УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ ГЕОСИНТЕТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ДИНАМИЧЕСКОМ ПРОДАВЛИВАНИИ

Полезная модель относится к промышленности строительных материалов, а именно к области испытания на прочность тканых и нетканых геотекстильных материалов при их динамическом продавливании, предназначенных для использования в различных отраслях строительства.
Известно устройство для определения прочности материалов [Пат. №2014597 Российская Федерация, МПК G01N 33/38. Устройство для определения прочности стройматериалов /Тарлычев A.M.; заявитель и патентообладатель Тарлычев A.M. - №4921926/33; заявл. 29.03.1991; опубл. 15.06.1994. - 7 с], содержащее корпус с рукояткой, сферический ударный наконечник и измеритель относительной силы удара со шкалой.
Недостатком технического решения является то, что данное устройство невозможно использовать для испытания тканых и нетканых геосинтетических материалов по следующим причинам. Во-первых, ввиду их низкой объемной плотности относительно строительных изделий с высокой плотностью (например, бетона). Во-вторых, из-за высоких упругих свойств, по этой причине на поверхности геотекстильных материалов не остается фиксированный след от воздействия сферического наконечника устройства как это обычно происходит при испытании бетона, необходимого для юстировки самого устройства и уровня требуемого усилия.
Также известно устройство для испытания листовых материалов на продавливание [Пат. №1409923 Российская Федерация, МПК G01N 33/34. Устройство для испытания листовых материалов на продавливание / Прудский М.И.; заявитель и патентообладатель «Центральное конструкторско-технологическое бюро приборостроения с опытным производством» - №4140114; заявл. 29.10.1986; опубл. 15.07.1988. - 2 с], содержащее механизм прижима образца, цилиндрический корпус, в котором размещен подвижный шток с шарикоподшипником, упругие элементы, два прижимных элемента, выполненных в виде колец, резиновую диафрагму, закрепленную на верхнем прижимном элементе, и механизм нагружения, содержащий гидроцилиндры.
Недостатком технического решения является то, что данное устройство невозможно использовать для испытания тканых и нетканых геосинтетических материалов, по причине того, что для тканых и нетканых геосинтетических материалов, используемых в дорожном строительстве, при разделении слоев дорожного полотна наиболее важным являются испытания от воздействий острых камней гравия. К тому же в нормативном документе [ОДМ 218.5.006-2010. Рекомендации по методикам испытаний геосинтетических материалов в зависимости от области их применения в дорожной отрасли.] предусмотрено испытание с применением конусообразного наконечника, что более приближено к реальным условиям эксплуатации дорожного полотна.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому техническому решению, является устройство для испытания геосинтетических материалов с применением падающего конуса [ГОСТ Р 56337-2015. Дороги автомобильные общего пользования. Материалы геосинтетические. Метод определения прочности при динамическом продавливании (испытание падающим конусом). - Москва.: Стандартинформ, 2015. - 19 с], содержащее стойку с защитным слоем для конуса в основании, головку расположенную в вершине стойки с выпускным механизмом, падающий конус, соединенный с направляющим стержнем, измерительный конус, металлический экран, зажимные пластины для крепления образца и регулировочные винты.
Основным недостатком данного технического решения является то, что оно не позволяет регулировать нагрузку при продавливании испытываемых геосинтетических материалов в зависимости от изменения их строения и назначения. Кроме того, данное техническое решение предполагает использование лишней операции с применением измерительного конуса, что требует дополнительных затрат времени на осуществление самого процесса измерения. Также измерительный конус имеет массу, отличную от падающего конуса, что обуславливает дополнительную погрешность при измерении.
Техническим результатом заявляемого устройства является расширение функциональных возможностей и повышение быстродействия процесса испытания.
Указанный результат достигается тем, что в устройстве для определения прочности геосинтетических материалов при динамическом продавливании, содержащем стойку прибора, кольцевой механизм для зажима испытуемого образца в горизонтальном положении, защитный экран, конус и направляющий стержень, согласно полезной модели, между цилиндрической поверхностью основания конуса и направляющим стержнем расположен датчик усилия продавливания, электрически соединенный через усилитель с измерительным устройством, другой конец направляющего стержня через муфту соединен со штоком электродвигателя линейного перемещения, который, в свою очередь, электрически через блок управления соединен с датчиком положения конуса.
Достижение технического результата, заключающегося в расширении функциональных возможностей устройства и повышение быстродействия процесса измерения, достигается за счет возможности регулирования усилия продавливания в зависимости от вида геосинтетического материала, а также получения дополнительной характеристики, показывающей функциональную зависимость между усилием и площадью продавливания, а также за счет исключения дополнительной измерительной операции с использованием измерительного конуса, что способствует также снижению трудоемкости испытаний. Фиксированное расположение датчика положения конуса на направляющем стержне отражает конкретную величину площади продавливания образца конусом и соответствующим значением усилия продавливания, которое отображается измерительным устройством. Таким образом, изменяя расположение датчика положения конуса получают функциональную зависимость между усилием и площадью продавливания, что расширяет функциональные возможности заявляемого устройства.
На чертеже показана общая схема заявляемого устройства.
Устройство для определения прочности геосинтетических материалов при динамическом продавливании содержит стойку 1, в основании которой находятся регулировочные винты 2 для установки ее в вертикальное положение. Над основанием с амортизационным слоем 3 расположен кольцевой механизм 4 для зажима испытуемого образца 5 в горизонтальном положении, который закреплен зажимными винтами 6. Над кольцевым механизмом размещен цилиндрический защитный экран 7, ось которого параллельна стойке 1. Параллельно стойке 1 соосно с защитным экраном 7 расположен электродвигатель 8 линейного перемещения со штоком 9. Электродвигатель 8 линейного перемещения электрически соединен с блоком управления 10 с реверсивной кнопкой, а также датчиком положения 11 конуса 12. Шток 9 соосно соединен с направляющим стержнем 13 посредством муфты 14. На направляющем стержне 13 закреплен конус 12, на цилиндрической поверхности основания которого размещен датчик усилия продавливания 15, который электрически соединен с усилителем 16 и измерительным устройством 17.
Устройство работает следующим образом.
Подготовленный для испытания образец 5 плотного тканого (нетканого) геосинтетического материала (черт.) помещают в кольцевой механизм 4 для зажима испытуемого образца 5 в горизонтальном положении и фиксируют его зажимными винтами 6 без провисания. Стойку 1 прибора фиксируют в вертикальном положении с помощью регулировочных винтов 2. С помощью блока управления 10 включают электродвигатель 8 линейного перемещения, при этом линейно вниз перемещаются шток 9 электродвигателя 8 линейного перемещения, направляющий стержень 13 с датчиком усилия продавливания 15 и конусом 12. При этом сигнал с датчика усилия продавливания 15 поступает через усилитель 16 в измерительное устройство 17. При срабатывании датчика положения конуса 11 осуществляется остановка счета измерительного устройства 17, подается электрический сигнал в блок управления 10 и электродвигатель 8 выключается и перемещение конуса 12 прекращается. В дальнейшем снимают показания с измерительного устройства 17 о значении усилия продавливания в соответствующих единицах измерения. В исходное положение конус 12 возвращается реверсивной кнопкой в блоке управления 10.