7.2. Суть та застосування ультразвукового імпульсного методу для дослідження міцності бетону
Суть ультразвукового імпульсного методу полягає в тому, що вимірюють швидкість поширення через бетон переднього фронту ультразвукової хвилі , Виходячи із залежності R = f( ) вимірювальній приладом швидкості знаходять міцність бетону R . Для цього необхідно знати час проходження ультразвуку на ділянці певної довжини, яка називається базою прозвучування l . Оскільки швидкість ультразвуку в бетоні велика (до 5000 м/с), то при значеннях l до 0,5 м доводиться визначати невеликі інтервали часу, що вимірюється в мікросекундах. Для збудження ультразвукових хвиль і вимірювання часу їх проходження через бетон використовують прилади типу УК - 14П, УК - 14ПМ, УК - 10ПМС та інші.
При вимірюванні часу поширення ультразвуку потрібно забезпечити надійний акустичний контакт між бетоном і робочими поверхнями пьєзодатчиків, для чого їх поверхню потрібно змастити технічним вазеліном або солідолом. Допускається використання пластиліну на базах прозвучування більших за 500 мм. Потрібно слідкувати, щоб в зоні контролю поверхні бетону не було місцевих напливів та вм'ятин, а також місцевих раковин та повітряних пор із діаметром та глибиною не більше за 2 мм.
Для вимірювання часу поширення ультразвуку використовують наскрізне або поверхневе прозвучування. В першому випадку випробовують такі вироби як балки, ригелі, колони тощо (рис. 7.1а), а у другому випадку випробовують вироби, конструкційні особливості яких ускладнюють здійснення наскрізного прозвучування, а також тонкостінних виробів типу плит, наприклад, плоских, ребристих, багатопустотних плит для перекриття і покрівель, стінових панелей тощо (рис. 7.1б).
Рис. 7.1. Способи прозвучування: а(наскрізний) та б(поверхневий)
При вимірюванні способом наскрізного прозвучування датчики встановлюють відповідно з протилежних сторін виробу. Напрямок ультразвукового прозвучування повинний бути перпендикулярний до укладки бетону в конструкціях.
Кількість вимірювань часу поширення ультразвуку в кожному зразку повинний бути: при наскрізному прозвучуванні - 3, при поверхневому - 4 (для кубів) і 2 (для призм). Вимірювання часу поширення ультразвуку (або швидкості) в кожному зразку проводять способом прозвучування, схема якого зображена на рис. 7.2 : а) для наскрізного і рис. 7.2: б) або в) для поверхневого.
Після випробовувань знаходять зв'язок між швидкістю поширення ультразвуку та його міцністю механічним способом за допомогою пресу. Вік зростання звичайного бетону для дослідження наростання міцності повинний складати 3, 7, 14 і 28 діб, а для бетону масивних монолітних конструкцій 7, 26, 60 і 90 діб.
Рис. 7.2. Місця встановлення перетворювачів - 1; напрямок випробовування на міцність при стиску - 2; напрямок ущільнення зразка бетону - 3
Для побудови градуюровочної залежності між досліджуваними величинами для кожного віку виготовляють і випробовують по 4 зразка. У випадку побудови залежності "швидкість - міцність" розміри зразків-кубів повинні бути не менше 100 х 100 х 100 мм. Допускається для дрібнозернистих бетонів використовувати зразки із розміром 70,7 х 70,7 х 70,7 мм. Розміри зразків-кубів, які випробовують для встановлення градуюровочної залежності "час - міцність" повинні бути не менші за 150 х 150 х 150 мм. Допустиме випробовування бетонних призм із розмірами не менше, ніж 100 х 100 х 300 мм.
М
Рис. 7.3. Залежність
"швидкість - міцність" для бетону
і міцності бетону R
для трьох кубиків-близнят, а із одержаних
результатів будують криву R = f(
),
яка називається тарировочною залежністю
між цими величинами.
Для будівельних матеріалів і, зокрема для бетонів, при відсутності прямої функціональної залежності існує достатньо стійка і тісна кореляція, тобто статистичний зв'язок між швидкістю поширення ультразвуку і міцністю матеріалу, характер якої приведено на рис. 7.3.