УДК 620.179.16
ВЛИЯНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПРОЗВУЧИВАНИЯ И СОБСТВЕННОЙ ЧАСТОТЫ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ПРИ ИСПЫТАНИИ ДИНАСОВЫХ КИРПИЧЕЙ
УЛЬТРАЗВУКОВЫМ ИМПУЛЬСНЫМ МЕТОДОМ
©2021 г. Иржи Брожовский1,*, Ленка Боднарова1
1Технический университет Брно, Строительный факультет, 60200 Брно, Чешская республика, Veveri 331/95
*e-mail: brozovsky.j@fce.vutbr.cz
Поступила в редакцию 09.10.2020; после исправления 27.11.2020
Принять к публикации 27.11.2020
Приводятся сведения о влиянии направления прозвучивания и собственной частоты преобразователей на результаты
измерений ультразвуковым методом на кирпичах из динаса. Порядок измерения ультразвуковым импульсным методом,
указанный в стандартах для других строительных материалов, не совсем применим при испытании динасового кирпича.
Весьма проблематичным является использование для измерений преобразователей с собственной частотой 500 кГц. Не
подтвердилось предположение о том, что скорость распространения ультразвука увеличивается с уменьшением длины
базы прозвучивания. Самые низкие скорости распространения ультразвука были установлены при прозвучивании по
высоте образца. Эту аномалию можно объяснить ориентировкой открытых пор во внутренней структуре кирпича, а
также процессом формирования. Приведенные сведения о влиянии направления прозвучивания и собственной частоты
преобразователей создают условия для обеспечения воспроизводимости результатов измерений динасовых кирпичей.
Ключевые слова: огнеупорные материалы, динас, динасовый кирпич, ультразвук, ультразвуковой импульсный ме-
тод, собственная частота преобразователя, направление прозвучивания, скорость.
DOI: 10.31857/S0130308221020020
ВВЕДЕНИЕ
Огнеупорные материалы имеют большое значение во многих технических отраслях промыш-
ленности, где происходит контакт материала с высокими температурами. Одним из наиболее
широко используемых материалов является динас, который представляет собой кремниевый ог-
неупорный материал, содержащий не менее 93 % SiO2. Динасовые кирпичи изготавливаются из
кварцевого порошка, извести и добавок. Из приготовленной сырьевой смеси прессуют кирпичи,
которые потом сушат и обжигают. Внутренняя структура динасового кирпича имеет относительно
большое количество открытых пор, около 20 % по объему.
Огнеупорные материалы характеризуются хорошими механическими свойствами и низкой
ползучестью под нагрузкой. Одним из преимуществ огнеупорных материалов является хорошее
сопротивление механическому истиранию. Сопротивление истиранию ― один из основных па-
раметров огнеупорных материалов при использовании в промышленных установках, например,
в промышленных печах и технологическом оборудовании нефтехимической промышленности, в
мусоросжигательных заводах и на тепловых угольных электростанциях. Высокое сопротивление
истиранию позволяет использовать их в качестве облицовочного материала, например, в промыш-
ленных установках с движущимися газами и жидкостями совместно с твердыми частицами. Огне-
упорные материалы — один из способов повышения стойкости других материалов к воздействию
движущихся жидкостей. Базальтовые футеровки также используются для повышения износостой-
кости бетона к движущимся жидкостям в бетонных трубах, по днищам колодцов [24].
Одним из критериев для оценки качества динасовых кирпичей является скорость распростра-
нения ультразвука.
Ультразвуковой метод используется в основном для определения параметров бетона. Порядок
выполнения измерений приводится в технических стандартах европейских и других зарубежных
(ČSN EN 12504-4 [13], ISO 1920-7 [18], ASTM C 597 [1], ГОСТ 17624 [15]), а также в чешских ČSN
73 1371 [11], ČSN 73 1380 [12], а сведения о его использовании для бетона приводятся, например в
[19, 20, 22, 23]. Использование ультразвукового метода для других строительных материалов указа-
но в зарубежных стандартах ASTM C 1419-14 [2] (огнеупорные материалы), ГОСТ 24830―81 [16]
(огнеупорные бетоны), ГОСТ 24332―88 [17] (кирпич и камни силикатные). Приведенные стандарты
описывают использование ультразвукового метода для оценки качества этих изделий. Для испытания
огнеупорных изделий ультразвуковым методом не существует чешский технический стандарт.
Собственная частота преобразователей влияет на время распространения ультразвука в ис-
следуемых изделиях. Рекомендуемая собственная частота преобразователей для бетона от 20 до
16
Иржи Брожовский, Ленка Боднарова
150 кГц (ČSN EN 12504-4[13]). Американский стандарт ASTM C 1419-14 [2] рекомендует соб-
ственную частоту преобразователей от 0,5 до 2,5 МГц, а российский ГОСТ 24830―81 [16] для ис-
пытаний огнеупорного бетона предлагает собственную частоту преобразователей от 25 до 60 кГц.
Из анализа приведенных стандартов очевидны существенные различия в требованиях к собствен-
ной частоте преобразователей для испытания огнеупорных материалов. Для бетонов это влияние
также приводится в [19, 20], а для силикатного кирпича сведения о влиянии собственной частоты
преобразователей — в [8].
В ГОСТ 24830―81 [16] (огнеупорные бетоны) и ГОСТ 24332―88 [17] (кирпич и камни сили-
катные) четко определены места расположения преобразователей при измерении ультразвуковым
методом. Согласно ASTM C 1419-14 [2] можно проводить прозвучивание по длине, ширине и высо-
те изделия; не указаны предпочтительные направления прозвучивания. Тургут и Куцук исследова-
ли влияние направления прозвучивания на бетонных образцах, результаты показаны в работе [21].
Брожовский и сотрудники исследовали влияние направления прозвучания на глиняном и силикат-
ном кирпичах, результаты исследования влияния приведены в литературе [3―6].
В статье представлены результаты исследования влияния направления прозвучивания и соб-
ственной частоты преобразователей на результаты измерений ультразвуковым методом при оценке
качества динасового кирпича.
ЦЕЛЬ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
В работе рассматривается влияние выбранных факторов, а именно направления прозвучивания
и собственной частоты преобразователей, на результаты измерений ультразвуковым методом при
оценке качества динасового кирпича.
Ультразвуковой метод используется в основном при испытании бетона для определения дина-
мического модуля упругости, прочности на сжатие бетона или для оценки изменений внутренней
структуры бетона и других строительных материалов, чаще всего при испытании на морозостой-
кость. ČSN EN 13791 [14] предпочитает ультразвуковой метод для определения прочности на сжа-
тие бетона в конструкции.
Только в стандартах по испытании силикатного кирпича и огнеупорных бетонов приведены
требования к направлению прозвучивания. Требования стандартов на собственную частоту пре-
образователей разные, например, для бетона собственная частота преобразователя зависит от наи-
меньшего размера испытуемого образца в направлении ультразвука и от скорости распространения
ультразвука, согласно ASTM C 1419-14 [2] требуемая собственная частота преобразователей для
огнеупорных изделий 500 кГц.
При подборе собственной частоты преобразователей необходимо учитывать длину базы про-
звучивания. Как правило, преобразователи с высокой собственной частотой используются для ко-
ротких баз прозвучивания, так как на более длинных базах прозвучивания происходит значитель-
ное затухание ультразвуковых импульсов, что значительно проявляется на материалах с большим
содержанием пор или дефектов внутренней структуры.
При исследовании влияния направления прозвучивания определялась как разница в скоро-
сти распространения ультразвука с точки зрения длины базы прозвучивания, так и с точки зрения
направления прессования кирпича. Для оценки влияния собственной частоты преобразователей
определялась разница в скорости распространения ультразвука как в зависимости от используемой
частоты, так и в зависимости от направления прозвучивания.
Анализ результатов измерений, проводимых на динасовых кирпичах, позволил дать оценку
рассматриваемым влияниям на результаты измерений ультразвуковым методом и дать рекоменда-
ции по использованию ультразвукового метода для оценки их качества.
МЕТОДЫ, МАТЕРИАЛЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ
Для испытания динасовых кирпичей ультразвуковым методом не существует собственного
стандарта. Американский стандарт ASTM C 1419-14 [2] для испытаний огнеупорных материалов
в некоторых пунктах носит слишком общий характер (направление прозвучивания определено не-
однозначно), положения, касающиеся собственной частоты преобразователей, являются проблема-
тичными в связи со внутренней структурой динаса. При прозвучивании динасовых кирпичей по
длине, ширине и высоте можно предполагать различные скорости распространения ультразвука.
Теоретически скорость распространения ультразвука должна быть наибольшей при измерении на
самой короткой базе прозвучивания и увеличиваться с ее длиной.
Дефектоскопия
№ 2
2021
Влияние направления прозвучивания и собственной частоты преобразователей...
17
Методология измерений для определения влияния направления прозвучивания и собственной
частоты преобразователей была основана на ASTM C 1419-14 [2] и ČSN EN 12504-4[13].
Образцы для испытаний
Исследования проводили на динасовых кирпичах заводского изготовления, базового размера
230×114×76 мм, а также на специально изготовленных кирпичах той же длины и ширины, но вы-
сотой 100 и 150 мм.
Образцы перед измерениями высушивали при температуре 110 °С, измерения проводили в те-
чение 5 ч после охлаждения до комнатной температуры.
Ультразвуковой импульсный метод
Аппаратура — ультразвуковой импульсный прибор с точностью до 0,1 с; основная собственная
частота преобразователей 54 кГц; исследование влияния собственной частоты на результаты изме-
рений - преобразователи с собственной частотой 500 кГц (согласно ASTM C 1419-14 [2]), 54 кГц
(согласно ГОСТ 24830―81[16] / ČSN EN 12504-4 [13]) и 150 кГц (согласно ČSN EN 12504-4 [13]).
Подбор собственной частоты преобразователей 54 кГц исходил из практических соображений.
Преобразователи с собственной частотй 54 кГц обычно поставляются к ультразвуковому прибору
для испытания бетона и являются одними из наиболее широко используемыми на практике. До-
полнительно для исследования влияния собственной частоты преобразователей на результаты
ультразвуковым измерений была выбрана собственная частота 150 кГц.
Материал для акустического контакта ― технический вазелин согласно ГОСТ 24830―81
[16] / ASTM C 1419-14 [2].
Проведение измерения ― измерения на динасовых кирпичах проводили сквозным прозвучи-
ванием по длине, ширине и высоте кирпича. В каждой точке установки преобразователя перед из-
мерением определяли длину базы прозвучивания, а затем измеряли время распространения ультра-
звука. Измерение по длине образца проводили в 3 измерительных точках; по ширине и высоте —
в 5 измерительных точках. Результат измерения ― время распространения ультразвука.
Обработка результатов ― скорость распространения ультразвука (ČSN EN 12504-4 [13] /
ГОСТ 24830―81[16]) вычислялась по формуле:
L
V =
,
(1)
T
где V— скорость распространения ультразвука, км/с; L — длина базы прозвучивания, мм; T— время
распространения ультразвука, мкс.
Результаты измерений
Исследование влияния направления прозвучивания — результаты измерения скорости рас-
пространения ультразвука приведены в табл. 1 и изображены на рис. 1.
Таблица
1
Среднее, минимальное и максимальное значения скорости распространения ультразвука в динасовых
кирпичах — набор данных для исследования влияния направления прозвучивания
Направление
По длине образца
По ширине образца
По высоте образца
прозвучивания
Размер кирпича
VL
VL
VL
VW
VW
VW
VT
VT
VT
min
max
min
max
min
max
мм
км/с
230×114×76
2,099
2,054
2,138
2,132
2,095
2,161
2,008
1,970
2,032
230×114×100
2,097
2,052
2,133
2,135
2,091
2,184
2,002
1,966
2,035
230×114×150
2,060
1,992
2,100
2,112
2,050
2,196
1,957
1,906
2,028
Среднее значение ―
2,085
1,992
2,138
2,127
2,050
2,196
1,989
1,906
2,035
все образцы
Дефектоскопия
№ 2
2021
18
Иржи Брожовский, Ленка Боднарова
2,15
2,1
2,05
2
1,95
По длине
По ширине
По высоте
Направление прозвучивания
230×114×76 мм
230×114×100 мм
230×114×150 мм
Рис. 1. Скорость распространения ультразвука в зависимости от направления прозвучивания динасовых кирпичей.
Таблица
2
Среднее, минимальное и максимальное значения скорости распространения ультразвука в динасовых
кирпичах — набор данных для исследования влияния собственной частоты преобразователей
Направление прозвучивания
По длине образца
Собственная частота
54 кГц
150 кГц
500 кГц
преобразователей
Размер кирпича
VL
VLmin
VLmax
VL
VLmin
VLmax
VL
VLmin
VLmax
мм
км/с
230×114×76
2,102
2,057
2,138
2,098
2,048
2,167
2,092
1,983
2,206
230×114×100
2,098
2,053
2,133
2,103
2,032
2,122
2,055
2,019
2,122
230×114×150
2,054
1,992
2,129
2,061
1,980
2,151
1,999
1,942
2,072
Направление прозвучивания
По ширине образца
Размер кирпича
VW
VWmin
VWmax
VW
VWmin
VWmax
VW
VWmin
VWmax
мм
км/с
230×114×76
2,134
2,095
2,161
2,124
2,072
2,189
2,211
2,165
2,237
230×114×100
2,133
2,099
2,180
2,127
2,099
2,180
2,210
2,175
2,266
230×114×150
2,105
2,050
2,196
2,097
2,033
2,214
2,179
2,135
2,214
Направление прозвучивания
По высоте образца
Размер кирпича
VT
VTmin
VTmax
VT
VTmin
VTmax
VT
VTmin
VTmax
мм
км/с
230×114×76
2,009
1,970
2,043
2,004
1,943
2,056
2,092
2,047
2,134
230×114×100
2,000
1,966
2,035
1,992
1,935
2,027
2,074
2,050
2,115
230×114×150
1,955
1,906
2,028
1,955
1,892
2,050
1,893
1,854
1,944
Исследование влияния собственной частоты преобразователей — результаты измере-
ния скорости распространения ультразвука приведены в табл. 2 и изображены на рис. 2. Для
наглядности в таблицах и рисунках указаны средние значения скорости распространения уль-
тразвука для каждого набора измеряемых образцов.
Дефектоскопия
№ 2
2021
Влияние направления прозвучивания и собственной частоты преобразователей...
19
2,25
2,2
2,15
2,1
2,05
54 кГц
2
150 кГц
500 кГц
1,95
1,9
1,85
По длине
По ширине
По высоте
Направление прозвучивания
Рис. 2. Скорость распространения ультразвука в зависимости от собственной частоты преобразователей и направления
прозвучивания динасовых кирпичей.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
а) Влияние направления прозвучивания на результаты измерения ультразвуковым методом
Для оценки влияния направления прозвучивания на результаты измерений ультразвуковым ме-
тодом были рассчитаны процентные разницы скоростей при прозвучивании по длине, ширине и
высоте кирпича по формулам:
V
-
V
W
L
∆
=
⋅100;
(2)
1
VL
V
-
V
T
L
∆
=
⋅100;
(3)
2
VL
V
-
V
T
W
∆
=
⋅100,
(4)
3
V
W
где Δ1 ― процентная разница между скоростью распространения ультразвука при прозвучива-
нии по ширине и длине кирпича относительно скорости распространения ультразвука при про-
звучивании по длине кирпича, %; Δ2 ― процентная разница между скоростью распространения
ультразвука при прозвучивании по высоте и длине кирпича относительно скорости распростра-
нения ультразвука при прозвучивании по длине кирпича, %; Δ3 ― процентная разница между
скоростью распространения ультразвука при прозвучивании по высоте и ширине кирпича от-
носительно скорости распространения ультразвука при прозвучивании по ширине кирпича, %;
VL;W;T ― скорость распространения ультразвука при прозвучивании по длине; ширине; высоте
кирпича, км/с.
В табл. 3 приведены средние значения разниц скоростей распространения ультразвука в км/с и
процентах.
При исследовании влияния направления прозвучивания предполагалось, учитывая пористую
структуры материала образцов, что скорость распространения ультразвука будет уменьшаться с
увеличением длины базы прозвучивания.
Дефектоскопия
№ 2
2021
20
Иржи Брожовский, Ленка Боднарова
Таблица
3
Разницы в скоростях распространения ультразвука в разных направлениях прозвучивания в км/с и процентах
Размер кирпича
VW - VL
VT - VL
VT - VW
Δ1
Δ2
Δ3
мм
км/с
км/с
км/с
%
%
%
230×114×76
0,033
-0,092
-0,124
1,56
-4,36
-5,83
230×114×100
0,038
-0,095
-0,133
1,82
-4,54
-6,24
230×114×150
0,053
-0,103
-0,156
2,57
-4,99
-7,36
Среднее значение
1,98
-4,63
-6,48
Результаты измерений показали, что наибольшая скорость распространения ультразвука при
измерении по ширине образца, скорость распространения ультразвука при измерении по длине
образца была ниже, но наименьшей была скорость распространения ультразвука при измерении
по высоте образца, как показано на рис. 1. Наблюдаемая тенденция между направлением прозву-
чивания (размером образца) и скоростью распространения ультразвука одинакова независимо от
типа кирпича, который отличается только своей высотой. Установленный тренд динамики скоро-
стей распространения ультразвука, вероятно, связан с ориентировкой открытых пор во внутренней
структуре кирпичей, которые образуются при сушке и обжиге динасового кирпича. Другим фак-
тором является мера давления при прессовании, зависящее от высоты кирпича. При увеличении
высоты кирпича может оказаться его прессовка недостаточной.
У образцов размерами 230×114 мм и высотой 76 мм или же 100 мм средняя скорость распро-
странения ультразвука существенно не отличалась.
У кирпичей размером 230×114×150 мм средняя скорость распространения ультразвука была
во всех случаях ниже, объясняется это тем, что при такой высоте изделия не было достигнуто до-
статочной прессовки.
Скорость распространения ультразвука при прозвучивании по ширине образца была в среднем
на 1,98 % выше по сравнению со скоростью распространения ультразвука по высоте образца, ско-
рость распространения ультразвука по высоте образца была на 4,63 % ниже по сравнению со ско-
ростью при прозвучивании по длине образца, а была на 6,48 % ниже по сравнению со скоростью
при прозвучивании по ширине образца.
б) Влияние собственной частоты преобразователей на результаты измерения ультразвуковым
методом
Для оценки влияния собственной частоты преобразователей на результаты измерений ультра-
звуковым методом были рассчитаны процентные разницы скоростей при прозвучивании по длине,
ширине и высоте кирпича по формулам:
V
-
V
i,150
i,54
∆
=
⋅100;
(5)
4,i
V,150i
V
-
V
i,500
i,54
∆
=
⋅100;
(6)
5,i
V,500i
V
−V
i,500
i,150
∆
=
⋅100,
(7)
6,i
V
i
,500
где Δ4 ― процентная разница между скоростью распространения ультразвука при прозвучивании
преобразователями с собственной частотой 150 и 54 кГц относительно скорости распростра-
нения ультразвука при прозвучивании преобразователями с собственной частотой 150 кГц, %;
Δ5 ― процентная разница между скоростью распространения ультразвука при прозвучивании
преобразователями с собственной частотой 500 и 54 кГц относительно скорости распростра-
нения ультразвука при прозвучивании преобразователями с собственной частотой 500 кГц, %;
Δ6 ― процентная разница между скоростью распространения ультразвука при прозвучивании
преобразователями с собственной частотой 500 и 150 кГц относительно скорости распростра-
Дефектоскопия
№ 2
2021
Влияние направления прозвучивания и собственной частоты преобразователей...
21
нения ультразвука при прозвучивании преобразователями с собственной частотой 500 кГц, %;
i ― напрвавление прозвучивания (L — по длине, W — по ширине, T — по высоте); V54;150;500 ―
скорость распространения ультразвука при прозвучивании преобразователями с собственной 54,
150, 500 кГц, км/с.
Скорость распространения ультразвука при измерении преобразователями с собственной ча-
стотой 54 и 150 кГц во всех направлениях прозвучивания отличается минимально, в первом случае
разница составляет 0,17 %, что можно считать погрешностью измерения. Другие результаты были
получены при измерениях преобразователями с собственной частотой 500 кГц.
Таблица
4
Разницы в скоростях распространения ультразвука для разной собственной частоты преобразователей и
разных направлений прозвучивания в км/с и процентах
Размер кирпича,
V150-V54
V500-V54
V500-V150
Δ4
Δ5
Δ6
мм
км/с
км/с
км/с
%
%
%
Направление прозвучивания
По длине образца
230×114×76
-0,004
-0,006
-0,010
-0,21
-0,41
-0,59
230×114×100
0,005
-0,047
-0,042
0,23
-2,32
-2,07
230×114×150
0,007
-0,062
-0,055
0,35
-3,12
-2,74
Среднее значение
0,13
-1,95
-1,80
Направление прозвучивания
По ширине образца
230×114×76
-0,010
0,087
0,076
-0,51
3,92
3,45
230×114×100
-0,006
0,083
0,077
-0,31
3,74
3,46
230×114×150
-0,008
0,082
0,075
-0,38
3,77
3,42
Среднее значение
-0,40
3,81
3,44
Направление прозвучивания
По высоте образца
230×114×76
-0,006
0,089
0,083
-0,31
4,23
3,98
230×114×100
-0,008
0,082
0,075
-0,40
3,95
3,59
230×114×150
-0,0003
-0,061
-0,062
-0,02
-3,25
-3,26
Среднее значение
-0,24
1,64
1,44
При прозвучивании по длине образца скорость распространения ультразвука была ниже по
сравнению со скоростью распространения ультразвука при измерении преобразователями с соб-
ственной частотой 54 и 150 кГц; в зависимости от вида кирпича она была ниже, от 0,5 до 2,9 %.
При прозвучивании по ширине образца и использовании преобразователей с собственной частотой
500 кГц была скорость распространения ультразвука примерно на 1,1 % выше по сравнению со ско-
ростью распространения ультразвука с преобразователями с собственной частотой 54 и 150 кГц.
При прозвучивании по высоте образца и использовании преобразователей с собственной часто-
той 500 кГц была скорость распространения ультразвука на образцах высотой 76 и 100 мм пример-
но на 3,9 % выше по сравнению со скоростью распространения ультразвука с преобразователями
с собственной частотой 54 и 150 кГц. Однако на образцах высотой 150 мм при прозвучивании пре-
образователями с собственной частотой 500 кГц была скорость распространения на 3,25 % ниже
по сравнению со скоростью распространения ультразвука при измерении преобразователями с соб-
ственной частотой 54 и 150 кГц.
При измерении динасовых кирпичей преобразователями с собственной частотой 500 кГц, осо-
бенно при длине базы прозвучивания 230 и 150 мм, наблюдалось сильное затухание сигнала в по-
следствии чего снижалась скорость распространения ультразвука, что и влияет на достоверность
результатов измерений. При измерении на длине измерительной базы 76 и 114 мм эффект ослабле-
ния сигнала был значительно меньше.
Дефектоскопия
№ 2
2021
22
Иржи Брожовский, Ленка Боднарова
Результаты измерений преобразователями с собственной частотой 54 и 150 кГц показывают ми-
нимальные отличия. В большинстве случаев скорость распространения ультразвука при измерении
преобразователями с собственной частотой 54 кГц немного выше, но незначительно.
в) Рекомендации по измерению динасовых кирпичей ультразвуковым импульсным методом
Оценивая результаты измерений ультразвуковым методом, направленные на выявление влия-
ния направления прозвучивания и собственной частоты преобразователей, были даны следующие
рекомендации.
Подготовка образцов: перед измерениями образцы в течение не менее 5 ч высушить при 110 °C.
Измерения провести в течение 5 ч после охлаждения.
Собственная частота преобразователей: 54 или 150 кГц.
Материал для акустического контакта: солидол, технический вазелин в соответствии с ГОСТ
24830―81 [16].
Направление прозвучивания: предпочтительно прозвучивание по ширине образца, если не
предъявлены другие требования.
Расположение точек измерений: кромка преобразователя должна располагаться на расстоянии
не менее 20 мм от грани образца.
Минимальное число точек установки преобразователя:
прозвучивание по ширине образца — 5 точек измерений в середине высоты образца;
прозвучивание по длине образца — 3 точки измерений в середине высоты образца;
прозвучивание по ширине образца — не менее 6 точек измерений на трех уровнях высоты.
Длина базы прозвучивания: определяется для каждой точки прозвучивания с точностью до 0,1 мм.
Время распространения ультразвука: в каждой точке прозвучивания измеряется дважды. Если
разница между временем распространения ультразвука более 0,5 %, проводится дополнительное
измерение времени распространения ультразвука, а значение, неудовлетворяющее приведенному
требованию исключается.
Обработка результатов: для каждой точки прозвучивания вычисляется скорость распростра-
нения ультразвука по формуле (1). Для каждого направления прозвучивания образца вычисляется
средняя скорость распространения ультразвука. Скорость распространения ультразвука округля-
ется на 0,001 или на 1 м/с.
ВЫВОДЫ
Порядок измерения ультразвуковым импульсным методом, указанный в стандартах для других
строительных материалов, не совсем применим при испытании динасового кирпича.
Не подтвердилось предположение о том, что скорость распространения ультразвука увеличи-
вается с уменьшением длины базы прозвучивания. Самые высокие скорости распространения
ультразвука были установлены при измерении по ширине кирпича (это справедливо для всех кир-
пичей). И наоборот, самые низкие скорости распространения ультразвука были установлены при
прозвучивании по высоте образца. Эту аномалию можно объяснить ориентировкой открытых пор
во внутренней структуре кирпича, а также процессом формирования, который не обязательно при-
водит к идеальной прессовке кирпича, особенно при увеличении его высоты.
Весьма проблематичным является использование для измерений на динасовых кирпичах пре-
образователей с собственной частотой 500 кГц, приведенной в ASTM C 1419-14 [2]. Внутренняя
структура динаса образована соединением зерен кварца, между которыми находятся поры, что и
является причиной ослабления сигнала, которое происходит особенно на более длинных базах про-
звучивания, а следовательно, влияет на достоверность результатов измерения. Поэтому рекомен-
дуется для измерения динасовых кирпичей использовать преобразователи с собственной частотой
54—150 кГц, поскольку результаты измерений показывают минимальные различия.
Чтобы обеспечить воспроизводимость измерений, выполненных разными лабораториями при
оценки качества динасового кирпича, необходимо установить единую базу прозвучивания.
Приведенные сведения о влиянии направления прозвучивания и собственной частоты преоб-
разователей при измерении динасовых кирпичей ультразвуковым импульсным методом создают
условия для обеспечения воспроизводимости результатов измерений при оценке их качества или
исследовательской работе в этой области.
Статья подготовлена при финансовой поддержке Чешского научного фонда, проект
№ 18-25035S «Исследование влияния движущихся жидкостей на износ цементных композитов и
последующее моделирование механической коррозии».
Дефектоскопия
№ 2
2021
Влияние направления прозвучивания и собственной частоты преобразователей...
23
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. ASTM С 597 Standard Test Method for Pulse Velocity Through Concrete, United States : ASTM
International, 2009.
2. ASTM C 1419-14 Standard test method for sonic velocity in refractory materials at room temperature.
ASTM International, West Conshohocken, PA, 2009.
3. Brozovsky J., Zach J., Brozovsky, J. (jr.) Non-destructive testing of solid brick compression strength in
structures // The e-Journal of Nondestructive Testing. 2007. V. 12. No. 11. P. 1―9, ISSN 1435―4934.
4. Brozovsky J., Zach J., Brozovsky J. (jr.) Determining the strength of solid burnt bricks in historical
structures // The e-Journal of Nondestructive Testing. 2008. V. 13. No. 9. P. 1—10. ISSN 1435―4934.
5. Brozovský J., Brožovská Onderková J. Zjišťování pevností cihel plných pálených v historických stavbách
(Определение прочности глиняного кирпича в исторических объектах) // Zprávy památkové péče. 2011.
roč. 71, č. 2. Str. 116―120.
6. Brozovsky J., Zach J. Evaluation of technical condition of mansory / In 15th International Brick and
Block Masonry Conference, Florianópolis — Brazil. 2012. ISBN 978-85-63273-10-9. P. 1―10.
7. Brozovsky J. Use of Non-Destructive Ultrasonic Pulse Testing Methods in Evaluation of Brick Parameters
/ In 3rd International Conference on Sustainable Construction Materials & Technologies (SCMT3). 2013.
Kyoto, Japan, str. 1―10.
8. Brozovsky J. Calcium Silicate Bricks — Ultrasonic Pulse Method: Effects of Natural Frequency of
Transducers on Measurement Results // International Journal of Civil, Architectural, Structural and Construction
Engineering. 2014. V. 8. No. 9. P. 914―917. eISSN 1307-6892 (ICACE 2014).
9. Brozovsky J. Evaluation of frost resistance of calcium silicate masonry units with ultrasonic pulse and
resonance methods // Russian Journal of Nondestructive Testing. V. 50. No. 10. P. 607―615. ISSN 1061-8309.
10. Brožovský J. Zkoušení cihel ultrazvukovou impulsovou metodou — vliv vlhkosti a způsobu
prozvučování na výsledky měření (Испытание глиняного кирпича ультразвуковым импульсным методом
― влияние влажности и направления прозвучивания на результаты измерений) // TZB-info. 2018. roč.
20, č. 33. Str. 1―8. ISSN 1801-4399.
11. ČSN 73 1371 Nedestruktivní zkoušení betonu ― Ultrazvuková impulzová metoda zkoušení betonu
(Неразрушающее испытания бетона - Ультразвуковой импульсный метод испытания бетона). Prague :
Czech standards institute, 2011.
12. ČSN 73 1380 Zkoušení odolnosti betonu proti zmrazování a rozmrazování ― Porušení vnitřní struktury
(Испытание морозостойкость бетона ― Повреждение внутренней структуры). Prague : Czech standards
institute, 2007.
13. ČSN EN 12504-4 Zkoušení betonu - Část 4: Stanovení rychlosti šíření ultrazvukového impulsu (Мето-
ды контроля бетона в конструкциях. Часть 4. Определение скорости распространения ультразвукового
импульса). Prague : Czech standards institute, 2005.
14. ČSN EN 13791 Posuzování pevnosti betonu v tlaku v konstrukcích a v prefabrikovaných betonových
dílcích (Оценка прочности на сжатие конструкций и элементов сборного бетона в реальных условиях).
Prague : Czech standards institute, 2005.
15. ГОСТ
17624―2012 Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности. Moscow:
Standartinform.
16. ГОСТ 24830―81 Изделия огнеупорные бетонные. Ультразвуковой метод контроля качества.
Moscow: Standartinform.
17. ГОСТ 24332―88 Кирпич и камни силикатные. Ультразвуковой метод определения прочности
при сжатии. Moscow: Standartinform.
18. ISO 1920-7 Testing of concrete ― Part 7: Non-destructive tests on hardened concrete. Switzerland:
International Organization for Standardization, 2004.
19. Malhotra V.N., Carino, N.J. Handbook on nondestructive testing of concrete / 2nd edition, CRC Press,
USA, 2004.
20. Pavlík A., Doležel J. Nedestruktivní vyšetřování betonových konstrukcí (Неразрушающий контроль
бетонных конструкций), SNTL Prague, CZ, 1977.
21. Turgut P., Kucuk O.F. Comparative relationships of direct, indirect, and semi-direct ultrasonic pulse
velocity measurements in concrete // Russian Journal of Nondestructive Testing. 2006. V. 42. No. 2. P. 745―751.
22. Tanyidzit P., Coskun A. Determination of the Principal Parameter of Ultrasonic Pulse Velocity and
Compressive Strength of Lightweight Concrete by Using Variance Method // Russian Journal of Nondestructive
Testing. 2008. V. 44. No. 9. P. 639―646.
23. Ulucan Z. Ç., Türk K., Karataş M. Effect of mineral admixtures on the correlation between ultrasonic
velocity and compressive strength for self-compacting concrete // Russian Journal of Nondestructive Testing.
2008. V. 44. No. 5. P. 367―374.
24. Wood R.J.K. The erosion performance of candidate internal coatings for slurry handling and pipeline
transport / Edited by: Richardson JF., In: Slurry handling and pipeline transport — HYDROTRANSPORT
14. Book Series: BHR GROUP CONFERENCE SERIES PUBLICATION. Issue:
36. P.
699―718.
ISBN: 1-86058-213-3.1999.
Дефектоскопия
№ 2
2021