Fizikokémiai módszerek építőanyag-feladatok elemzésére. Fiziko-kémiai módszerek összetétel és szerkezet értékelésére

Bevezetés

szakasz 1. sz. "Építőanyagok és viselkedésük tűz körülményei között."

Témakör 1. Építőanyagok alapvető tulajdonságai, kutatási módszerei és az építőanyagok viselkedésének értékelése tűz körülmények között.

2. témakör. Kőanyagok és viselkedésük tűz körülmények között.

3. témakör. Fémek, viselkedésük tűz körülményei között és a hatásokkal szembeni ellenállás növelésének módjai.

4. témakör A fa, tűzveszélyessége, tűzvédelmi módszerek és hatékonyságuk értékelése.

5. témakör. Műanyagok, tűzveszélyességük, kutatásának és értékelésének módszerei.

6. témakör Az építőipar tűzálló anyaghasználatának szabványosítása.

2. sz. "Épületszerkezetek, épületek, építmények és viselkedésük tűzesetben."

7. témakör. Alapvető tudnivalók az épületek és építmények térrendezési és szerkezeti megoldásairól.

8. témakör Alapvető tudnivalók az épületek és épületszerkezetek tűzveszélyességéről.

9. témakör. Az épületszerkezetek tűzállóságának számítási módszereinek kidolgozásának elméleti alapjai.

10. témakör Fémszerkezetek tűzállósága.

11. témakör Faszerkezetek tűzállósága.

12. téma Vasbeton szerkezetek tűzállósága.

13. téma Épületek, építmények viselkedése tűzesetben.

14. témakör: Az épületszerkezetek tűzállósági követelményeinek meghatározására és szabályozására vonatkozó megközelítés fejlesztésének kilátásai.

Bevezetés

A tudományág felépítése, jelentősége az intézetet végzettek szakmai képzésének folyamatában. Modern trendek a tervezésben, kivitelezésben, üzemeltetésben, épületekben és szerkezetekben.

Az épületek, építmények tervezése, kivitelezése, rekonstrukciója során a tűzoltóság munkatársai az építőanyag-felhasználás és a tűzálló épületszerkezetek alkalmazásának ellenőrzésére irányuló tevékenységének nemzetgazdasági jelentősége.

1. szakasz. Építőanyagok és viselkedésük tűz esetén.

Témakör 1. Építőanyagok alapvető tulajdonságai, kutatási módszerek és az építőanyagok viselkedésének értékelése tűz körülmények között.

Az alapvető építőanyagok fajtái, tulajdonságai, előállításának és felhasználásának jellemzői és osztályozásuk. Az építőanyagok viselkedését befolyásoló tényezők tűz körülmények között. Az építőanyagok főbb tulajdonságainak osztályozása.

Fizikai tulajdonságok és rájuk jellemző mutatók: építőanyagok porozitása, higroszkópossága, vízfelvétele, víz-, gáz- és páraáteresztő képessége.

A nedvesség és az anyag közötti kommunikáció alapvető formái.

Termofizikai tulajdonságok és az őket jellemző indikátorok.

A fő negatív folyamatok, amelyek meghatározzák a szervetlen építőanyagok viselkedését tűz körülmények között. Módszerek az építőanyagok mechanikai jellemzői változásának kísérleti értékelésére a tűzviszonyokkal összefüggésben.

Szerves anyagokban tûz körülmények között végbemenõ folyamatok. Építőanyagok tűztechnikai jellemzői, kutatásuk és értékelésük módszerei.

Gyakorlati lecke 1. Egyes építőanyagok alapvető tulajdonságainak meghatározása és ezen anyagok viselkedésének előrejelzése tűz körülmények között.

1 oldal

Bevezetés.

Fejlődése során az emberi civilizáció, legalábbis az anyagi szférában, folyamatosan alkalmazza a bolygónkon működő kémiai, biológiai és fizikai törvényeket egyik-másik szükségletének kielégítésére. http://voronezh.pinskdrev.ru/ étkezőasztalok Voronezhben.

Az ókorban ez kétféleképpen történt: tudatosan vagy spontán módon. Természetesen minket az első út érdekel. A kémiai jelenségek tudatos felhasználására példa lehet:

Tej savanyítása, sajt, tejföl és egyéb tejtermékek előállításához;

Bizonyos magvak, például a komló erjesztése élesztő jelenlétében sör előállításához;

Egyes virágok (mák, kender) pollenjének szublimációja és gyógyszerek beszerzése;

Bizonyos gyümölcsök (elsősorban szőlő) sok cukrot tartalmazó levének erjesztése, melynek eredményeként bor és ecet keletkezik.

A tűz forradalmi változásokat hozott az emberi életben. Az ember elkezdte használni a tüzet a főzéshez, a kerámiagyártáshoz, a fémek feldolgozásához és olvasztásához, a fa szénné való feldolgozásához, az élelmiszerek bepárolásához és szárításához.

Idővel az embereknek egyre több új anyagra volt szükségük. Létrehozásukban felbecsülhetetlen segítséget nyújtott a kémia. A kémia szerepe különösen nagy a tiszta és ultratiszta anyagok (a továbbiakban SHM) létrehozásában. Ha véleményem szerint az új anyagok létrehozásában továbbra is a fizikai folyamatok és technológiák foglalják el a vezető pozíciót, akkor a szintetikus anyagok előállítása gyakran hatékonyabb és termelékenyebb kémiai reakciók segítségével. És szükség volt az anyagok korrózió elleni védelmére is, valójában ez a fizikai és kémiai módszerek fő szerepe az építőanyagokban. Fiziko-kémiai módszerekkel vizsgálják a kémiai reakciók során fellépő fizikai jelenségeket. Például a kolorimetriás módszernél a színintenzitást az anyag koncentrációjától függően mérik a konduktometriás elemzésben, mérik az oldatok elektromos vezetőképességének változását stb.

Ez az absztrakt felvázolja a korróziós folyamatok bizonyos típusait, valamint a leküzdés módjait, ami az építőanyagok fizikai és kémiai módszereinek fő gyakorlati feladata.

Fiziko-kémiai elemzési módszerek és osztályozásuk.

A fizikai-kémiai elemzési módszerek (PCMA) az anyagok fizikai tulajdonságainak (például fényelnyelés, elektromos vezetőképesség stb.) kémiai összetételüktől való függésének a felhasználásán alapulnak. Az irodalomban néha elválasztják a fizikai elemzési módszereket az FCMA-tól, ezzel is hangsúlyozva, hogy az FCMA kémiai reakciót alkalmaz, míg a fizikai módszerek nem. A fizikai elemzési módszereket és a PCMA-t – főként a nyugati szakirodalomban – műszeresnek nevezik, mivel általában műszerek és mérőműszerek használatát igénylik. A műszeres elemzési módszereknek általában megvan a saját elméletük, amely eltér a kémiai (klasszikus) analízis módszereinek elméletétől (titrimetria és gravimetria). Ennek az elméletnek az alapja az anyag kölcsönhatása az energiaáramlással.

Amikor PCMA-t használunk egy anyag kémiai összetételére vonatkozó információk megszerzésére, a vizsgált minta valamilyen típusú energiának van kitéve. Az anyagban lévő energia típusától függően az alkotó részecskék (molekulák, ionok, atomok) energiaállapotában változás következik be, ami egy vagy másik tulajdonság (például szín, mágneses tulajdonságok stb.) megváltozásával fejeződik ki. .). Ennek a tulajdonságnak a változásának analitikus jelként történő regisztrálásával információt kapunk a vizsgált objektum minőségi és mennyiségi összetételéről vagy szerkezetéről.

A zavaró energia típusa és a mért tulajdonság (analitikai jel) szerint az FCMA a következőképpen osztályozható (2.1.1. táblázat).

A táblázatban felsoroltakon kívül sok más magán FHMA van, amely nem tartozik ebbe a besorolás alá.

Az optikai, kromatográfiás és potenciometrikus elemzési módszereknek van a legnagyobb gyakorlati alkalmazása.

2.1.1. táblázat.

Az anyagok tulajdonságait nagymértékben meghatározza összetételük és pórusszerkezetük. Ezért a kívánt tulajdonságokkal rendelkező anyagok megszerzéséhez fontos a szerkezetképződés és a kialakuló képződmények folyamatainak világos megértése, amelyet mikro- és molekula-ion szinten vizsgálnak.

Az alábbiakban a leggyakoribb fizikai-kémiai elemzési módszereket tárgyaljuk.

A petrográfiai módszerrel különféle anyagokat vizsgálnak: cementklinker, cementkő, beton, üveg, tűzálló anyagok, salak, kerámia stb. A fénymikroszkópos módszer célja az egyes ásványokra jellemző optikai tulajdonságok meghatározása, amelyeket azok belső tulajdonságai határoznak meg. szerkezet. Az ásványok fő optikai tulajdonságai a törésmutatók, kettős törésszilárdság, axialitás, optikai jel, szín stb. Számos módosítás létezik.
ennek a módszernek: a polarizációs mikroszkópiát por alakú minták vizsgálatára tervezték speciális merülőeszközökben (a merülőfolyadékok bizonyos törésmutatókkal rendelkeznek); áteresztett fénymikroszkópia - átlátszó anyagok metszeteinek tanulmányozásához; polírozott metszetek visszavert fénymikroszkópja. E vizsgálatok elvégzéséhez polarizáló mikroszkópokat használnak.

A finom kristályos tömeg tanulmányozására elektronmikroszkópiát használnak. A modern elektronmikroszkópok hasznos nagyítása akár 300 000-szeres is lehet, ami 0,3-0,5 nm (1 nm = 10’9 m) méretű részecskék megtekintését teszi lehetővé. A kis részecskék világába való ilyen mély behatolást a mikroszkópiában az elektronsugarak alkalmazása tette lehetővé, amelyek hullámhossza sokszorosa a látható fénynek.

Elektronmikroszkóp segítségével tanulmányozhatja: az egyes szubmikroszkópos kristályok alakját és méretét; a kristálynövekedés és -pusztulás folyamatai; diffúziós folyamatok; fázisátalakítások hőkezelés és hűtés során; deformáció és pusztulás mechanizmusa.

Az utóbbi időben raszteres (pásztázó) elektronmikroszkópokat használnak. Ez egy olyan eszköz, amely a televíziós elven alapul, és vékony elektronsugarat (vagy iont) pásztáz a vizsgált minta felületén. Egy elektronnyaláb kölcsönhatásba lép az anyaggal, aminek eredményeként a sugárzásérzékelők rögzítésével és a jelek kineszkópba küldésével domborművet kapunk a képernyőn a mintafelület képéről (1.1. ábra); ).

A röntgenanalízis egy olyan módszer, amely egy anyag szerkezetének és összetételének tanulmányozására szolgál a röntgensugárzás diffrakciójának kísérleti vizsgálatával ebben az anyagban. A röntgensugarak ugyanolyan keresztirányú elektromágneses oszcillációk, mint a látható fény, de rövidebb hullámokkal (hullámhossz: 0,05-0,25 10"9 m). Röntgencsőben keletkeznek a katódelektronok és az anód közötti ütközés eredményeként. a nagy potenciálkülönbség A röntgensugárzás felhasználása kristályos anyagok tanulmányozására azon a tényen alapszik, hogy a hullámhossza összemérhető az anyag kristályrácsában lévő atomközi távolságokkal, amely a röntgensugárzás természetes diffrakciós rácsa. .

Minden kristályos anyagot a röntgendiffrakciós mintázat saját specifikus vonalai jellemeznek. Ez az alapja a kvalitatív röntgen fáziselemzésnek, melynek feladata az anyagban lévő kristályos fázisok természetének meghatározása (azonosítása). Egy poliásványminta porröntgendiffrakciós mintázatát vagy az alkotó ásványok röntgendiffrakciós mintázatával, vagy táblázatos adatokkal hasonlítjuk össze (1.2. ábra).

68 64 60 56 52 48 44 40 36 32 28 24 20 16 12 8 4

Rizs. 1.2. Röntgenfelvételek a mintákról: a) cement; b) cementkő

A röntgenfázis-analízis az alapanyagok és késztermékek ellenőrzésére, a technológiai folyamatok nyomon követésére, valamint a hibák felderítésére szolgál.

Az építőanyagok ásványi fázisú összetételének (DTA) meghatározására differenciális hőelemzést alkalmaznak. A módszer alapja, hogy az anyagban bekövetkező fázisátalakulások az ezen átalakulásokat kísérő hőhatások alapján ítélhetők meg. Az anyag átalakulásának fizikai és kémiai folyamatai során hő formájában energia nyelődik el vagy szabadul fel belőle. A hő elnyelésével például olyan folyamatok mennek végbe, mint a kiszáradás, a disszociáció és az olvadás - ezek endoterm folyamatok.

A hőfelszabadulás oxidációval, új vegyületek képződésével, amorf állapotból kristályos állapotba való átmenettel jár – ezek exoterm folyamatok. A DTA műszerei derivatográfok, amelyek az elemzési folyamat során négy görbét rögzítenek: egyszerű és differenciális fűtési görbéket, és ennek megfelelően tömegveszteségi görbéket. A DTA lényege, hogy egy anyag viselkedését egy szabványhoz hasonlítják - egy olyan anyaghoz, amely nem tapasztal semmilyen termikus átalakulást. Az endoterm folyamatok mélyedéseket okoznak a termogramokban, az exoterm folyamatok pedig csúcsokat (1.3. ábra).

A spektrumelemzés az anyagok minőségi és mennyiségi elemzésének fizikai módszere, amely spektrumaik vizsgálatán alapul. Az építőanyagok tanulmányozása során elsősorban az infravörös (IR) spektroszkópiát alkalmazzák, amely a vizsgált anyag és az infravörös tartomány elektromágneses sugárzásának kölcsönhatásán alapul. Az IR spektrumok az atomok rezgési energiájához és a molekulák forgási energiájához kapcsolódnak, és jellemzőek az atomcsoportok és -kombinációk meghatározására.

A spektrofotométeres eszközök lehetővé teszik az infravörös spektrumok automatikus rögzítését (1.4. ábra).

a) adalékanyagok nélküli cementkő; b) cementkő adalékanyaggal

Ezeken a módszereken kívül vannak olyanok is, amelyek lehetővé teszik az anyagok speciális tulajdonságainak meghatározását. A modern laboratóriumok számos számítógépes berendezéssel vannak felszerelve, amelyek lehetővé teszik szinte minden anyag többtényezős komplex elemzését.

Az akusztikai módszerek a szabályozott szerkezetben gerjesztett rugalmas rezgések paramétereinek rögzítésén alapulnak. Az oszcillációt általában az ultrahangos tartományban gerjesztik (ami csökkenti az interferenciát) piezometrikus vagy elektromágneses átalakítóval, a szerkezetre gyakorolt ​​hatást, valamint akkor is, ha terhelés hatására maga a szerkezet szerkezete megváltozik.

Akusztikai módszerekkel monitorozzák a folytonosságot (zárványok, üregek, repedések stb. kimutatása), vastagságot, szerkezetet, fizikai és mechanikai tulajdonságokat (szilárdság, sűrűség, rugalmassági modulus, nyírási modulus, Poisson-féle arány), valamint a töréskinetika vizsgálatát.

A frekvenciatartomány szerint az akusztikus módszerek ultrahangos és hangos, a rugalmas rezgések gerjesztésének módszere szerint - piezoelektromos, mechanikus, elektromágneses akusztikus, öngerjesztésre a deformációk során. A roncsolásmentes vizsgálat során az akusztikus módszerekkel rögzítik a rezgések frekvenciáját, amplitúdóját, idejét, mechanikai impedanciáját (csillapítását) és spektrális összetételét. Hosszanti, nyíró-, keresztirányú, felszíni és normál akusztikus hullámokat használnak. Az oszcillációs emissziós üzemmód lehet folyamatos vagy impulzusos.

Az akusztikai módszerek csoportjába tartozik az árnyék, rezonancia, impulzus-visszhang, akusztikus emisszió (emisszió), veloszimmetrikus, impedancia, szabad rezgések.

Az árnyék-módszert hibadetektálásra használják, és az akusztikus sugár visszaverődése és szóródása miatti hiba mögött kialakuló akusztikus árnyék létrehozásán alapul. A rezonancia módszert a hibák észlelésére és vastagságmérésre használják. Ezzel a módszerrel meghatározzák azokat a frekvenciákat, amelyek a vizsgált szerkezet vastagságában rezgésrezonanciát okoznak.

Az impulzusmódszert (visszhang) a hibák észlelésére és a vastagságmérésre használják. A rendszer a hibákról vagy felületekről visszaverődő akusztikus impulzust érzékeli. Az emissziós módszer (akusztikus emissziós módszer) a rugalmas rezgések hullámainak a hibák, valamint a terhelés alatt álló szakaszai által történő kibocsátásán alapul. Meghatározzák a hibák és a stresszszintek jelenlétét és elhelyezkedését. akusztikus anyaghiba-érzékelő sugárzás

A veloszimmetrikus módszer a rezgésszámok rögzítésén, a hibák hullámterjedési sebességre és az anyagban lévő hullámút hosszára gyakorolt ​​hatásán alapul. Az impedancia módszer a hibazónában a hullámcsillapítás változásának elemzésén alapul. A szabadrezgés módszernél egy szerkezet természetes rezgésének frekvenciaspektrumát elemzik, miután ütést alkalmaztak rá.

Az ultrahangos módszer alkalmazásakor az ultrahangos rezgések gerjesztésére és fogadására emittereket és vevőket (vagy keresőket) használnak. Ugyanabból a típusból készülnek, és egy 2 csillapítóba helyezett piezoelektromos lemezt 1 képviselnek, amely a szabad rezgések csillapítására és a piezoelektromos lemez védelmére szolgál (1. ábra).

Rizs. 1. A keresők tervei és beépítési rajzai:

a - normál kereső (oszcillációs adó vagy vevő) diagramja; b -- kereső áramkör ultrahanghullámok bevitelére a felülethez képest szögben; c -- kételemes kereső diagramja; d -- az adók és vevők koaxiális helyzete a végpontok közötti hangzás során; d - ugyanaz, átlós; e - felületes hangzás; g -- kombinált hangzás; 1 -- piezoelektromos elem; 2 -- lengéscsillapító; 3 -- védő; 4 -- kenőanyag az érintkezőn; 5 -- vizsgált minta; 6 -- test; 7 -- következtetések; 8 - prizma hullámok szögben történő bevezetésére; 9 -- osztóernyő; 10 -- adók és vevők;

Az ultrahanghullámok az optika törvényei szerint visszaverődnek, megtörnek és diffrakciónak vannak kitéve. Ezeket a tulajdonságokat számos roncsolásmentes vizsgálati módszerben használják a rezgések rögzítésére. Ebben az esetben egy szűk irányú hullámsugarat használnak az anyag adott irányú vizsgálatára. Az oszcillációs adó és vevő helyzete a vizsgálat céljától függően eltérő lehet a vizsgált szerkezethez képest (1. ábra, d-g).

Számos olyan készüléket fejlesztettek ki, amely az ultrahangos rezgések fenti módszereit alkalmazza. Az építőipari kutatások gyakorlatában a GSP UK14P, Beton-12, UV-10 P, UZD-MVTU, GSP UK-YUP stb. készülékeket használják. A „Beton” és az UK készülékek tranzisztorokkal készülnek, és megkülönböztetik őket kis súlyuk és méreteik. Az Egyesült Királyság műszerei rögzítik a hullámok terjedésének sebességét vagy idejét.

Az ultrahangos rezgések szilárd testekben hosszirányú, keresztirányú és felületi rezgésekre oszthatók (2. ábra, a).

Rizs. 2.

a - ultrahangos hosszanti, keresztirányú és felszíni hullámok; b, c -- árnyékmódszer (a zónán kívüli és a szondázási zónában lévő hiba); 1 -- rezgés iránya; 2 -- hullámok; 3 -- generátor; 4 -- emitter; 5 -- vevő; 6 -- erősítő; 7 -- indikátor; 8 vizsgálati minta) 9 -- hiba

Az oszcillációs paraméterek között függőségek vannak

Így az anyag fizikai és mechanikai tulajdonságai összefüggenek a rezgési paraméterekkel. A roncsolásmentes vizsgálati módszerek ezt az összefüggést használják. Tekintsük az egyszerű és széles körben használt ultrahangos vizsgálati módszereket: árnyék- és visszhang módszerek.

A hiba megállapítása árnyékmódszerrel a következőképpen történik (lásd 2. ábra, b): a 3 generátor a 4 emitteren keresztül folyamatosan rezgéseket bocsát ki a 8 vizsgált anyagba, azon keresztül pedig az 5 rezgésvevőbe. A 9 hiba hiányában a rezgéseket az 5 vevő szinte csillapítás nélkül érzékeli, és a 6 erősítőn keresztül a 7 indikátor (oszcilloszkóp, voltmérő) rögzíti. A 9. hiba az oszcillációs energia egy részét visszaveri, így árnyékolja az 5 vevőt. A vett jel csökken, ami hiba jelenlétét jelzi. Az árnyékmódszer nem teszi lehetővé a hiba mélységének meghatározását, és kétoldalú hozzáférést igényel, ami korlátozza a képességeit.

Az impulzus-visszhang módszerrel végzett hibaészlelés és vastagságvizsgálat a következőképpen történik (3. ábra): az 1. generátor rövid impulzusokat küld a 4. mintának a 2. emitteren keresztül, és az oszcilloszkóp képernyőjén lévő várakozási pásztázás lehetővé teszi az elküldött 5. impulzus megtekintését. Az impulzus küldését követően az emitter visszavert hullámok fogadására vált. A képernyõn a szerkezet ellentétes oldaláról visszaverõdõ alsó 6 jel látható. Ha a hullámok útjában hiba van, akkor az arról visszaverődő jel korábban érkezik a vevőhöz, mint az alsó jel. Ezután egy másik 8 jel látható az oszcilloszkóp képernyőjén, amely a tervezés hibáját jelzi. A hiba mélységét a jelek közötti távolság és az ultrahang terjedési sebessége határozza meg.

Rizs. 3.

a - visszhang módszer hiba nélkül; 6 - ugyanaz, hibával; a repedés mélységének meghatározásában; g - vastagság meghatározása; 1 -- generátor; 2 - emitter; 3 -- visszavert jelek; 4 - minta; 5 - küldött impulzus 6 - alsó impulzus; 7 hiba; 8 -- átlagos impulzus; 9 - repedés 10 - félhullámok

A betonrepedés mélységének meghatározásakor a kibocsátó és a vevő a repedéshez képest szimmetrikusan az A és B pontban helyezkedik el (3. ábra, c). Az A pontból B pontba tartó oszcillációk a legrövidebb úton jönnek ACB = V 4№ + a2;

ahol V a sebesség; 1H - kísérletileg meghatározott idő.

A beton hibáinak ultrahangos impulzusos módszerrel történő detektálásakor szondázással és hosszanti profilozással történik. Mindkét módszer lehetővé teszi a hiba észlelését az ultrahang longitudinális hullámainak sebességének megváltoztatásával, amikor áthaladnak a hibás területen.

Az átmenő szondázási módszer beton vasalás jelenlétében is alkalmazható, ha elkerülhető a szondázási útvonal közvetlen metszéspontja magával a rúddal. A szerkezet metszeteit szekvenciálisan megszólaltatjuk és pontokat jelölünk a koordináta-rácson, majd egyenlő sebességű vonalakat - izospidákat, vagy egyenlő idejű vonalakat - izokorokat, amelyek vizsgálatával azonosítani lehet a szerkezet azon szakaszát, amelyen van. hibás beton (alacsony sebesség zóna).

A longitudinális profilozási módszer lehetővé teszi a hibák észlelését, ha az adó és a vevő ugyanazon a felületen található (út- és repülőtéri burkolatok, alaplapok, monolit födémek stb. hibaészlelése). Ezzel a módszerrel meghatározható a beton korróziós károsodásának mélysége is (a felülettől).

Az egyoldalú hozzáférésű szerkezet vastagsága rezonancia módszerrel határozható meg a kereskedelemben kapható ultrahangos vastagságmérőkkel. A szerkezetbe az egyik oldalról folyamatosan longitudinális ultrahangos rezgések bocsátanak ki (2.4. ábra, d). Az ellenkező oldalról visszaverődő 10. hullám az ellenkező irányba megy. Ha a H vastagság és a félhullám hossza egyenlő (vagy ha ezeket az értékeket megszorozzuk), a közvetlen és a visszavert hullámok egybeesnek, ami rezonanciához vezet. A vastagságot a képlet határozza meg

ahol V a hullám terjedési sebessége; / -- rezonancia frekvencia.

A beton szilárdságát IAZ amplitúdócsillapítás-mérővel (2.5. ábra, a) lehet meghatározni, amely rezonancia módszerrel működik. A szerkezet rezgéseit a szerkezettől 10-15 mm távolságra elhelyezett erős hangszóró gerjeszti. A vevő a szerkezet rezgéseit elektromos rezgéssé alakítja át, amely az oszcilloszkóp képernyőjén látható. A kényszerrezgések frekvenciáját simán változtatjuk, amíg egybe nem esik a természetes rezgések frekvenciájával, és rezonanciát nem kapunk. A rezonancia frekvenciát a generátor skálán rögzítjük. A vizsgált szerkezet betonjára először kalibrációs görbét készítenek, amelyből meghatározzák a beton szilárdságát.

4. ábra.

a - az amplitúdócsillapítás-mérő általános képe; b - diagram a sugár természetes hosszirányú rezgésének gyakoriságának meghatározására; c -- diagram a sugár természetes hajlító rezgésének gyakoriságának meghatározására; d - áramkör ütésvizsgálathoz; 1 - minta; 2, 3 -- rezgések kibocsátója (gerjesztője) és vevője; 4 -- generátor; 5 -- erősítő; 6 -- blokk a természetes rezgések frekvenciájának rögzítésére; 7 -- indítórendszer számláló impulzusgenerátorral és mikroszekundumos órával; 8 -- lökéshullám

A hajlítási, hosszirányú és torziós rezgések frekvenciájának meghatározásakor az 1. mintát, a 2. gerjesztőt és a 3. vibrációs vevőt a 4., b, f ábrán látható diagramoknak megfelelően kell felszerelni. Ebben az esetben a mintát a tartókra kell felszerelni az állvány, melynek sajátfrekvenciája a vizsgált elem sajátfrekvenciájának 12 - -15-szöröse.

A beton szilárdsága ütési módszerrel határozható meg (4. ábra, d). A módszert akkor alkalmazzuk, ha a szerkezet hossza kellően hosszú, mivel az alacsony rezgési frekvencia nem tesz lehetővé nagyobb mérési pontosságot. A szerkezetre két vibrációs vevő van felszerelve, köztük kellően nagy távolsággal (alap). A vevőegységek erősítőkön keresztül csatlakoznak az indítórendszerhez, a számlálóhoz és a mikrostopórához. A szerkezet végének elérése után a lökéshullám eléri az első 2 vevőt, amely az 5 erősítőn keresztül bekapcsolja a 7 időszámlálót. Amikor a hullám eléri a második 3 vevőt, az időszámlálás leáll. A V sebességet a képlet alapján számítjuk ki

V = -- ahol a a bázis; I-- a bázison való áthaladás ideje.

Az atomok és molekulák optikai spektrumának elemzése alapján spektrális optikai módszereket hoztak létre az anyagok kémiai összetételének meghatározására. Ezek a módszerek két részre oszlanak: a vizsgált anyagok emissziós spektrumának vizsgálata (emissziós spektrális elemzés); abszorpciós spektrumaik tanulmányozása (abszorpciós spektrális analízis vagy fotometria).

Egy anyag kémiai összetételének emissziós spektrális analízissel történő meghatározásakor a gerjesztett állapotban lévő atomok és molekulák által kibocsátott spektrumot elemzik. Az atomok és molekulák az égő lángjában, elektromos ívben vagy szikraközben elért magas hőmérséklet hatására gerjesztődnek. Az így kapott sugárzást egy spektrális eszköz diffrakciós rácsával vagy prizmájával spektrummá bontják és fotoelektromos eszközzel rögzítik.

Háromféle emissziós spektrum létezik: vonalas, csíkos és folytonos. A vonalspektrumokat gerjesztett atomok és ionok bocsátják ki. Sávos spektrumok akkor keletkeznek, amikor a fényt forró molekulapárok bocsátják ki. Folytonos spektrumokat bocsátanak ki forró folyadékok és szilárd anyagok.

A vizsgált anyag összetételének kvalitatív és kvantitatív elemzését az emissziós spektrumok jellegzetes vonalai segítségével végezzük. A spektrumok megfejtéséhez spektrális vonaltáblázatokat és atlaszokat használnak a Mengyelejev-periódusos rendszer elemeinek legjellemzőbb vonalaival. Ha csak bizonyos szennyeződések jelenlétét kell megállapítani, akkor a vizsgált anyag spektrumát összehasonlítják egy szennyeződést nem tartalmazó referenciaanyag spektrumával. A spektrális módszerek abszolút érzékenysége 10 -6 10 -8 g.

Az emissziós spektrális elemzés alkalmazására példa a betonacél minőségi és mennyiségi elemzése: szilícium, szén, mangán és króm szennyeződések meghatározása a mintában. A vizsgált mintában lévő spektrumvonalak intenzitását a vas spektrumvonalaival hasonlítják össze, amelyek intenzitását tekintjük etalonnak.

Az anyagok vizsgálatának optikai spektrális módszerei közé tartozik az úgynevezett lángspektroszkópia is, amely a lángba juttatott oldat sugárzásának mérésén alapul. Ezt a módszert általában az építőanyagok alkáli- és alkáliföldfém-tartalmának meghatározására használják. A módszer lényege, hogy a vizsgált anyag oldatát egy gázégő lángzónájába permetezzük, ahol az gáz halmazállapotúvá válik. Az atomok ebben az állapotban elnyelik a szabványos forrásból származó fényt, vonalas vagy csíkos abszorpciós spektrumot adva, vagy maguk bocsátanak ki sugárzást, amit fotoelektronikus mérőberendezéssel detektálnak.

A molekuláris abszorpciós spektroszkópia módszere lehetővé teszi az atomok és molekulák relatív elrendezéséről, a molekulán belüli távolságokról, a kötési szögekről, az elektronsűrűség-eloszlásról stb. vonatkozó információkat. Ebben a módszerben, ha látható, ultraibolya (UV) vagy infravörös (IR) sugárzás halad át. kondenzált anyagon keresztül bizonyos hullámhosszúságú (frekvenciás) sugárzási energia részleges vagy teljes elnyelése. Az optikai abszorpciós spektroszkópia fő feladata az anyag általi fényelnyelés intenzitásának a hullámhossztól vagy rezgési frekvenciától való függésének vizsgálata. Az így kapott abszorpciós spektrum az anyag egyedi jellemzője, és ennek alapján az oldatok vagy például az építő- és színes üvegek kvalitatív elemzését végzik.