دستگاه التراسونیک بتن

ایجاد ترک خوردگی و تخلخل در بتن میتواند ناشی از مدل های مختلف بارگذاری سازه ای و محیطی، طرح اختلاط نامناسب ، میلگرد فولادی متراکم و پرداخت نامناسب بتن ایجاد شوند که یک معضل رایج در سازه های بتنی موجود است.  ترک ها می توانند نشانه ای از ضعف بتن سازه ای باشند و به طور قابل توجهی بر عملکرد دوام بتن تأثیر بگذارند. اگرچه حفره های کوچک خطرات عمده ای را  به سازه تحمیل نمی کنند، با این حال، تعداد زیادی حفره یا حفره هایی که به طور قابل ملاحظه ای بزرگ هستند (در مقایسه با اندازه عنصر) می توانند بر عملکرد سازه تأثیر منفی بگذارند.

در سالهای اخیر آزمایش التراسونیک بتن (UPV) یکی از روش های رایج و غیرمخرب موثر شناخته شده است. آزمایش التراسونیک بتن جهت کنترل کیفیت سازه بتنی، تشخیص آسیب های وارده به بتن سازه ای، تعیین یکپارچگی و کیفیت سازه های بتنی استفاده می شود. با اندازه گیری سرعت و زمان عبور موج دستگاه التراسونیک از عنصر مورد آزمایش استفاده می شود کیفیت بتن ارزیابی می شود. این آزمایش مطابق با استاندارد هایASTM C597 / IS 13311  ISIRI 3201-7 /است. آزمایش التراسونیک همچنین می تواند برای نظارت بر مقاومت و زوال بتن، که ممکن است به دلیل سن، آتش، یخ زدگی یا حمله شیمیایی رخ داده باشد، مورد استفاده قرار گیرد.

آزمایش التراسونیک بتن (UPV)  با عبور یک پالس امواج دستگاه التراسونیک از بتن مورد آزمایش و اندازه‌گیری زمان صرف شده توسط پالس برای عبور از سازه انجام می‌شود. مطابق با جدول زیر سرعت‌های بالاتر نشان‌دهنده کیفیت خوب، بتن همگن و تداوم مصالح است، در حالی که سرعت‌های پایین‌تر ممکن است نشان‌دهنده بتن با ترک‌ها یا حفره‌های زیاد باشد.

کنترل کیفیت بتن

مفهوم پشت این فناوری بر اساس اندازه گیری زمان عبور امواج صوتی از طریق بتن و ارتباط آنها با خواص کشسانی و چگالی شناخته شده مواد است. زمان عبور امواج اولتراسونیک منعکس کننده شرایط داخلی مواد است. به طور کلی، برای یک مسیر معین، زمان عبور موج طولانی تر با کیفیت پایین بتن و زمان عبور موج کوتاه تر با کیفیت بالا بتن ارتباط مستقیم دارد. دستگاه التراسونیک بتن، پالس های الکترونیکی ایجاد کرده و سپس توسط مبدل های فرستنده، به امواج ارتعاشی با فرکانسی بین 20 تا 250 کیلو هرتز تبدیل شده و پس از عبور از بتن، این امواج توسط یک مبدل گیرنده دریافت و به سیگنال الکتریکی تبدیل می شود. سپس مدت زمان عبور این امواج توسط دستگاه التراسونیک بتن با دقت =+ 0.1 قابل اندازه گیری است.

دستگاه التراسونیک

Standards: EN 12504-4, ASTM C597, ASTM E494 BS 1881-203, ISO 1920-7, ASTM D2845, ACI 228.2R

کاربرد التراسونیک بتن

  • قابل استفاده در نمونه های آزمایشگاهی و کارگاهی
  • تعیین سرعت موج برشی
  • کنترل کیفیت و یکنواختی بتن
  • تخمین مقاومت بتن
  • تعیین وجود ترک، پوکی بتن و دیگر معایب
  • پیدا کردن محل لایه لایه شدگی، خلل و فرج ها، حفره های لانه زنبوری ، لوله های توخالی و داکت ها
  • بررسی تغییرات خواص بتن با گذشت زمان
  • تعیین مدول و ضریب پواسون دینامیکی (در محدوده کرنش های کوچک)
  • اندازه گیری عمق ترک سطحی
  • اندازه گیری عمق لایه ها
  • قابلیت آزمایش در مکان هایی که تنها دسترسی به یک سطح وجود دارد
  • امکان آزمایش در روش های مستقیم ، غیر مستقیم و نیمه مستقیم
  • ابزار آزمایش سبک و قابل حمل
  • بررسی و تحلیل بتن های الیافی

مشخصات فنی دستگاه التراسونیک بتن ساخت آزمون

  • اندازه گیری زمان عبور از 0.1 تا 2000 میکرو ثانیه با دقت 0.1 میکرو ثانیه
  • ولتاژ خروجی قابل تنظیم
  • حداکثر ولتاژ خروجی 500 ولت
  • محدوده فرکانس 24 تا 150 کیلوهرتز
  • قابلیت اتصال به اسیلوسکوپ
  • عملکرد ساده و کاربر پسند
  • بدنه ارگونومیک و سبک
  • قابلیت تست در مکان هایی که تنها دسترسی به یک سطح وجود دارد
  • باتری داخلی قابل شارژ با ظرفیت MAh 2800

عملکرد آزمایش التراسونیک بتن

پالس دستگاه التراسونیک بتن توسط یک مبدل الکتروآکوستیک تولید می شود. هنگامی که پالس از یک سنسور به بتن القا می شود، در مرز فازهای مختلف مصالح تشکیل دهنده در بتن تحت بازتاب های متعدد قرار می گیرد. از آنجایی که سرعت پالس ها تقریباً مستقل از هندسه ماده ای است که از آن عبور می کنند و به خواص الاستیک ماده بستگی دارد، آزمایش التراسونیک بتن یک تکنیک مناسب برای بررسی کیفیت بتن سازه ای است.

اصل اساسی ارزیابی کیفیت با استفاده از آزمایش التراسونیک بتن سرعت موج عبور از نمونه بتنی است. وقتی کیفیت بتن از نظر چگالی، همگنی و یکنواختی خوب باشد، سرعت نسبتاً بالاتری به دست می‌آید. در صورت کیفیت پایین تر، سرعت کمتری به دست می آید. اگر در مسیر انتقال پالس ها در داخل بتن ترک، حفره یا عیب وجود داشته باشد، قدرت پالس کاهش یافته و از اطراف ناپیوستگی عبور می کند و در نتیجه مسیر طولانی تر می شود. شکل زیر بیانگر این موضوع می باشد.

عملکرد دستگاه التراسونیک

سرعت واقعی پالس به دست آمده در درجه اول به مواد و نسبت مخلوط بتن بستگی دارد. چگالی و مدول الاستیک سنگدانه نیز به طور قابل توجهی بر سرعت پالس تأثیر می گذارد.

اجزای دستگاه التراسونیک بتن

الف ) مبدل – یک جفت

الف) مولد پالس الکتریکی

ج) تقویت کننده

د) دستگاه زمان بندی الکترونیکی

کاربرد دستگاه التراسونیک بتن

همگنی بتن

وجود ترک، حفره و سایر عیوب

تغییرات در ساختار بتن که ممکن است با گذشت زمان رخ دهد

کیفیت بتن در ارتباط با الزامات استاندارد

کیفیت یک عنصر بتن در رابطه با عنصر دیگر

مقادیر مدول الاستیک دینامیکی بتن

در آزمایش التراسونیک بتن، پالس التراسونیک توسط مبدل فرستنده تولید می‌شود. پس از پیمودن طول مسیر مشخص L در بتن، پالس ارتعاشات توسط مبدل گیرنده به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌شود و یک مدار زمان‌بندی الکترونیکی، زمان عبور موج را اندازه گیری میکند.

هنگامی که پالس اولتراسونیک به سطح ماده برخورد می کند، حداکثر انرژی در زوایای قائم به سطح مبدل گیرنده منتقل می شود. بنابراین بهترین نتایج زمانی حاصل می شود که مبدل گیرنده در سمت مخالف عضو بتنی قرار گیرد. (انتقال مستقیم) با این حال، در بسیاری از موقعیت ها ممکن است دو وجه متضاد عضو سازه برای اندازه گیری قابل دسترسی نباشد. در چنین مواردی، مبدل گیرنده نیز بر روی همان وجه اعضای بتنی قرار می گیرد (انتقال موازی).

برای اطمینان از شناسایی کامل پالس‌های اولتراسونیک توسط مبدل گیرنده، ضروری است که اتصال کافی بین بتن و هر مبدل وجود داشته باشد. مواد اتصال معمولی عبارتند از وازلین، گریس، ژل. اگر سطح بتنی بسیار ناهموار باشد، لازم است ناحیه مورد آزمایش صاف و هموار شود.

حداقل طول مسیر 150 میلی‌متر برای روش انتقال مستقیم و حداقل 400 میلی‌متر برای روش غیرمستقیم در امتداد یک سطح توصیه می‌شود.

فرکانس طبیعی مبدل ها ترجیحاً باید در محدوده 20 تا 150 کیلوهرتز باشد. در جدول 1 مطابق استاندارد IS13311 بازه انتخاب فرکانس بر اساس حداقل ابعاد نمونه ذکر شده است. به طور کلی، فرکانس بالا برای طول مسیرهای کوتاه و فرکانس پایین برای طول مسیرهای طولانی تر ترجیح داده می شوند. مبدل هایی با فرکانس 50 تا 60 کیلوهرتز برای اکثر کاربردهای مفید هستند.

میزان ولتاژ دستگاه التراسونیک

از آنجایی که اندازه سنگدانه‌ها بر اندازه‌گیری سرعت پالس تأثیر می‌گذارد، توصیه می‌شود که حداقل طول مسیر برای بتن‌هایی که حداکثر اندازه اسمی سنگدانه‌ها 20 میلی‌متر یا کمتر است، 100 میلی‌متر باشد و برای بتن‌هایی که حداکثر اندازه اسمی سنگدانه در آن، بین 20 تا 40 میلی متر است، 150 میلی‌متر باشد.

عوامل تاثیرگذار بر آزمایش التراسونیک بتن

تأثیر شرایط سطحی و رطوبت بتن

مسطح بودن سطح تماس عضو بتنی و سنسور بر اندازه گیری سرعت پالس التراسونیک بتن تأثیر می گذارد. برای اکثر سطوح بتنی، کاور بتن معمولاً به اندازه کافی صاف است و باید بااستفاده از یک ماده اتصال و با فشار دادن مبدل بر روی سطح بتن، از تماس صوتی خوب اطمینان حاصل شود. هنگامی که سطح بتن ناصاف و ناهموار است، لازم است سطح را صاف کرد تا اندازه گیری سرعت پالس دقیق تر شود.

به طور کلی، سرعت پالس در بتن با افزایش رطوبت بتن افزایش می یابد. این تأثیر بیشتر در بتن کم مقاومت نمود پیدا میکند.  سرعت پالس بتن اشباع ممکن است تا 2 درصد بیشتر از بتن خشک مشابه باشد.

تأثیر طول مسیر، شکل و اندازه عضو بتنی

از آنجایی که بتن ذاتاً ناهمگن است، ضروری است که حداقل طول مسیر رعایت شود تا از هرگونه خطای ناشی از ناهمگنی آن جلوگیری شود. جدول 1 راهنمایی در مورد انتخاب فرکانس طبیعی مبدل برای طول مسیرهای مختلف و حداقل ابعاد عرضی اعضای بتنی ارائه می دهد.

در پروژه های ساختمانی، بدلیل ضخامت کافی اعضای بتنی حداقل طول مسیر جهت اندازه گیری سرعت پالس رعایت میشود اما در نمونه های آزمایشگاهی معمولاً از نمونه‌های کوچک استفاده می‌شود درنتیجه طول مسیر می‌تواند بر خوانش‌های سرعت پالس تأثیر بگذارد.

تاثیر دمای بتن

تغییرات دمای بتن بین 5 تا 30 درجه سانتی گراد بر اندازه گیری سرعت پالس در بتن تأثیر قابل توجهی نمی گذارد. در دمای بین 30 تا 60 درجه سانتیگراد می توان سرعت پالس را تا 5 درصد کاهش داد و زیر دمای انجماد، آب آزاد در بتن یخ می زند در نتیجه سرعت پالس تا 7.5 درصد افزایش می یابد.

تاثیر تنش

هنگامی که بتن تحت تنش قرار می گیرد،  ممکن است به دلیل ایجاد ریز ترک ها سرعت پالس کاهش یابد. این تأثیر عموماً ناچیز است مگر اینکه تنش بیشتر از حدود 60 درصد مقاومت نهایی بتن باشد.

اثر میلگردهای تقویت کننده

سرعت پالس اندازه گیری شده در بتن مسلح در مجاورت میلگردهای تقویت کننده معمولاً بیشتر از بتن ساده با همان ترکیب است. به این دلیل که سرعت پالس در فولاد 1.2 تا 1.9 برابر سرعت  پالس در بتن ساده است و تحت شرایط خاص، اولین پالسی که به مبدل گیرنده می رسد بخشی در بتن و بخشی در فولاد حرکت می کند.

افزایش در سرعت پالس به میزان فاصله سنسور به میلگرد تقویت‌کننده، قطر و تعداد میلگردها و جهت گیری آنها نسبت به مسیر انتشار بستگی دارد.

تفسیر نتایج

سرعت پالس اولتراسونیک بتن عمدتاً به چگالی و مدول الاستیک آن مربوط می شود. به این دلیل نتیجه نهایی ارتباط مستقیمی با مصالح تشکیل دهنده، نسبت طرح مخلوط و همچنین نحوه تراکم و عمل آوری بتن دارد.

به عنوان مثال، اگر بتن تا حد امکان به طور صحیح متراکم نشده باشد، یا اگر در حین جایدهی بتن جداشدگی ایجاد شود یا ترک های مویی، سطحی و عمقی داخلی بوجود بیاید، سرعت پالس کمتر خواهد بود. بنابراین می توان با استفاده از معیار های ارائه شده در جدول زیر مطابق استاندارد  IS13311، کیفیت بتن در سازه ها را از نظر سرعت پالس اولتراسونیک ارزیابی کرد.

کنترل کیفیت بتن

تخمین مقاومت فشاری با استفاده از دستگاه التراسونیک بتن

به طور کلی روابط متعددی برای تخمین مقاومت فشاری بتن با استفاده از سرعت پالس در بتن وجود دارد. اما بهترین آن روش Sonreb، است که به وسیله آن همزمان آزمایشات مخرب و غیر مخرب صورت گرفته  و نمودار انطباقی برای آن ترسیم میگردد و به سایر نقاطی که آزمایش مخرب صورت نگرفته تعمیم داده می شود. بدین ترتیب در تعدادی از نقاط که آزمایش التراسرونیک و یا چکش اشمیت انجام گرفته مغزه-گیری کرده و آزمایش مقاومت فشاری انجام می شود سپس نمودار انطباقی استخراج می شود . این رابطه برای صرفاً نتایج آزمایش التراسونیک و مقاومت فشاری نیز کاربرد دارد. پس از بدست آوردن نمودار مذکور (مانند شکل 6 که رابطه بین سرعت پالس و مقاومت فشاری بتن را نشان می دهد) تخمین مقاومت فشاری بتن امکان پذیر است.

جهت مشاوره فنی و خرید تجهیزات با شماره زیر تماس حاصل فرمایید:

تلفن ثابت: 61907-021
موبایل (واتس آپ و تلگرام): 09101562796

2 دیدگاه. ارسال دیدگاه جدید

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

این فیلد را پر کنید
این فیلد را پر کنید
لطفاً یک نشانی ایمیل معتبر بنویسید.
برای ادامه، شما باید با قوانین موافقت کنید

keyboard_arrow_up