Оборудование и измерительные приборы для экспериментальных исследований конструкционных материалов и строительных конструкций в настоящее время

В настоящее время развитие лабораторной базы для экспериментальных исследований идет тремя путями:

1) насыщение лабораторного оборудования лазерными устройствами и электроникой, позволившей полностью исключить визуальные и контактные измерения параметров образца исследователем;

2) создание лабораторного оборудования, снабженного дополнительными наборами приспособлений, расширившими возможности экспериментальных исследований и увеличившими круг решаемых на одном устройстве проблем;

3) подбор измерительных устройств и разработка и изготовление оборудования для выполнения индивидуальных испытаний моделей сложных стержневых структур и оболочек.

Для иллюстрации первого пути приведем новую оптическую систему контроля трещин со встроенной шкалой для их измерения "KUMONOS", разработанную компанией Kansai Construction Survey Со., Ltd, Япония (рис. 4.13, 4.14). Лазерная технология позволяет получить более точные данные за более короткое время по сравнению с традиционным методом контроля трещин в строительных конструкциях и сооружениях. Демонстрационные испытания для проверки точности предложенной системы при измерениях под прямым и косыми углами подтверждают заявленные параметры. Кроме того, определены и верифицированы минимальная ширина измеряемых трещин и максимальное расстояние измерения. При использовании предложенной системы контроля трещин отпадает необходимость в монтаже временных подмостей для контроля трещин на большой высоте. Полученные результаты автоматически преобразуются в трехмерные цифровые данные и пе-

Рис. 4.13. Оптическая система контроля трещин "KUMONOS"

Рис. 4.14. Генеральный директор Kansai Construction Survey Са, Ltd К. Наканива демонстрирует студентам возможности оптической системы "KUMONOS"

Рис. 4.15. Универсальная испытательная машина с усилием 20 кН

редаются в ПО САПР, что позволят создать уникальную систему учета трещин на основе трехмерной базы данных.

Универсальная испытательная машина (рис. 4.15) с усилием 20 кН, разработанная ЗЛО "Дидактические системы", выбранная в качестве иллюстрации второго пути развития лабораторного оборудования, комплектуется дополнительным набором приспособлений для проведения испытаний материалов на сжатие, срез, изгиб, твердость по Бринеллю. Машина комплектуется также системой записи экспериментальных данных в персональный компьютер.

К испытательным машинам нового поколения относится универсальная машина для испытания материалов па прочность EU 100/2, разработанная БИТУ НИМ ЦКП, которая используется для испытаний на прочность образцов материалов со статическим воздействием усилия. Универсальная машина для испытания на прочность оснащена гидравлическим сенсорным датчиком для измерения давления масла гидравлики (рис. 4.16). Измеренные показатели давления аналогичны испытательным усилиям. Электронная система регулировки усилия и пути перемещения позволяет индивидуально регулировать усилие и путь, также поддерживать постоянной величину усилия, линейное увеличение и уменьшение силы или пути перемещения силы с возможностью предварительного выбора скоростей.

Очень компактный прибор – измеритель теплопроводности ИТП-МГ4 "250" (рис. 4.17), также разработанный БНТУ НИЧ ЦКП, предназначен для определения теплопроводности и термического сопротивления строительных материалов, а также материалов, предназначенных для тепловой изоляции промышленного оборудования и трубопроводов при стационарном тепловом режиме по ГОСТ 7076–99.

Для проведения испытаний на сжатие строительных материалов, таких как бетон, цемент и кирпич, можно использовать машину с цифровым дисплеем JYS- 2000А (рис. 4.18) ЗАО "Радиан", г. Саратов. Ее характеристики: скорость нагру-

Рис. 4.16. Универсальная машина для испытания материалов на прочность EU 100/2

Рис. 4.17. Измеритель теплопроводности ИТП-МГ4 "250"

Рис. 4.18. Машина с цифровым дисплеем JYS-2000A для испытаний хрупких материалов на сжатие

жения – 0,1 –99 кН/с; размер испытываемого кубика – 100 × 280 мм; диапазон изменения нагрузки – 80–2000 кН.

В настоящее время предлагается очень большой выбор машин для проведения любых испытаний над любыми материалами. Например, есть копер автоматический ПМА-Ф (рис. 4.19) для испытания щебня (гравия) сопротивлению удару в соответствии с ГОСТ 8269.0-97.

Прибор RR/FT для измерения коэффициента трения, созданный ЗАО "ЛОИП", предназначен для определения динамического и статического коэффициента трения (рис. 4.20). Основные его особенности: высокоточный силоизмерительный датчик нагрузки, измерение статического и динамического коэффициентов трения, измерение силы отслаивания (адгезия), автокалибровка, встроенный принтер для распечатки результатов, порт RS 232 для подключения к компьютеру и программное обеспечение для построения графиков и переноса данных в файл Excel. И все это находится под одним корпусом.

Конечно, перечислить все основные приборы и испытательные машины для исследования строительных материалов и конструкций, созданные в первое десятилетие XXI в., невозможно. Цель этого материала учебника – показать, что в настоящее время можно выбрать испытательную машину для любых экспериментов над конструктивными материалами и строительными конструкциями.

В начале параграфа было указано, что существует три пути развития лабораторной базы для экспериментальных иссле-

Рис. 4.19. Копер автоматический ПМА-Ф для испытания щебня сопротивлению удару

Рис. 4.20. Прибор RR/FT для измерения коэффициента трения

Рис. 4.21. Испытание железобетонной трубы на вертикальную нагрузку

дований. Первый и второй пути уже были проиллюстрированы на конкретных примерах. В качестве иллюстрации третьего пути предложим установку для испытания железобетонной трубы на вертикальную нагрузку (рис. 4.21), разработанную в Исследовательском центре по строительству, проектированию и технологии возведения подземных сооружений (ГУП "НИИМосстрой").

Испытание строительной конструкции может быть произведено непосредственно на самом сооружении после окончания его строительства. Например, испытание металлической структурной плиты покрытия Ледовой арены в г. Витебске (рис. 4.22) было проведено с целью определения реальной работы и возможности нормальной эксплуатации конструкций покрытия, выявления действительного напряженно-деформированного состояния элементов покрытия под нагрузкой, определения запасов несущей способности при нагружении полной нормативной нагрузкой и проверки качества монтажа структурной плиты покрытия.

Рис. 4.22. Нагружение структурной плиты покрытия Ледовой арены (г. Витебск) бетонными блоками (фундаментальными блоками стен – ФБС)