آزمایش التراسونیک بتن4

شروع موضوع توسط wfaejoosh ‏16 آوریل 2017 در انجمن تست فراصوتی یا التراسنیک (UT)

  1. wfaejoosh

    wfaejoosh Administrator عضو کادر مدیریت

    تاریخ عضویت:
    ‏19 ژانویه 2017
    ارسال ها:
    40
    تشکر شده:
    17
    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.
    تامست 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 . 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.

    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 . 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 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 . 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 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.


    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 در حالی که تامست 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 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 ، 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 . 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 . 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 . 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.
    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.
    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. ب
    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.
     

به اشتراک بگذارید