Кіріспе
Жол сынақ құрылғысы
Жүктелетін салмақ дефлектометрі (FWD) – азаматтық инженерлердің автомобиль жолдары, жергілікті жолдар, әуежай төсемдері, портовы аймақтары, теміржол жолдары және басқа да жерлердегі төсемдердің физикалық қасиеттерін бағалау үшін пайдаланатын сынақ құрылғысы. FWD-ден алынған деректер негізінен төсемнің құрылымдық мүмкіндіктерін бағалауға, жаңа төсемді жобалауды жеңілдетуге немесе төсемге артық жүктеме түсіріліп жатыр ма, жоқ па, анықтауға қолданылады. FWD құрылысына байланысты, ол сүйретілетін тіркемеде орналасуы мүмкін, немесе жүк көлігі немесе фургон сияқты өздігінен қозғалатын көлік құралына орнатылуы мүмкін. Жолды жан-жақты тексеруге арналған көліктер әдетте ауыр жүк көлігіне орнатылған FWD, жерді тесіп өтетін радар және соққыны жұмсартатын құрылғыдан тұрады. Сынақ жүргізілген кезде FWD төсем бетіне домалап өтетін көліктің дөңгелегінен туындайтын жүктемені имитациялайтын жүктеме импульсін түсіреді. Жүктеме импульсі, импульстің пішінін қалыптастыратын "буферге" үлкен салмақты түсіру арқылы жасалады, содан кейін жүктеме дөңгелек тәрізді жүк тақтасы арқылы төсемге беріледі. Төсемнің қасиеттерін сынақтан кейін талдау үшін әртүрлі сенсорлардан алынған деректер қолданылады. Деформация сенсорлары жүктеме импульсіне жауап ретінде төсемнің деформациясын өлшеу үшін пайдаланылады. Кейбір FWD-лерде қолданылатын жүктеме импульсінің шамасы жүйелік жобамен анықталған тұрақты мән болып табылады, ал басқаларында күш жүктеме өлшегіштерімен өлшенеді. Жүк тақтасы тұтас немесе сегменттелген болуы мүмкін. Сегменттелген жүк тақталары төсемнің пішініне бейімделіп, тегіс емес беттерде жүктемені біркелкі таратуға мүмкіндік береді. Жүк тақтасының диаметрі әдетте жолдарда 300 мм, ал әуежайларда 450 мм болады, ал жол сынағы үшін жүктеме шамамен 40 кН құрайды, бұл жүк тақтасының астында шамамен 567 кПа қысым тудырады (Еуропалық стандартқа сәйкес 50 кН / 707 кПа).
Жүкпен соққы беру жүйесі
Жүкпен соққы беру жүйелерінің екі түрі бар: бір массалы және екі массалы. Бір массалы жүйеде салмақ жүктеме тақтасына қосылған бір буферге түсіріледі, ал ол өз кезегінде сыналып жатқан бетке орналасады. Бір массалы FWD-лер көбінесе кішкентай, жылдам және арзан болады, бірақ жұмсақ топырақтарда қолданғанда, жол төсемінің инерциялық массасының әсерінен төсемдердің арқалау қабілетін жоғары бағалауы мүмкін. Екі массалы жүйеде салмақ бірінші буферге, екінші салмаққа және екінші буферге жиналған құрылымға түседі. Бұл дөңгелек жүктемесін жақын түрде имитациялайтын ұзақ жүктеме ұзақтығын қамтамасыз етеді, нәтижелердің жоғары дәлдігін береді және жұмсақ топыраққа салынған төсемдерде дұрыс нәтижелерді қамтамасыз етеді. Бір және екі массалы жүйелердің біріктірілген түрлері де бар, онда құлайтын салмақ пен ортаңғы салмақ 150 кН қысқа импульс беру үшін бірге бекітіледі. Ажыратылған күйде FWD 50 кН ұзақ импульс беретін екі массалы жүйе ретінде жұмыс істейді. Барлық жүйелерде жүктеме импульсінің пішіні және өрбу уақыты маңызды, себебі ол орталықтың максималды иілуіне 10-20%-ға дейін әсер етуі мүмкін.
Айналу датчиктері
Бұрылу датчиктері жүктеме импульсіне жауап ретінде жабынның деформациясын өлшеу үшін қолданылады. Датчиктер жүктеме тақтасының ортасынан радиалды түрде орналастырылады, әдетте 0, 200, 300, 450, 600, 900, 1200 және 1500 мм қашықтықта (осы қашықтықтарда өлшенген бұрылулар D0, D200, D300 және т.б. деп белгіленеді). Бұрылу датчиктерінің екі түрі қолданылады: геофондар және күш тепе-теңдігі сейсмометрлері. Сейсмометрлерде кіріктірілген калибрлеу құрылғылары және жоғары бұрылу өлшеу диапазондары бар (5 мм-ге қарсы 2 мм). Геофондар кіріктірілген калибрлеу құрылғыларынан лиық және бастапқы қателік интеграцияланғандықтан соққыдан бірден бұрын туындайтын кедергілерге сезімтал, бірақ сейсмометрлерге қарағанда әлдеқайда арзан.
Басқа үлгілер
Dynatest компаниясы жеңіл салмақты дефлектометрді (LWD) әзірлеген алғашқы компания болды. Жеңіл салмақты дефлектометр – құрылыс кезінде негіздің және төсеніштің модульдік сипаттамаларын анықтауға арналған, көшпелі, құлау салмақты дефлектометр. LWD өлшемі изотоптық өлшеу әдісіне қарағанда жылдамырақ, және эталондық өлшеулерді қажет етпейді. Бұл жабдықта радиоактивті көздер жоқ, оны бір адам басқара алады, соның арқасында деректерді орында оқуға және есептерді басып шығаруға болады. Кейбір LWD-лерде жүктеме сенсоры (load cell) болмайды және номиналды жүктеме мәні қолданылады, ал басқаларында нақты жүктемені өлшеу үшін жүктеме сенсоры пайдаланылады. Жүйеге байланысты, LWD орталықта орналасқан бір геофонға немесе әдетте 300 және 600 мм арақашықтықта орналасқан екі геофонға ие болуы мүмкін. Жылдам құлау салмақты дефлектометр (FFWD) – гидравликалық емес, пневматикалық немесе электрлік жетектері бар FWD, бұл механиканы бірнеше есе жылдамдатады. Ауыр салмақты дефлектометр (HWD) – әуежай төсемдерін сынауға арналған, жоғары жүктемелерге (әдетте 300 кН-ден 600 кН-ге дейін) ие құлау салмақты дефлектометр. Жиі кездесетін жаңылыс пікір – әуежайдың ауыр ұшақтарды қабылдау қабілетін тексеру үшін жоғары жүктемелер қажет, бірақ шындығында, сынау әдістері құрылыстың беріктігін емес, оның материалдық қасиеттерін анықтауға бағытталған. Айналмалы салмақты дефлектометр (RWD) – FWD-ге қарағанда әлдеқайда жоғары жылдамдықпен (сағатына 55 мильге дейін) деректерді жинауға мүмкіндік беретін дефлектометр, бұл деректерді қозғалысты тоқтатусыз және жолақты жабусыз жинауға мүмкіндік береді. Ол трактор тіркемесі түрінде жүзеге асырылады, тіркеме астындағы балкаға лазерлік өлшеу құрылғылары орнатылған. FWD-ден айырмашылығы, ол өлшеулер жасау үшін тоқтайды, ал RWD қозғалыс кезінде деформация деректерін жинайды. Сынау материалдары ASTM D 4694 стандартында сипатталған, ал сынау әдісі ASTM D 4695.140 стандартында белгіленген.