Santrauka: Fizikiniai-cheminiai statybinių medžiagų tyrimo metodai.

Įvadas

Žmonija per visą savo raidą savo veikloje naudoja chemijos ir fizikos dėsnius įvairioms problemoms spręsti ir daugeliui poreikių patenkinti.

Senovėje šis procesas vyko dviem skirtingais būdais: sąmoningai, remiantis sukaupta patirtimi arba netyčia. Ryškūs sąmoningo chemijos dėsnių taikymo pavyzdžiai: rūgęs pienas ir vėlesnis jo panaudojimas sūrio gaminiams, grietinės ir kitiems dalykams gaminti; kai kurių sėklų, pavyzdžiui, apynių, fermentacija ir vėlesnė alaus produktų gamyba; fermentuojant įvairių vaisių (daugiausia vynuogių, kuriose yra daug cukraus) sulčių, dėl to atsirado vyno produktai, actas.

Ugnies atradimas buvo revoliucija žmonijos gyvenime. Žmonės pradėjo naudoti ugnį maisto ruošimui, molio gaminių terminiam apdorojimui, apdirbimui su įvairiais metalais, medžio anglims ir daug daugiau.

Laikui bėgant žmonėms reikia funkcionalesnių medžiagų ir jų pagrindu pagamintų gaminių. Jų žinios chemijos srityje turėjo didžiulę įtaką šios problemos sprendimui. Chemija suvaidino ypač svarbų vaidmenį grynų ir itin grynų medžiagų gamyboje. Jei gaminant naujas medžiagas pirmiausia tenka fizikiniams procesams ir jomis pagrįstoms technologijoms, tai ypač grynų medžiagų sintezė, kaip taisyklė, lengviau atliekama naudojant chemines reakcijas [

Naudodami fizikinius-cheminius metodus, jie tiria fizikinius reiškinius, vykstančius cheminių reakcijų metu. Pavyzdžiui, kolorimetriniu metodu spalvos intensyvumas matuojamas priklausomai nuo medžiagos koncentracijos, taikant konduktometrinį – matuojamas tirpalų elektrinio laidumo pokytis, o optiniuose metoduose naudojamas ryšys tarp medžiagos optinių savybių. sistema ir jos sudėtis.

Fizikiniai-cheminiai tyrimo metodai taip pat naudojami visapusiškam statybinių medžiagų tyrimui. Tokių metodų naudojimas leidžia nuodugniai ištirti statybinių medžiagų ir gaminių sudėtį, struktūrą ir savybes. Medžiagos sudėties, struktūros ir savybių diagnostika skirtinguose jos gamybos ir eksploatavimo etapuose leidžia kurti pažangias išteklius ir energiją taupančias technologijas [

Šiame darbe pateikiama bendra fizinių ir cheminių statybinių medžiagų tyrimo metodų klasifikacija (termografija, radiografija, optinė mikroskopija, elektronų mikroskopija, atominės emisijos spektroskopija, molekulinė absorbcinė spektroskopija, kolorimetrija, potenciometrija) ir išsamiau aptariami tokie metodai kaip terminis ir X- spindulių fazių analizė, taip pat porėtos struktūros tyrimo metodai [ Statybininko vadovas [Elektroninis išteklius] // Baltarusijos TSR miestų ir kaimo statybos ministerija. URL: www.bibliotekar.ru/spravochnick-104-stroymaterialy.html].

1. Fizinių ir cheminių tyrimų metodų klasifikacija

Fizikiniai ir cheminiai tyrimo metodai yra pagrįsti glaudžiu ryšiu tarp fizikinių medžiagos savybių (pavyzdžiui, gebėjimo sugerti šviesą, elektrinio laidumo ir kt.) ir medžiagos struktūrinės organizacijos chemijos požiūriu. Pasitaiko, kad grynai fizikiniai tyrimo metodai yra išskiriami kaip atskira grupė iš fizikinių ir cheminių metodų, taip parodant, kad fizikiniuose ir cheminiuose metoduose nagrinėjama tam tikra cheminė reakcija, priešingai nei grynai fizikiniai. Šie tyrimo metodai dažnai vadinami instrumentiniais, nes juose naudojami įvairūs matavimo prietaisai. Instrumentiniai tyrimo metodai, kaip taisyklė, turi savo teorinę bazę, ši bazė skiriasi nuo cheminių tyrimų (titrimetrinės ir gravimetrinės) teorinės bazės. Jis buvo pagrįstas materijos sąveika su įvairiomis energijomis.

Atliekant fizikinius ir cheminius tyrimus, norint gauti reikiamus duomenis apie medžiagos sudėtį ir struktūrinę struktūrą, eksperimentinis mėginys yra veikiamas tam tikros energijos. Priklausomai nuo medžiagose esančios energijos rūšies, kinta ją sudarančių dalelių (molekulių, jonų, atomų) energetinės būsenos. Tai išreiškiama tam tikro charakteristikų rinkinio (pavyzdžiui, spalvos, magnetinių savybių ir kitų) pasikeitimu. Užregistravus cheminės medžiagos charakteristikų pokyčius, gaunami duomenys apie kokybinę ir kiekybinę tiriamojo mėginio sudėtį arba duomenis apie jo struktūrą.

Pagal įtakojančių energijų įvairovę ir tiriamas charakteristikas fizikiniai ir cheminiai tyrimo metodai skirstomi taip.

1 lentelė. Fizinių ir cheminių metodų klasifikacija

Be išvardytų šioje lentelėje, yra nemažai privačių fizikinių ir cheminių metodų, kurie netelpa į tokią klasifikaciją. Tiesą sakant, optiniai, chromatografiniai ir potenciometriniai metodai yra aktyviausiai naudojami tiriant mėginio charakteristikas, sudėtį ir struktūrą. Galuzo, G.S. Statybinių medžiagų tyrimo metodai: mokymo priemonė / G.S. Galuzo, V.A. Bogdanas, O.G. Galuzo, V.I. Kovažnkovas. - Minskas: BNTU, 2008. - 227 p.].

2. Terminės analizės metodai

Šiluminė analizė aktyviai naudojama tiriant įvairias statybines medžiagas – mineralines ir organines, natūralias ir sintetines. Jo naudojimas padeda atskleisti tam tikros fazės buvimą medžiagoje, nustatyti sąveikos, skilimo reakcijas, o išskirtiniais atvejais gauti informaciją apie kiekybinę kristalinės fazės sudėtį. Galimybė gauti informaciją apie labai dispersinių ir kriptokristalinių polimineralinių mišinių fazinę sudėtį neskirstant į polimineralines frakcijas yra vienas iš pagrindinių technikos privalumų. Šiluminių tyrimų metodai yra pagrįsti medžiagos cheminės sudėties ir fizikinių savybių pastovumo taisyklėmis tam tikromis sąlygomis ir, be kita ko, atitikimo ir charakteristikų dėsniais.

Atitikties dėsnis sako, kad konkretus šiluminis efektas gali būti priskirtas bet kokiam mėginio fazės pokyčiui.

O charakteristikos dėsnis sako, kad šiluminis poveikis kiekvienai cheminei medžiagai yra individualus.

Pagrindinė šiluminės analizės idėja yra ištirti transformacijas, vykstančias didėjant temperatūros rodikliams medžiagų ar specifinių junginių sistemose įvairiuose fizikiniuose ir cheminiuose procesuose, atsižvelgiant į juos lydinčius šiluminius efektus.

Fiziniai procesai, kaip taisyklė, yra pagrįsti struktūrinės struktūros transformacija arba sistemos agregacijos būsena su pastovia chemine sudėtimi.

Cheminiai procesai lemia sistemos cheminės sudėties transformaciją. Tai apima tiesioginę dehidrataciją, disociaciją, oksidaciją, mainų reakcijas ir kt.

Iš pradžių kalkakmenio ir molio uolienų šilumines kreives 1886–1887 m. gavo prancūzų chemikas Henri Louis Le Chatelier. Rusijoje vienas pirmųjų šiluminio tyrimo metodą ištyrė akademikas N.S. Kurnakovas (1904 m.). Atnaujintos Kurnakovo pirometro (automatinio šildymo ir vėsinimo kreivių registravimo aparato) modifikacijos daugumoje tyrimų laboratorijų tebenaudojamos iki šių dienų. Kalbant apie tiriamas charakteristikas dėl šildymo ar vėsinimo, išskiriami šie šiluminės analizės metodai: diferencinė terminė analizė (DTA) - nustatomas tiriamo mėginio energijos pokytis; termogravimetrija – masės pokyčiai; dilatometrija – keičiasi tūriai; dujų tūris – keičiasi dujų fazės sudėtis; elektros laidumas – elektrinės varžos pokyčiai.

Atliekant šiluminius tyrimus vienu metu gali būti taikomi keli tyrimo metodai, kurių kiekvienas fiksuoja energijos, masės, tūrio ir kitų charakteristikų pokyčius. Išsamus sistemos charakteristikų tyrimas šildymo proceso metu padeda išsamiau ir nuodugniau ištirti joje vykstančių procesų pagrindus.

Vienas iš svarbiausių ir plačiausiai naudojamų metodų yra diferencinė terminė analizė.

Medžiagos temperatūros charakteristikų svyravimus galima aptikti nuoseklaus kaitinimo metu. Taigi, tiglis užpildomas eksperimentine medžiaga (pavyzdžiu), dedamas į elektrinę krosnį, kuri kaitinama, ir jie pradeda matuoti tiriamos sistemos temperatūros rodiklius naudojant paprastą termoporą, prijungtą prie galvanometro.

Medžiagos entalpijos pokytis registruojamas naudojant įprastą termoporą. Tačiau dėl to, kad temperatūros kreivėje madingi nuokrypiai nėra labai dideli, geriau naudoti diferencinę termoporą. Iš pradžių naudoti šią termoporą pasiūlė N.S. Kurnakovas. Savaime užsiregistruojančio pirometro schema parodyta 1 paveiksle.

Šiame scheminiame paveikslėlyje pavaizduota pora įprastų termoporų, kurios yra sujungtos viena su kita tais pačiais galais ir sudaro vadinamąją šaltąją jungtį. Likę du galai yra prijungti prie aparato, kuris leidžia fiksuoti elektrovaros jėgos (EMF) grandinės transformacijas, atsirandančias dėl termoporos karštųjų jungčių temperatūros padidėjimo. Viena karštoji jungtis yra tiriamame mėginyje, o antroji – etaloninėje etaloninėje medžiagoje.

1 pav. Diferencialinės ir paprastos termoporos schema: 1 - elektrinė krosnis; 2 - blokas; 3 – tiriama eksperimentinė imtis; 4 - etaloninė medžiaga (standartas); 5 – termoporos karštoji jungtis; 6 – termoporos šaltoji jungtis; 7 - galvanometras DTA kreivės fiksavimui; 8 - galvanometras temperatūros kreivei fiksuoti.

Jei tiriamoje sistemoje kai kurios transformacijos yra dažnos, susijusios su šiluminės energijos absorbcija arba išsiskyrimu, tai jos temperatūros indeksas šiuo metu gali būti daug didesnis arba mažesnis nei etaloninės medžiagos. Šis temperatūros skirtumas lemia EML vertės skirtumą ir dėl to DTA kreivės nukrypimą aukštyn arba žemyn nuo nulio arba bazinės linijos. Nulinė linija yra linija, lygiagreti x ašiai ir nubrėžta per DTA kreivės pradžią, tai matyti 2 paveiksle.

2 pav. Paprastųjų ir diferencinių (DTA) temperatūros kreivių schema.

Tiesą sakant, gana dažnai baigus tam tikrą šiluminę transformaciją, DTA kreivė negrįžta į nulinę liniją, o toliau eina lygiagrečiai jai arba tam tikru kampu. Ši linija vadinama bazine linija. Šis neatitikimas tarp bazinės ir nulinės linijos paaiškinamas skirtingomis tiriamos medžiagų sistemos ir etaloninės palyginimo medžiagos termofizinėmis savybėmis [].

3. Rentgeno fazių analizės metodai

Rentgeno metodai statybinėms medžiagoms tirti pagrįsti eksperimentais, kuriuose naudojama rentgeno spinduliuotė. Ši studijų klasė aktyviai naudojama tiriant žaliavų ir galutinių produktų mineraloginę sudėtį, fazių virsmą medžiagoje įvairiuose jų perdirbimo į paruoštus produktus etapuose ir eksploatacijos metu bei, be kita ko, siekiant nustatyti kristalinės gardelės struktūrinės struktūros pobūdis.

Rentgeno tyrimų technika, naudojama medžiagos elementariosios ląstelės parametrams nustatyti, vadinama rentgeno spindulių difrakcijos technika. Metodas, kuriuo vadovaujamasi tiriant fazių transformacijas ir medžiagų mineraloginę sudėtį, vadinama rentgeno fazių analize. Rentgeno fazių analizės (XRF) metodai turi didelę reikšmę tiriant mineralines statybines medžiagas. Remiantis rentgeno fazių tyrimų rezultatais, gaunama informacija apie kristalinių fazių buvimą ir jų kiekį mėginyje. Iš to išplaukia, kad yra kiekybiniai ir kokybiniai analizės metodai.

Kokybinės rentgeno fazės analizės tikslas – gauti informaciją apie tiriamos medžiagos kristalinės fazės pobūdį. Metodai pagrįsti tuo, kad kiekviena konkreti kristalinė medžiaga turi specifinį rentgeno vaizdą su savo difrakcijos smailių rinkiniu. Mūsų laikais yra patikimų rentgeno duomenų apie daugumą žmogui žinomų kristalinių medžiagų.

Kiekybinės sudėties uždavinys – gauti informaciją apie konkrečių fazių skaičių daugiafazėse polikristalinėse medžiagose, ji pagrįsta difrakcijos maksimumų intensyvumo priklausomybe nuo tiriamos fazės procentinės dalies. Didėjant bet kurios fazės kiekiui, jos atspindžių intensyvumas tampa didesnis. Tačiau daugiafazėms medžiagoms ryšys tarp šios fazės intensyvumo ir kiekio yra dviprasmiškas, nes šios fazės atspindžio intensyvumo dydis priklauso ne tik nuo jo procento, bet ir nuo μ reikšmės, kuri apibūdina, kiek X- spindulių spindulys susilpnėja, kai praeina pro tiriamą medžiagą. Ši tiriamos medžiagos slopinimo vertė priklauso nuo slopinimo verčių ir kitų fazių, kurios taip pat yra įtrauktos į jos sudėtį, kiekio. Iš to išplaukia, kad kiekvienas kiekybinės analizės metodas turi kažkaip atsižvelgti į susilpnėjimo indekso poveikį, atsirandantį dėl mėginių sudėties pasikeitimo, o tai pažeidžia tiesioginį šios fazės kiekio ir laipsnio proporcingumą. jo difrakcijos atspindžio intensyvumas [ Makarova, I.A. Fizikiniai-cheminiai statybinių medžiagų tyrimo metodai: studijų vadovas / I.A. Makarova, N.A. Lochovas. - Bratskas: Iš BrGU, 2011. - 139 p. ].

Rentgenogramų gavimo galimybės pagal spinduliuotės registravimo metodą skirstomos į fotografines ir difraktometrines. Pirmojo tipo metodų naudojimas apima rentgeno spindulių nuotraukų registravimą, kurio įtakoje stebimas fotografinės emulsijos tamsėjimas. Difraktometriniai rentgeno spindulių modelių gavimo metodai, realizuojami difraktometruose, skiriasi nuo fotografinių metodų tuo, kad difrakcijos paveikslas gaunamas nuosekliai laikui bėgant [ Pindyukas, T.F. Statybinių medžiagų tyrimo metodai: laboratorinių darbų gairės / T.F. Pindyukas, I.L. Chulkovas. - Omskas: SibADI, 2011. - 60 p. ].

4. Porėtos struktūros tyrimo metodai

Statybinės medžiagos turi nevienalytę ir gana sudėtingą struktūrą. Nepaisant medžiagų įvairovės ir kilmės (betonas, silikatinės medžiagos, keramika), jų struktūroje visada yra įvairių porų.

Sąvoka „poringumas“ sieja dvi svarbiausias medžiagos savybes – geometriją ir struktūrą. Geometrinė charakteristika – tai bendras porų tūris, porų dydis ir bendras jų savitasis paviršius, kurie lemia konstrukcijos poringumą (stambiaporė medžiaga arba smulkiaporė medžiaga). Struktūrinė charakteristika yra porų tipas ir jų dydžio pasiskirstymas. Šios savybės kinta priklausomai nuo kietosios fazės struktūros (granuliuotos, ląstelinės, pluoštinės ir kt.) ir pačių porų struktūros (atviros, uždaros, komunikuojančios).

Poringų darinių dydžiui ir struktūrai didžiausią įtaką daro žaliavos savybės, mišinio sudėtis, gamybos technologinis procesas. Svarbiausios charakteristikos yra dalelių pasiskirstymas pagal dydį, rišiklio tūris, drėgmės procentas žaliavoje, galutinio produkto formavimo būdai, galutinės struktūros susidarymo sąlygos (sukepinimas, lydymas, hidratacija ir kt.). Specializuoti priedai, vadinamieji modifikatoriai, daro didelę įtaką poringų darinių struktūrai. Tai apima, pavyzdžiui, kuro priedus ir degius priedus, kurie į užpildo sudėtį įvedami gaminant keramikos gaminius, be to, paviršinio aktyvumo medžiagos naudojamos tiek keramikoje, tiek cemento pagrindu pagamintose medžiagose. Poros skiriasi ne tik dydžiu, bet ir forma, o jų sukurti kapiliariniai kanalai turi kintamą skerspjūvį per visą ilgį. Visi porų dariniai skirstomi į uždaras ir atviras, taip pat kanalus formuojančius ir aklavietes.

Poringų statybinių medžiagų struktūrai būdingas visų tipų porų derinys. Porėtos formacijos gali atsitiktinai išsidėstyti medžiagos viduje arba turėti tam tikrą tvarką.

Porų kanalai turi labai sudėtingą struktūrą. Uždarytos poros yra atkirstos nuo atvirų porų ir niekaip nesusijusios viena su kita ir su išorine aplinka. Šios klasės poros yra nepralaidžios dujinėms medžiagoms ir skysčiams, todėl nepriklauso pavojingoms. Atvirus kanalus formuojančius ir aklavietės porėtus darinius gali lengvai užpildyti vandens aplinka. Jų užpildymas vyksta pagal įvairias schemas ir daugiausia priklauso nuo skerspjūvio ploto ir porų kanalų ilgio. Dėl įprasto prisotinimo ne visus porėtus kanalus galima užpildyti vandeniu, pavyzdžiui, mažiausios poros, mažesnės nei 0,12 mikrono, niekada neužpildomos dėl jose esančio oro. Dideli poringi dariniai labai greitai prisipildo, tačiau ore dėl mažos kapiliarinių jėgų vertės jose blogai sulaikomas vanduo.

Medžiagos sugerto vandens tūris priklauso nuo poringų darinių dydžio ir nuo pačios medžiagos adsorbcijos savybių.

Norint nustatyti ryšį tarp porėtos struktūros ir medžiagos fizikinių ir cheminių savybių, neužtenka žinoti tik bendrą poringų darinių tūrio vertę. Bendras poringumas nenulemia medžiagos struktūros, čia svarbų vaidmenį vaidina porų dydžio pasiskirstymo principas ir konkretaus dydžio poringų darinių buvimas.

Statybinių medžiagų akytumo geometriniai ir struktūriniai rodikliai skiriasi tiek mikro, tiek makro lygmeniu. G.I. Gorčakovas ir E.G. Muradovas sukūrė eksperimentinę-kompiuterinę techniką betono medžiagų bendram ir grupiniam poringumui nustatyti. Technikos pagrindas yra tai, kad eksperimento metu cemento hidratacijos lygis betone nustatomas naudojant kiekybinį rentgeno tyrimą arba apytiksliai pagal cemento rišiklio surišto vandens tūrį ω, kuris džiovinant neišgaravo. esant 150 ºС temperatūrai: α = ω/ ω maks .

Surišto vandens tūris visiškai hidratuojant cementą yra 0,25–0,30 (iki nekalcinuoto cemento masės).

Tada, naudojant 1 lentelės formules, apskaičiuojamas betono poringumas, atsižvelgiant į cemento hidratacijos lygį, jo suvartojimą betone ir vandens kiekį [ Makarova, I.A. Fizikiniai-cheminiai statybinių medžiagų tyrimo metodai: studijų vadovas / I.A. Makarova, N.A. Lochovas. - Bratskas: Iš BrGU, 2011. - 139 p. ].

Medžiagų savybes daugiausia lemia jų sudėtis ir porų struktūra. Todėl norint gauti norimas savybes turinčias medžiagas, svarbu aiškiai suprasti struktūros formavimosi procesus ir atsirandančius neoplazmus, kurie tiriami mikro- ir molekuliniu-joniniu lygmeniu.

Toliau aptariami dažniausiai naudojami fizikiniai ir cheminiai analizės metodai.

Petrografiniu metodu tiriamos įvairios medžiagos: cemento klinkeris, cementinis akmuo, betonas, stiklas, ugniai atsparios medžiagos, šlakai, keramika ir kt. Šviesos mikroskopijos metodu siekiama nustatyti kiekvienam mineralui būdingas optines savybes, kurias lemia jo vidinės savybės. struktūra. Pagrindinės mineralų optinės savybės yra lūžio rodikliai, dviguba lūžio galia, aštrumas, optinis ženklas, spalva ir kt. Yra keletas modifikacijų
šio metodo: poliarizacinė mikroskopija skirta miltelių pavidalo mėginiams tirti specialiuose panardinamuosiuose aparatuose (imersiniai skysčiai turi tam tikrus lūžio rodiklius); mikroskopija praleidžiamoje šviesoje - tirti skaidrias medžiagų dalis; poliruotų pjūvių atspindėtos šviesos mikroskopija. Šiems tyrimams naudojami poliarizuojantys mikroskopai.

Smulkiai kristalinei masei tirti naudojama elektroninė mikroskopija. Šiuolaikiniai elektroniniai mikroskopai turi naudingą padidinimą iki 300 000 kartų, o tai leidžia matyti 0,3-0,5 nm (1 nm = 10'9 m) dydžio daleles. Toks gilus įsiskverbimas į mažųjų dalelių pasaulį tapo įmanomas dėl elektronų pluoštų panaudojimo mikroskopijoje, kurių bangos daug kartų trumpesnės už matomą šviesą.

Naudodami elektroninį mikroskopą galite ištirti: atskirų submikroskopinių kristalų formą ir dydį; kristalų augimo ir naikinimo procesai; difuzijos procesai; fazių transformacijos terminio apdorojimo ir aušinimo metu; deformacijos ir sunaikinimo mechanizmas.

Pastaruoju metu pradėti naudoti rastriniai (skenuojantieji) elektroniniai mikroskopai. Tai prietaisas, pagrįstas televizijos principu, skenuojant ploną elektronų (arba jonų) pluoštą tiriamo mėginio paviršiuje. Elektronų pluoštas sąveikauja su medžiaga, dėl to atsiranda daugybė fizikinių reiškinių, registruodami spinduliuotę jutikliais ir duodami signalus į kineskopą, jie gauna reljefinį mėginio paviršiaus vaizdo ekrane vaizdą (1.1 pav.). ).

kondensatorius

Rentgeno analizė – tai medžiagos struktūros ir sudėties tyrimo metodas, eksperimentiškai tiriant rentgeno spindulių difrakciją šioje medžiagoje. Rentgeno spinduliai yra tokie pat skersiniai elektromagnetiniai virpesiai kaip ir matoma šviesa, bet trumpesnėmis bangomis (bangos ilgis 0,05-0,25 10 "9 m). Jie gaunami rentgeno vamzdyje dėl katodo elektronų susidūrimo su anodu su didelis skirtumas Rentgeno spindulių naudojimas kristalinėms medžiagoms tirti pagrįstas tuo, kad jo bangos ilgis yra panašus į tarpatominius atstumus medžiagos kristalinėje gardelėje, kuri yra natūrali rentgeno spindulių difrakcijos gardelė.

Kiekvienai kristalinei medžiagai būdingas specifinių linijų rinkinys rentgeno spinduliuose. Tai yra pagrindas kokybinei rentgeno fazių analizei, kurios užduotis yra nustatyti (identifikuoti) medžiagoje esančių kristalinių fazių pobūdį. Polimineralinio mėginio miltelinės rentgeno spinduliuotės difrakcijos paveikslas lyginamas arba su sudedamųjų mineralų rentgeno spindulių difrakcijos diagramomis, arba su lentelės duomenimis (1.2 pav.).

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

Ryžiai. 1.2. Mėginių rentgenogramos: a) cementas; b) cemento akmuo

Rentgeno fazių analizė naudojama žaliavų ir gatavų gaminių kontrolei, technologiniams procesams stebėti, taip pat defektų aptikimui.

Diferencialinė terminė analizė naudojama statybinių medžiagų mineralinės fazės sudėčiai (DTA) nustatyti. Metodo pagrindas yra tas, kad medžiagoje vykstantys faziniai virsmai gali būti vertinami pagal šiluminius efektus, lydinčius šias transformacijas. Fizinių ir cheminių medžiagų virsmo procesų metu energija šilumos pavidalu gali būti absorbuojama arba iš jos išsiskiria. Pavyzdžiui, sugeriant šilumą, tokie procesai kaip dehidratacija, disociacija, lydymas yra endoterminiai procesai.

Šilumos išsiskyrimą lydi oksidacija, naujų junginių susidarymas, perėjimas iš amorfinės būsenos į kristalinę – tai egzoterminiai procesai. DTA prietaisai yra derivatografai, kurie analizės metu fiksuoja keturias kreives: paprastas ir diferencines šildymo kreives ir atitinkamai masės nuostolių kreives. DTA esmė ta, kad medžiagos elgesys lyginamas su standartu – medžiaga, kuri nevyksta jokių terminių transformacijų. Endoterminiai procesai termogramose pateikia įdubimus, o egzoterminiai – smailes (1.3 pav.).

300 400 500 600 700 Temperatūra, *С Ryžiai. 1.3. Cemento termogramos: 1 - nehidratuotas; 2 – hidratuotas 7 dienas

Spektrinė analizė yra fizikinis kokybinės ir kiekybinės medžiagų analizės metodas, pagrįstas jų spektrų tyrimu. Tiriant statybines medžiagas daugiausiai naudojama infraraudonųjų spindulių (IR) spektroskopija, kuri pagrįsta tiriamosios medžiagos sąveika su elektromagnetine spinduliuote infraraudonųjų spindulių srityje. IR spektrai yra susiję su atomų virpesių energija ir molekulių sukimosi energija ir yra būdingi atomų grupėms ir deriniams nustatyti.

Prietaisai-spektrofotometrai leidžia automatiškai įrašyti infraraudonųjų spindulių spektrus (1.4 pav.).

a) cementinis akmuo be priedų; b) cementinis akmuo su priedu

Be šių metodų, yra ir kitų, leidžiančių nustatyti ypatingas medžiagų savybes. Šiuolaikinėse laboratorijose yra daug kompiuterizuotų įrenginių, leidžiančių atlikti daugiamatę sudėtingą beveik visų medžiagų analizę.

- 176,21 Kb

Saratovo valstybinis technikos universitetas

Statyba – Architektūra – Kelių institutas

Skyrius: "Statybos gaminių ir konstrukcijų gamyba"

Kontrolinis darbas pagal discipliną:

"Statybinių medžiagų tyrimo metodai"

Saratovas 2012 m

1. Tiesioginiai ir netiesioginiai kaitos metodai. Kalibravimo kreivės metodas, molinės savybės ir priedai. Metodų taikymo apribojimai. 3
2. Potenciometrija: teoriniai pagrindai, potenciometrinio titravimo įrenginio komponentai (vandenilio elektrodas, sidabro chlorido elektrodas - veikimo principas). 10

Bibliografija. 16

1. Tiesioginiai ir netiesioginiai matavimo metodai. Kalibravimo kreivės metodas, molinės savybės ir priedai. Metodų taikymo apribojimai.

Fizikiniai ir cheminiai analizės metodai - tai metodai, kurių metu tiriamos medžiagos yra cheminės transformacijos, o analizuojamas signalas yra fizikinis dydis, priklausantis nuo tam tikro komponento koncentracijos. Cheminės transformacijos prisideda prie analizuojamo komponento išskyrimo, surišimo arba pavertimo lengvai identifikuojama forma. Taigi aptinkama terpė susidaro pačios analizės metu.

Beveik visuose fizikiniuose ir cheminiuose analizės metoduose naudojami du pagrindiniai metodologiniai metodai: tiesioginio matavimo metodas ir titravimo metodas (netiesioginių matavimų metodas).

Tiesioginiai metodai

Tiesioginiuose matavimuose naudojama analitinės signalo priklausomybė nuo analitės prigimties ir jos koncentracijos. Pavyzdžiui, spektroskopijoje spektrinės linijos bangos ilgis lemia medžiagos prigimties savybę, o kiekybinė charakteristika yra spektrinės linijos intensyvumas.

Todėl atliekant kokybinę analizę signalas yra fiksuojamas, o atliekant kiekybinę analizę – matuojamas signalo intensyvumas.

Visada egzistuoja ryšys tarp signalo intensyvumo ir medžiagos koncentracijos, kuri gali būti pavaizduota išraiška:

I \u003d K C,

čia: I - analitinės signalo intensyvumas;

K yra konstanta;

C yra medžiagos koncentracija.

Analitinėje praktikoje plačiausiai naudojami šie tiesioginio kiekybinio nustatymo metodai:

1) kalibravimo kreivės metodas;

2) molinės savybės metodas;

3) papildymo būdas.

Visi jie yra pagrįsti standartinių mėginių arba standartinių tirpalų naudojimu.

Kalibravimo kreivės metodas.

Pagal Bouguer – Lambert – Beer dėsnį optinio tankio ir koncentracijos diagrama turi būti tiesinė ir pereiti per pradžią.

Paruoškite įvairių koncentracijų standartinių tirpalų seriją ir tomis pačiomis sąlygomis išmatuokite optinį tankį. Siekiant pagerinti nustatymo tikslumą, grafiko taškų skaičius turi būti bent nuo trijų iki keturių. Tada nustatomas tiriamojo tirpalo A x optinis tankis ir iš grafiko randama atitinkama koncentracijos reikšmė C x (1 pav.).

Standartinių tirpalų koncentracijos intervalas parenkamas taip, kad tiriamojo tirpalo koncentracija maždaug atitiktų šio intervalo vidurį.

Šis metodas yra labiausiai paplitęs fotometrijoje. Pagrindiniai metodo apribojimai yra susiję su daug pastangų reikalaujančiu standartinių tirpalų ruošimo procesu ir būtinybe atsižvelgti į pašalinių komponentų įtaką tiriamajame tirpale. Dažniausiai šis metodas naudojamas serijinei analizei.

1 pav. Absorbcijos ir koncentracijos kalibravimo grafikas.

Šiuo metodu išmatuojamas analizinio signalo I intensyvumas keliems standartiniams mėginiams ir sudaroma kalibravimo kreivė, dažniausiai koordinatėmis I = f(c), kur c yra analitės koncentracija standartiniame mėginyje. Tada tomis pačiomis sąlygomis išmatuojamas analizuojamo mėginio signalo intensyvumas ir iš kalibravimo grafiko randama analizuojamos medžiagos koncentracija.

Jei kalibravimo grafikas apibūdinamas lygtimi y = b C, tada ją galima sudaryti naudojant vieną standartą, o tiesė išeis iš pradžios. Šiuo atveju analitiniai signalai matuojami vienam standartiniam mėginiui ir mėginiui. Toliau apskaičiuojamos klaidos ir sudaromas korekcinis grafikas.

Jei kalibravimo kreivė sudaryta pagal lygtį y = a + b C, tada turi būti naudojami bent du etalonai. Tiesą sakant, norint sumažinti klaidą, naudojami nuo dviejų iki penkių standartų.

Kalibravimo kreivės koncentracijos intervalas turėtų apimti numatomą analizuojamų koncentracijų diapazoną, o etaloninio mėginio arba tirpalo sudėtis turėtų būti artima analizuojamojo sudėčiai. Praktikoje ši sąlyga retai pasiekiama, todėl pageidautina turėti platų įvairių kompozicijų standartinių pavyzdžių asortimentą.

Tiesiosios linijos lygtyje y = a + b C reikšmė b apibūdina tiesės nuolydį ir vadinama instrumentiniu jautrumo koeficientu. Kuo b didesnis, tuo didesnis grafiko nuolydis ir mažesnė paklaida nustatant koncentraciją.

Galima naudoti ir sudėtingesnę priklausomybę, be to, funkcijų vertimas į logaritmines koordinates leidžia susilpninti šalutinių procesų įtaką ir užkirsti kelią klaidos atsiradimui.

Kalibravimo kreivė turi būti sudaryta prieš pat matavimus, tačiau analitinėse laboratorijose, atliekant serijines analizes, naudojama pastovi, iš anksto gauta diagrama. Tokiu atveju būtina periodiškai tikrinti analizės rezultatų teisingumą laikui bėgant. Kontrolės dažnumas priklauso nuo mėginių serijos dydžio. Taigi 100 mėginių serijai atliekama viena kontrolinė analizė kas 15 mėginių.

Molinės savybės metodas.

Taip pat matuojamas kelių standartinių mėginių analitinio signalo intensyvumas (I = Ac) ir apskaičiuojama molinė savybė A, t.y. analitinis signalo intensyvumas proporcingas 1 mol medžiagos: A = I/c st. .

Arba vidutinė molinė savybė apskaičiuojama pagal išraišką:

Ā=1/n i ∑I/С, (1.7.4)

kur: Ā – vidutinė molinė savybė;

n i – i-ųjų standartinių mėginių matavimų skaičius;

I yra signalo intensyvumas;

C – koncentracija

Tada tomis pačiomis sąlygomis išmatuojamas analizuojamo mėginio signalo intensyvumas ir iš santykio su x = I/A apskaičiuojama analizuojamo komponento koncentracija.

Metodas daro prielaidą, kad laikomasi santykio I = Ac.

priedų metodas.

Kai mėginio sudėtis nežinoma arba neturima pakankamai duomenų ir kai nėra tinkamų etaloninių medžiagų, naudojamas pridėjimo metodas. Tai leidžia iš esmės pašalinti sistemines klaidas, kai yra neatitikimų tarp etalonų ir mėginių sudėties.

Papildymo metodas pagrįstas tos pačios masės ir tūrio analizuojamo tirpalo (A x) mėginių įvedimu tiksliai žinomo komponento kiekio, kurį reikia nustatyti (a) su žinomos koncentracijos (C). a). Šiuo atveju bandinio analitinis signalo intensyvumas matuojamas prieš įvedimą (I x) ir po papildomo komponento įvedimo (I x + a).

Šis metodas naudojamas kompleksinių tirpalų analizei, nes leidžia automatiškai atsižvelgti į pašalinių komponentų įtaką analizuojamame mėginyje. Pirmiausia išmatuojamas nežinomos koncentracijos tiriamojo tirpalo optinis tankis.

A x \u003d C x,

Tada į analizuojamą tirpalą įpilamas žinomas kiekis etaloninio nustatyto komponento tirpalo (Cst) ir matuojamas optinis tankis A. x+st :

A x + st \u003d (C x + C st),

kur

C x \u003d C st ·.

Siekiant pagerinti tikslumą, du kartus pridedamas etaloninis nustatomo komponento tirpalas ir gaunamas rezultato vidurkis.

Analitės koncentraciją pridėjimo metodu galima rasti grafiškai (2 pav.).

2 pav. Kalibravimo kreivė, skirta medžiagos koncentracijai nustatyti priedų metodu.

Paskutinė lygtis rodo, kad sukūrę A x + st grafiką kaip C st funkciją, gausite tiesę, kurią ekstrapoliavus į sankirtą su x ašimi, gaunama atkarpa, lygi - C x. Iš tiesų, kai A x + st \u003d 0, iš tos pačios lygties išplaukia, kad - C st \u003d C x.

Todėl šiuo metodu pirmiausia išmatuojamas I x mėginio analitinės signalo intensyvumas, tada į mėginį įpilamas žinomas etaloninio tirpalo tūris iki koncentracijos. su šv . ir vėl išmatuojamas signalo I x+st intensyvumas. , vadinasi

I x \u003d Ac x, I x + st. = A(c x + c st.)

su x \u003d su art.

Metodas taip pat daro prielaidą, kad laikomasi santykio I = Ac.

Mėginių su kintamo kiekio analitės priedais skaičius gali skirtis plačiose ribose.

Netiesioginių matavimų metodas

Netiesioginiai matavimai naudojami titruojant tiriamą mėginį konduktometriniu, potenciometriniu ir kai kuriais kitais metodais.

Taikant šiuos metodus, titravimo metu išmatuojamas analitinio signalo intensyvumas - I ir titravimo kreivė brėžiama koordinatėmis I - V, kur V yra pridėto titranto tūris ml.

Pagal titravimo kreivę randamas ekvivalentiškumo taškas ir atliekamas skaičiavimas pagal atitinkamas analitines išraiškas:

Q in-va \u003d T g / ml Vml (ekv.)

Titravimo kreivių tipai yra labai įvairūs, priklauso nuo titravimo būdo (kondukometrinis, potenciometrinis, fotometrinis ir kt.), taip pat nuo analitinės signalo intensyvumo, kuris priklauso nuo individualių įtakos faktorių.

1. Potenciometrija: teoriniai pagrindai, potenciometrinio titravimo įrenginio komponentai (vandenilio elektrodas, sidabro chlorido elektrodas - veikimo principas).

Elektrocheminiai analizės metodai – tai kokybinės ir kiekybinės analizės metodų visuma, pagrįsta elektrocheminiais reiškiniais, vykstančiais tiriamoje terpėje arba ties fazių riba ir susijusiais su analitės struktūros, cheminės sudėties ar koncentracijos pasikeitimu. Apima šias pagrindines grupes: konduktometrija, potenciometrija, voltamperometrija, kulometrija.

Potenciometrija

Potenciometrinis analizės metodas pagrįstas elektrodų potencialų ir elektrovaros jėgų elektrolitų tirpaluose matavimu.

Yra tiesioginis potenciometrinis ir potenciometrinis titravimas.

Tiesioginė potenciometrija naudojamas tiesiogiai nustatyti jonų aktyvumą (a) tirpale, su sąlyga, kad elektrodo procesas (t. y. vykstantis elektrodo paviršiuje) yra grįžtamas. Jeigu žinomi komponentų (f) atskiri aktyvumo koeficientai, tai komponento koncentraciją (c) galima nustatyti tiesiogiai: . Tiesioginės potenciometrijos metodas yra patikimas, nes tirpale nėra difuzijos potencialo, o tai iškreipia analizės rezultatus (difuzijos potencialas yra susijęs su analitės koncentracijų elektrodo paviršiuje ir tūrio skirtumu. sprendimas).

Trumpas aprašymas

Fizikiniai-cheminiai analizės metodai – tai metodai, kurių metu tiriamos medžiagos yra cheminės transformacijos, o analizuojamas signalas yra fizikinis dydis, priklausantis nuo tam tikro komponento koncentracijos. Cheminės transformacijos prisideda prie analizuojamo komponento išskyrimo, surišimo arba pavertimo lengvai identifikuojama forma. Taigi aptinkama terpė susidaro pačios analizės metu.

Beveik visuose fizikiniuose ir cheminiuose analizės metoduose naudojami du pagrindiniai metodologiniai metodai: tiesioginio matavimo metodas ir titravimo metodas (netiesioginių matavimų metodas).

Bibliografija.

Akustiniai metodai paremti valdomoje struktūroje sužadinamų tamprių virpesių parametrų registravimu. Virpesiai dažniausiai sužadinami ultragarso diapazone (tai sumažina trukdžius) pjezometrinio ar elektromagnetinio keitiklio pagalba, smūgiu į konstrukciją, taip pat kai dėl apkrovos kinta pačios konstrukcijos struktūra.

Akustiniais metodais kontroliuojamas tęstinumas (inkliuzų, ertmių, įtrūkimų ir kt. aptikimas), storis, struktūra, fizikinės ir mechaninės savybės (stiprumas, tankis, tamprumo modulis, šlyties modulis, Puasono koeficientas), lūžių kinetikos tyrimui.

Pagal dažnių diapazoną akustiniai metodai skirstomi į ultragarsinius ir garsinius, pagal tampriųjų virpesių sužadinimo metodą - į pjezoelektrinį, mechaninį, elektromagnetinį-akustinį, savaiminį sužadinimą deformacijų metu. Atliekant neardomąjį bandymą akustiniais metodais, registruojamas virpesių dažnis, amplitudė, laikas, mechaninė varža (slopinimas), spektrinė sudėtis. Taikyti išilgines, šlyties, skersines, paviršines ir normalias akustines bangas. Vibracijos emisijos režimas gali būti nuolatinis arba impulsinis.

Akustinių metodų grupei priskiriami šešėliniai, rezonansiniai, echo-impulsiniai, akustiniai spinduliai (emisija), velosimetriniai, impedansiniai, laisvieji virpesiai.

Šešėlių metodas naudojamas defektų aptikimui ir yra pagrįstas akustinio šešėlio, susidarančio už defekto dėl akustinio pluošto atspindžio ir sklaidos, nustatymu. Rezonanso metodas naudojamas defektų aptikimui ir storio matavimui. Šiuo metodu nustatomi dažniai, sukeliantys virpesių rezonansą išilgai tiriamos konstrukcijos storio.

Impulsinis metodas (echo) naudojamas defektų aptikimui ir storio matavimui. Nustatomas akustinis impulsas, atsispindintis nuo defektų ar paviršiaus. Emisijos metodas (akustinės emisijos metodas) pagrįstas tamprių virpesių bangų išskyrimu defektais, taip pat apkraunamos konstrukcijos atkarpomis. Nustatomas defektų buvimas ir vieta, įtempių lygis. akustinės medžiagos defektų aptikimo spinduliuotė

Velosimetrinis metodas pagrįstas virpesių greičių, defektų įtakos bangos sklidimo greičiui ir bangos kelio ilgiui medžiagoje fiksavimu. Impedanso metodas pagrįstas bangos slopinimo pokyčių defekto zonoje analize. Laisvųjų virpesių metodu analizuojamas natūralių statinio virpesių dažnių spektras po smūgio.

Taikant ultragarsinį metodą, skleidėjai ir imtuvai (arba ieškotojai) tarnauja ultragarso virpesiams sužadinti ir priimti. Jie pagaminti iš to paties tipo ir yra pjezoelektrinė plokštė 1, įdėta į slopintuvą 2, kuri slopina laisvą vibraciją ir apsaugo pjezoelektrinę plokštę (1 pav.).

Ryžiai. 1. „Paieškųjų“ projektai ir jų įrengimo schemos:

a - įprasto ieškotojo (vibracijų skleidėjo arba imtuvo) schema; b - ultragarso bangų įvedimo kampu į paviršių ieškiklio schema; c - dviejų elementų ieškiklio schema; g - koaksialinė emiterių ir imtuvų padėtis su zondavimu nuo galo iki galo; d - tas pats, įstrižai; e - paviršinis zondavimas; g - kombinuotas zondavimas; 1 - pjezoelektrinis elementas; 2 -- sklendė; 3 -- apsauga; 4 - tepalas ant kontakto; 5 - tiriamasis pavyzdys; 6 - kūnas; 7 - išvados; 8 - prizmė, skirta bangoms įvesti kampu; 9 -- skirstomasis ekranas; 10 -- emiteriai ir imtuvai;

Ultragarso bangos atsispindi, lūžta ir difrakcuoja pagal optikos dėsnius. Šios savybės naudojamos vibracijai užfiksuoti daugelyje neardomųjų bandymų metodų. Šiuo atveju medžiagai tirti tam tikra kryptimi naudojamas siaurai nukreiptas bangų pluoštas. Virpesių emiterio ir imtuvo padėtis, priklausomai nuo tyrimo tikslo, gali skirtis tiriamos struktūros atžvilgiu (1 pav., d-g).

Sukurta daugybė prietaisų, kuriuose naudojami aukščiau išvardyti ultragarso virpesių metodai. Statybinių tyrimų praktikoje naudojami prietaisai GSP UK14P, Beton-12, UF-10 P, UZD-MVTU, GSP UK-YUP ir kt. Prietaisai „Betonas“ ir UK gaminami ant tranzistorių ir išsiskiria savo mažumu. svoris ir matmenys. Instrumentai UK nustato bangos sklidimo greitį arba laiką.

Ultragarsiniai virpesiai kietose medžiagose skirstomi į išilginius, skersinius ir paviršinius (2 pav., a).

Ryžiai. 2.

a - ultragarso išilginės, skersinės ir paviršinės bangos; b, c - šešėlinis metodas (defektas už zonos ir zondavimo zonoje); 1 -- vibracijos kryptis; 2 - bangos; 3 - generatorius; 4 - emiteris; 5 -- imtuvas; 6 - stiprintuvas; 7 -- indikatorius; 8 bandomasis pavyzdys) 9 - defektas

Tarp virpesių parametrų yra priklausomybės

Taigi fizinės ir mechaninės medžiagos savybės yra susijusios su vibracijos parametrais. Taikant neardomuosius bandymo metodus, šis ryšys naudojamas. Panagrinėkime paprastus ir plačiai taikomus ultragarsinio tyrimo metodus: šešėlio ir aido metodus.

Defekto nustatymas šešėliniu metodu vyksta taip (žr. 2 pav., b): generatorius 3 nuolat skleidžia vibracijas per emiterį 4 į tiriamą medžiagą 8, o per jį į vibracijos imtuvą 5. Nesant defektas 9, vibracijas imtuvas 5 suvokia beveik neslopindamas ir registruoja per stiprintuvo 6 indikatorių 7 (osciloskopas, voltmetras). Defektas 9 atspindi dalį vibracijos energijos, taip užtemdydamas imtuvą 5. Priimamas signalas mažėja, o tai rodo defekto buvimą. Šešėlių metodas neleidžia nustatyti defekto gylio ir reikalauja dvišalės prieigos, o tai riboja jo galimybes.

Defektų aptikimas ir storio matavimas naudojant aido impulsų metodą atliekamas taip (3 pav.): generatorius 1 siunčia trumpus impulsus į 4 mėginį per emiterį 2, o laukimo nuskaitymas osciloskopo ekrane leidžia matyti išsiųstą impulsą 5 Po impulso siuntimo spinduolis persijungia priimti atsispindėjusias bangas. Ekrane stebimas apatinis signalas 6, atsispindėjęs iš priešingos konstrukcijos pusės. Jei bangų kelyje yra defektas, tai nuo jo atsispindėjęs signalas į imtuvą patenka anksčiau nei apatinis signalas. Tada osciloskopo ekrane matomas kitas signalas 8, nurodantis konstrukcijos defektą. Sprendžiant apie defekto gylį, naudojamas atstumas tarp signalų ir ultragarso sklidimo greitis.

Ryžiai. 3.

a - aido metodas be defektų; 6 - toks pat, su defektu; nustatant plyšio gylį; g - storio nustatymas; 1 - generatorius; 2 - emiteris; 3 - atspindėti signalai; 4 - pavyzdys; 5 - siunčiamas impulsas; 6 - apatinis impulsas; 7 defektas; 8 -- vidutinis impulsas; 9 - įtrūkimas; 10 - pusiau banga

Nustatant betono plyšio gylį, emiteris ir imtuvas yra taškuose A ir B simetriškai plyšio atžvilgiu (3 pav., c). Virpesiai iš taško A į tašką B ateina trumpiausiu keliu DIA \u003d V 4n + a2;

kur V yra greitis; 1H yra laikas, nustatytas eksperimente.

Atliekant betono defektų aptikimą ultragarsiniu impulsiniu metodu, naudojamas zondavimas ir išilginis profiliavimas. Abu metodai leidžia aptikti defektą keičiant išilginių ultragarso bangų, praeinančių per defektinę sritį, greičio vertę.

Zondavimo metodas gali būti naudojamas ir esant armatūrai betone, jei galima išvengti tiesioginio paties strypo zondavimo kelio kirtimo. Statinio atkarpos nuosekliai įgarsinamos ir koordinačių tinklelyje pažymimi taškai, o po to vienodo greičio linijos - izogreičiai, arba vienodo laiko linijos - izochorai, pagal kurias galima atskirti statinio atkarpą, kurioje yra defektas. betonas (sumažintų greičių zona).

Išilginio profiliavimo metodas leidžia atlikti defektų aptikimą, kai emiteris ir imtuvas yra ant to paties paviršiaus (kelių ir aerodromų dangų defektoskopija, pamatų plokštės, monolitinės perdangos plokštės ir kt.). Šiuo metodu taip pat galima nustatyti betono korozijos pažeidimo gylį (nuo paviršiaus).

Konstrukcijos storis su vienpuse prieiga gali būti nustatomas rezonansiniu metodu, naudojant prekyboje esančius ultragarsinius storio matuoklius. Iš vienos pusės į konstrukciją nuolat skleidžiami išilginiai ultragarsiniai virpesiai (2.4 pav., d). Banga 10, atsispindėjusi nuo priešingo paviršiaus, eina priešinga kryptimi. Jei storis H ir pusės bangos ilgis yra lygūs (arba šios vertės padauginamos), tiesioginės ir atspindėtos bangos sutampa, o tai sukelia rezonansą. Storis nustatomas pagal formulę

čia V – bangos sklidimo greitis; / -- rezonansinis dažnis.

Betono stiprumą galima nustatyti naudojant IAP amplitudės slopinimo matuoklį (2.5 pav., a), veikiantį rezonanso metodu. Struktūrinius virpesius sužadina galingas garsiakalbis, esantis 10–15 mm atstumu nuo konstrukcijos. Imtuvas konstrukcijos virpesius paverčia elektrinėmis vibracijomis, kurios rodomos osciloskopo ekrane. Priverstinių svyravimų dažnis sklandžiai keičiamas tol, kol sutampa su natūralių svyravimų dažniu ir gaunamas rezonansas. Rezonanso dažnis registruojamas generatoriaus skalėje. Bandomos konstrukcijos betonui preliminariai sudaroma kalibravimo kreivė, pagal kurią nustatomas betono stiprumas.

4 pav.

a - bendras amplitudės slopinimo matuoklio vaizdas; b - natūralių išilginių spindulių virpesių dažnio nustatymo schema; c - sijos natūralių lenkimo virpesių dažnio nustatymo schema; g - bandymo smūgio metodu schema; 1 - pavyzdys; 2, 3 -- emiteris (žadintuvas) ir vibracijos imtuvas; 4 - generatorius; 5 - stiprintuvas; 6 -- blokinis natūralių virpesių dažnio registravimas; 7 - paleidimo sistema su skaičiavimo impulsų generatoriumi ir mikrochronometru; 8 - smūginė banga

Nustatant lenkimo, išilginių ir sukimo virpesių dažnius, 1 pavyzdys, žadintuvas 2 ir vibracijos imtuvas 3 įrengiami pagal diagramas 4 pav., b, f. -15 kartų nei bandomojo elemento natūralusis dažnis.

Betono stiprumą galima nustatyti smūgio metodu (4 pav., d). Metodas naudojamas, kai konstrukcijos ilgis yra pakankamai ilgas, nes žemas virpesių dažnis neleidžia gauti didesnio matavimo tikslumo. Ant konstrukcijos sumontuoti du vibracijos imtuvai su pakankamai dideliu atstumu tarp jų (pagrindo). Imtuvai per stiprintuvus prijungiami prie paleidimo sistemos, skaitiklio ir mikrochronometro. Atsitrenkusi į konstrukcijos galą smūginė banga pasiekia pirmąjį imtuvą 2, kuris per stiprintuvą 5 įjungia laiko skaitiklį 7. Kai banga pasiekia antrąjį imtuvą 3, laiko skaičiavimas sustoja. Greitis V apskaičiuojamas pagal formulę

V \u003d - kur a yra bazė; Aš – bazinis tranzito laikas.