зоны конструкции, мм;
Ь — расстояние от излучающего преобразователя до точки перелома годографа скорости, мм;
С; и С2 — скорость ультразвука соответственно в неповрежденном и поврежденном слоях бетона, м/с;
и МУ2 — влажность соответственно неповрежденного и поврежденного слоя бетона, %.
При отрицательных температурах окружающей среды толщину поврежденного слоя бетона с учетом размеров кристаллов льда в его порах определяют (патент № 2277240 «Ультразвуковой метод контроля толщины поврежденного слоя бетона в эксплуатируемых конструкциях сооружений в условиях водона-сыщения и низких температур») по формуле:
<5 =-
I /С, | - 0,0205 • У,и‘)- С2 (| - 0,0205 • У2и2')
,(12)
2 \ С, (} - 0,0205 • IV,121 > С2 (1 - 0,0205 • Ж,1'21) ’
Ультразвуковой метод контроля бетонных и железобетонных конструкций сооружений в процессе эксплуатации на наличие глубоких трещин (патент № 2262695) включает дефектоскопию конструкций ультразвуковым продольным профилированием при установке излучателя и приемника ультразвуковых колебаний (УЗК) на одинаковом расстоянии от оси трещины, а в ненарушен-
ном бетоне — на фиксированной базе. В ходе его выполнения учитывается время распространения волн, огибающих трещину, и продольных волн в ненарушенном бетоне. Затем определяется скорость продольных волн в ненарушенном бетоне и глубина трещины:
С, / - (1 - 0,00069 1Г’1)2 Т Н~~Т $- 0,00069 *74 * (13)
где — время распространения волны огибающей трещину, мкс;
/ — время распространения продольных волн УЗК на длине, фиксированной базы в ненарушенном бетоне, мкс.
Ср Ж; и W2 те же, что и в формуле (11).
При отрицательных температурах окружающей среды глубину трещин в бетоне определяют с учетом размеров кристаллов льда в его порах (патент № 2277969 «Метод ультразвукового контроля бетонных и железобетонных конструкций сооружений в про -цессе эксплуатации на наличие глубоких трещин в условиях водонасыщения и низких температур»):
А =
/ (1 - 0,00069 (14)
V (і- 0,00069 ІГ2 ' )
На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований автором разработан способ определения долговечности железобетонных конструкций (патент № 2272281)
Предложенные современные методы ультразвукового диагностирования бетонных и железобетонных конструкций, эксплуатируемых в экстремальных условиях (высокое водонасыщение, отрицательные температуры и др.), могут служить дополнением к ГОСТ 17624-87, позволяют решить проблему своевременного, круглогодичного инструментального обследования мелиоративных гидротехнических сооружений и тем самым предотвратить возможное возникновение аварийных и чрезвычайных ситуаций.
Результаты исследований использованы при реконструкции переливной плотины на ерике Булгаков в Среднеахтубинском районе Волгоградской области (2004-2005 гг.), на объекте незавершенного строительства «Комплекс сооружений биологической очистки промстоков в южной части г. Волгограда» (2003 г.) и при реконструкции установки прокалки кокса ООО «ЛУКОЙЛ-Волгограднефтеперера-ботка» (2005 г.), что позволило получить суммарный экономический эффект в размере 15,46 млн руб.
Литература.
1. ГОСТ 17624-87. Бетоны ультразвуковой метод определения прочности. М.: Изд. стандартов. 1987. — 26 с.
2. Рекомендации по обеспечению надежности и долговечности железобетонных конструкций промышленных зданий и сооружений при их реконструкции и восстановлении / Харьковский ПромстройНИИпроект. — М.: Стройиздат, 1990. — 176 с.
3. Почтовик Г.Я., Злочевский А.Б., Яковлев А.И. Методы и средства испытания строительных конструкций: учебн. Пособие дм ВУЗов под ред. ЮЛ. Нилендера. М.: «Высшая школа», 1973. — 158 с.
НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ И НАПРАВЛЕНИЯ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ СОЦИАЛЬНО-ТРУДОВОЙ СФЕРЫ СЕЛА
В.И. АФАНАСЬЕВ, кандидат экономических наук
А.Н. ДУКМАС, кандидат экономических наук
Динамичное, эффективно сельское хозяйство в своей основе зиждется на крестьянском труде, подкрепленном необходимыми экономическими, организационными и социальными условиями. От государственного решения «крестьянского вопроса» на разных исторических этапах зависели как позитивные, так и негативные результаты развития российского общества.
Нынешние реформы дали крестьянам широкие экономические свободы, предоставили им равные гражданские права, главные из которых — частная собственность и выбор формы хозяйствования. Но от одной крайности, присущей административно-командной системе, породившей глубокий аграрный кризис, государство пошло в другую. Оно во многом самоустранилось от активного и целенаправленного экономического регулирования воспроизводственного процесса в сельском хозяйстве. Это
повлекло за собой ухудшение состояния аграного сектора экономики и особенно социально-трудовой сферы села, и, как следствие, вызвало спад и снижение эффективности производства. Надежды на то, что все отрегулирует рынок, оказались иллюзорными. Если саморегулирующие функции рыночного механизма с необходимыми корректировками обеспечивают эффективное развитие производственного процесса, то в социально-трудовой сфере приоритеты объективно смещаются в сторону вмешательства государства, для которого в условиях ограниченности ресурсов необходимо научное обоснование, выбор приоритетов.
Обзор литературы по этому вопросу показывает, что методологическая его сторона, как правило, освещается или мимоходом, или с весьма существенными, а иногда принципиальными различиями не только в трактовке самой сущности социально-трудовой сферы села, но и в определении методов и границ вмешательства государственных структур. Сфера жизнедеятельности человека, выходящая за пределы производственной стадии труда, в этой литературе обозначает-
