Показано, что для определения распределения дисперсной стальной арматуры в бетоне целесообразно использовать его электромагнитные свойства: компоненты тензора магнитной проницаемости материала и его электрическую проводимость. В первом приближении магнитная проницаемость линейно зависит от коэффициента ориентации армирующих волокон и коэффициента армирования. Эффективным способом диагностики является измерение компонентов матрицы индуктивности связанных электромагнитных контуров, расположенных на поверхности исследуемого образца бетона. Оптимальная частота применяемого тока в контурах зависит от диаметра дисперсной арматуры и электрической схемы установки. Наибольшей помехоустойчивостью отличается электрическая схема, построенная по принципу дифференциального трансформатора, сравнивающего сигналы от измеряющих и эталонных обмоток. Для каждого типа арматуры должна проводиться калибровка на стандартных образцах. Сравниваются экспериментальные и расчетные зависимости значений индуктивности контуров, содержащих образцы сталефибробетона от коэффициентов армирования и ориентации фибр. С помощью метода конечных элементов проведен теоретический расчет компонентов индуктивности контуров вблизи образцов магнитного материала. Подобрано геометрическое расположение контуров, позволяющих диагностировать расположение фибры на глубине до 60 мм. Результаты исследования подтверждают эффективность предложенной методики для применения.
It is shown that to determine the distribution of disperse steel reinforcement in concrete it is expedient to use its electromagnetic properties: the components of the tensor of the magnetic permeability of the material and its electrical conductivity. In the first approximation, these characteristics linearly depend on the reinforcement factor and the orientation coefficient of the reinforcing fibers. An effective method of diagnostics is to measure the components of the inductance matrix of coupled electromagnetic circuits located on the surface of the concrete sample being examined. The optimum frequency of the applied current in the circuits depends on the diameter of the armature and the electrical circuit of the installation. The biggest noise immunity is the electrical circuit, built on the principle of a differential transformer, which compares signals from measuring and reference windings. For each type of valve, calibration should be performed on standard samples. Experimental dependences of the inductance of various circuits with steel fiber reinforced concrete samples on the coefficients of reinforcement and orientation of the fibers, as well as on the thickness of the sample, are obtained. With the help of the finite element method, a theoretical calculation of the inductance components of the circuit near the magnetic material was carried out. The shape of the contour is chosen, which allows diagnosing the location of the fiber on the depth up to 60 mm. The results of the study confirm the effectiveness of the proposed method for use.
1. Рабинович Ф.Н. Композиты на основе дисперсно армированных бетонов. Вопросы теории и проектирования, технологии и конструкции / Ф.Н. Рабинович. – М.: Издательство АСВ, 2004. – 560 с.
2. Schnell J., Ackermann F.P., Rosch R., Sych T. Statistical analysis of the fibre distribution in ultra high performance concrete using computer tomography // Proceedings of the second international symposium on UHPC, Kassel. – 2008. – P. 145–152.
3. Пухаренко Ю.В. Об оценке трещиностойкости сталефибробетона ультразвуковым методом / Ю.В. Пухаренко, В.Ю. Голубев, А.О. Хегай // Промышленное и гражданское строительство. – 2009. – № 9. – C. 50–51.
4. Roussel N., Laetitia M., Franc J. Fiber orientation during casting of UHPFRC: electrical resistivity measurements, image analysis and numerical simulations // Materials and Structures, 2015, No. 48, P. 947–957.
5. Cavalaro S.H.P., Lopez R., Torrents J.M., Aguado A. Improved assessment of fibre content and orientation with inductive method in SFRC // Materials and Structures, 2015, No. 48, P. 1859–1873.
6. Неразрушающий контроль распределения волокон фибры в тонкостенных сталефибробетонных конструкциях / Е.П. Матус [и др.] // Известия вузов. Строительство. – 2016. – № 1. – C. 98–104.
7. Матус Е.П. Магнитный контроль распределения фибр в сталефибробетонных конструкциях / Е.П. Матус, А.В. Морозов, А.А. Шевченко // Вестник СевКавГТИ. – 2017. – № 1. – C. 110–115.
8. Котенёв С.В. Расчет и оптимизация тороидальных трансформаторов / С.В. Котенёв, А.Н. Евсеев. – М.: Горячая линия – Телеком, 2011. – 287 с.