Ультразвуковой метод определения прочности бетона и его неопределенность

Аннотация

Рассмотрены вопросы измерения прочности бетона методом поверхностного прозвучивания ультразвуком. Приведены модель измерения и формулы для оценки суммарной стандартной неопределенности измерения. Ключевые слова: неопределенность, прочность бетона, ультразвуковой метод измерения, поверхностное прозвучивание. Введене Ультразвуковой (УЗ) метод определения прочности бетона [1] основан на зависимости косвенной характеристики (времени или скорости распространения ультразвука в бетоне) от прочности бетона. Методы исследования УЗльтразвуковые измерения в бетоне проводят методами сквозного или поверхностного прозвучивания. Скорость УЗ V (m/s) вычисляют по формуле 𝑉 = 𝑙 ∙103, (1) 𝑡 где t — время распространения ультразвука, µs; l— расстояние между преобразователями (база прозвучивания), mm. Предел допускаемой абсолютной погрешности измерения времени распространения УЗ на стандартных образцах не должен превышать значения ∆ = (0,01t ± 0,1), (2) Число измерений на каждом образце должно быть при сквозном прозвучивании три. При поверхностном — четыре. Отклонение отдельного результата измерения косвенного показателя в каждом образце от среднеарифметического значения результатов измерений для данного образца не должно превышать 2 %. Результаты, не удовлетворяющие указанному условию, не учитывают при расчете среднеарифметического значения. При наличии в серии двух образцов, не удовлетворяющих этому условию, результаты испытаний серии бракуют. Относительная погрешность измерения базы прозвучивания не должна превышать 0,5 %. Уравнение градуировочной зависимости (косвенный показатель — прочность) принимают линейным по формуле R =aН + b (3) где R — прочность бетона, МPа; Н — косвенный показатель (время или ск ультразвука). Коэффициенты a и b рассчитывают по формулам 𝒃 = 𝑹̅ −𝒂𝑯̅ (4) ф 𝒂 = 𝒊=𝟏 [(𝑹 𝒊ф ф )∙(𝑯𝒊−𝑯̅)] (5) 𝒊=𝟏 (𝑯𝒊−𝑯̅) 𝟐 где R — прочность бетона на i-м участке, определенная при испытании образцов или iф методом отрыва со скалыванием, МPа; H — косвенный показатель на i-м участке (образце). i 𝑹̅ = ∑𝑵 𝒊=𝟏 𝑹 𝒊ф (6) ф 𝑵 𝑯̅ = ∑𝑵 𝒊=𝟏 𝑯𝒊 (7) 𝑵 где N — число участков или отдельных образцов, использованных для построения градуировочной зависимости. Измеренное значение прочности округляется с точностью до 0,01 MPа. Для скорректированной градуировочной зависимости вида R = 0.0155V - 27,0 условие (8) выполняется на всех участках. Дальнейшую отбраковку проводить не требуется. Среднеквадратическое отклонение (СКО) построенной градуировочной зависимости S = T.M.H S = 3,5 МPа; S /R > 0,15. T.M.H ф После построения градуировочной зависимости по (3) проводят ее корректировку путем отбраковки единичных результатов испытаний, не удовлетворяющих условию |𝑹𝒊𝑯− 𝑹 𝒊ф ≤ 𝟐. (8) 𝑺 где S — остаточное СКО, определенное по формуле 𝑺 = 𝒊=𝟏 (𝑹 𝒊ф 𝒋𝑯 ) 𝟐 (9) 𝑵−𝟐 R — прочность бетона на j-м участке, определенная по градуировочной зависимости jH по формуле 𝑹 = 𝒂 𝑯+𝒃 (10) 𝒋𝑯 𝒋 𝒋 Анализ экспериментальных результатов Определенные по формулам (6) и (7) средние значений прочности по результатам испытаний 𝑅̅ равна 25,05 МПа и скорости ультразвука 𝑉̅ 3396 m/s. ф Коэффициенты а=0,0145 и b= -24,19 определяют по формулам (4) и (5). Установленная градуировочная зависимость описывается уравнением R = 0.0145V - 24,19. Определенное по формуле (9) остаточное СКО S=4,29 Мпа. Сравнивая для различных участков значения фактической прочности R с прочностью iф R , определенной по градуировочной зависимости, устанавливают, что условие (8) не iH выполняется для результатов некоторых участков, которые подлежат отбраковке. Коэффициент корреляции градуировочной зависимости r определяют по формуле 𝒓 = 𝒊=𝟏 [(𝑹𝒊𝑯−𝑹̅ 𝑯 )∙(𝑹 𝒊ф ф )] (11) 𝒊 (𝑹𝒊𝑯−𝑹̅ 𝑯 )𝟐 ∙√∑𝑵 𝒊=𝟏 (𝑹 𝒊ф ф ) 𝟐 где 𝑹̅ = ∑𝑵 𝒊=𝟏 𝑹𝒊𝑯 . 𝑯 𝑵 Применение градуировочной зависимости для определения прочности бетона в соответствии с требованиями ГОСТ 17624 [1] допускается только для значений косвенного показателя, попадающего в диапазоне от H до H . min max Если коэффициент корреляции r T.M.H 0.15, то контроль и оценка прочности по градуировочной зависимости не допускаются. Прочность бетона классов прочности В20—В25 контролируют в конструкции ультразвуковым методом поверхностного прозвучивания [1]. Для повышения степени доверия экономических партнеров Узбекистана к результатам испытаний и измерений, проводимых в стране, актуальное значение имеет официальное подтверждение компетенции испытательных и измерительных лабораторий путем их аккредитации в соответствии с требованиями международного стандарта ISO /IEC 17025:2017 [2], и идентичного ему, национального стандарта O'z DSt ISO /IEC 17025:2019 [3]. Это возможно, если точностьные характеристики результатов испытаний и измерений, получаемые в этих лабораториях, выражены в концепциях «неопределенности», оцененные в соответствии с Руководством (GUM) [4]. Суммарная стандартная неопределенность - стандартная неопределенность выходной величины Y, получается путем суммирования стандартных неопределенностей входных величин u(x), оцененных то типу