آزمایش و تست التراسونیک بتن
6953 1394/08/05

آزمایش و تست التراسونیک بتن

جستجوی کلمه تست التراسونیک بتن در سایت کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران با کد 6155

با سلام و شادباش ، از جمله پر کاربردترین تست های غیرمخرب بتن ، تست التراسونیک بتن می باشد. این تست که عملکرد آن براساس صوت می باشد با توجه به خصوصیات منحصر به فرد خود از جمله سرعت و هزینه پایین طرفداران روز افزونی در بین مهندسین ساختمان و دست اندرکاران صنعت بتن یافته است.

از جمله اطلاعات قابل استخراج توسط تست غیرمخرب التراسونیک بتن می توان به موارد ذیل اشاره کرد :

 

  1. ارزیابی کیفی بتن
  2. جانمایی ترک های بتن
  3. اندازه گیری عمق ترک بتن
  4. اندازه گیری مدول الاستسیته و مقاومت بتن
  5. اندازه گیری ابعاد عضو بتنی

 

برای مشاوره و  بهره گیری از خدمات آزمایشگاهی غیرمخرب بتن از جمله تست التراسونیک بتن با بخش فنی و مهندس کلینیک بتن ایران تماس حاصل نماید. 

 

آزمایش اولتراسونیک بتن یا همان تست التراسونیک بتن یکی از آزمایش های غیر مخرب برای سنجش میزان مقاومت بتن می باشد . تست اولتراسونیک با قراردادن اطلاعاتی از وضعیت بتن به مهندسین کمک زیادی برای رفع نواقص موجود ، تعمیر ، ترمیم و در نهایت کیفیت سنجی اقدامات اجرا شده بروی بتن می کند . مهم ترین ویژگی این آزمایش یا تست بتن ، غیر مخرب بودن آن است بدین معنی که طی انجام آزمایش اولتراسونیک بر روی بتن جهت اندازه گیری ویژگی های داخلی بتن ، نمونه ی آزمایش ده تخریب نمی گردد و آسیب نمی بیند ، در حالیکه طی انجام سایر آزمایش های مشابه در بتن ، نمونه ی آزمایش شده تا مرز تخریب پیش می رود .

در صورت وجود ترک در بتن به کمک آزمایش اولتراسونیک یا همان تست بتن می توان به اطلاعاتی درباره ی مقدار ترکها ، ابعاد و عمق آنها دست یافت . مهندسین با بررسی نتایج حاصل از آزمایش اولتراسونیک بتن یا تست بتن نسبت به ارائه ی بهترین روش مقاوم سازی ساختمان موجود و تقویت سازه های بتنی اقدام می کنند . لازم بذکر است یکی دیگر از وظایف آزمایش اولتراسونیک یا تست اولتراسونیک بتن ، بررسی و ارزیابی کیفی عملیات مقاوم سازی صورت گرفته بر روی بتن است .

شما می توانید برای مشاوره و انجام آزمایش التراسونیک بتن با بخش آزمایش کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران 44618462-09387576002 تماس حاصل فرمائید.

هدف از آزمایش اولتراسونیک بتن

1-بررسی وجود یا عدم وجود هرگونه آسیب و ناپیوستگی در بتن مثل ، ترک ، لایه لایه شدن و ...

2- بدست آوردن ابعاد ، اندازه و عمق ترک های بتن

3- سنجش مقدار مقاومت بتن در بخش های مختلف ، دانه بندی بتن و تشکیل منحنی آن

4- ارزیابی میزان کیفیت مقاوم سازی اجرا شده بر روی بتن .

آزمایش اولتراسونیک بتن چیست ؟

آزمایش اولتراسونیک بتن یا تست اولتراسونیک بتن از طریق ارسال یک پالس از جنس امواج اولتراسونیک با فرکانس 50 الی 54 هرتز بوسیله ی یک فرستنده به داخل بتن و اندازه گیری مدت زمان عبور امواج از داخل بتن و دریافت آن توسط گیرنده از طرف دیگر و پس از آن محاسبه ی سرعت امواج می توان در نهایت مقاومت بتن را بدست آورد .

با دستیابی به مدت زمان عبور امواج اولتراسونیک از داخل بتن و در دست داشتن طول مورد نظر می توان سرعت عبور امواج را بدست آورد . سرعت امواج در تست اولتراسونیک تحت تاثیر چگالی و ویژگی های الاستیک بتن می باشد .

سرعت زیاد موج اولتراسونیک به معنای بالاتر بودن مدول الاستیسیته ی بتن ، چگالی بتن و در نهایت مقاومت و سختی آن می باشد .

نحوه ی انجام آزمایش اولتراسونیک بتن

نحوه ی اجر آزمایش اولتراسونیک بتن یا تست اولتراسونیک غیر مخرب بتن بدین صورت می باشد که ، یک موج فراصورت یا همان اولتراسونیک بوسیله ی یک فرستنده با فرکانس حدودی 50 الی 54 هرتز تولید و سپس به درون بتن ارسال می شود . سپس موج ارسال شده پس از عبور از بتن در طرف دیگر بتن توسط یک فرستنده دریافت می شود .

سپس با محاسبه ی زمان عبور موج که از مقطع در نظر گرفته می شود و با داشتن طول ، سرعت حرکت پالس مورد نظر درون بتن بدست می آید . سرعت پالس با مقاومت بتن ارتباطی مستقیم دارد ، در واقع هر چقدر سرعت پالس بیشتر باشد ، چگالی بتن ، مدول الاستیسیته ی بتن و در نهایت مقاومت بتن نیز بیشتر است و هر چقدر سرعت حرکت موج اولتراسونیک درون بتن کمتر باشد ، مقاومت و سایر ویژگی های بتن نیز کمتر است .

عوامل تاثیر بر نتایج آزمایش اولتراسونیک بتن

اندازه گیری و تحلیل سرعت پالس در آزمایش اولتراسونیک بتن نیز یکی از قابل اطمینان ترین راه ها برای دست یابی به ویژگی هی داخلی بتن و سنجش کیفی آن است . اندازه گیری سرعت پالس های ارسالی به عنوان یک روش مفید  برای ارزیابی مقاومت بتن و بررسی میزان همگن بودن اجزای داخلی آن بسیار مورد توجه واقع شده است . با استفاده از این روش می توان کیفیت بتن مورد نظر را تحلیل و ارزیابی کرد ، در جدول زیر به ارتباط سرعت پالس عبوری در بتن و کیفیت بتن مورد نظر می پردازیم و سپس عوامل تاثیر گذار بر سرعت آزمایش اولتراسونیک بتن و در نهایت نتیجه ی تست اولتراسونیک را توضیح میدهیم .

سرعت پالس                            کیفیت بتن

بیش از 4 کیلومتر بر ثانیه         بسیار خوب و عالی

بین 3/5 تا 4 کیلومتر بر ثانیه     خوب تا خیلی خوب (امکان وجود تخلخل)

بین 3 تتا 3/5 کیلومتر بر ثانیه   قابل قبول (وجود احتمال بالای آسیب دیدگی)

کمتر از 3 کیلومتر بر ثانیه         بتن سست و ضعیف است

عوامل تاثیر گذار برسرعت پالس عبوری در آزمایش اولتراسونیک بتن :

1- طول مسیر عبوری پالس

2- ابعاد جانبی

3- مسلح بودن یا نبودن بتن

4- مقدار رطوبت موجود در بتن

5- دمای بتن

ابعاد جانبی : ابعاد جانبی نمونه عمدتا تاثیری در سرعت نهایی بتن ندارد مگر در شرایطی که ابعاد نمونه ی آزمایشی نسبت به طول پالس های موج اولتراسونیک ارسال شده ، بسیار کمتر باشد . برای مثال ابعاد جانبی کمتر از 80 میلی متر جهت عبور یک پالس ارسالی با فرکانس حدودا 50 هرتز مناسب نمی باشد . ضمنا برای دستیابی به نتایج دقیق در بتن هایی که فاقد مقدار مناسبی از همگنی در اجزای خود هستند و این مسئله عمدا در آنها ظاهر شده باید طول مسیر را بلند تر لحاظ کرد .

مسلح بودن بتن : سرعت عبور پالس های اولتراسونیک از فلزات بسیار زیاد است ، به همین علت سرعت پالس هایی که از درون میلگردهای موجود در بتن یا به اصطلاح از درون بتن های مسلح شده عبور می کنند ، زیاد است . و احتمالا وجود فلزات درون بتن سبب بروز افزایش سرعت امواج شده است .

رطوبت : یکی دیگر از عوامل تاثیر گذار بر سرعت عبور امواج اولتراسونیک و در نهایت نتیجه تست اولتراسونیک بتن ، رطوبت محیط است . رطوبت محیط ارتباطی مستقیم با سرعت پالس اولتراسونیک دارد ، به این معتی که هر چقدر میزان رطوبت بیشتر باشد ، سرعت پالس نیز بیشتر است .

رطوبت محیط به عنوان یکی از عوامل تاثیر گذار باید پیش از انجام آزمایش اندازه گیری شود و در نتایج بدست آمده لحاظ شود . ضمنا رطوبت باید در نحوه نگهداری یا همان کیورینگ بتن در نظر گرفته شود .

دمای محیط : دمای محیط نیز یکی دیگر از عوامل تاثیر گذار بر سرعت پالس عبوری طی آزمایش اولتراسونیک بتن یا همان تست بتن اولتراسونیک بتن است . دمای محیط با نتیجه سرعت بدست آمده در تست اولتراسونیک بتن رابطه ی معکوس دارد . در واقع با کاهش دمای محیط و بتن مقدار فضای موجود در بتن کم و آب موجود در بتن متخلخل نیز کاهش می یابد . بدنبال کم شدن فضای خالی ، کاهش سرعت پالس نیز کمتر خواهد شد ، چراکه فضاهای خالی موجود در بتن سبب کاهش سرعت پالس های ارسالی می شوند و هرچقدر تعداد آنها بیشتر باشد ، بیشتر شاهد کاهش سرعت خواهیم بود .

در نتیجه با پایین آمدن دمای محیط و دمای بتن بعلت کم شدن حجم فضای خالی درون بتن ، سرعت حرکت پالس عبوری افزایش می یابد .

بهره برداری بهینه در طول عمر تعریف شده هر سازه به معنای عام مستلزم رصد، کنترل ، تعمیر و نگهداری می باشد. این امر حتی در خصوص انسان ها نیز صادق می باشد. به همین علت است که در بسیاری از کشورهای پیشرفته به معاینات ادواری می پردازند. چرا کخ در صورت آگاهی از بسیاری از مشکلات در مراحل اولیه بروز ، رمان لازم با صرف هزینه و زمان بسیار پایین قابل انجام و ممکن می باشد. در روی دیگر سکه، با تشخیص و آگاهی های دیرهنگام از وقوع مشکلات، همواره درمان با هزینه های بسیار گزاف و به سختی و با صرف زمان زیاد انجام می گردد و گاها ممکن است درمان غیر قابل انجام باشد.

سازه های بتنی نیز نه تنها از این قائده مستثنی نبود بلکه با توجه به شرایط بهره برداری متنوع و بعضا مخرب و نیز پنهان و نامحسوس بودن بسیاری از روندهای تخریب، نیازمند رصد ،تعمیر و نگهداری بیشتری می باشند. چرا که با توجه به حجم سرمایه گذاری های گسترده در پروژه های عمرانی از یک سو و از سوی دیگر اهیمت بالای سازه های بتنی از جمله سدها، تصفیه خانه های آب و فاضلاب ، اسکله ها، نیروگاه ها، پتروشیمی و پالایشگاه ها، پل ها و کارخانجات در زندگی جوامع امروزی، کاهش عمر بهره برداری و حتی در برخی مواقع قطع بهره برداری کوتاه مدت از سازه ها خسارت های هنگفتی تحمیل می نماید.

در این میان ارزیابی و تست های غیرمخرب بتن به واسطه ارائه تصویری از وضعیت موجود سازه ها، وجود یا عدم وجود مشکل ، شناسایی علل آسیب ، برآورد حجم آسیب، گزینش روش و مصالح تعمیری، پیش بینی عمر مفید سازه و کنترل کیفیت فرآیند تعمیرات نقش ویژه ای به عهده دارد.

ارائه اطلاعات کاربردی و کیفی در مراحل بهره برداری و تعمیرات از جایگاه ویژه ای برخوردار است. این امر زمانی از اهمیت بیشتری برخوردای می شود که بدانیم در کشورهای پیشرفته بیش از چهل درصد از بودجه عمرانی صرف تعمیر و نگهداری سازه ها می گردد. آزمایش های غیرمخرب با کمترین تاثیر و آسیب در بهره برداری و کیفیت سازه ای سازه ها، اطلاعات زیر را به کارفرمایان و بهره برداران ارائه می نماید.

در طول زمان بیش از صد ساله ظهور و به کارگیری سازه های بتنی در جوامع بشری، آزمایش های متنوعی برای کنترل کیفی و شناسایی وضعیت موجود و واقعی سازه ها ، ارائه و به کار گرفته شده است. با وجود تعدد و کاربرد روز افزون آزمایش های غیرمخرب بتن در سطح جهان از سوی متخصصین و کارشناسان، باید آگها بود که هر یک از تست ها دارای خطاها و نکاتی میباشند که به کارگیری آنها نیازمند تخصص تحلیلی و شناسایی مشکلات مربوطه می باشد. در حال حاضر بسیاری از آزمایش های ارائه شده در طول زمان به علت خطاهای زیاد و یا تجهیزات غیراستاندارد، کاربرد چندانی ندارند. با این وجود باید اقرار داشت که بسیاری از آزمایش های نتایج اطمینان بخشی داشته و ممکن و مطمئن ترین روش برای آگهای از اطلاعات مورد نیاز بهره برداران و متخصصین به حساب می آیند.

 

 

روش آزمایش التراسونیک

تعیین سرعت پالس فراصوتی در بتن

براساس استاندارد 4-12504

 

محدوده

این سند یک روش برای تعیین سرعت پالس امواج طولی التراسونیک در بتن سخت شده برای استفاده در تعدای برنامه کاربردی مشخص می باشد.

 

منابع اصلی

برای استفاده از این سند همچنین باید از استاندارد EN 206-1:2000, Concrete — Part 1: Specification, performance, production and conformity  استفاده نمود.

 

اصطلاحات و تعاریف

برای استفاده از این سند از تعاریف و اصطلاحات مندرج در استاندارد EN 206-1:2000 و موارد ذیل استفاده می شود.

  • زمان انتقال : زمان عبور پالس از مبدول صادر کننده تا مبدول دریافت کننده از درون بتن.
  • شروع : لبه پالس تشخیص داده شده توسط دستگاه اندازه گیری
  • زمان خیز : زمان برای لبه پالس اول از 10٪ افزایش به 90 درصد حداکثر دامنه آن
  • اصل : یک پالس ارتعاشات طولی است توسط مبدل الکترو آکوستیک در تماس با سطح بتن تحت آزمون برگزار شد. بعد از اینکه طول مسیر شناخته شده در بتن، نبض ارتعاشات است را به سیگنال الکتریکی توسط یک مبدل دوم تبدیل و مدارهای زمان بندی الکترونیکی فعال شدن زمان عبور پالس اندازه گیری می شود.

 

دستگاه

عمومی

دستگاه شامل یک ژنراتور الکتریکی پالس، یک جفت از مبدل، یک تقویت کننده و یک دستگاه زمان بندی الکترونیکی برای اندازه گیری گذشت زمان فاصله بین شروع یک پالس تولید شده در مبدل انتقال و شروع ورود خود را مبدل گیرنده. یک نوار کالیبراسیون ارائه شده است برای ارائه یک داده برای اندازه گیری سرعت.

دو شکل از دستگاه زمان بندی الکترونیکی در دسترس هستند:

الف) یک اسیلوسکوپ، که در آن جلو برای اولین بار از پالس است در رابطه با مقیاس زمان مناسب نمایش داده شود.

ب) یک تایمر فاصله با یک صفحه نمایش دیجیتال برای خواندن مستقیم زمان .

نکته : استفاده از اسیلوسکوپ می تواند نتایج بهتری در اندازه گیری های پیچیده و اندازه گیری های خودکار ارائه دهد.

 

ملزومات اجرا

دستگاه باید عملکرد مورد نیاز زیر مطابقت داشته باشد :

  • اندازه گیری زمان طی مسیر در نمونه کالیبراسیون با دقت 0.1 میکروثانیه و انحراف معیار  مثبت و منفی 2 درصد.
  • پالس محرک الکتریکی اعمال شده  به مبدل انتقال ، نباید دارای زمان خیزش بیش از یک چهارم از دوره طبیعی باشد.این امر برای اطمینان از این موضوع می توان از شکل پالس استفاده نمود.
  • فرکانس تکرار پالس کم به اندازه کافی اطمینان حاصل شود که از شروع دریافت سیگنال رایگان از دخالت طنین است باشد.

 موارد انجامی برای تست باید براساس اطلاعات کارخانه تولید کننده انجام شود.

 

مبدل

فرکانس طبیعی مبدل به طور معمول باید در محدوده 20 کیلو هرتز تا 150 کیلو هرتز باشد.

نکته : فرکانس به کمتر از 10 کیلو هرتز و بالاتر از 200 کیلو هرتز می تواند گاهی اوقات مورد استفاده قرار گیرد. پالس فرکانس بالا شروع خوبی داشته ، اما، هنگام عبور از بتن، دارای سرعت بالاتر اما فرکانس ضعیفتری نسبت پالس فرکانس پایین تر می باشند. بنابراین بهتر است برای استفاده مبدل فرکانس بالا (60 کیلو هرتز تا 200 کیلو هرتز) برای طول مسیر کوتاه (تا 50 میلی متر) و مبدلهای فرکانس پایین (10 کیلو هرتز تا 40 کیلو هرتز) برای طول مسیر طولانی (تا حداکثر 15 متر) . مبدل با فرکانس 40 کیلو هرتز تا 60 کیلو هرتز یافت برای اکثر برنامه های کاربردی مفید باشد.

 

دستگاه برای تعیین زمان ورود پالس

دستگاه باید قادر به تعیین زمان ورود جبهه اول، با پالسهای با کمترین آستانه ممکن بوده، حتی اگر این امکان وجود داشته باشد که دامنه  در مقایسه با موج نیمه اول پالس کوچک  باشد.

 

 

روش

تعیین سرعت پالس

عوامل اندازه گیری سرعت پالس موثر

آرایش مبدل ها اگر چه بهترین حال ارسال و دریافت فرکانس به علت بشترین انرژی ، حالت مستقیم می باشد ولی در بقیه حالت ها هم فرکانس قابل اندازه گیری می باشد. از این رو اندازه گیری در سه حالت مستقیم ( مبدل ها روبروی هم ) ، انتقال نیمه مستقیم ( مبدل ها عمود بر هم ) و یا غیر مستقیم ( در راستای هم ) ، انجام گیردد ( به شکل زیر مراجعه شود ).

 

 

نکته : در صورتی که امکان قرائت مستقیم وجود نداشته باشد از روش نیم مستقیم ( شکل b ) استفاده می گردد.

نکته : روش غیرمستقیم دارای حساسیت کم بوده و صرفا باید زمانی اصتفاده شود که تنها یک سمت بتن در دسترس باشد و یاز زمانی که هدف ما بررسی کیفیت سطحی میباشد.

 

اندازه گیری طول مسیر

برای انتقال مستقیم، طول مسیر کوتاه ترین فاصله بین سنسور است. دقت اندازه گیری طول مسیر باید به دقت ± 1٪ ثبت شده است. برای انتقال نیمه مستقیم، آن است که به طور کلی یافت می شود به اندازه کافی دقیق به طول مسیر به عنوان فاصله از مرکز به مرکز از چهره مبدل اندازه گیری شد. دقت طول مسیر وابسته به اندازه مبدل در مقایسه با مرکز به فاصله مرکز است.  با انتقال غیر مستقیم، طول مسیر اندازه گیری نیست، اما یک سری اندازه گیری با مبدل در فواصل مختلف از هم جدا (ضمیمه الف مراجعه شود) ساخته شده است.