Definirea energiei și puterii tensiune de suprafata corespunde unității de măsură de energie și putere. Unitatea de energie este J/m2, putere - N/m... Expresiile de energie și putere sunt echivalente, iar valoarea numerică este aceeași în ambele dimensiuni. Deci pentru apă la 293 K:

O dimensiune este ușor de dedus din alta:

SI: J / m 2 = N ∙ m / m 2 = N / m;

Influența diverșilor factori asupra valorii

Tensiune de suprafata

Influență natura chimica substante

Tensiunea superficială este munca cheltuită pentru a rupe legăturile intermoleculare. Prin urmare, cu cât legăturile intermoleculare sunt mai puternice într-un corp dat, cu atât este mai mare tensiunea superficială a acestuia la interfața cu faza gazoasă. În consecință, tensiunea superficială este mai mică pentru lichidele nepolare cu legături intermoleculare slabe și mai mare pentru lichidele polare. Substanţe cu intermoleculare legături de hidrogen precum apa.

Tabelul 9.1

Tensiunea superficială și energia de suprafață specifică a unor substanțe la interfața cu aerul

* - sunt date valorile energiei specifice de suprafață

Influența temperaturii

Odată cu creșterea temperaturii, distanța dintre molecule crește, cu creșterea temperaturii, tensiunea superficială a lichidelor individuale scade, adică relația este îndeplinită:

Pentru multe lichide, dependență σ = f (T) este aproape de liniar. Extrapolarea relației liniare la axa absciselor determină temperatura critică T C a acestei substante. La această temperatură, sistemul lichid-vapori în două faze încetează să mai existe și devine monofazat.

Pentru multe substanțe, coeficienții de temperatură ai tensiunii superficiale sunt aproximativ de la –0,1 la –0,2 mJ / (m 2 K).

Influența naturii fazelor adiacente

Tensiune de suprafata ( σ 12) la interfața dintre două lichide 1 și 2 depinde de natura lor chimică (polaritate). Cu cât diferența dintre polaritățile lichidelor este mai mare, cu atât este mai mare tensiunea superficială la interfața dintre ele (regula lui Rebinder).

Cantitativ, tensiunea superficială interfacială la interfața a două lichide saturate reciproc poate fi calculată folosind regula Antonov aproximativă.

Regula lui Antonov (1907): Dacă lichidele sunt limitate solubile unele în altele, atunci tensiunea superficială la limita w 1 / w 2 este egală cu diferența dintre tensiunile de suprafață ale lichidelor saturate reciproc la limita lor cu aerul sau cu vaporii lor:

Udare

Udare- interacțiunea unui lichid cu un solid sau alt corp lichid în prezența contactului simultan a trei faze nemiscibile, dintre care una este de obicei un gaz (aer).

Când o cantitate mică de lichid este aplicată pe suprafața unui solid sau pe suprafața altui lichid cu o densitate mare, sunt posibile două cazuri: în primul caz, lichidul ia forma unei picături, în celălalt caz. se raspandeste. Să luăm în considerare primul proces, când o picătură nu se răspândește pe suprafața altui corp.

Trei forțe acționează pe unitatea de lungime a perimetrului:

1. Energia de suprafață a unui solid, având tendința de a scădea, întinde picătura peste suprafață. Această energie este egală cu tensiunea superficială a unui solid la limita cu aerul σ TG.

2. Energia de suprafață la interfața solid-lichid σ TJ tinde să comprima picătura, adică energia de suprafață este redusă prin reducerea suprafeței.

3. Energia de suprafață la interfața dintre o picătură de lichid și aer σ LHîndreptată tangenţial la suprafaţa sferică a picăturii.

Injecţie θ , format din tangente la suprafețele interfaciale, delimitând lichidul umezit, și având un vârf la interfața celor trei faze, se numește unghi de contact sau unghi de contact.

Proiecția vectorului σ LH pe axa orizontală este produsul σ LH · cos θ .

In conditii de echilibru:

σ TG = σ TG + σ LG · cos θ, (9.8)

. (9.9)

Relația rezultată (9.9) se numește Ecuația lui Young .

În funcție de valorile unghiului de contact de echilibru, există trei tipuri principale de umectare:

Analiza ecuației lui Young

1. Dacă σ TG> σ TG, atunci cos θ> 0și θ < 90° (unghi de contact) acut - umezire .

Exemplu: apă pe suprafața unui metal acoperit cu o peliculă de oxid. Cu cât unghiul este mai mic θ si mai mult cos θ , cu atât udarea este mai bună.

3. Dacă σ TG = σ TG, atunci cos θ = 0 iar θ = 90 ° este granița dintre umectare și neumectare.

4. Dacă , atunci cos θ = 1și θ = 0 ° - umezire completă (împrăștiere) - picătura se întinde într-o peliculă subțire. Exemplu: mercur pe suprafața plumbului fără peliculă de oxid.

Neumezire completă, adică o astfel de poziție când θ = 180 °, nu se observă, deoarece atunci când corpurile condensate intră în contact, energia de suprafață scade întotdeauna.

Umiditatea unor solide cu apă se caracterizează prin următoarele unghiuri de contact: cuarț - 0 °, malachit - 17 °, grafit - 55 °, parafină - 106 °. Teflonul este cel mai rău umezit cu apă, unghiul de umectare este de 120 °.

Diferite lichide udă aceeași suprafață în mod inegal. Conform regula aproximativa - lichidul care este mai apropiat ca polaritate de substanța umedă umezește mai bine suprafața.

În funcție de tipul de umectare selectivă, toate solidele sunt împărțite în trei grupe:

· Hidrofil (oleofob ) materiale - mai bine umezit cu apă decât hidrocarburile nepolare: cuarț, silicați, carbonați, oxizi și hidroxizi de metal, minerale (unghi de contact mai mic de 90 ° față de partea apei).

· Materiale hidrofobe (oleofile). - mai bine umezit cu lichide nepolare decât apa: grafit, cărbune, sulf, parafină, teflon.

Exemplul 9.1. Determinați unghiul de contact format de o picătură de apă pe un solid, dacă tensiunea superficială la limită este aer solid, apă-solid și apă-aer sunt, respectiv, egale: 0,057; 0,020; 0,074 J/m2. Va uda apa aceasta suprafata?

Soluţie:

Conform legii lui Jung:

cos θ< 0 și θ> 90 °- aceasta suprafata nu este umezita cu apa.

Flotația

Flotația este una dintre cele mai comune metode de prelucrare a mineralelor. Această metodă îmbogățește aproximativ 90% din minereurile metalice neferoase, cărbunele, sulful și alte materiale naturale.

Îmbunătățirea prin flotație (separarea) se bazează pe umecbilitatea diferită a apei a mineralelor valoroase și a rocii sterile. În cazul flotarii cu spumă, aerul este barbotat printr-o suspensie apoasă de minereu zdrobit (pulpă), la bulele cărora li se aderă particule hidrofobe ale unui mineral valoros (metale pure sau sulfurile lor), apoi plutesc la suprafața apei, iar cu spuma formată sunt îndepărtate mecanic pentru prelucrare ulterioară. Roca sterilă (cuarț, aluminosilicați) este bine umezită cu apă și se depune în mașinile de flotație.

Exemplul 9.2. Pe suprafața apei s-a turnat pulbere de cuarț și sulf. La ce fenomen se poate aștepta dacă unghiul de contact pentru cuarț este de 0 ° și pentru sulf de 78 °.

Soluţie:

Deoarece pentru cuarț θ = 0 ° - umezire completă, apoi cuarțul va fi umezit complet cu apă și se va depune pe fundul recipientului. Unghiul de contact pentru sulf este aproape de 90 °, prin urmare, pulberea de sulf va forma o suspensie pe suprafața apei.

Caracteristicile unei interfețe curbate

În fizică, forța de tracțiune este forța care acționează asupra unei frânghii, snur, cablu sau un obiect similar sau un grup de obiecte. Orice lucru care este tras, suspendat, susținut sau legănat de o frânghie, cablu, cablu și așa mai departe, este supus unei forțe de tragere. Ca toate forțele, tensiunea poate accelera obiectele sau poate determina deformarea acestora. Abilitatea de a calcula forța de tracțiune este o abilitate importantă nu numai pentru studenții la fizică, ci și pentru ingineri, arhitecți; Cei care construiesc case stabile trebuie să știe dacă o anumită frânghie sau cablu poate rezista forței de tragere a greutății obiectului, astfel încât să nu se lade sau să nu se prăbușească. Începeți să citiți articolul pentru a afla cum să calculați forța de tracțiune în unele sisteme fizice.

Pași

Determinarea forței de întindere pe un fir

1. Determinați forțele la fiecare capăt al filetului. Forța de tragere a unui fir dat, frânghie, este rezultatul forțelor care trag frânghia la fiecare capăt. Vă reamintim forta = masa × acceleratie... Presupunând că frânghia este întinsă, orice modificare a accelerației sau a masei unui obiect suspendat de frânghie va schimba tensiunea din frânghie în sine. Nu uita de accelerație constantă gravitația - chiar dacă sistemul este în repaus, componentele sale sunt obiecte gravitaționale. Putem presupune că forța de tracțiune a unei frânghii dată este T = (m × g) + (m × a), unde „g” este accelerația gravitației oricăruia dintre obiectele susținute de frânghie, iar „a” este orice altă accelerație, care acționează asupra obiectelor.

   • Pentru a rezolva multe probleme fizice, presupunem frânghie perfectă- cu alte cuvinte, frânghia noastră este subțire, nu are masă și nu se poate întinde sau rupe.
   • Ca exemplu, să luăm în considerare un sistem în care o sarcină este suspendată de o grindă de lemn folosind o singură frânghie (vezi imaginea). Nici sarcina în sine și nici frânghia nu se mișcă - sistemul este în repaus. Ca urmare, știm că pentru ca sarcina să fie în echilibru, forța de tensiune trebuie să fie egală cu forța gravitațională. Cu alte cuvinte, Forța de tragere (F t) = Gravitație (F g) = m × g.
     • Să presupunem că sarcina are o masă de 10 kg, prin urmare, forța de tracțiune este de 10 kg × 9,8 m / s 2 = 98 Newtoni.

2. Luați în considerare accelerația. Gravitația nu este singura forță care poate afecta forța de tragere a unei frânghii - orice forță aplicată unui obiect pe frânghie cu accelerație produce același efect. Dacă, de exemplu, un obiect suspendat de o frânghie sau cablu este accelerat de o forță, atunci forța de accelerație (masă × accelerație) se adaugă la forța de tracțiune generată de greutatea acelui obiect.

   • Să presupunem că în exemplul nostru o sarcină de 10 kg este suspendată pe o frânghie și, în loc să fie atașată de o grindă de lemn, este trasă în sus cu o accelerație de 1 m/s 2. În acest caz, trebuie să luăm în considerare accelerația sarcinii, precum și accelerația gravitației, după cum urmează:
     • F t = F g + m × a
     • F t = 98 + 10 kg × 1 m / s 2
     • Ft = 108 Newtoni.

3. Luați în considerare accelerația unghiulară. Un obiect pe o frânghie care se învârte în jurul unui punct considerat a fi centru (precum un pendul) exercită tensiune asupra frânghiei prin forța centrifugă. Forța centrifugă este forța de tragere suplimentară pe care o creează o frânghie prin „împingerea” acesteia în interior, astfel încât sarcina continuă să se miște în arc, mai degrabă decât în ​​linie dreaptă. Cu cât obiectul se mișcă mai repede, cu atât forța centrifugă este mai mare. Forța centrifugă (F c) este egală cu m × v 2 / r unde „m” este masa, „v” este viteza și „r” este raza cercului de-a lungul căruia se mișcă sarcina.

   • Deoarece direcția și valoarea forței centrifuge se modifică în funcție de modul în care obiectul se mișcă și își modifică viteza, tensiunea totală pe frânghie este întotdeauna paralelă cu frânghia în punctul central. Amintiți-vă că gravitația acționează în mod constant asupra obiectului și îl trage în jos. Deci, dacă obiectul se balansează vertical, tensiune maximă cel mai puternicîn punctul cel mai de jos al arcului (pentru un pendul acesta se numește punct de echilibru) când obiectul atinge viteza maximă și cel mai slabîn partea de sus a arcului pe măsură ce obiectul încetinește.
   • Să presupunem că, în exemplul nostru, obiectul nu mai accelerează în sus, ci se balansează ca un pendul. Lăsați frânghia noastră să aibă o lungime de 1,5 m, iar sarcina noastră se mișcă cu o viteză de 2 m / s, în timp ce trece prin cel mai de jos punct de balansare. Dacă trebuie să calculăm forța de tracțiune în punctul cel mai de jos al arcului, atunci când este cea mai mare, atunci mai întâi trebuie să aflăm dacă sarcina experimentează o presiune gravitațională egală în acest punct, ca în starea de repaus - 98 Newtoni. Pentru a găsi forță centrifugă suplimentară, trebuie să rezolvăm următoarele:
     • F c = m × v 2 / r
     • F c = 10 × 2 2 /1,5
     • F c = 10 × 2,67 = 26,7 Newtoni.
     • Astfel, tensiunea totală va fi 98 + 26,7 = 124,7 Newtoni.

4. Rețineți că forța de tracțiune datorată gravitației se modifică pe măsură ce sarcina trece prin arc. După cum sa menționat mai sus, direcția și magnitudinea forței centrifuge se schimbă pe măsură ce obiectul se balansează. În orice caz, deși forța gravitațională rămâne constantă, forța netă de tracțiune datorată gravitației schimbari de asemenea. Când obiectul balansoar este nuîn punctul cel mai de jos al arcului (punctul de echilibru), gravitația îl trage în jos, dar forța de tracțiune îl trage în sus sub un unghi. Din acest motiv, forța de tragere trebuie să reziste unei părți din forța gravitațională, și nu întregii ei.

   • Împărțirea forței gravitaționale în doi vectori vă poate ajuta să vizualizați această stare. În orice punct al arcului unui obiect care se balansează vertical, frânghia formează un unghi „θ” cu o linie prin punctul de echilibru și centrul de rotație. De îndată ce pendulul începe să se balanseze, forța gravitațională (m × g) este împărțită în 2 vectori - mgsin (θ), acționând tangențial la arc în direcția punctului de echilibru și mgcos (θ), acționând paralel cu forta de tensiune, dar in direcție opusă... Tensiunea poate rezista doar mgcos (θ) - forța îndreptată împotriva ei - nu toată forța gravitațională (cu excepția punctului de echilibru, unde toate forțele sunt aceleași).
   • Să presupunem că atunci când pendulul este înclinat cu 15 grade față de verticală, se mișcă cu o viteză de 1,5 m/s. Vom găsi forța de tracțiune prin următoarele acțiuni:
     • Raportul dintre forța de tensiune și forța de gravitație (T g) = 98cos (15) = 98 (0,96) = 94,08 Newtoni
     • Forța centrifugă (F c) = 10 × 1,5 2 / 1,5 = 10 × 1,5 = 15 Newtoni
     • Tensiune maximă = T g + F c = 94,08 + 15 = 109,08 Newtoni.

5. Calculați frecarea. Orice obiect care este tras de frânghie și experimentează o forță de „frânare” de la frecarea altui obiect (sau fluid) transferă acest efect asupra tensiunii din frânghie. Forța de frecare dintre două obiecte se calculează în același mod ca în orice altă situație - conform următoarei ecuații: Forța de frecare (scrisă de obicei ca F r) = (mu) N, unde mu este coeficientul forței de frecare dintre obiecte și N este forța obișnuită de interacțiune între obiecte sau forța cu care acestea se apasă unele pe altele. Rețineți că frecarea în repaus - frecarea care apare ca urmare a încercării de a aduce un obiect în repaus în mișcare - este diferită de frecarea în mișcare - frecarea care rezultă din încercarea de a forța un obiect în mișcare să continue să se miște.

   • Să presupunem că încărcătura noastră de 10 kg nu se mai balansează, acum este tractată orizontal cu o frânghie. Să presupunem că coeficientul de frecare al mișcării pământului este de 0,5 și sarcina noastră se mișcă cu o viteză constantă, dar trebuie să îi dăm o accelerație de 1 m/s 2. Această problemă introduce două modificări importante - în primul rând, nu mai trebuie să calculăm forța de tragere în raport cu gravitația, deoarece frânghia noastră nu suportă greutatea. În al doilea rând, va trebui să calculăm tensiunea datorată frecării, precum și datorită accelerației masei sarcinii. Trebuie să decidem următoarele:
     • Forța obișnuită (N) = 10 kg și × 9,8 (accelerație gravitațională) = 98 N
     • Forța de frecare a mișcării (F r) = 0,5 × 98 N = 49 Newtoni
     • Forța de accelerație (F a) = 10 kg × 1 m / s 2 = 10 Newtoni
     • Tensiune totală = F r + F a = 49 + 10 = 59 Newtoni.

   Calcularea forței de tracțiune pe mai multe toroane

   1. Ridicați greutăți paralele verticale folosind scripetele. Blocurile sunt mecanisme simple constând dintr-un disc suspendat care permite inversarea direcției forței de tragere a frânghiei. Într-o configurație simplă de bloc, frânghia sau cablul trece de la sarcina suspendată în sus la bloc, apoi în jos la o altă sarcină, creând astfel două secțiuni de frânghie sau cablu. În orice caz, tensiunea în fiecare dintre secțiuni va fi aceeași, chiar dacă ambele capete sunt trase de forțe de mărimi diferite. Pentru un sistem de două mase suspendate vertical într-un bloc, forța de tracțiune este de 2g (m 1) (m 2) / (m 2 + m 1), unde „g” este accelerația gravitației, „m 1” este masa primului obiect, „ m 2 ” este masa celui de-al doilea obiect.

      • Rețineți următoarele, problemele fizice presupun că blocurile sunt perfecte- nu au masa, frecare, nu se rup, nu se deformeaza si nu se despart de coarda care le sustine.
      • Să presupunem că avem două greutăți suspendate vertical la capetele paralele ale frânghiei. O sarcină are o masă de 10 kg, iar a doua are o masă de 5 kg. În acest caz, trebuie să calculăm următoarele:
        • T = 2g (m 1) (m 2) / (m 2 + m 1)
        • T = 2 (9,8) (10) (5) / (5 + 10)
        • T = 19,6 (50) / (15)
        • T = 980/15
        • T = 65,33 Newtoni.
      • Rețineți că, deoarece o greutate este mai grea, toate celelalte elemente sunt egale, acest sistem va începe să accelereze, prin urmare, o greutate de 10 kg se va deplasa în jos, forțând a doua greutate să urce.

   2. Suspendați greutăți folosind blocuri cu șiruri verticale neparalele. Blocurile sunt adesea folosite pentru a direcționa forța de tragere într-o altă direcție decât în ​​sus sau în jos. Dacă, de exemplu, o sarcină este suspendată vertical de la un capăt al unei frânghii, iar celălalt capăt ține sarcina într-un plan diagonal, atunci sistemul neparalel de blocuri ia forma unui triunghi cu unghiuri în puncte cu primul încărcare, al doilea și blocul în sine. În acest caz, tensiunea din frânghie depinde atât de forța gravitațională, cât și de componenta forței de tragere, care este paralelă cu partea diagonală a frânghiei.

      • Să presupunem că avem un sistem cu o sarcină de 10 kg (m 1) suspendată vertical, conectat la o sarcină de 5 kg (m 2) situată pe plan înclinat 60 de grade (această pantă este considerată fără frecare). Pentru a găsi tensiunea în frânghie, cel mai simplu mod este să scrieți mai întâi ecuații pentru forțele care accelerează greutățile. Apoi procedăm astfel:
        • Sarcina suspendată este mai grea, nu există frecare, așa că știm că accelerează în jos. Tensiunea din frânghie trage în sus, astfel încât se accelerează în raport cu forța rezultantă F = m 1 (g) - T sau 10 (9.8) - T = 98 - T.
        • Știm că sarcina pe un plan înclinat este accelerată în sus. Deoarece nu are frecare, știm că tensiunea trage sarcina în sus în avion și o trage în jos numai propria ta greutate. Componenta forței care trage în jos pe cea înclinată se calculează ca mgsin (θ), deci în cazul nostru putem concluziona că aceasta se accelerează în raport cu forța rezultantă F = T - m2 (g) sin (60) = T - 5 ( 9,8) (0,87) = T - 42,14.
        • Dacă echivalăm aceste două ecuații, obținem 98 - T = T - 42,14. Găsiți T și obțineți 2T = 140,14 sau T = 70,07 Newtoni.

   3. Folosiți mai multe șuvițe pentru a atârna obiectul. Pentru a încheia, să ne imaginăm că un obiect este suspendat de un sistem de frânghii „în formă de Y” - două frânghii sunt fixate de tavan și se întâlnesc în punctul central de la care provine a treia frânghie cu sarcină. Forța de tragere a celei de-a treia frânghii este evidentă - o simplă tragere datorată gravitației sau m (g). Tensiunile de pe celelalte două frânghii sunt diferite și ar trebui să se adună la o forță egală cu forța gravitațională în poziție verticală și zero în ambele direcții orizontale, presupunând că sistemul este în repaus. Tensiunea din frânghie depinde de greutatea sarcinilor suspendate și de unghiul cu care fiecare frânghie este deviată de tavan.

      • Să presupunem că în sistemul nostru în formă de Y, greutatea inferioară are o masă de 10 kg și este suspendată de două frânghii, dintre care una se află la 30 de grade de tavan și cealaltă la 60 de grade. Dacă trebuie să găsim tensiunea în fiecare dintre frânghii, trebuie să calculăm componentele orizontale și verticale ale tensiunii. Pentru a găsi T 1 (tensiunea într-o frânghie cu o pantă de 30 de grade) și T 2 (o tensiune într-o frânghie cu o pantă de 60 de grade), trebuie să rezolvi:
        • Conform legilor trigonometriei, raportul dintre T = m (g) și T 1 și T 2 este egal cu cosinusul unghiului dintre fiecare dintre frânghii și tavan. Pentru T 1, cos (30) = 0,87, ca și pentru T 2, cos (60) = 0,5
        • Înmulțiți tensiunea din funia de jos (T = mg) cu cosinusul fiecărui unghi pentru a găsi T 1 și T 2.
        • T 1 = 0,87 × m (g) = 0,87 × 10 (9,8) = 85,26 Newtoni.
        • T 2 = 0,5 × m (g) = 0,5 × 10 (9,8) = 49 Newtoni.

STRUCTURI DIN BETON ARMAT

METODE DE MĂSURARE A FORȚEI DE TENSIUNE A SUPPAPEI

GOST 22362-77

COMITETUL DE STAT AL CONSILIULUI MINISTRILOR URSS
CONSTRUCTIE

Moscova

DEZVOLTAT

Institutul de Cercetare a Betonului și Betonului Armat (NIIZhB) al Comitetului de Stat pentru Construcții al URSS

Directorul K.V. Mihailov

Conducători ai temei: G.I. Berdichevsky, V.A. Klevtsov

Interpreți: V.T. Dyachenko, Yu.K. Zhulev, N.A. Markov, S.A. Madatyan

Institutul de Cercetare Uniune pentru Tehnologia Fabricii de Produse și Structuri din Beton Prefabricat (VNII din beton armat) al Ministerului Industriei Materialelor de Construcții al URSS

Directorul G.S. Ivanov

Supraveghetor de subiecte E.Z. Ermakov

Executorul V.N. Marukhin

Laboratorul de cercetare în mecanica fizică și chimică a materialelor și proceselor tehnologice ale Glavmospromstroimaterialov

Directorul A.M. Gorşkov

Conducătorul și interpretul temei este E.G. Ratz

Institutul de Cercetare a Structurii de Construcții (NIISK) Gosstroy al URSS

Directorul A.I. Burakas

Șeful subiectului este D.A. Korshunov

Interpreți: V.S. Goloborodko, M.V. Sidorenko

INTRODUS de Institutul de Cercetare Științifică a Betonului și Betonului Armat (NIIZhB) al Comitetului de Stat pentru Construcții al URSS

Directorul K.V. Mihailov

PREGĂTIT PENTRU APROBARE de către Departamentul de Reglementare Tehnică și Standardizare al Comitetului de Stat pentru Construcții al URSS

Șef departament V.I. Sychev

Șef departament standardizare în construcții M.M. Novikov

Ch. specialisti: I.S. Lifanov, A.V. Sherstnev

APROBAT ȘI INTRODUS ÎN VIGOARE prin Decretul Comitetului de Stat al Consiliului de Miniștri al URSS pentru Construcții din 1 februarie 1997. nr. 4

STANDARDUL DE STAT AL UNIUNII SSR

Prin decretul Comitetului de Stat al Consiliului de Miniștri al URSS pentru afaceri de construcții din 1 februarie 1977 nr. 4, se stabilește data introducerii.

din 01.07 1977 .

Nerespectarea standardului este pedepsită de lege

Acest standard se aplică structurilor precomprimate din beton armat realizate cu tensiunea armăturii prin metode mecanice, electrotermice, electrotermomecanice și stabilește următoarele metode de măsurare a forței de întindere a armăturii:

metoda de măsurare gravitațională;

metoda de masurare in functie de citirile dinamometrului;

metoda de masurare conform citirilor unui manometru;

metoda de masurare prin valoarea alungirii armaturii;

măsurarea prin metoda de armătură transversală;

metoda de masurare a frecventei.

1. DISPOZIȚII GENERALE

1.1. Aplicarea metodei de măsurare a forței de întindere a armăturii este stabilită în desenele de lucru, standardele sau condițiile tehnice pentru structurile din beton armat precomprimat.

1.2. Măsurarea forței de întindere a armăturii se efectuează în timpul tensiunii acesteia sau după terminarea tensiunii.

1.3. Pentru măsurarea forței de întindere a armăturii se folosesc dispozitive - PRDU, IPN-7, PIN, trecut teste de statși recomandat pentru producția de masă.

Schemele și caracteristicile tehnice ale dispozitivelor sunt date în referință. Este permisă utilizarea altor dispozitive care îndeplinesc cerințele acestui standard.

1.4. Dispozitivele utilizate pentru măsurarea forței de tracțiune a armăturii trebuie verificate în conformitate cu GOST 8.002-71 și au caracteristici de calibrare realizate sub formă de tabele sau grafice.

1.5. Înainte de utilizare, dispozitivul trebuie verificat pentru conformitatea cu cerințele instrucțiunilor de utilizare. Ordinea măsurătorilor trebuie să fie în conformitate cu ordinea prevăzută de această instrucțiune.

1.6. Rezultatele măsurării forței de întindere a armăturii trebuie înregistrate într-un jurnal, a cărui formă este dată în cel recomandat.

2. METODA GRAVITAȚIONALĂ DE MĂSURARE A FORȚEI DE TENSIUNE A VALVĂ

2.1. Metoda gravitațională se bazează pe stabilirea relației dintre forța de întindere a armăturii și masa greutăților care o tensionează.

2.2. Metoda gravitațională este utilizată în cazurile în care tensiunea este efectuată de sarcini direct printr-un sistem de pârghii sau scripete.

2.3. Pentru măsurarea forței de întindere a armăturii se măsoară masa greutăților, prin care se determină forța de întindere a armăturii, ținând cont de sistemul de transfer al forței de la greutăți la armătura tensionată, pierderile prin frecare și alte pierderi. , dacă este cazul. Pierderile în sistemul de transfer al forței de întindere de la greutăți la armătură sunt luate în considerare de un dinamometru la calibrarea sistemului.

2.4. Masa sarcinilor trebuie măsurată cu o eroare de până la 2,5%.

3. MĂSURAREA FORȚEI DE TENSIUNE A VANNEI PRIN INDICAȚIILE DINAMOMETRULUI

3.1. Metoda de măsurare a forței de tracțiune a armăturii în funcție de citirile dinamometrului se bazează pe relația dintre forța de tracțiune și deformațiile dinamometrului.

3.2. Dinamometrul este inclus în circuitul de putere al armăturii între opritoarele de capăt sau în afara acestora în așa fel încât forța de tracțiune a armăturii să fie percepută de către dinamometru.

3.3. Forța de tracțiune a armăturii este determinată de caracteristica de calibrare a dinamometrului.

3.4. Când dinamometrul este conectat la un lanț de mai multe elemente de armare paralele, se măsoară forța totală de tracțiune. Mărimea forței de tracțiune în fiecare element poate fi determinată prin una dintre metodele specificate în, și în acest standard.

3.5. Pentru a măsura forța de tracțiune a armăturii, utilizați dinamometre exemplare în conformitate cu GOST 9500-75. Este permisă utilizarea altor dinamometre cu o clasă de precizie de cel puțin 2,5.

3.6. Valorile citirilor obținute trebuie să fie între 30-100% din scara dinamometrului.

4. MĂSURAREA FORȚEI DE TENSIUNE A VANNEI PRIN INDICAȚIILE MANOMETRULUI

4.1. Metoda de măsurare a forței de întindere în funcție de citirile manometrului se bazează pe relația dintre presiunea din cilindrul cricului, măsurată de manometru, și forța de întindere a armăturii.

4.2. Măsurarea forței de întindere a armăturii în funcție de citirile manometrului este utilizată la tensionarea acesteia cu cricuri hidraulice. Determinarea caracteristicilor metrologice ale cricurilor hidraulice se realizează în conformitate cu GOST 8.136.74.

4.3. Determinarea forței de întindere a armăturii în funcție de citirile manometrului se realizează direct în procesul de tensionare și se finalizează atunci când forța este transferată de la cric la opritoarele matriței sau suportului.

4.4. Cu tensiunea de grup a armăturii se determină forța totală. Mărimea forței de tracțiune a fiecărui element este determinată de una dintre metodele specificate în și acest standard.

4.5. Pentru a măsura forța de tracțiune a armăturii, utilizați manometre exemplificative în conformitate cu GOST 8625-69 cu cricuri hidraulice.

4.6. Clasa de precizie a manometrelor, determinată în conformitate cu GOST 13600-68, trebuie să fie de cel puțin 1,5.

4.7. La măsurarea forței de tracțiune în funcție de citirile manometrului, valorile valorilor obținute ar trebui să fie în intervalul 30-90% din scara manometrului.

4.8. La tensionarea armăturii cu cricuri hidraulice, aceleași manometre sunt instalate în sistemul hidraulic cu care a fost efectuată calibrarea.

5. MĂSURAREA FORȚEI DE TENSIUNE A VALVULUI PRIN VALOAREA ALUNGIRII EI

5.1. Metoda de măsurare a forței de întindere după mărimea alungirii armăturii de pretensionare se bazează pe dependența alungirii armăturii de mărimea tensiunilor, care, ținând cont de aria secțiunii transversale a armăturii , determină forța de tracțiune.

5.2. Metoda de măsurare a forței de întindere a armăturii prin valoarea alungirii acesteia, datorită preciziei sale relativ scăzute, nu se aplică independent, ci în combinație cu alte metode prezentate în, și acest standard.

Precizia relativ scăzută a acestei metode se datorează variabilității proprietăților elastic-plastice ale oțelului de armare, precum și deformabilității formelor și opritoarelor.

5.3. Pentru a măsura forța de întindere după mărimea alungirii, este necesar să se determine valoarea alungirii adevărate a elementului de armătură în timpul tensiunii sale și să aibă o diagramă „tension-alungire” a armăturii.

5.4. Calculul alungirii oțelului de armătură în absența unei diagrame elongare-tensionare este permis să fie efectuat conform formulei date în referință.

5.5. În metoda electrotermică de tensionare cu încălzire în afara matriței, lungimea elementului de armare este atribuită în avans, ținând cont de proprietățile elastoplastice ale oțelului, lungimea matriței, pierderile de tensiune datorate deformării matrițelor, deplasării și prăbușirii. a armăturii se oprește și este monitorizat sistematic. Aceste pierderi sunt stabilite la începutul producției și sunt verificate periodic.

5.6. Metoda de măsurare a forței de tracțiune prin alungirea armăturii este utilizată în combinație cu metodele de măsurare a forței de întindere în funcție de citirile unui manometru sau dinamometru. In acest caz se inregistreaza momentul inceperii deplasarii sagetii manometrului sau dinamometrului si dupa aceea se masoara alungirea armaturii.

rigle de măsurare metalice în conformitate cu GOST 427-75;

bandă de măsurare metalică în conformitate cu GOST 7502-69;

etriere în conformitate cu GOST 166-73.

5.8. Forța de tracțiune a armăturii în termeni de alungire a acesteia este determinată ca produsul ariei secțiunii transversale a acesteia cu cantitatea de efort. În acest caz, aria secțiunii transversale a armăturii luate din lot este determinată în conformitate cu clauza 2.3 din GOST 12004-66.

5.9. Mărimea tensiunilor se determină din diagrama de tracțiune a armăturii luate din același lot. Diagrama este construită în conformitate cu clauza 8 din GOST 12004-66.

5.10. Alungirea armăturii se măsoară cu instrumente instalate direct pe armătură; cadran indicatori în conformitate cu GOST 577-68; extensometre cu pârghie în conformitate cu GOST 18957-73 sau specificate în instrumentele de măsură pentru riscurile aplicate armăturii.

5.11. În cazul tensiunii electrotermice a armăturii cu încălzire în exteriorul matriței, mărimea alungirilor care provoacă solicitarea armăturii se determină ca diferență între alungirile totale și pierderile de prăbușire ale ancorelor și deformarea formei.

5.12. Alungirea totală a armăturii se determină ca diferență între distanțele dintre opritoarele formei de forță sau suportului și lungimea semifabricatului de armătură între ancore, măsurate la aceeași temperatură.

5.13. Valoarea „prăbușirii ancorelor” se determină în funcție de datele de încercare ale ancorelor în conformitate cu punctul 3.9. GOST 10922-76.

5.14. Deformațiile formei la nivelul opritoarelor se determină ca diferență între distanțele dintre acestea înainte și după tensionarea armăturii cu unealta specificată în.

5.15. Măsurarea forței de tracțiune după mărimea alungirii poate fi efectuată în timpul procesului de tensionare și după finalizarea acestuia.

6. MĂSURAREA FORȚEI DE TENSIONARE A VALVULUI PRIN METODA DE ÎNTINDERE TRANSVERSĂ

6.1. Metoda se bazează pe stabilirea relației dintre forța de tragere a armăturii cu o cantitate dată pe direcția transversală și forța de tracțiune a armăturii.

6.2. Retragerea transversală a armăturii poate fi efectuată pe toată lungimea armăturii tensionate între opritoarele matriței (contaxă pe bază de matriță) și pe baza opritoarelor dispozitivului în sine (dispozitive cu bază proprie).

6.3. La tragerea armăturii pe baza formei, dispozitivul se sprijină pe formă, care este o verigă în lanțul de măsurare. Cu un tip pe baza dispozitivului, dispozitivul contactează armătura în trei puncte, dar nu este în contact cu matrița.

6.4. La măsurarea forței de întindere a armăturii prin metoda tipului transversal, armătura nu trebuie să aibă deformații reziduale.

6.5. La măsurarea forței de întindere a armăturii prin metoda guy se folosesc dispozitive mecanice de tip PRDU sau dispozitive electromecanice de tip PIN.

6.6. Dispozitivele utilizate trebuie să aibă o clasă de precizie de cel puțin 1,5; împărțirea scalei nu trebuie să depășească 1% din valoarea limită superioară a tensiunii controlate.

6.7. Eroarea caracteristicii de calibrare nu trebuie să depășească ± 4%.

Un exemplu de estimare a erorii în determinarea caracteristicii de calibrare este dat în referință.

6.8. Locul de instalare a dispozitivelor electromecanice trebuie să fie la cel puțin 5 m distanță de sursele de zgomot electric.

6.9. Raportul dintre deformarea armăturii și lungimea sa nu trebuie să depășească:

1: 150 - pentru armături de sârmă, tijă și frânghie cu diametrul de până la 12 mm;

1: 300 - pentru accesorii de tijă și frânghie cu un diametru mai mare de 12 mm.

6.10. La măsurarea forței de întindere a armăturii, dispozitivul cu propria bază este instalat pe armătură oriunde pe lungimea sa. În acest caz, îmbinările armăturii nu ar trebui să se afle în baza dispozitivului.

6.11. La măsurarea forței de întindere a armăturii cu dispozitive fără bază proprie (cu un suport pe bază de formă), dispozitivele sunt instalate la mijlocul deschiderii dintre opritoare (desen). Deplasarea locului de instalare a dispozitivelor de la mijlocul travei nu trebuie să depășească 2% din lungimea armăturii.

Schema de instalare a instrumentului pentru măsurarea forței de tracțiune a armăturii

1 - formă; 2 - dispozitiv PIN; 3 - dispozitiv IPN-7; 4 - fitinguri; 5 - opriri;

9. DETERMINAREA ȘI EVALUAREA FORȚEI DE TENSIUNE A SUPPAPEI

9.1. Forța de întindere a armăturii este determinată ca media aritmetică a rezultatelor măsurătorii. În acest caz, numărul de măsurători trebuie să fie de cel puțin 2.

9.2. Forța de tracțiune a armăturii se evaluează prin compararea valorilor forțelor de tracțiune ale armăturii obținute în timpul măsurării cu forța de tracțiune specificată în desenele standard sau de lucru pentru structurile din beton armat; în acest caz, abaterea rezultatelor măsurătorilor nu trebuie să depășească abaterile admise.

9.3. Evaluarea rezultatelor determinării forței de întindere a armăturii prin alungirea acesteia se realizează prin compararea alungirii efective cu alungirea determinată prin calcul.

Alungirea reală nu trebuie să difere de valorile calculate cu mai mult de 20%.

Un exemplu de calcul al alungirii oțelului de armare este dat în fișa tehnică.

10. CERINȚE DE SIGURANȚĂ

10.1. Persoanele instruite în regulile de siguranță, care au studiat proiectarea dispozitivului și tehnologia de măsurare a forței de tracțiune au voie să măsoare forța de tracțiune a armăturii,

10.2. Trebuie elaborate și implementate cu strictețe măsuri pentru a asigura respectarea cerințelor de siguranță în cazul ruperii supapei la măsurarea forței de tracțiune.

10.3. Persoanele care nu sunt implicate în măsurarea forței de tracțiune a armăturii nu trebuie să se afle în zona armăturii tensionate.

10.4. Pentru persoanele care participă la măsurarea forței de întindere a armăturii, trebuie asigurată o protecție fiabilă cu scuturi, plase sau cabine portabile special echipate, cleme de stocare detașabile și copertine care protejează împotriva eliberării apucătorilor și a tijelor de armare sparte.

APENDICE 1

Referinţă

DIAGRAME SI CARACTERISTICI TEHNICE ALE DISPOZITIVELOR PRDU, IPN-7 SI PIN

dispozitiv PRDU

Acțiunea dispozitivului PRDU la măsurarea forței de întindere a armăturii tijei și a frânghiilor se bazează pe tracțiunea elastică a elementului de armare la mijlocul travei dintre opritoare, iar la măsurarea forței de întindere a sârmei, tragerea acestuia la baza cadrului de oprire al dispozitivului. Deformarea arcului dispozitivului este măsurată cu un indicator cadran în conformitate cu GOST 577-68, care este citirea dispozitivului de control.

Transversal pe axa armăturii, se creează o mișcare constantă a sistemului din două verigi conectate succesiv: un element de armare tensionat și un arc al dispozitivului.

Odată cu o creștere a forței armăturii tensionate, rezistența la tijul transversal crește și mișcarea acestuia scade și, prin urmare, deformarea arcului dispozitivului crește, adică. citirile indicatorului dispozitivului.

Caracteristica de calibrare a dispozitivului depinde de diametrul și lungimea armăturii atunci când se lucrează la baza matriței și numai de diametru când se lucrează la baza cadrului de oprire.

Dispozitivul PRDU este format dintr-un corp, o balama cu tub de ghidare, un șurub de plumb cu cadran și mâner, un arc cu piuliță sferică, un cârlig de tensionare, un indicator, un opritor sau un cadru de oprire (acest anex).

Când se măsoară forța de tracțiune a armăturii tijei și a frânghiilor, dispozitivul este instalat cu accent pe un suport, palet sau formă. Cârligul de prindere este adus sub tijă sau frânghie, iar prin rotirea șurubului de plumb de mânerul acestuia se asigură contactul cu tija sau frânghia. Prin rotirea în continuare a șurubului de plumb, se creează o retragere preliminară a armăturii, a cărei valoare este fixată de un indicator.

La sfârșitul bretei preliminare, în funcție de risc, poziția membrului conectat rigid la șurubul de plumb este marcată pe corp (suprafața laterală a membrului este împărțită în 100 de părți), apoi rotirea cablului. șurubul este continuat pentru câteva rotații.

După finalizarea numărului de rotații selectat, înregistrați citirile indicatorului (Control2). Forța de întindere a armăturii este determinată de caracteristica de calibrare a dispozitivului P = f (Control2).

La măsurarea forței de tracțiune a unui fir de armare cu diametrul mai mic de 5 mm, opritorul este înlocuit cu un cadru de oprire cu o bază de 600 mm, iar cârligul de prindere este înlocuit cu un cârlig mic. Forța de întindere a firului este determinată de caracteristica de calibrare a dispozitivului cu cadrul instalat.

Dacă este imposibil să plasați opritorul dispozitivului în planul dintre pereții matrițelor (plăci cu nervuri, plăci de acoperire etc.), aceasta poate fi observată printr-o foaie suport cu orificiu pentru trecerea unei tije cu un cârlig.

Dispozitiv IPN-7

Aparatul constă dintr-un frecvențămetru de joasă frecvență cu un amplificator, plasat într-o carcasă, un contor și un traductor de măsurare primar conectat printr-un fir la amplificator (acest anexă).

Diagrama dispozitivului PRDU

1 - accent; 2 - primăvară; 3 - indicator; 4 - cadru; 5 - balama; 6 - membru cu mâner; 7 - baza proprie; 8 - cârlig

Schema dispozitivului IPN-7

1 - corpul aparatului; 2 - tejghea; 3 - firul; 4 - convertor primar

Principiul de funcționare al dispozitivului se bazează pe determinarea frecvenței vibrațiilor naturale ale armăturii tensionate, care depinde de tensiune și lungimea acesteia.

Vibrațiile armăturii sunt cauzate de un impact transversal sau de alte mijloace. Traductorul de măsurare primar al dispozitivului percepe vibrațiile mecanice, le transformă în vibrații electrice, a căror frecvență, după amplificare, este numărată de contorul electromecanic al dispozitivului. Prin frecvența vibrațiilor naturale, folosind caracteristica de calibrare, se determină forța de întindere a armăturii diametrelor, claselor și lungimii corespunzătoare.

dispozitiv PIN

Dispozitivul este format dintr-un cadru cu opritoare, un excentric cu dispozitiv de pârghie, o piuliță de reglare, un element elastic cu tensiometre, un cârlig și elemente de circuit electric, situate într-un compartiment separat, care conțin un amplificator și un dispozitiv de calcul (acesta apendice).

Dispozitivul măsoară forța necesară pentru deplasarea laterală a armăturii tensionate cu o cantitate predeterminată.

Deplasarea laterală specificată a armăturii în raport cu opritoarele atașate cadrului dispozitivului este creată prin deplasarea mânerului excentric în poziția stângă. În acest caz, pârghia mișcă șurubul piuliței de reglare cu o sumă în funcție de excentricitatea excentricului. Forța necesară pentru deplasare depinde de forța de întindere a armăturii și se măsoară prin deformațiile elementului elastic.

Dispozitivul este calibrat pentru fiecare clasă și diametru al armăturii. Citirile sale nu depind de lungimea armăturii tensionate.

Diagrama dispozitivului PIN

1 - se opreste; 2 - cadru; 3 - excentric; 4 - piulita de reglare; 5 - un element elastic cu tensiometre din sârmă (situat sub carcasă); 6 - cârlig; 7 - cutie cu elemente de circuit electric.

Principalele caracteristici tehnice ale dispozitivelor

Tip de dispozitiv	Forța de tensiune, tf		Diametru armătură, mm		Lungimea barei de armare, m		Lungimea bazei proprii a dispozitivului, mm	Greutatea aparatului, kg
							Fără propria ta bază
						Fără limite
							Fără propria ta bază
						Fără limite

ANEXA 2

REVISTĂ
înregistrarea rezultatelor măsurătorilor forței de întindere a armăturii

Data măsurătorii

Categorie de obiect

Datele supapei

Datele instrumentului

Indicații de scară

Forța de întindere a armăturii, tf

Abaterea de la valorile de proiectare

Notă

Numărul elementelor de armătură

Clasa de armare, clasa otel

Diametru, mm

Lungime, mm

Forța de tracțiune de proiectare (evaluare și toleranță

Tip și număr

Multiplicator de scară

Indicatori de referință

prima dimensiune

a 2-a dimensiune

a 3-a dimensiune

Media a 3 măsurători ținând cont de multiplicatorul de scară

În § 7.1 Au fost luate în considerare experimentele, indicând tendința de contractare a suprafeței lichide. Această contracție este cauzată de tensiunea superficială.

Forța care acționează de-a lungul suprafeței lichidului perpendicular pe linia care delimitează această suprafață și tinde să o reducă la minim, se numește forță de tensiune superficială.

Măsurarea forței tensiunii superficiale

Pentru a măsura forța tensiunii superficiale, să facem următorul experiment. Luați un cadru de sârmă dreptunghiular, din care o parte AB lungimea l se poate deplasa cu frecare redusă în plan vertical. După ce am scufundat cadrul într-un vas cu apă cu săpun, obținem o peliculă de săpun pe el (Fig. 7.11, a). De îndată ce scoatem cadrul din apa cu săpun, firul AB va începe imediat să se miște. Pelicula de săpun își va micșora suprafața. Prin urmare, pe amânare AB o forţă acţionează perpendicular pe fir faţă de film. Aceasta este forța de tensiune superficială.

Pentru a preveni mișcarea firului, trebuie să-i aplicați o anumită forță. Pentru a crea această forță, puteți atașa un arc moale atașat la baza trepiedului de sârmă (vezi Fig. 7.11, o). Forța elastică a arcului împreună cu forța gravitațională care acționează asupra sârmei se vor adăuga la forța rezultată Pentru echilibrul firului, este necesar ca egalitatea
, Unde este forța de tensiune superficială care acționează asupra firului din partea uneia dintre suprafețele filmului (Figura 7.11, b).

De aici
.

De ce depinde forța de tensiune superficială?

Dacă mutați firul în jos o distanță h, apoi o forță externă F 1 = 2 F va face treaba

(7.4.1)

Conform legii conservării energiei, această muncă este egală cu modificarea filmului de energie (în acest caz a suprafeței). Energia de suprafață inițială a unei pelicule de săpun cu o zonă S 1 este egal cu U P 1 = = 2σS 1 , întrucât filmul are două suprafeţe de aceeaşi zonă. Energia finală de suprafață

Unde S 2 - zona filmului după mutarea firului pe o distanță h... Prin urmare,

(7.4.2)

Echivalând părțile din dreapta ale expresiilor (7.4.1) și (7.4.2), obținem:

Prin urmare, forța de tensiune superficială care acționează asupra limitei stratului de suprafață cu o lungime l, este egal cu:

(7.4.3)

Forța de tensiune superficială este direcționată tangențial la suprafață perpendicular pe limita stratului de suprafață (perpendicular pe fir ABîn acest caz, vezi fig. 7.11, a).

Măsurarea coeficientului de tensiune superficială

Există multe moduri de a măsura tensiunea superficială a lichidelor. De exemplu, tensiunea superficială a poate fi determinată utilizând configurația prezentată în Figura 7.11. Vom lua în considerare o altă metodă care nu pretinde a fi mai precisă în rezultatul măsurării.

Atașăm la dinamometrul sensibil un fir de cupru îndoit așa cum se arată în Figura 7.12, a. Punem un vas cu apă sub sârmă, astfel încât sârma să atingă suprafața apei (Fig. 7.12, b)și „lipit” de ea. Acum vom coborî încet vasul cu apă (sau, ceea ce este același, ridicăm dinamometrul cu un fir). Vom vedea ca odata cu firul, filmul de apa care il invaluie se ridica, iar citirea dinamometrului creste treptat. Acesta atinge valoarea maxima in momentul ruperii peliculei de apa si "separarii" firului de apa. Dacă îi scadem greutatea din citirile dinamometrului în momentul în care firul este rupt, atunci obținem forța F, egal cu dublul tensiunii superficiale (pelicula de apă are două suprafețe):

Unde l - lungimea firului.

Cu o lungime a firului de 1 = 5 cm și o temperatură de 20 ° C, forța se dovedește a fi egală cu 7,3 · 10 -3 N. Apoi

Rezultatele măsurării tensiunii superficiale a unor lichide sunt prezentate în Tabelul 4.

Tabelul 4

Tabelul 4 arată că lichidele volatile (eter, alcool) au o tensiune superficială mai mică decât lichidele nevolatile, de exemplu, mercurul. Există foarte puțină tensiune superficială în hidrogenul lichid și în special în heliul lichid. În schimb, metalele lichide au o tensiune superficială foarte mare.

Diferența de tensiune superficială a lichidelor se explică prin diferența dintre forțele interacțiunii intermoleculare.