Инженеры Новосибирского государственного технического университета НЭТИ совместно с учеными Новосибирского государственного архитектурно-строительного университета (Сибстрин) создали уникальный прототип устройства для контроля равномерности распределения стальных волокон (фибр) в сталефибробетонных строительных конструкциях.
Сталефибробетон представляет собой композитный материал, состоящий из бетонной матрицы, усиленной короткими стальными волокнами (фибрами) диаметром 0,25-1,2 мм и объемным содержанием 0,5-3%. Он эффективно заменяет классический бетон с традиционным стержневым армированием. Для получения необходимых свойств материала важно равномерно распределить фибры по всему объему бетона.
Сталефибробетон находит применение в несущих конструкциях, таких как несъемная опалубка стен, особенно для объектов атомной энергетики, в монолитных конструкциях (промышленные полы, тонкие перегородки, стены), гидротехнических сооружениях (дамбы, причалы), сборных железобетонных элементах (плиты, сваи, балки, шпалы), в сооружениях повышенной прочности (бункеры, оборонные объекты), а также в транспортной инфраструктуре (тоннели, мосты, дорожные и аэродромные плиты).
Арсений Морозов, руководитель научно-исследовательской лаборатории технического эксперимента НГТУ НЭТИ, отметил, что одной из ключевых задач в производстве сталефибробетонных конструкций является контроль равномерности распределения фибр. Для этого можно использовать электромагнитные свойства материала.
На кафедре физики и химии НГАСУ было выполнено математическое моделирование, изготовлен прототип устройства для контроля распределения фибр и проведены соответствующие испытания. На базе его испытаний в лаборатории НГТУ НЭТИ был разработан компактный переносной прибор для оценки качества тонкостенной сталефибробетонной опалубки. Устройство позволяет контролировать равномерность распределения фибр в изделиях толщиной до 40 мм.
«Прибор оснащен высокочастотным генератором, датчиком магнитного поля и анализатором с индикатором. Датчик состоит из двух магнитосвязанных катушек: образцовой и измерительной. Образцовая катушка размещается отдельно от исследуемого образца, а измерительная – на его поверхности. Прибор измеряет дифференциальный сигнал между этими катушками и его фазу относительно генератора», – пояснил Арсений Морозов.
Устройство позволяет определить содержание стальной фибры в конкретной точке строительной конструкции в зоне действия датчика. Наиболее точные результаты достигаются при равномерном распределении фибр. Также прибор может измерять глубину проникновения фибр в тонкостенных изделиях при использовании литых бетонных смесей. Калибровка проводится с использованием специально изготовленных образцов или выбранных участков конструкции. Для измерения конструкций толщиной более 4 см требуется изменение формы измерительных контуров, например, на «восьмерку», что увеличивает глубину проникновения силовых линий поля.
Прибор работает в двух режимах: режиме сравнения, где результаты сравниваются с данными тестовых образцов, и режиме отображения абсолютных значений. Первый режим удобен для технологического контроля качества опалубки.
Арсений Морозов подчеркнул, что основным преимуществом разработанного прототипа является его компактность. Устройство работает как металлоискатель, настроенный на обнаружение металлической фибры, и способен отличать ее от крупных металлических объектов (арматура, уголки, швеллеры). Это позволяет не только контролировать равномерность распределения фибр, но и находить арматурные стержни и металлические элементы в присутствии фибры.
Разработка прибора велась с участием студентов конструкторского бюро, что дало им возможность приобрести практические навыки в проектировании, настройке и эксплуатации измерительного оборудования.
Источник: akm.ru
распечатать статью
