УЛЬТРАЗВУКОВОЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА И ЕГО
НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЬ
ХАКИМОВ ОРТАГОЛИ ШАРИПОВИЧ
ЖУРАЕВ МУХРИДДИН БАХРИЕВИЧ
Ташкентский
Архитектурно-строительный университет,
100011, г. Ташкент, ул. Янги шаҳар 9 A,
, тел. 94 642 65 53
Аннотация.
Рассмотрены вопросы измерения прочности бетона методом поверхностного
прозвучивания ультразвуком. Приведены модель измерения и формулы для оценки суммарной стандартной
неопределенности измерения.
Ключевые слова:
неопределенность, прочность бетона, ультразвуковой метод измерения,
поверхностное прозвучивание.
Введене
Ультразвуковой (УЗ) метод определения прочности бетона
[1]
основан на зависимости
косвенной характеристики (времени или скорости распространения ультразвука в бетоне) от
прочности бетона.
Методы исследования
УЗльтразвуковые измерения в бетоне проводят методами сквозного или поверхностного
прозвучивания. Скорость УЗ V (m/s) вычисляют по формуле
𝑉 =
𝑙
𝑡
∙ 10
3
,
(1)
где t — время распространения ультразвука, µs;
l
— расстояние между преобразователями (база прозвучивания), mm.
Предел допускаемой абсолютной погрешности измерения времени распространения УЗ
на стандартных образцах не должен превышать значения
∆ = (0,01t ± 0,1), (2)
Число измерений на каждом образце должно быть при сквозном прозвучивании три. При
поверхностном — четыре. Отклонение отдельного результата измерения косвенного
показателя в каждом образце от среднеарифметического значения результатов измерений для
данного образца не должно превышать 2 %. Результаты, не удовлетворяющие указанному
условию, не учитывают при расчете среднеарифметического значения. При наличии в серии
двух образцов, не удовлетворяющих этому условию, результаты испытаний серии бракуют.
Относительная погрешность измерения базы прозвучивания не должна превышать 0,5 %.
Уравнение градуировочной зависимости (косвенный показатель — прочность)
принимают линейным по формуле
R
=aН + b
(3)
где
R
— прочность бетона, МPа;
Н
— косвенный показатель (время или ск ультразвука).
Коэффициенты a и
b
рассчитывают по формулам
𝒃 = 𝑹
̅
ф
− 𝒂𝑯
̅
(4)
𝒂 =
∑
[(𝑹
𝒊ф
−𝑹
̅
ф
)∙(𝑯
𝒊
−𝑯
̅)]
𝑵
𝒊=𝟏
∑
(𝑯
𝒊
−𝑯
̅)
𝑵
𝒊=𝟏
𝟐
(5)
где R
iф
— прочность бетона на i-м участке, определенная при испытании образцов или
методом отрыва со скалыванием, МPа;
H
i
— косвенный показатель на i-м участке (образце).
𝑹
̅
ф
=
∑
𝑹
𝒊ф
𝑵
𝒊=𝟏
𝑵
(6)
𝑯
̅ =
∑
𝑯
𝒊
𝑵
𝒊=𝟏
𝑵
(7)
где
N
— число участков или отдельных образцов, использованных для построения
градуировочной зависимости.
Измеренное значение прочности округляется с точностью до 0,01 MPа.
Для скорректированной градуировочной зависимости вида R = 0.0155V - 27,0 условие
(8) выполняется на всех участках. Дальнейшую отбраковку проводить не требуется.
Среднеквадратическое отклонение (СКО) построенной градуировочной зависимости S
T.M.H
=
S = 3,5 МPа; S
T.M.H
/R
ф
> 0,15.
После построения градуировочной зависимости по (3) проводят ее корректировку путем
отбраковки единичных результатов испытаний, не удовлетворяющих условию
|𝑹
𝒊𝑯
− 𝑹
𝒊ф
|
𝑺
≤ 𝟐.
(8)
где S — остаточное СКО, определенное по формул
е
𝑺 = √
∑
(𝑹
𝒊ф
−𝑹
̅
𝒋𝑯
)
𝟐
𝑵
𝒊=𝟏
𝑵−𝟐
(9)
R
jH
— прочность бетона на j-м участке, определенная по градуировочной зависимости
по формуле
𝑹
𝒋𝑯
= 𝒂
𝒋
𝑯 + 𝒃
𝒋
(10)
Анализ экспериментальных результатов
Определенные по формулам (6) и (7) средние значений прочности по результатам
испытаний
𝑅̅
ф
равна 25,05 МПа и скорости ультразвука
𝑉̅
3396 m/s.
Коэффициенты а=0,0145 и b= -24,19 определяют по формулам (4) и (5).
Установленная градуировочная зависимость описывается уравнением
R = 0.0145V - 24,19.
Определенное по формуле (9) остаточное СКО S=4,29 Мпа.
Сравнивая для различных участков значения фактической прочности R
iф
с прочностью
R
iH
, определенной по градуировочной зависимости, устанавливают, что условие (8) не
выполняется для результатов некоторых участков, которые подлежат отбраковке.
Коэффициент корреляции градуировочной зависимости r определяют по формуле
𝒓 =
∑
[(𝑹
𝒊𝑯
−𝑹
̅
𝑯
)∙(𝑹
𝒊ф
−𝑹
̅
ф
)]
𝑵
𝒊=𝟏
√∑ (𝑹
𝒊𝑯
−𝑹
̅
𝑯
)
𝟐
𝑵
𝒊
∙√∑
(𝑹
𝒊ф
−𝑹
̅
ф
)
𝟐
𝑵
𝒊=𝟏
(11)
где
𝑹
̅
𝑯
=
∑
𝑹
𝒊𝑯
𝑵
𝒊=𝟏
𝑵
.
Применение градуировочной зависимости для определения прочности бетона в
соответствии с требованиями ГОСТ 17624 [1] допускается только для значений косвенного
показателя, попадающего в диапазоне от H
min
до H
max
.
Если коэффициент корреляции r<0,7 или СКО градуировочной зависимости S
T.M.H
/
𝑅̅
>
0.15, то контроль и оценка прочности по градуировочной зависимости не допускаются.
Прочность бетона классов прочности В20—В25 контролируют в конструкции
ультразвуковым методом поверхностного прозвучивания [1].
Для повышения степени доверия экономических партнеров Узбекистана к результатам
испытаний и измерений, проводимых в стране, актуальное значение имеет официальное
подтверждение компетенции испытательных и измерительных лабораторий путем их
аккредитации в соответствии с требованиями международного стандарта ISO /IEC 17025:2017
[2], и идентичного ему, национального стандарта O'z DSt ISO /IEC 17025:2019 [3]. Это
возможно, если точностьные характеристики результатов испытаний и измерений,
получаемые в этих лабораториях, выражены в концепциях «неопределенности», оцененные в
соответствии с Руководством (GUM) [4].
Суммарная стандартная неопределенность
-
стандартная неопределенность выходной
величины Y, получается путем суммирования стандартных неопределенностей входных
величин u(x
i
), оцененных то типу А и по типу В. Стандартная неопределенность входных
величин u(x
i
) оцененных то типу B, в рассматриваемом нами случае, намного меньше
неопределенности типа A, и поэтому, она не учитывается в определении суммарной
неопределенности.
Для анализа вкладов от каждого источника неопределенности в суммарную
неопределенность, корректировки модели измерения, расчета значения суммарной
стандартной неопределенности выходной величины с последующей оценкой расширенной
неопределенности
U,
составляется бюжет неопределенности.
Расширенную неопределенность
U
получаем умножением суммарной стандартной
неопределенности на коэффициент охвата
k
= 2 в предположении нормального распределения
при уровне доверия приблизительно 95 %:
𝑈 = 𝑘 ∙ 𝑢
𝑐
(𝑅) = 2 ∙ 0,80 = 1,60 МПа.
Результат измерения представляют в виде: «
прочности бетона
составила (25,32
1,60)
Мпа.
Заключение
Установлено, что неопределенность ультразвукового метода определения прочности
бетона типа B намного меньше неопределенности типа A. Средние значений прочности по
результатам испытаний 25,05 МПа и скорости ультразвука 3396 m/s.
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА:
1. ГОСТ 17624: 2012 Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности.
2. ISO/IEC 17025: 2005. General requirements for the competence of testing and calibration laboratories. ISO, Geneva,
2005.
3. O'z DSt ISO/IEC 17025: 2019 Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных
лабораторий (ISO/IЕС 17025:2017, IDT)
4. Руководство по выражению неопределенности измерения: Перевод с англ. под науч. ред. проф. Слаева В.А. - ГП
ВНИИМ им. Д.И. Менделеева, С.-Петербург, 1999.
5.
Muminov N. S. et al. RESEARCH OF TRANSPORT ECOLOGICAL SYSTEM OF TASHKENT CITY
INFRASTRUCTURE: PROBLEMS, REQUIREMENTS AND SOLUTIONS //British Journal of Global Ecology and
Sustainable Development. – 2022. – Т. 11. – С. 112-125.
6. Jo’rayev M. B., Tugalov B. Q., Xolbekov S. R. ARMATURA QURILISH MATERIALLARIGA DOIR XAVFSIZLIK
TALABLARINI BELGILASHDA TEXNIK REGLAMENTLARNING AFZALLIKLARI //Conferencea. – 2022. –
С. 72-77.
7. Jo’rayev, M. B., B. Q. Tugalov, and S. R. Xolbekov. "MAHSULOTLARNI XAVFSIZLIK KORSATKICHLARINI
ANIQLASHDA TEXNIK REGLAMENTLARNI QOLLASH (ARMATURA MISOLIDA)."
Conferencea
(2022):
63-67.
8. Холбеков С. Р. ҚУРИЛИШДА ЙЎЛ ҚЎЙИЛАДИГАН ДАВРИЙ НУҚСОНЛАРНИНГ БИНО
УМРБОҚИЙЛИГИГА ТАЪСИРИ //BARQARORLIK VA YETAKCHI TADQIQOTLAR ONLAYN ILMIY
JURNALI. – 2022. – С. 87-89.
