Инженеры НГТУ НЭТИ разработали прототип прибора для контроля за распределением стальных волокон в сталефибробетоне

Сталефибробетон — это композиционный материал из бетонной матрицы, армированной короткими стальными волокнами — фибрами диаметром 0,25—1,2 мм, объемным содержанием 0,5—3%. Он является эффективной заменой классическому бетону со стержневым стальным армированием. Изготавливается сталефибробетон путем добавления стальной фибры в бетонную смесь специально подобранного состава. Нужные характеристики материала достигаются при условии равномерного распределения стальных волокон по всему объему бетона.

Сталефибробетон применяется в конструкциях несущих элементов, таких как несъемная опалубка стен, в том числе для ограждающих конструкций помещений атомных электростанций; в монолитных конструкциях и сооружениях (промышленные полы, тонкие перегородки, площадки, стены); гидротехнических сооружениях (дамбы, причалы); сборных железобетонных изделиях (плиты, сваи, балки, шпалы); особо прочных бетонных конструкциях и сооружениях (бункеры, оборонные сооружения); в сооружениях, конструкциях и изделиях для транспортной инфраструктуры (тоннели, мосты, дорожные и аэродромные плиты).

Как отмечает руководитель научно-исследовательской лаборатории технического эксперимента НГТУ НЭТИ Арсений Морозов, одной из пока нерешенных задач в производстве строительных конструкций из сталефибробетона является осуществление контроля равномерности распределения фибр в изделии. Такой контроль можно обеспечить, используя электромагнитные свойства сталефибробетона.

Для решения этой задачи на кафедре физики и химии НГАСУ было проведено математическое моделирование, изготовлен макет прибора контроля за распределением фибр и проведены соответствующие испытания. На основе результатов испытаний макета в научно-исследовательской лаборатории НГТУ НЭТИ разработан компактный переносной прибор контроля качества тонкостенной сталефибробетонной опалубки. Он позволяет контролировать равномерность распределения фибр в изделиях из сталефибробетона толщиной до 40 мм.

«Прибор содержит высокочастотный генератор, датчик магнитного поля и анализатор с индикатором. Датчик магнитного поля состоит из двух одинаковых магнитосвязанных катушек (трансформаторов). Первая катушка является образцовой, а вторая — измерительной. Образцовая катушка располагается в стороне от измеряемого образца. Измерительную катушку размещают на поверхности исследуемого образца. Прибор позволяет измерять действующее значение дифференциального (разностного) сигнала между сигналами от образцовой и измерительной катушек, а также его фазу относительно задающего генератора», — рассказал Арсений Морозов.

Разработанный прибор измеряет содержание стальной фибры в определенном месте строительной конструкции в зоне действия датчика. При этом показания будут наиболее достоверны при равномерном распределении фибр. Также возможно определить глубину опускания фибр в тонкостенных изделиях, что актуально при использовании литых бетонных смесей. Калибровочную зависимость определяют по специально изготовленным образцам или по выбранным участкам конструкции. Для диагностирования распределения стальных фибр в конструкциях толщиной более 4 см необходимо изменение формы измерительных электромагнитных контуров, например, по типу «восьмерки», которая обладает большей направленностью силовых линий поля вглубь измеряемых образцов.

Прибор работает в двух режимах. Первый — режим сравнения, в котором результаты измерения сравниваются с записанными в память результатами измерения тестовых образцов. Во втором режиме на экране дисплея показываются абсолютные значения измеряемых величин. Первый режим наиболее удобен для технологического контроля качества тонкостенной сталефибробетонной опалубки.

Основным преимуществом разработанного прототипа измерительного прибора является его компактность, отмечает Арсений Морозов. По своей сути это металлоискатель, настроенный на поиск металлической фибры. При этом прибор способен отличить фибру от крупных металлических объектов (арматура, уголки, швеллеры). Таким образом, кроме контроля равномерности распределения фибры, прибор позволяет осуществлять поиск арматурных стержней и закладных металлических элементов конструкции в присутствии фибры.

Разработка измерительного прибора выполнялась с привлечением студентов конструкторского бюро, что позволило им приобрести практические навыки в области проектирования, настройки и эксплуатации измерительного оборудования. По результатам работ был выполнен один дипломный проект.

Фото: betondaily.ru