مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی و قطعات جانبی بتن _ ارائه دهنده خدمات فنی و مهندسی بتن

Produce & Repconsultant, producer of concrete products providing engineering and technical services
آزمایش التراسونیک بتن

آزمایش التراسونیک بتن

 

امروزه آزمایشهای غیرمخرب بتن تاثیر و عملکرد مناسب و کابردی در تعمیرات سازه های بتنی دارد. آزمایش های غیرمخرب بتن با در اختیار قرارداد داده های مختلف سازه های موجود ، به کارشناسان و متخصصین این انکان را می دهد تا در خصوص عملکرد ، نیاز ها و روش های تعمیرات و بازسازی سازه های بتنی قضاوت و تصمیم گیری نمایند.

از جمله آزمایش های غیرمخرب بتن ، تست التراسونیک بتن می باشد. این آزمایش با ارائه کیفیت ، مقاومت نسبی و طول و ابعاد ترک های موجود در بتن ، به طراحان و کارشناسان امکان تصمیم گری در زمینه طرح های مقاوم سازی و تقویت و یا صحت سنجی عملیات های انجامی را می دهد.

در متن زیر به شرح آزمایش التراسوینک بتن ، محدودیت ها ، ضریب اطمینان قرائت ها ، روش کار و .. پرداخته می شود. شما می توانید برای کسب اطلاعات تکمیلی در این خصوص و در صورت نیاز همکاری با این مجموعه در زمینه آزمایش التراسوینک بتن در انواع سازه های بتنی با بخش فنی و پشتیبانی کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران تماس حاصل فرمایید.

 

روش‌های سرعت پالس اولتراسونیک

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.

اندروز (53) اظهار داشت با توسعه مبدلهایی با بازده بهبودیافته و تفسیر رایانه‌ای، طیف وسیعی از کاربردهای جدید در دسترس قرار گرفته است. نویسندگان نشان داده‌اند مطالعه مشخصات تضعیف پالس، داده‌های مفیدی درباره خرابی بتن ناشی از واکنش‌های آلکالی سیلیکا ارائه می‌کند (54)، هر چند عملا برای دستیابی به اتصال محکم در سایت مشکلاتی وجود دارد. هیلر (55) و کروگل (56) توسعه تکنیک‌های پالس اکو را برای امکانپذیر کردن شناسایی نقائص و ترک‌ها طبق آزمون‌ روی یک سطح و نیز استفاده از سیستم اتصال وکیوم را ترسیم کرده‌ و کاربرد تکنیک‌های پردازش سیگنال جهت دستیابی به اطلاعاتی درباره نقائص و ویژگی‌های داخلی در حال حاضر در دست تحقیق است. توسعه جالب دیگر که ساک و اولسون (57) توصیف کرده‌اند شامل استفاده از اسکنرهای فرستنده و گیرنده rolling است که برای اتصال به سیستم رایانه‌ای کسب داده‌ به هیچ واسطه‌ای نیاز ندارد که این سیستم اسکن خط راست را تا 9 متر در مقیاس زمانی کمتر از 30 ثانیه میسر می‌کند.

با اینکه احتمال دارد این پیشرفت‌ها تا استفاده تجاری این روش در آینده نزدیک گسترش پیدا کند، باقیمانده این فصل بر تکنیک‌های متعارف سرعت پالس متمرکز خواهد بود.

اگر یک اپراتور باتجربه از این روش بدرستی استفاده کند، می‌تواند درباره داخل یک عضو بتن  مقدار قابل توجهی اطلاعات بدست آورد. با این حال، از آنجا که محدوده سرعت‌های پالس مربوط به کیفیات عملی بتن نسبتا کم (km/s 3.5-4.8) است، کاربرد این روش به خصوص در سایت دقت زیادی را می‌طلبد. به علاوه، از آنجا که خواص الاستیک بتن که بر سرعت پالس تاثیر می‌گذارد، بررسی کامل رابطه بین مدول الاستیک و مقاومت در زمان تفسیر نتایج اغلب ضرورت دارد. پیشنهاد استفاده از این روش در BS 1881:Part 203 (58) و نیز در ASTM C597 (59) آمده است.

1.3 نظریه انتشار پالس در داخل بتن

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:

در این عبارت، مقدار K به تغییرات نسبت پواسون دینامیکی v تقریبا حساسیتی ندارد و از اینرو به شرط اینکه بتوان این مقدار و چگالی را به طور منطقی برآورد کرد، محاسبه Ed با استفاده از مقدار محاسبه شده سرعت موج V امکانپذیر خواهد بود. از آنجا که v و p در ترکیب با سنگدانه‌های طبیعی چندان تغییری نخواهد کرد، همان طور که در بخش 3.3 بیان شده است، می‌توان انتظار داشت علی رغم اینکه بتن لزوما یک واسطه‌ «ایده‌آل» نیست که بتوان رابطه ریاضی را بر آن اعمال کرد، رابطه بین سرعت و مدول الاستیکی دینامیک به طور منطقی محکم نیست.

2.3 ابزار سرعت پالس و کاربرد آن

1.2.3 ابزار

ابزار آزمون باید وسیله‌ای برای تولید پالس فراهم کند که آن را به بتن فرستاده، پالس را دریافت و تقویت کرده و مدت آن را نشان می‌دهد. شرایط اساسی مدارات در شکل 1.3 نشان داده شده است.

پالس‌های ولتاژ تکراری به صورت الکترونیکی تولید شده و به وسیله مبدل انتقال‌دهنده، به انفجار موجی انرژی مکانیکی تبدیل می‌شوند که باید از طریق یک واسطه مناسب به سطح بتن متصل شود (به بخش 2.2.3 رجوع کنید). یک مبدل گیرنده مشابه نیز در یک فاصله معلوم از فرستنده به بتن متصل شده و انرژی مکانیکی دوباره به پالس الکتریکی با همان فرکانس تبدیل می‌شود. دستگاه زمانبندی الکترونیکی، فاصله زمانی بین آغاز و دریافت پالس را اندازه‌گیری می‌کند و روی نوسان‌نما یا به صورت بازخوانی دیجیتالی نمایش داده می‌شود. این ابزار باید بتواند زمان انتقال را با دقت 1٪± اندازه‌گیری کند. برای اطمینان از آغاز پالس تند، زمان خیز پالس الکترونیک به فرستنده باید کمتر از یک چهارم مدت طبیعی آن باشد. فرکانس تکرار پالس باید آنقدر کم باشد که از تداخل بین پالس‌های متوالی جلوگیری کند و عملکرد باید در یک محدوده شرایط جوی و عملیاتی معقول حفظ شود.

 

مبدل‌ها با فرکانس طبیعی بین 20 و 150 کیلوهرتز برای استفاده در بتن مناسب‌تر هستند. این مبدل‌ها ممکن است از هر نوعی باشد هر چند بلور فیزوالکتریکی متداول‌ترین نوع آن است. اندازه‌گیری زمان بر مبنای شناسایی پالس موج فشاری است که اولین بخش آن ممکن است صرفا دامنه بسیار کوچکی داشته باشد. اگر نوسان‌سنج مورد استفاده قرار گیرد، پالس دریافتی تقویت شده و آغاز آن به عنوان نقطه مماس بین منحنی سیگنال و خط مبنای زمان افقی به شمار می‌رود در حالی که در صورت استفاده از ابزارهای دیجیتالی، پالس تقویت شده و طوری شکل می‌گیرد که تایمر را از یک نقطه روی لبه پالس به کار می‌اندازد.

تعدادی از ابزارهایی که به صورت تجاری تولید می‌شود در سال‌های اخیر در دسترس قرار گرفته است که این نیازها را برآورده می‌کند. متداول‌ترین این ابزارها V-meter تولید آمریکا (60) و PUNDIT (تستر آلتراسونیک قابل حمل با نمایشگر دیجیتالی) (61) تولید انگلیس است. این دو ابزار شباهت‌های زیادی دارد: اندازه هر دو 180×110×160 میلیمتر و ‌وزن آن‌ها 3 کیلوگرم است و دارای نمایشگر دیجیتالی هستند. باتری‌های قابل شارژ نیکل کادمیوم بیش از نه ساعت کار مداوم را میسر می‌کند. شارژ فعلی هر دو ثابت است که شارژ مجدد از منبع شبکه a.c. را میسر می‌کند و همچنین به واسطه یک واحد منبع تغذیه شبکه می‌توان به طور مستقیم آن را به کار انداخت. برای استفاده در آزمایشگاه، می‌توان یک واحد آنالوگ را افزود و برای کنترل تجربی مداوم می‌توان آن را به نوبه خود به یک دستگاه ضبط متصل کرد. یک ابزار دیگر شامل یک نوسان‌سنج است و کنترل دامنه را میسر می‌کند.

شکل 2.3 ساختار PUNDIT را در آزمایشگاهی با مبدل‌های 54 کیلوهرتز و نوار کالیبراسیون مرجع نشان می‌دهد. مشخصات این نوار فولادی معلوم است و هر بار که مورد استفاده قرار گیرد برای تنظیم صفر ابزار به وسیله واحد کنترل تاخیر متغیر بکار می‌رود. این صفحه نمایش یک بلور مایع چهار رقمی است و خوانش زمان انتقال مستقیم را به میکروثانیه نشان می‌دهد. طیف وسیعی از مبدل‌ها بین 24 و 200 کیلوهرتز موجود است، هر چند نسخه‌های 54 و 82 کیلوهرتز به طور طبیعی برای تست آزمایشگاهی یا آزمون بتن در محل مورد استفاده قرار خواهد گرفت. انواع ضد آب یا حتی عمق دریای این مبدل‌ها نیز موجود است. جایگزین دیگر، مبدل پروب تصاعدی است که یک نقطه تماس ایجاد می‌کند (شکل 3.3) و نسبت به مبدل‌های مسطح در سطوح ناهموار یا خمیده دارای مزایای عملیاتی هستند (به بخش‌های 2.2.2.3 رجوع کنید). این ابزار مقاوم بوده و به همراه یک محفظه حامل برای استفاده در سایت ارائه می‌شود. وقتی طول مسیر زیاد در سایت مطرح باشد،‌ تقویت‌کننده‌های سیگنال نیز در دسترس است و محدوده دمای محیط قابل قبول 45-0 درجه سانتیگراد عملا باید قسمت عمده محل را دربر گیرد.

2.2.3 کاربرد

طرز کار نسبتا آسان است اما اگر بخواهیم نتایج قابل اطمینانی بدست آوریم به دقت بسیار زیادی نیاز دارد. اتصال آکوستیک مناسب بین سطح بتن و سطح مبدل یک ضرورت است و این امر به وسیله یک واسطه نظیر وازلین، صابون مایع یا گریس میسر می‌شود. بسته‌های هوایی باید حذف شود و این نکته حائز اهمیت است که تنها یک لایه جداکننده نازک وجود دارد و هر گونه لایه مازاد را باید حذف کرد. ثابت شده است یک واسطه سبک نظیر وازلین یا صابون مایع بهترین واسطه برای سطوح صاف است اما برای سطوح ناهموارتری که در مقابل شاترهای صاف قالب‌گیری نشده است گریس غلیظ  پیشنهاد می‌شود. اگر سطح بسیار ناهموار یا ناصاف باشد، ساییدن یا تهیه با خمیر ملات پاریس یا زودگیر ممکن است برای ایجاد یک سطح صاف برای کاربرد مبدل ضروری باشد. با برداشتن کامل و کاربرد مجدد مبدل‌ها برای بدست آوردن حداقل مقدار زمان انتقال، تکرار خوانش‌ها اهمیت دارد. با اینکه ادعا می‌شود این ابزار اندازه‌گیری تا 0.1± میکروثانیه دقیق است، اگر بخواهیم به دقت زمان انتقال 0.1±  دست یابیم، معمولا ممکن است بدست آوردن یک خوانش تا 0.7±  در طول مسیر 300 میلیمتری لازم باشد که تنها با دقت زیاد در شیوه اندازه‌گیری می‌توان به آن دست یافت و هرگونه خوانش نامفهوم طی آزمون در صورت لزوم باید با دقت ویژه تا حذف هر منبع ارتعاش دیگر،‌هر چند خفیف، تکرار شود.

طول مسیر را نیز باید با دقت 0.1± اندازه‌گیری کرد. این کار در مورد مسیرهای حدود 500 میلیمتری چندان دشوار نیست اما برای مسیرهای کوتاه‌تر، استفاده از کولیس پیشنهاد می‌شود. ابعاد اسمی عضو که در نقشه‌ها آمده است به ندرت کافی است.

1.2.2.3 ترتیب مبدل: مبدل‌ها را می‌توان به سه روش اصلی مرتب کرد که در شکل 4.3 نشان داده شده است. این روش‌ها عبارتند از:

(الف) وجوه مقابل (انتقال مستقیم)

(ب) وجوه مجاور (انتقال نیمه مستقیم)

(ج) وجه یکسان (انتقال غیرمستقیم).

از آنجا که حداکثر انرژی پالس در زوایای قائم به وجه فرستنده انتقال می‌یابد، روش مستقیم از نظر اندازه‌گیری زمان انتقال قابل اطمینان‌ترین روش است. به علاوه، مسیر به وضوح مشخص شده و می‌توان دقیقا آن را اندازه‌گیری کرد و هر جا امکان داشته باشد این رویکرد را باید برای ارزیابی کیفیت بتن بکار برد. گاهی اگر زاویه بین مبدل‌ها خیلی زیاد نباشد و اگر طول مسیر خیلی بزرگ نباشد، می‌توان روش نیمه مستقیم را با رضایت بکار برد. حساسیت کمتر خواهد بود و اگر این نیازها برآورده نشود ممکن است به دلیل تضعیف پالس انتقال‌یافته، هیچ سیگنال مشخصی دریافت نشود. طول مسیر نیز به دلیل اندازه محدود مبدل چندان به روشنی تعریف نمی‌شود اما به طور کلی برای گرفتن آن از مرکز به مرکز وجوه مبدل، کافی قلمداد می‌شود.

روش غیر مستقیم مسلما کمترین رضایت‌بخشی را دارد زیرا دامنه سیگنال دریافتی کمتر از 3 درصد انتقال مستقیم مشابه است. سیگنال دریافتی به انتشار پالس به وسیله ناپیوستگی‌ها وابسته است و لذا به شدت در معرض خطا است. سرعت پالس عمدتا تحت تاثیر بتن ناحیه سطح قرار دارد که ممکن است معرف بدنه نباشد و طول دقیق مسیر نامعلوم باشد. برای توجیه این عدم دقت در طول مسیر روش خاصی لازم است که مستلزم مجموعه‌ای از خوانش‌ها با فرستنده ثابت و گیرنده واقع در مجموعه نقاط افزایشی ثابت در امتداد خط شعاعی انتخابی است (شکل 5.3). نتایج روی نقشه مشخص شده است (شکل 6.3) و میانگین سرعت پالس با شیب راست‌ترین خط بدست می‌آید. اگر در این نقشه عدم پیوستگی وجود داشته باشد احتمال دارد ترک سطحی یا یک لایه سطح زیرین وجود داشته باشد (به بخش 4.3 رجوع کنید). اگر این روش امکانپذیر باشد و تنها زمانی بکار رود که فقط یک سطح وجود دارد، باید از آن اجتناب کرد مگر اینکه برای شناسایی این ویژگی‌ها اندازه‌گیری انجام شود.

 

2.2.2.3 انتخاب مبدل: فرکانس طبیعی مبدل‌هایی که بیشترین کاربرد را دارند 54 کیلوهرتز است (شکل 2.3). سطح آن‌ها صاف و قطر آن‌ها 50 میلیمتر است و لذا در یک مساحت قابل توجه تماس مناسب باید تضمین شود. با این حال، استفاده از مبدل پروب که فقط تماس نقطه‌ای ایجاد کرده و به هیچ عملیات سطحی یا کوپلنت نیاز ندارد دارای مزایایی است. صرفه‌جویی در زمان ممکن است قابل توجه باشد و دقت طول مسیر در خوانش‌های غیر مستقیم را می‌توان افزایش داد اما متاسفانه این نوع مبدل به فشار اپراتور حساس‌تر است. ثابت شده است عملکرد گیرنده‌ها (که در شکل 3.3 مشخص است) در این زمینه رضایت‌بخش است اما توان سیگنال که از این نوع مبدل فرستنده فراهم می‌شود آنقدر کم است که استفاده از آن معمولا برای آزمون در محل عملی نیست. گیرنده پروب تصاعدی که قطر نوک آن 6 میلیمتر است، ممکن است در سطوح بسیار ناهموار نیز مفید باشد که در غیر اینصورت کارهای مقدماتی ممکن است ضرورت داشته باشد.

مهم‌ترین عواملی که احتمالا انتخاب فرکانس مبدل جایگزین را ایجاب می‌کند با ابعاد عضو مورد آزمون ارتباط دارد. در مورد اعضای کوچک مشکلاتی پیش می‌آید زیرا واسطه مورد آزمون را نمی‌توان به طور موثر نامحدود تصور کرد. این امر زمانی روی می‌دهد که عرض مسیر کمتر از طول موج λ باشد. از آنجا که λ سرعت پالس یا فرکانس ارتعاش است، در نتیجه کمترین ابعاد جانبی که در جدول 1.3 آمده است باید برآورده شود. به همین ترتیب اندازه سنگدانه باید کمتر از λ باشد تا از کاهش انرژی موج و اتلاف احتمالی سیگنال در گیرنده جلوگیری کند هر چند این موضوع معمولا مساله‌ای ایجاد نخواهد کرد. با اینکه به دلیل خروجی انرژی پایین‌تر مربوط به فرکانس بالاتر، استفاده از فرکانس‌های بالاتر می‌تواند حداکثر طول مسیر قابل قبول (10 متر به ازای 54 کیلوهرتز تا 3 متر به ازای 82 کیلوهرتز) را کاهش دهد، این مساله را می‌توان با استفاده از یک تقویت‌کننده سیگنال ارزان قیمت رفع کرد.

3.2.2.3 کالیبراسیون ابزار: برای تنظیم خوانش صفر در ابزار قبل از استفاده، تاخیر زمانی را باید تنظیم کرد و همچنین باید به طور منظم طی هر دوره استفاده و در پایان آن کنترل کرد. هر مبدل و مشخصات اصلی مربوط به آن بر این تنظیم تاثیر خواهد گذاشت که با کمک نوار مرجع فولاد کالیبره انجام می‌شود که زمان انتقال آن حدود μs 25  است. خوانش به وسیله این نوار (شکل 2.3) به شیوه معمولی صورت می‌گیرد که تضمین می‌کند تنها یک لایه نازک کوپلنت، نوار و مبدل‌ها را جدا می‌کند. همچنین پیشنهاد می‌شود دقت این ابزار در اندازه‌گیری زمان انتقال با اندازه‌ آن در یک نمونه مرجع دوم ترجیحا با زمان انتقال حدود  μs100 بررسی شود. 

3.3 کالیبراسیون آزمون و تفسیر نتایج

مساله اصلی این است که ماده مورد آزمون از دو ماده تشکیل‌دهنده، ماتریس و سنگدانه تشکیل می‌شود که خواص الاستیک و مقاومت متفاوتی دارند. رابطه بین سرعت پالس و مدول الاستیک دینامیکی ماده کامپوزیت که با آزمون‌ رزنانس روی منشور بلورین اندازه‌گیری می‌شود نسبتا قابل اطمینان است به طوری که در شکل 7.3 مشخص است. با اینکه این رابطه در عملی‌ترین بتن‌های ساخته شده از سنگدانه‌، تحت تاثیر مقدار نسبت پواسیون دینامیکی قرار می‌گیرد، برآورد مدول الاستیسیته باید در حدود 10٪ دقیق باشد.

جدول 1.3 حداقل مسیر جانبی و حداکثر ابعاد سنگدانه.

فرکانس مبدل (کیلوهرتز)

حداقل بعد مسیر جانبی یا حداکثر اندازه سنگدانه (میلیمتر)

Vc = 3.8 km/s            Vc = 4.6 km/s          

54                                                      70                                85

82                                                      46                                56

150                                                    25                                30

         

1.3.3 کالیبراسیون مقاومت

به دلیل تاثیر شکل ذرات سنگدانه، اثر رابط سنگدانه و ماتریس و تغییرپذیری توزیع ذره همراه با تغییر خواص ماتریس با افزایش سن، رابطه بین مدول‌الاستیک و مقاومت ماده کامپوزیت را نمی‌توان صرفا با توجه به خواص و نسبت‌ هر ماده تشکیل‌دهنده تعریف کرد. با اینکه برای توضیح نظری این موضوع تلاش‌هایی صورت گرفته است، پیچیدگی این روابط مشترک به گونه‌ای است که کالیبراسیون تجربی مدول الاستیک و روابط سرعت پالس و مقاومت معمولا ضروری است. نوع، شکل، اندازه و کمیت سنگدانه ممکن است متفاوت باشد و نوع سیمان، نوع ماسه، نسبت آب به سیمان و پختگی، همه عوامل مهمی است که بر خواص ماتریس و لذا همبستگی‌های مقاومت تاثیر می‌گذارد. منحنی سرعت پالس و مقاومت که برای مثال با توجه به پختگی به عنوان تنها متغیر بدست می‌آید از منحنیی که از نسبت متغیر آب به سیمان در ترکیبات مشابه اما آزمون در پختگی‌های قابل مقایسه بدست می‌آید، متفاوت خواهد بود. به همین ترتیب، انواع و نسبت‌های متفاوت سنگدانه (شکل 8.3، 9.3 و 10.3) و نیز مشخصات سیمان، همبستگی‌های مختلفی دارد (62). این شامل بتن‌های سبک (24) و سیمان‌های ویژه (63) خواهد بود.

کالیبراسیون مقاومت در یک ترکیب خاص معمولا باید در آزمایشگاه با توجه کافی به عواملی که در بالا فهرست شد، انجام گیرد. خوانش سرعت پالس بین هر دو جفت وجه مقابل قالب مکعب با شرایط رطوبت مشخص انجام می‌گیرد که طبق معمول می‌شکنند. در حالت ایده‌آل، حداقل 10 مجموعه از سه نمونه باید مورد استفاده قرار گیرد که تا حد امکان طیف وسیعی از مقاومت را با توجه به میانگین نتایج هر گروه، در بر می‌گیرد. حداقل سه سرعت پالس برای هر مکعب باید اندازه‌گیری شود و هر خوانش باید در حدود 5 درصد میانگین آن مکعب باشد. وقتی این کار امکانپذیر نباشد، گاهی مغزه‌هایی که از بتن سخت‌شده بریده شده است برای کالیبراسیون به کار می‌رود هر چند این خطر وجود دارد که آسیب ناشی از سوراخ کردن می‌تواند بر خوانش سرعت پالس تاثیر بگذارد. هر زمان امکان داشته باشد خوانش‌ها باید قبل از برش در محل مغزه‌ها انجام گیرد. به شرط اینکه قطر مغزه‌ها بزرگتر از 100 میلیمتر باشد و انتهای آن‌ها قبل از آزمون به طور مناسب آماده شود، امکان کالیبراسوین مناسب باید فراهم باشد، هر چند معمولا تنها دامنه مقاومت محدودی را در بر خواهد گرفت. اگر استفاده از مغزه‌هایی با قطر کوچکتر ضروری باشد، ممکن است استفاده از مبدل‌های فرکانس بالا (بخش 2.2.2.3) لازم باشد و دقت مقاومت نهایی نیز کاهش خواهد یافت .

از اینرو، لگاریتم مقاومت مکعب در مقابل سرعت پالس در مورد یک بتن خاص، خطی است. بنابراین استفاده از منحنی نمونه‌های مرجع برای نتیجه‌گیری از طیف محدودی از نتایج مغزه‌ها امکانپذیر است. بتن ساخته شده از سنگدانه‌های سبک احتمالا در یک میزان مقاومت معین، سرعت پالس کمتری را نشان می‌دهد. این موضوع در شکل 9.3 نشان داده شده است. در این شکل اثر ذرات سبک وزن (All-Lytag) را می‌توان مشاهده کرد. همچنین باید متذکر شویم در مورد سبک‌‌ترین سنگدانه‌ها، تغییرپذیری مقادیر اندازه‌گیری شده احتمالا کاهش خواهد یافت (24).

2.3.3 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.

1.2.3.3 دما: بعید است دامنه عملیاتی که در اقلیم‌های دمایی پیش‌بینی می‌شود تاثیر مهمی بر سرعت‌ پالس‌ها داشته باشد اما اگر با دماهای حداکثر مواجه شویم، اثر آن‌ها را می‌توان از شکل 11.3 برآورد کرد. این عوامل مبتنی بر کاری است که جونز و فاکائورا (64) است و ترک خوردگی ریز داخلی احتمالی در دماهای بالا و اثر یخ زدن آب در بتن در دماهای بسیار پایین را نشان می‌دهد.

2.2.3.3 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. نویسندگانی (65) که طبق آزمون‌ تیرها نشان داده‌اند بتن در معرض تنش خمشی مشخصات مشابهی را نشان می‌دهد، این موضوع را تایید کرده‌اند. در میزان تنش بالاتر، کاهش آشکار سرعت پالس ناشی از ترک‌های ریز داخلی مشاهده می‌شود که هم بر طول و هم عرض مسیر تاثیرگذار خواهد بود.

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.

3.2.3.3 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 (50) 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.

4.2.3.3 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. این تاثیر در نتایج شکل 13.3 به خوبی نشان داده شده است که به نمونه‌های آزمایشگاهی مشابه مربوط می‌شود و نیاز به همبستگی رطوبت مکعب آزمون و رطوبت سازه را طی کالیبراسیون مقاومت نشان می‌دهد. بنابراین واضح است مقدار منحنی‌های همبستگی مقاومت محدود به کاربرد در بتن در محل می‌شود مگر اینکه مبتنی بر پختگی مناسبی باشد.

 

تامست (33) رویکردی را مطرح کرده است که بدست آوردن کالیبراسیون مقاومت «واقعی» بتن در محل را از همبستگی مبتنی بر نمونه‌های کنترل استاندارد میسر می‌کند. رابطه بین نمونه‌هایی که تحت شرایط متفاوت عمل‌آوری می‌شود به صورت زیر بدست می‌آید:

که در آن ƒ1 مقاومت نمونه اشباع‌شده «استاندارد» است،

ƒ2 مقاومت «واقعی» بتن در محل است،

V1 سرعت پالس نمونه اشباع‌شده «استاندارد» است،

V2 سرعت پالس بتن در محل است

و k مقدار ثابتی است که کنترل تراکم را نشان می‌دهد (مقدار 0.015 برای بتن سازه‌ای عادی یا اگر تراکم مناسبی نداشته باشد 0.025 پیشنهاد می‌شود). این اثر در شکل 14.3 نشان داده شده است که طبق کار تامست است. در هر شرایط عمل‌آوری معین، می‌توان به این نحو یک رابطه بین مقاومت و سرعت پالس ترسیم کرد و اعضای مشابه در یک سازه را می‌توان طبق یک همبستگی واحد مورد مقایسه قرار داد که می‌توان فرض کرد دارای همان شیب رابطه نمونه اشباع‌شده «استاندارد» است. این رویکرد ساده اختلاف بین نمونه بتن در محل و نمونه کنترل از لحاظ مقاومت و رطوبت را میسر می کند. سوامی و الحامد نیز مجموعه‌ای از مقادیر k را در یک محدوده مشابه مبتنی بر مشخصات ترکیب مطرح کرده‌ و ادعا می‌کنند این مشخصات برآورد مقاومت در محل را تا حدود ٪10± میسر می‌کند (66). با این حال، اگر این رابطه برای کاربردهایی غیر از کاربردهای مقایسه‌ای مورد استفاده قرار گیرد، ارزیابی مستقیم مقاومت نمونه مرجع معمولی بتن در محل هنوز اولویت دارد.

5.2.3.3 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. ضرایب همبستگی که در اصل RILEM (67) مطرح کرده است مقدار متوسط ثابتی را برای سرعت پالس در فولاد در نظر گرفته و حداکثر تاثیر احتمالی فولاد را مطرح می‌کند. روشی که BS 1881: Part 203 (58) اتخاذ کرده است مبتنی بر کار تجربی گسترده نویسندگان (68) بوده و قطر تیر را به حساب آورده، اصلاحات کمتری را ایجاب می‌کند (شکل 18.3 را مشاهده کنید). 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.

 

مقدار  را می‌توان از شکل 16.3 بدست آورد که برای دامنه‌ای از مقادیر Vc و قطر نوار که معمولا دیده می‌شود به ازای فرکانس 54 کیلوهرتز ترسیم شده است و می‌توان آن را در معادله (4.3) (یا شکل 17.3) جایگزین کرد تا مقدار ضریب همبستگی k برای استفاده در معادله (3.3) بدست آید. این معادلات صرفا زمانی معتبر است که آفست ɑ در حدود دوبرابر پوشش انتها به نوار b بزرگتر باشد. در غیر اینصورت، پالس‌ها احتمالا از طول کامل نوار عبور کرده و

 

برای برآورد قابل اطمینان Vc ممکن است یک روند تکراری لازم باشد و این روند در پیوست B تشریح شده است. اگر پیوند خوبی وجود داشته باشد و بتن در ناحیه آزمون هیچ ترکی نداشته باشد،‌ برآوردها احتمالا تا حدود 30٪± دقیق است. ضرایب همبستگی مربوط به حالت عادی نوار در یک خط با مبدل‌ها در شکل 18.3 نشان داده شده است و با مقادیر RILEM که اثرات فولاد به ازای اندازه نوارهای کوچک را بیش از حد برآورد می‌کند، مورد مقایسه قرار گرفته است.

اصلاحات را باید با احتیاط انجام داد به خصوص به این دلیل که لزوما پالس در بتن اطراف نوار اندازه‌گیری می‌شود و بدنه ماده اندازه‌گیری نمی‌شود. پیکربندی‌های پیچیده نوار نزدیک به محل آزمون، عدم قطعیت را افزایش خواهد داد.

(ب) محور نوارهای عمود بر مسیر پالس

در محلی که در شکل 3.19a نشان داده شده است، اگر کل طول مسیر در میان فولاد در قطر نوار Ls باشد، حداکثر اثر احتمالی فولاد با قسمت b شکل 19.3 به ازای قطرهای مختلف نوار و کیفیت‌های مختلف بتن بدست می‌آید که در آن Vc سرعت واقعی در بتن است.

در این مورد، مقدار  در معادله (6.3) برای بدست آوردن ضریب همبستگی k مورد استفاده قرار می‌گیرد. اثر بر تیرهای روی پالس پیچیده است و سرعت موثر در فولاد از سرعت در طول محور نوارهای یک اندازه کمتر است. نتایج در یک حالت عادی در شکل 18.3 نشان داده شده است و روند محاسبه در پیوست B تشریح شده است.

4.3 کاربردها

کاربرد اندازه‌گیری سرعت پالس آنقدر گسترده است که فهرست کردن و توصیف تمام آن‌ها امکانپذیر نیست. کاربردهای اصلی در زیر خلاصه شده است این روش را می‌توان هم در آزمایشگاه و هم در سایت با موفقیت برابر انجام داد.

1.4.3 کاربردهای آزمایشگاهی

کاربردهای آزمایشگاهی اصلی در نظارت بر آزمایشاتی است که ممکن است به ماده یا رفتار سازه مربوط باشد. این کاربردها شامل توسعه مقاومت یا خرابی در نمونه‌های در معرض شرایط عمل‌آوری متفاوت یا محیط‌های تهاجمی است. شناسایی آغاز ترک‌های ریز نیز ممکن است طی آزمون‌های بارگذاری بر اعضای سازه ارزشمند باشد هر چند این روش به همان ترک اولیه تا حدودی حساس است. در کاربردهایی با این ماهیت، در صورتی این ابزار کارآمدترین ابزار است که به دستگاه ثبت مداوم متصل بوده و مبدل‌ها به سطح محکم شده باشد و لذا نیاز به کاربرد مکرر و خطاهای عملیاتی مربوطه را از بین می‌برد.

2.4.3 کاربردهای در محل

کاربردهای گسترده و مختلف لزوما در دسته‌های مجزا قرار نمی‌گیرد اما طبق اهداف و نیازهای عملی زیر گروه‌بندی می‌شود.

1.2.4.3 اندازه‌گیری یکنواختی بتن: این کار احتمالا ارزشمندترین و قابل اطمینان‌ترین کاربرد این روش در میدان است. درباره استفاده از بررسی‌ سرعت پالس جهت بررسی تغییرات مقاومت در اعضا گزارشات منتشرشده زیادی در دست است که در فصل 1 مطرح شد. تحلیل آماری نتایج همراه با ایجاد کانتورهای سرعت پالس در یک عضو سازه اغلب می‌تواند اطلاعاتی درباره تغییرپذیری استانداردهای ماده و ساختمان بدست دهد. خوانش‌ها را باید روی یک شبکه منظم در یک عضو انجام داد. فاصله‌گذاری 1 متری می‌تواند برای نواحی یکنواخت بزرگ مناسب باشد اما این فاصله باید برای واحدهای کوچک و متغیر کاهش یابد. کانتورهای سرعت پالس در یک تیر ساختمانی ساخته شده از تعدادی بچ در شکل 20.3 نشان داده شده است.

تامست (33) اظهار کرده است در یک واحد site-made ساخته شده از یک بار واحد بتن، تغییر 1.5٪ ضریب سرعت پالس، نشان دهنده استانداردهای ساخت خوبی است که وقتی بارهای متعدد یا تعدادی واحد کوچک مطرح باشد، این استاندارد تا 2.5٪ افزایش می‌یابد.

برای بتن مشابه در کل یک سازه نیز مقدار عادی مشابه 9-6 درصد پیشنهاد می‌شود. بنابراین این نوع تحلیل را می‌توان به عنوان معیار کیفیت ساختمان مورد استفاده قرار داد و محل نواحی زیر استاندارد را می‌توان از روی نقشه «کانتور» بدست آورد. نشان دادن خوانش‌های سرعت پالس به شکل نمودار ستونی نیز می‌تواند ارزشمند باشد زیرا بتن با کیفیت خوب یک خیز کاملا مشخص در توزیع را فراهم خواهد کرد (به بخض 1.2.6.1 رجوع کنید). آزمون سرعت پالس آلتراسونیک را که به این نحو استفاده می‌شود می‌توان نوعی آزمون کنترل قلمداد کرد هر چند اکثر موارد عملی که در آن این روش مورد استفاده قرار می‌گیرد به سهل‌انگاری مشکوک در ساخت یا نقص در عرضه یکنواخت مربوط می‌شود. بررسی یک سازه موجود ویژگی‌هایی را آشکار کرده و تعیین خواهد کرد که در غیر اینصورت شناسایی آن‌ها ممکن نیست. با اینکه انجام این بررسی‌ها به وسیله خوانش‌های مستقیم در وجوه مخالف عضو ترجیح داده می‌شود،‌ تامست (69) استفاده موفقیت‌آمیز از خوانش‌های غیرمستقیم برای مقایسه و تعیین نواحی زیر استاندارد دال‌های کف را گزارش کرده است.

تصمیمات مربوط به جدی بودن نقایصی که این نوع بررسی‌ها نشان می‌دهند معمولا برآورد مقاومت بتن را ایجاب خواهد کرد. همان طور که در بخش 3.2.4.3 بیان شد، برآورد قابل اطمینان مقاومت مطلق امکانپذیر نیست مگر اینکه کالیبراسیون موجود باشد. اگر میانگین مقاومت عرض معلوم باشد، رابطه ƒc=kV4 برای برآورد مقادیر نسبی در محدوده‌های کوچک رضایت بخش تصور می‌شود (33). چناچه این امر تحقق نیابد، برای بدست آوردن مقادیر مقاومت با توجه به محل تعیین شده بر اساس نقشه کانتور آلتراسونیک، توسل به یک روش مثبت نیمه مخرب یا نمونه‌برداری مغزه ضرورت خواهد داشت.

2.2.4.3 شناسایی ترک‌خوردگی و سوراخ سوراخ شدگی: کاربرد ارزشمند تکنیک‌های سرعت پالس آلتراسونیک که به همبستگی دقیق سرعت پالس با هر خاصیت دیگر ماده نیازی ندارد در شناسایی سوراخ سوراخ شدگی و ترک‌خوردگی است. از آنجا که پالس نمی‌تواند در هوا حرکت کند، وجود ترک یا حفره روی این مسیر، طول مسیر را افزایش خواهد داد (چون به اطراف شکستگی می‌رود) و تضعیف پالس را افزایش خواهد دارد به طوری که زمان انتقال طولانی‌تری ثبت خواهد شد. بنابراین، سرعت پالس مشخص بدست آمده کمتر از آن در ماده سالم خواهد بود. از آنجا که امواج فشاری در آب حرکت خواهد کرد در نتیجه این فلسفه صرفا در مورد ترک‌ها یا حفره‌هایی مصداق خواهد داشت که پر از آب نباشد (امواج برشی در میان آب عبور نخواهد کرد). تامست (33) این موضوع را به تفصیل بررسی کرده و نتیجه گرفت با اینکه ترک‌های پر از آب را نمی‌توان شناسایی کرد، حفره‌های پر از آب سرعت کمتری از بتن اطراف خود نشان خواهند داد. بتن سوراخ سوراخ دارای سرعت پالس پایین به همین ترتیب رفتار خواهد کرد. تغییر در سرعت پالس ناشی از خطای تجربی، علی رغم تغییر خواص بتن احتمالا حداقل 2 درصد خواهد بود و از اینرو اگر بخواهیم حفره را شناسایی کنیم اندازه آن باید آنقدر کافی باشد که موجب افزایش طول مسیر بیشتر از 2 در صد شود. بنابراین، با افزایش طول مسیر، شناسایی یک حفره معین مشکل‌تر خواهد بود اما قطر مبدل مورد استفاده، حداقل اندازه مطلق نقص قابل شناسایی را تعیین خواهد کرد.

در شناسایی و اندازه‌گیری ترک، حتی ترک‌های ریز بتن برای پاره کردن مسیری که پالس‌ها انتخاب کرده‌اند کافی خواهد بود و نویسندگان (65) ثابت کرده‌اند در تنش‌های فشاری بیشتر از 50 درصد مقاومت نهایی مکعب، می‌توان انتظار داشت سرعت پالس اندازه‌گیری شده به علت اختلال در طول و عرض مسیر افت کند. اگر سرعت بتن سالم معلوم باشد، بنابراین می‌توان بیش تنیدگی را شناسایی کرد یا آغاز ترک‌خوردگی را می‌توان با کنترل مداوم طی افزایش بار، شناسایی کرد.

برآورد عمق‌ ترک‌ها را می‌توان با استفاده از خوانش‌های غیر مستقیم سطح بدست آورد که در شکل 21.3 نشان داده شده است. در این حالت، وقتی فاصله مبدل‌ها از یک ترک مشخص یکسان باشد، اگر سرعت پالس در بتن سالم V کیلومتر بر ثانیه باشد، آنگاه:

دقت 15٪± را می‌توان در حالت عادی انتظار داشت و در صورت لزوم، این رویکرد را می‌توان برای کاربرد در سایر موقعیت‌ها اصلاح کرد.

آمون و اسنل (70) نیز مواردی را بیان کرده‌اند که در آن تکنیک‌های آلتراسونیک بر مبنای این اصل که پیوند یا تراکم ضعیف مانع عبور پالس خواهد شد، برای کنترل تعمیرات گروت اپوکسی در بتن مورد استفاده قرار گرفته است.

 

محل سوراخ سوراخ شدگی با استفاده از اندازه‌گیری مستقیم در عضو مشکوک با توجه به خوانش‌هایی که در یک شبکه منظم گرفته شده است، بهتر تعیین می‌شود. اگر ضخامت عضو ثابت باشد، «نقشه کانتور» زمان‌های انتقال براحتی محل و اندازه نواحی دارای تراکم ضعیف را نشان خواهد داد.

3.2.4.3 برآورد مقاومت: پیش‌بینی مقاومت مطلق بدنه بتن در محل با اندازه‌گیری سرعت پالس اساسا امکانپذیر نخواهد بود مگر اینکه منحنی کالیبراسیون مناسب را بتوان حاصل کرد. با اینکه می‌توان همبستگی منطقی با مقاومت فشاری و خمشی را در آزمایشگاه بدست آورد، با برآورد مقاومت نمونه‌‌های قابل مقایسه تا 10٪±، مساله ارتباط دادن آن‌ها با بتن در محل قابل توجه است. اگر بخواهیم این کار را انجام دهیم، احتمالا استفاده از مغزه‌ها برای ایجاد منحنی کالیبراسیون همراه با اصلاح رطوبت تامست، مطمئن‌ترین روش است. نویسندگان (65) اظهار داشته‌اند اگر یک نمودار کالیبراسیون قابل اطمینان در دسترس باشد، همراه با شرایط مناسب آزمون، در پیش‌بینی مقاومت 20٪± مربوط به ناحیه محلی مورد نظر، می‌توان به حدود اطمینان 95 درصد دست یافت. تغییرات مورد انتظار درون عضو احتمالا دقت مشابه در پیش‌بینی کلی مقاومت یک عضو را تا مرتبه N/mm2 10± در سطح متوسط N/mm2 30 کاهش می‌دهد. دقت در سطوح مقاومت بالاتر کاهش یافته و با برآوردهای بالای N/mm2 40 را باید با احتیاط بیشتری برخورد کرد.

موقعیت‌هایی وجود دارد که این رویکرد می‌تواند صرفا روشی عملی برای برآورد مقاومت در محل ارائه کند هر چند دقیق نیست و در صورت لزوم توجه ویژه به شرایط رطوبت نسبی نمونه‌های کالیبراسیون و بتن در محل اهمیت ویژه‌ای دارد. عدم توجه به این نکته به احتمال زیاد موجب برآورد کم مقاومت در محل می‌شود و این برآورد کم ممکن است چشمگیر باشد.

ادعا می‌شود (43) در مقایسه با سایر تکنیک‌ها نظیر آزمون‌های چکش برجهندگی که در فصل 1 ذکر شد می‌توان به بهبودهای قابل توجه در دقت دست یافت اما این روش هرگز در انگلیس و آمریکا محبوبیت کسب نکرده است.

4.2.4.3 ارزیابی خرابی بتن: آلتراسونیک معمولا برای تعریف اندازه و دامنه خرابی ناشی از آتش‌سوزی، حمله مکانیکی، یخبندان یا حمله شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع بررسی کلی که در بخش 1.2.4.3 توضیح داده شد براحتی محل نواحی مشکوک را تعیین خواهد کرد (71) در حالی که تامست (33) یک روش ساده را برای ارزیابی عمق آتش‌سوزی و حمله شیمیایی سطحی مطرح کرده است. در این رویکرد، فرض بر این است که سرعت پالس در مناطق داخلی سالم بتن را می‌توان از روی نواحی بدون تغییر بدست آورد و سرعت سطح آسیب‌دیده صفر است. بین سطح و داخل یک افزایش خطی فرض می‌شود که محاسبه عمق بتن سالم را از روی زمان انتقال اندازه‌گیری شده در ناحیه آسیب‌دیده میسر می‌کند. برای مثال، اگر زمان T برای طول مسیر L شامل یک ناحیه سطحی آسیب‌دیده با ضخامت t بدست آید و سرعت پالس بتن سالم Vc باشد، می‌توان نشان داد ضخامت به صورت زیر بدست می‌آید:

t=(TVc –L)

با اینکه این روش صرفا یک برآورد غیر دقیق از عمق خسارت را نشان می‌دهد، گزارش شده است در تعدادی از پژوهش‌های آسیب ناشی از آتش‌سوزی، نتایج معقولی نشان می‌دهد.

وقتی خرابی عضو عمومی‌تر باشد، امکان دارد سرعت‌ پالس‌ها مقاومت‌ نسبی درون یا بین اعضا را نشان دهد. این خطر وجود دارد که مدول الاستیک و لذا سرعت پالس به اندازه مقاومت تحت تاثیر قرار نمی‌گیرد و لذا در زمان استفاده از سرعت پالس به این نحو، باید احتیاط کرد.

با اینکه می‌توان کالیبراسیون آزمایشگاهی را برای ترکیب در معرض نوع خاصی حمله یا خرابی انجام داد به طوری که در زمان ارزیابی تجزیه سیمان با آلومینای بالا در انگلیس انجام شد (72)، پیش‌بینی مقاومت مطلق بتن خراب شده در محل را باید غیر قابل اطمینان دانست. با این حال، مقایسه اعضای مشابه در محل برای شناسایی اعضایی که مشکوک به آزمون بار بعدی هستند، در جریان تعدادی از پژوهش‌های HAC با موفقیت انجام شده است و ثابت شده است سرعت پالس به آغاز و توسعه واکنش آلکالی سیلیکا حساس است (54، 73). این موضوع رویکرد نسبتا سریع و ارزانی را ایجاد می‌کند که در آن برای مثال، تعداد زیادی واحد پیش‌ساخته دخیل است. با آزمون‌های مکرر روی یک عنصر می‌توان بر عملکرد بلندمدت بتن با موفقیت نظارت کرد.

 

5.2.4.3 اندازه‌گیری ضخامت لایه: لزوما توسعه روش خوانش غیر مستقیم است و مبتنی بر این است که با افزایش طول مسیر، پالس به طور طبیعی به حرکت در بتن در عمق فزاینده زیر سطح متمایل خواهد بود. این روش برای کاربرد در دال‌هایی مناسب است که در آن به دلیل ساخت، فرسایش در اثر هوا یا آسیب دیگر نظیر آتش‌سوزی، کیفیت لایه سطحی متفاوت است. این روند دقیقا به گونه‌ای است که برای بدست آوردن اندازه‌گیری غیر مستقیم توصیف شده است (بخش 1.2.2.3). وقتی مبدل‌ها به هم نزدیک باشند، پالس تنها در لایه سطحی حرکت خواهد کرد، اما در فواصل بیشتر مسیر شامل لایه پایینی خواهد بود. عدم پیوستگی در طرح زمان انتقال در مقابل فاصله‌گذاری مبدل، این اثر را ثابت خواهد کرد با توجه به اینکه سرعت‌ پالس‌ها در دو لایه دارای شیب‌ متفاوت است که در شکل 22.3 نشان داده شده است. ضخامت t لایه بالایی با جمله زیر با سرعت‌های V1 و V2 و فاصله x که عدم پیوستگی در آن مشاهده می‌شود ارتباط دارد:

 

با اینکه این روش برای لایه مشابه با ضخامت یکنواخت مناسب‌تر است، مقدار بدست آمده در بهترین حالت صرفا یک برآورد است و باید به خاطر داشت می‌توان حداکثر ضخامت لایه را مشخص کرد. درباره عمق نفوذ خوانش‌های غیر مستقیم اطلاعات چندانی در دست نیست و از نظر ضعف سیگنال دریافتی با استفاده از این روش، باید با دقت با نتایج برخورد کرد.

6.2.4.3 اندازه‌گیری مدول الاستیک: این ویژگیی است که می‌توان با بیشترین دقت عددی اندازه‌گیری کرد. مقادیر مدول پالس را می‌توان به صورت نظری با استفاده از مقدار مفروض نسبت پواسون محاسبه کرد تا مقداری در حدود 10٪± حاصل شود یا برآورد مدول دینامیک را معمولا می‌توان از روی همبستگی‌های قابل اطمینان با مقادیر فرکانس تشدیدشده بدست آورد. در صورتی که هنگام انجام آزمون مدل، این اندازه‌گیری‌ها می‌تواند در آزمایشگاه ارزشمند باشد، سودمندی آن‌ها در سایت محدود است هر چند می‌توان برای برآورد مقدار مدول الاستیک استاتیک جهت استفاده در محاسبات مربوط به آزمون‌های بار از آن استفاده کرد.

7.2.4.3 کنترل توسعه مقاومت: به خوبی ثابت شده است اندازه‌گیری سرعت پالس‌ها تغییرات کیفیت خمیر با گذشت زمان را دقیقا کنترل کرده و این کار را می‌توان به نحو موثری در کنترل عملیات demoulding یا تنیدگی هم در کارهای پیش‌ساخت و هم در سایت اعمال کرد. در این موقعیت، یک رابطه ویژه بین سرعت پالس و مقاومت در ترکیب در معرض شرایط عمل‌آوری مناسب می‌توان بدست آورد و ایمنی سرعت پالس به یک میزان قابل قبول می‌رسد. به همین ترتیب، کنترل کیفیت واحدهای پیش‌ساخته مشابه را می‌توان به راحتی انجام داد و تکنیک‌های خودکار شامل ارزیابی دامنه پیشنهاد شده است (74).

5.3 قابلیت اطمینان و محدودیت‌ها

تصور می‌شود اندازه‌ سرعت پالس آلتراسونیک روش ارزشمند و مطمئنی برای بررسی درون بدنه بتن به شیوه کاملا غیرمخرب است. ابزار پیشرفته مقاوم، در حد معقول ارزان بوده و کار با آن آسان و حتی در شرایط سایت قابل اطمینان است؛ با این حال، نمی‌توان بیش از حد تاکید کرد که اپراتورها باید کاملا آموزش‌دیده و به عوامل تاثیرگذار بر خوانش‌ها آگاه باشند. به همین ترتیب لازم است مهندسان باتجربه‌ای که با این تکنیک آشنا هستند نتایج را کاملا ارزیابی و تفسیر کنند. برای اهداف مقایسه‌ای، این روش چند محدودیت دارد غیر از زمانی که دو وجه مخالف یک عضو در دسترس نباشد. این روش تنها روش تعیین اندازه ترک‌خوردگی درون بتن است که به راحتی در دسترس است؛ با این حال، وقتی بتن مرطوب باشد، استفاده برای شناسایی شکستگی‌های درون بتن قابل اطمینان نیست.

متاسفانه کاربرد این روش با حداقل اطمینان در برآورد مقاومت بتن است. عوامل تاثیرگذار بر کالیبراسیون آنقدر زیاد است که حتی تحت شرایط ایده‌آل با کالیبراسیون خاص، بعید است حدود 95٪ اطمینان بهتر از 20٪± را بتوان برای پیش‌بینی مقاومت مطلق بتن در محل تحقق بخشید. با اینکه ممکن است شرایطی پیش آید که از این روش برای پیش‌بینی مقاومت استفاده کرد، اما این کار پیشنهاد نمی‌شود. به مراتب بهتر است توجه بر استفاده از این روش برای مقایسه بتن ظاهرا مشابه احتمالا همراه با نوع دیگری از آزمون معطوف شود به جای اینکه به کاربردهایی مبادرت کنیم که غیر قابل اطمینان بوده و لذا با تردید به آن‌ها نگریسته می‌شود.    


  

تاریخ: 1394/07/07      بازدید:40302

شرکت کلینیک بتن ایران

شرکت کلینیک بتن ایران

کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران در قالب دو شرکت بازرگانی رایحه بتن سبز و مهندسی ژرف تابان مهر در سال 1385 ، با اندیشه ایجاد مرکزی تخصصی و کاربردی در زمینه ارائه خدمات فنی مهندسی ، بازرگانی و آموزشی در سطح کشور و منطقه با محوریت بتن راه اندازی گردیده است . کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران در قالب دو شرکت بازرگانی رایحه بتن سبز و مهندسی ژرف تابان مهر در سال 1385 ، با اندیشه ایجاد مرکزی تخصصی و کاربردی در زمینه ارائه خدمات فنی مهندسی ، بازرگانی و آموزشی در سطح کشور و منطقه با محوریت بتن راه اندازی گردیده است . کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران، اولین و تنها مجموعه فنی و مهندسی با محوریت بتن در سطح کشور می باشد که توانسته با ارائه خدمات متنوع و تخصصی گامی نو و البته کارآمد در عرصه صنعت بتن کشور بردارد. این امر باعث گردیده تا کارفرمایان ، کارشناسان و مهندسین فعال در عرصه بتن کشور با در اختیار داشتن تیم کارآمد و تخصصی ، در کنار خود ، راه سخت اجرای پروژه عمرانی را با اطمینانی بیشتر و با کیفیت تر بردارند. کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران، با به کارگیری تیم های کارشناسی ، اجرایی ، تخصصی ، بازرگانی و آموزشی از میان فعالان و متخصصین بتن برجسته کشور و همکاری اساتید برجسته ، همواره سعی دارد تا با اولویت قراردهی کیفیت و تخصص باعث ارتقاء سطح کیفی ، مهندسی و اجرایی پروژه ها و با رفتن سطح عملی دست اندرکاران گردد. در این راستا ، کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران فعالیت خود را در سه شاخه کارشناسی - فنی و مهندسی ، آموزش و بازرگانی هدف دهی و پیگیری نموده و خواهد نمود و در این راستا موفق به اخذ ایزو 9001 ، ایزو 14001 ، ایزو 28001 و ایزو 29001 گردید است. هيات مديره اين شركت با اعتقاد و انديشه هميشگي به حضوري كارآمد و مثمر ثمر در جريان خروشان آباداني ايران عزيز و با بهره گيري از تجارب چندين ساله كارشناسان خود در پروژه های بزرگ عمراني در سطح كشور از يك سو و نيز تلفيق توامان آن با علوم روز مهندسي و اجرايي از سوي ديگر همواره سعي مي نمايد با حضور موثر خود در گستره پهناور عمران ايران ، گامي هر چند كوچك در راستاي ارتقا سطح كيفي پروژه هاي عمراني بردارد. از اين رو اميد است بتوانيم در اين راه حركتي درخور انجام نمايم.

با احترام-مدير عامل ايمان غلامي نيگچه


افراد آنلاین : 75   نفر    بازدید امروز : 253   نفر    بازدید دیروز : 9233   نفر    بازدید  این ماه :  253   نفر    بازدید ماه گذشته : 284288   نفر    بازدید کل : 13016043   نفر   
.کليه حقوق اين وب سایت متعلق به کلینیک بتن ایران است © توسعه دهنده:پرشیاداده