УДК 691.32

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОМПЬЮТЕРА ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАБОТЫ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОГО МОДУЛЯ УПРУГОСТИ БЕТОНА

Замчалин Михаил Николаевич1, Коровкин Марк Олимпиевич2, Ерошкина Надежда Александровна3
1ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства», студент
2ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства», к.т.н., доцент
3ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства», к.т.н., инженер-исследователь

Аннотация
В работе излагается методика измерения динамического модуля упругости с помощью персонального компьютера со звуковой платой. Показано, что при использовании предлагаемой методики измерение этой характеристики значительно упрощается и может быть автоматизировано.

Ключевые слова: динамический модуль упругости, измерение, компьютер


USING A COMPUTER TO OPERATE THE MEASURING SETUP OF DYNAMIC MODULUS OF ELASTICITY OF CONCRETE

Zamchalin Mikhail Nikolaevich1, Korovkin Mark Olimpievich2, Eroshkina Nadezda Alexandrovna3
1Penza State University of Architecture and Construction, Student
2Penza State University of Architecture and Construction, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor
3Penza State University of Architecture and Construction, Candidate of Technical Sciences, Engineer-researcher

Abstract
The paper describes a method for measuring of the dynamic modulus of elasticity by using a personal computer with a sound card. It is shown that proposed method is greatly simplified and can be automate the measuring this characteristic.

Keywords: computer, dynamic modulus of elasticity, measuring


Библиографическая ссылка на статью:
Замчалин М.Н., Коровкин М.О., Ерошкина Н.А. Использование компьютера для обеспечения работы измерительной установки определения динамического модуля упругости бетона // Современная техника и технологии. 2014. № 12 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2014/12/5157 (дата обращения: 01.10.2017).

Динамический модуль упругости – величина, характеризующая упругие свойства бетона без влияния ползучести, так как динамический модуль упругости определяется при колебаниях образца, при которых деформации и напряжения не велики [1]. В связи с этим  динамический модуль упругости выше статического. Соотношение этих характеристик  – величина не постоянная и зависит от различных факторов, в основном, от прочности бетона [1].

В соответствии со сложившейся системой нормативных документов динамический модуль упругости не является основным или факультативным показателем качества строительных материалов.

Изменение динамического модуля упругости бетона при циклическом замораживании-оттаивании рекомендуется использовать по одной из методик определения морозостойкости бетона [2].

Кроме того, этот показатель может быть использован в исследовательской практике в качестве одного из косвенных показателей прочности для неразрушающих методов исследования кинетики твердения цемента. А с развитием методов расчёта поведения конструкций и сооружений при динамических и колебательных воздействиях, динамический модуль упругости будет иметь значение одной из основных характеристик конструкционного материала.

Для определения динамического модуля упругости используются методики, основанные на измерении резонансной частоты образца или скорости звука в материале. Для расчёта динамического модуля упругости по скорости звука необходимо знать дополнительный показатель – коэффициент Пуассона, точность определения которого невелика. В связи с чем, последняя методика не рекомендуется [1].

Более точно определить динамический модуль упругости можно по резонансной частоте колебания образца. На этом принципе основан прибор ИКВТ-2 [3], схема которого показана на рисунке. На жёстком основании (1) крепятся опоры (2), расстояние между которыми может изменяться в зависимости от разметов образца. Опоры должны находиться на расстоянии 0,22L от его торцов (L – длина образца). Образец (3) с наклеенной на его край пластиной (4) размером 15×15×0,2 мм из магнитной стали устанавливается симметрично относительно опор. С помощью регулировочного винта электромагнитный датчик (5) устанавливается таким образом, чтобы зазор между поверхностью датчика (5) и пластины (4) не превышал 1 мм. Датчик и измерительный блок прибора соединяется с помощью экранированного кабеля (6).

Регулируя частоту колебаний по трёхдиапазонной шкале (7) подают звуковой сигнал на электродинамическую головку (8), которая излучая звук, возбуждает изгибные колебания в образце.

Рисунок –  Схема прибора ИКВТ-2. Обозначения в тексте

Подбирая частоту колебаний, добиваются резонансного колебания образца, при котором возрастает сопротивление датчика (5), в магнитном поле, где находится пластина (4). О достижении резонансной частоты колебаний судят по характеру движения луча на экране осциллографа (9).

После определения значения резонансной частоты колебаний образца прямоугольного сечения, динамический модуль упругости рассчитывают по формуле [2]

Ед =0,965·10-6·(l/b)3·((P·f2)/a)·T,

где l, b, a – соответственно длина, высота, ширина образца, см;

Р – масса образца, г;

f – резонансная частота колебаний изгиба, Гц;

Т –   коэффициент,  учитывающий размер образца  (Т = 1,07-1,2);

0,965·10-6 – коэффициент, учитывающий основной вид колебаний образца и размерность выбранных единиц измерений.

Нами был проведён эксперимент по исследованию возможности замены прибора ИКВТ-2 персональным компьютером для определения динамического модуля упругости [4]. Частота колебаний сигнала (в диапазоне 50…10000 Гц) выдаваемой звуковой платой на электродинамическую головку (8) регулировалась с помощью специальной программы.

В предварительном эксперименте для регистрации резонансного режима колебания образца использовался микрофон, установленный в соприкосновение с поверхностью стальной пластины (4). При достижении резонанса, воздействие образца на микрофон многократно превышало воздействие звука, излучаемого электродинамической головкой, что регистрировалось визуально на мониторе компьютера. 

Заключение

Сопоставление данных, полученных с помощью описанной методики и с помощью прибора ИКВТ-2, свидетельствует о достаточно высокой сходимости результатов. Дальнейшее совершенствование методики должно быть направлено на получение возможности с помощью компьютера снятия показания с электромагнитного датчика, а также создания программы, позволяющей в автоматическом режиме производить все измерения и вычисления.


Библиографический список
  1. Невилль А. М. Свойства бетона. М.: Издательство литературы по строительству.  1972. 344 с.
  2. ГОСТ 10060-2012 Бетоны. Методы определения морозостойкости
  3. Демьянова В.С., Макридин Н.И., Калашников В.И., Марусенцев В.Я. Лабораторный практикум по курсу “Технология бетона, строительных изделий и конструкций”. – Пенза: ПГАСА, 2001. – 184 с.
  4. Осколков К.Ю., Коровкин М.О. Применение персонального компьютера для измерения динамического модуля упругости // Теория и практика повышения эффективности строительных материалов: Материалы II Всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых Пенза: ПГУАС. 2007. С. 266-268.


Все статьи автора «Ерошкина Надежда Александровна»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: