آزمایش اندازه گیری سرعت پالس در بتن ( اولتراسونیک )

 

 

آزمایش اندازه گیری سرعت پالس در بتن ( اولتراسونیک ) یکی از روش های غیر مخرب ارزیابی بتن سخت شده میباشد . این آزمایش غیر مخرب بر روی نمونه های بتن ، بتن پیش تنیده ، پیش ساخته و سازه ها قابل اجرا میباشد .

اولین گزارش‌های اندازه‌گیری سرعت پالس‌هایی که به صورت مکانیکی در بتن تولید شده است اواسط دهه 1940 در آمریکا چاپ شد. مشخص شد سرعت در اصل به خواص الاستیک ماده وابسته است و به هندسه تقریبا هیچ وابستگی ندارد. ارزش احتمالی این روش واضح بود اما مشکلات اندازه‌گیری در آن قابل توجه بود و چند سال بعد به توسعه تجهیزات مکانیکی پالس تکراری در فرانسه منجر شد. تقریبا در همین زمان کاری با استفاده از مبدل‌های الکترواکوستیکی در کانادا و انگلیس انجام شد که مشخص شد بر نوع و فرکانس پالس‌های ایجادشده کنترل بیشتری دارد. این نوع آزمون به صورت روش التراسونیک پیشرفته توسعه یافته است که پالس‌هایی در محدوده فرکانس 150-20 کیلوهرتز را بکار می‌برند که به وسیله مدارات الکترونیکی تولید و ثبت شده است. در آزمون التراسونیکی فلزات معمولا از تکنیک پالس انعکاسی با فرکانس‌های خیلی بالا استفاده می‌شود اما به دلیل پراکندگی زیادی که در رابط‌های ماتریس/سنگدانه و ترک‌های ریز دیده می‌شود، کاربرد این آزمون در مورد بتن آسان نیست. بنابراین، آزمون بتن در حال حاضر عمدتا مبتنی بر اندازه‌گیری سرعت پالس با استفاده از تکنیک‌های فرافرستادن فراصوتی است. این روش به طور گسترده در سراسر جهان مورد قبول بوده و ابزار سبک و قدرتمند مناسبی است که راحت در سایت و نیز آزمایشگاه می‌توان از آن استفاده کرد.

هدف از این آزمایش به دست آوردن پارامترهای زیر است : 

ضربه بر یک حجم جامد، سه نوع موج تولید می‌کند. امواج سطحی دارای جابجایی ذرات بیضوی، کندترین امواج هستند در صورتی که امواج برشی و عرضی با جابجایی ذرات در زوایای قائم به سمت حرکت، سریعتر هستند. امواج طولی دارای جابجایی ذرات در جهت حرکت (که گاهی به امواج فشاری معروف است) مهم‌ترین امواج هستند زیرا سریع‌ترین موج‌ها بوده و به طور کلی اطلاعات مفیدتری ارائه می‌کنند. مبدل‌های الکترو-اکوستیکی در اصل این نوع امواج را تولید می‌کنند؛ انواع دیگر به دلیل سرعت پایین آن‌ها به طور کلی تداخل چندانی ایجاد نمی‌کند.

سرعت پالس به خواص الاستیک و حجم واسطه وابسته است و از اینرو اگر حجم و سرعت انتشار موج معلوم باشد، می‌توان خواص الاستیک را ارزیابی کرد. در مورد واسطه الاستیک ایزوتوپی بی‌نهایت و همگون، سرعت موج فشاری این گونه بدست می‌آید. 

 

عوامل عملی تاثیرگذار بر نتایج اندازه‌گیری شده

عوامل زیادی با اندازه‌گیری‌های صورت گرفته در بتن در محل ارتباط دارد که می‌تواند بر نتایج تاثیر بگذارد.

دما: بعید است دامنه عملیاتی که در اقلیم‌های دمایی پیش‌بینی می‌شود تاثیر مهمی بر سرعت‌ پالس‌ها داشته باشد. 

سابقه تنش: به طور کلی می‌توان پذیرفت تا زمانی که تنش تقریبا 50 درصدی مقاومت نهایی حاصل شود، سرعت پالس مکعب‌های آزمایشگاهی تاثیر معنی‌داری ندارد. 

به روشنی ثابت شده است تحت شرایط خدماتی که تنش در آن به طور طبیعی از مقاومت مکعب بیشتر است، تاثیر تنش فشاری بر سرعت پالس معنی‌دار نیست و سرعت‌ پالس اعضای بتن پیش‌تنیده را می‌توان با اطمینان به کار برد. تنها در صورتی که یک عضو که به طور جدی بیش از حد تنیده شده باشد، سرعت پالس‌ها تحت تاثیر قرار خواهد گرفت. ثابت شده است اثر تنش‌های کششی به همین اندازه ناچیز است اما روی مناطق احتمالا ترک‌خورده باید با احتیاط عمل کرد حتی وقتی اندازه‌گیری‌ها با ترک‌ها موازی باشد زیرا ممکن است عرض مسیر کمتر از حد قابل قبول باشد.

طول مسیر: سرعت‌ پالس‌ها به طور کلی تحت تاثیر طول مسیر قرار ندارد به شرط اینکه آنقدر کم نباشد که در این صورت ماهیت ناهمگون بتن ممکن است اهمیت پیدا کند. وقتی طول مسیر کوتاه باشد، محدودیت‌های فیزیکی ابزار اندازه‌گیری زمان نیز ممکن است خطاهایی داشته باشد. این اثرات در شکل 12.3 نشان داده شده است. در این شکل طول یک نمونه آزمایشگاهی با اره کردن به طور فزاینده‌ای کاهش یافته است. BS 1881: Part 203 (58) حداقل طول مسیر 100 و 150 میلیمتر را به ترتیب برای بتن با حداکثر اندازه سنگدانه 20 و 40 پیشنهاد می‌کند. در سطوح قالب‌گیری نشده، حداقل طول 150 میلیمتری را برای خوانش‌ مستقیم یا 400 میلیمتری برای خوانش غیر مستقیم باید انتخاب کرد.

شواهدی وجود دارد  مبنی بر اینکه سرعت اندازه‌گیری شده با افزایش طول مسیر کاهش خواهد یافت و کاهش عادی 5 درصدی در افزایش طول مسیر تقریبا از 3 متر به 6 متر گزارش شده است زیرا در نتیجه تضعیف اجزای پالس با فرکانس بالا، آغاز پالس چندان به روشنی تعریف نمی‌شود. اگر در این باره تردیدی وجود داشته باشد، پیشنهاد می‌شود آزمون‌های تایید انجام شود هر چند در عملی‌ترین موقعیت‌ها بعید است طول مسیرها مشکل جدی نشان دهد.

شرایط رطوبت: سرعت پالس در بتن اشباع‌شده ممکن است تا 5 درصد بالاتر از سرعت پالس در همان بتن در شرایط خشک باشد هر چند این تاثیر در بتن با مقاومت بالا کمتر از بتن با مقاومت کم خواهد بود. بنابراین، اثر شرایط رطوبت بر سرعت پالس و مقاومت بتن عامل دیگری است که در مشکلات کالیبراسیون نقش دارد زیرا میزان رطوبت بتن به طور کلی با افزایش سن کاهش خواهد یافت. یک نمونه مرطوب سرعت پالس بالاتری را نشان می‌دهد به طوری که خشک کردن به کاهش سرعت پالس اندازه‌گیری شده نسبت به مقاومت منجر می‌شود. 

آرماتور: در صورت وجود آرماتور اگر امکان داشته باشد باید از آن اجتناب کرد زیرا سرعت بالای پالس‌ها در فولاد همراه با کاستی‌های احتمالی تراکم در مناطق به شدت تقویت شده، عدم قطعیت قابل توجهی دارد. با این حال، اغلب شرایطی وجود خواهد داشت که در آن اجتناب از فولاد تقویتی نزدیک مسیر پالس امکانپذیر نیست و آنگاه اصلاح مقادیر اندازه‌گیری شده ضرورت خواهد داشت. ایجاد اصلاحات آسان نیست و تاثیر فولاد می‌تواند خواص بتن را تحت‌الشعاع قرار دهد به طوری که اطمینان در برآورد سرعت پالس‌های بتن کاهش خواهد یافت.

سرعت پالس در واسطه فولاد بی‌نهایت نزدیک به 5.9 کیلومتر بر ثانیه است اما ثابت شده است با قطر تیر تا 5.1 کیلومتر بر ثانیه در امتداد طول یک تیر تقویت 10 میلیمتری در هوا، کاهش می‌یابد (65). به علاوه، سرعت در امتداد یک تیر تعبیه شده در بتن تحت تاثیر سرعت پالس در بتن و شرایط پیوند بین فولاد و بتن قرار می‌گیرد.

افزایش آشکار سرعت پالس در یک عضو بتن به نزدیکی اندازه‌ تیرهای تقویتی، قطر و تعداد تیرها و جهت‌گیری آن‌ها با توجه به مسیر انتشار بستگی دارد. افزایش در صورتی اتفاق خواهد افتاد که اولین پالس برای رسیدن به مبدل گیرنده تا حدودی در بتن و تا حدودی در فولاد حرکت کند. روشی که BS 1881: Part 203 (58) اتخاذ کرده است مبتنی بر کار تجربی گسترده بوده و قطر تیر را به حساب آورده، اصلاحات کمتری را ایجاب می‌کند برای اهداف عملی، در سرعت‌ پالس 4.0 کیلومتر بر ثانیه یا سرعت‌های بالاتر در بتن، تیرهای دارای قطر 20 میلیمتری که به صورت عرضی به مسیر پالس حرکت می‌کند هیچ تاثیر معنی‌داری بر مقادیر اندازه‌گیری شده نخواهد داشت اما تیرهای دارای قطر بزرگتر از 6 میلیمتر که در امتداد این مسیر حرکت می‌کند ممکن است اثر معنی‌داری داشته باشد.

 

برچسب ها : گیرش بتن،دمای بتن،بتن ریزی درهوای گرم ،عمل آوری بتن ،مقاومت اولیه بتن،خواص بتن،افزودنی های شیمیایی بتن،آزمایش مقاومت فشاری بتن،آزمایش اسلامپ،آزمایش چکش اشمیت،آزمایش اولتراسونیک بتن،اسکن آرماتور،اسکن بتن،اسکن میلگرد، آزمایش بتن ،آزمایشی غیر مخرب بتن،کرگیری بتن،دانه بندی بتن،نمونه گیری بتن ، آزمایش بتن سخت شده،یوتی بتن