Проверка прочности бетона ультразвуком: Ультразвуковой контроль прочности бетона | Айронкон-Лаб

Испытание прочности бетона ультразвуком с испытательной лаборатории

Ультразвуковое исследование бетона позволяет определять действительную прочность бетона с максимальной точностью. Данный метод по точности может уступить разве что разрушающему методу, но он гораздо более удобный и предоставляет более полную картину того, что происходит внутри бетона. Как уже говорилось ранее, некоторые приборы ультразвукового контроля прочности бетона имеют расширение в виде дефектоскопов, которые собирают данные обо всем объеме материала, т.е. они покажут внутренние трещины и пустоты в бетоне, о которых вы даже не подозревали, а они влияют на эксплуатационные характеристики здания. Эти приборы способны оценить не только однородность, но и пористость материала, а также зрелость бетона и наличие минеральных отложений внутри. Иначе говоря, вы знаете все, что происходит внутри бетона.

Огромным преимуществом ультразвукового метода является то, что он совершенно не повреждает бетонную конструкцию, что позволяет отнести его к неразрушающим методам контроля бетона, о которых мы уже рассказывали вам ранее. Однако его отличие от прочих методов видно невооруженным глазом. Вам не надо бить, скалывать и отрывать бетон от поверхности. Да, прочностные характеристики от этого страдают минимально, поэтому существенных проблем при эксплуатации здания не возникает, однако некоторые эстетические повреждения все-таки имеются. Ультразвуковой же метод неразрушающего контроля бетона не оставляет никаких повреждений на поверхности исследуемого участка конструкции, тем самым становясь приоритетным для современных строителей.

Рассмотрим же принцип работы прибора и весь процесс ультразвукового исследования бетона. Сначала в приборе генерируется импульс, который преобразовывается в волну и предается по бетону вплоть до приемника сигнала, который принимает, а затем усиливает сигнал, передавая данные на развертку, которая фактически отображает все данные исследования. За долгое время существования этого прибора были определены различные функции зависимости, в частности было написано более 10-ти уравнений, связывающих скорость передачи ультразвукового импульса и прочность бетона. В уравнениях присутствуют коэффициенты a, b и c, отражающие разные характеристики испытуемых конструкций. Нахождение этих параметров в уравнении делало их громоздкими, а также вынуждало проводить испытания образцов, полученных в лабораторных условиях из того же бетона, что и конструкция. Это создавало множество неудобств.

Многие российские ученые думали над этим вопросом и в конце концов вывели следующую формулу: R=abV3,75. Коэффициент a выражал тип заполнителя, применяемого в конструкции, ведь для каждого заполнителя, будь то щебень или известняк, время распространения ультразвука разное. Коэффициент b является градуировочным. Для определения градуировочных зависимостей производится испытание не менее 15-ти кубов бетона с ребром 0,1 метра, которые твердеют в течение 5 суток.
Но это все касается именно лабораторных испытаний бетона непосредственно перед производством строительных работ. Как применить этот метод для уже существующих конструкций? Лучше всего заказать услуги лаборатории, которая проведет точные исследования и даст вам полную картину прочностных характеристик бетонной конструкции. Если же вы сам решитесь на подобные исследования, то вам необходимо учитывать следующие моменты:
1) Измерять конструкцию нужно таким образом, чтобы импульс был направлен перпендикулярно рабочей арматуре.
2) Если производится поверхностное прозвучивание бетона, то необходимо провести 2 испытания, результаты должны отклоняться друг от друга не более чем на 1 %. Для сквозного – 1 прозвучивание.
3) Необходимо получить градуировочные зависимости для исследуемого типа бетона, а для этого необходимо дополнительно провести испытания или разрушающим методом, или методом отрыва со скалыванием.
4) Согласно ГОСТ 17624-2012, необходимо производить вычисления по формуле R=aH+b, где R – это прочность, H – скорость или время ультразвука, a и b – коэффициенты вычисляемой градуировочной зависимости.

Как происходит определение прочности бетона ультразвуковым методом?

Ультразвуковая проверка прочности и дефектов бетонных конструкций относится к одному из самых эффективных методов неразрушающего контроля. Кроме прочности, подобным образом можно определить: наличие пустот и прочих дефектов по всей толще материала.

СодержаниеСвернуть

• Технология определения прочности бетона ультразвуком
• Этапы технологии

Технология определения прочности бетона ультразвуком

Ультразвук широко используется для проверки различных конструкционных материалов на наличие дефектов. В частности кроме бетона, ультразвуковое «просвечивание» применяют для проверки на скрытые дефекты литья, ответственных сварочных швов и прочих изделий. При этом суть технологии довольно проста – ультразвуковые волны, генерированные специальной установкой «натолкнувшись» на пустоты и другие дефекты изменяют свою скорость. Измерив, скорость, данную величину сравнивают со специальными таблицами, и такими образом оценивают прочность и целостность бетона или другого проверяемого изделия.

На данный момент времени существует два основных метода проверки бетона ультразвуком:

• Сквозной – просвечивание происходит через всю толщу конструкции. В этом случае датчики измерения скорости ультразвуковых волн располагаются на противоположных сторонах проверяемого ЖБИ;
• Поверхностный – датчики измерения скорости ультразвука располагаются на одной стороне проверяемого ЖБИ.

Этапы технологии

• Установка градуировочной зависимости. Градуировочная зависимость устанавливается эмпирически (экспериментально) на основании данных двух испытаний одного и того же участка бетона – методом ультразвукового просвечивания и методом отрыва со сколом, либо результатов испытания вырезанного образца. Допускается построение градировочной зависимости для конкретной марки бетона по результатам ультразвукового просвечивания и последующего испытания на прессе образцов-кубиков. Если расчет и создание градуировочной зависимости по тем или иным причинам затруднено либо невозможно допускается ультразвуковое определение прочности материала на основании универсальной градуировочной зависимости установленной для конкретных регионов или для отдельных объектов;
• Возраст материала в отдельных зонах не должен отличаться больше чем на 25% от усредненного возраста бетона на проверяемых зонах изделия или групп изделий. Допустимо исключение – инженерные обследования, когда процент различия в возрасте не оговорен нормативными документами;
• На выбранном для проверки участке, магнитным прибором (например, прибором «Поиск») определяют месторасположение армирования, после чего ультразвуковой установкой производят минимум 2 измерения скорости распространения ультразвуковой волны. При этом прозвучивание осуществляют под углом около 45 градусов к направлению армирования, параллельно армированию и перпендикулярно арматуре.
• Отклонение конкретных результатов измерения скорости распространения ультразвуковой волны на каждом конкретном участке не должно превышать 2 процента от среднеарифметического значения результатов измерения для данной зоны. Результаты измерений, которые не удовлетворяют этому требованию не учитываются при определении среднеарифметического значения скорости распространения ультразвуковой волны для данной зоны;
• Прочность бетона на сжатие вычисляют по усредненному значению скорости распространения волн ультразвука.

Определение класса материала по данным ультразвуковых измерений, производится согласно требований соответствующих нормативных документов.

Скачать ГОСТ 17624 Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности (*.pdf)

Понравилась статья? Поделись с друзьями!

11584

Что такое ультразвуковой контроль бетона на прочность при сжатии?

🕑 Время считывания: 1 минута

Ультразвуковой контроль бетона или ультразвуковой тест скорости импульса бетона — это неразрушающий контроль для оценки однородности и целостности бетона.
С помощью этого ультразвукового контроля бетона можно оценить следующее:

1. Качественная оценка прочности бетона, ее градация в различных местах расположения элементов конструкции и ее построение.
2. Любые неровности поперечного сечения, такие как трещины, расслоение защитного бетона и т. д.
3. Глубина поверхностных трещин.

Состав:

• Ультразвуковой контроль бетона
• Таблица: 1 – Качество бетона на основе теста скорости ультразвукового импульса Испытание на бетоне
• Оценка глубины трещин
• Процедура измерения скорости ультразвукового импульса

Ультразвуковой контроль бетона

Испытание скорости ультразвукового импульса состоит из измерения времени прохождения ультразвукового импульса T от 50 до 54 кГц, создаваемого электроакустическим преобразователем, находящимся в контакте с одной поверхностью испытуемого бетонного элемента, и получением его аналогичным преобразователем, находящимся в контакте. с поверхностью на другом конце.
С длиной пути L (т.е. расстоянием между двумя датчиками) и временем прохождения T рассчитывается скорость импульса (V=L/T).
Чем выше модуль упругости, плотность и целостность бетона, тем выше скорость импульса. Скорость ультразвукового импульса зависит от плотности и упругих свойств испытуемого материала.

Рис. 1: Ультразвуковой прибор для измерения скорости импульса

Хотя скорость импульса связана с прочностью бетона на раздавливание, статистическая корреляция не может быть применена.
На скорость импульса в бетоне могут влиять:

1. Длина пути
2. Поперечный размер испытуемого образца
3. Наличие арматурной стали
4. Содержание влаги в бетоне

Влияние длины пути будет незначительным при условии, что она не менее 100 мм при использовании заполнителя размером 20 мм или менее 150 мм при использовании заполнителя размером 40 мм.
На скорость импульса не будет влиять форма образца при условии, что его наименьший поперечный размер (т. е. его размер, измеренный под прямым углом к ​​пути импульса) не меньше длины волны колебаний импульса.
Для импульса с частотой 50 Гц это соответствует наименьшему поперечному размеру около 80 мм. скорость импульсов в стальном стержне обычно выше, чем в бетоне. По этой причине измерения скорости импульса, сделанные вблизи арматурной стали, могут быть высокими и нерепрезентативными для бетона.
Влияние армирования, как правило, невелико, если стержни проходят в направлении, перпендикулярном пути импульса, а количество стали мало по сравнению с длиной пути. Влажность бетона может оказывать небольшое, но существенное влияние на скорость импульса.
Как правило, скорость увеличивается с увеличением содержания влаги, причем это влияние более заметно для бетона более низкого качества.

Рис. 2: Метод распространения и приема импульсов

Измерение скоростей импульсов в точках регулярной сетки на поверхности бетонной конструкции обеспечивает надежный метод оценки однородности бетона.
Размер выбранной сетки будет зависеть от размера структуры и величины встречающейся изменчивости.

Таблица: 1 – Качество бетона по данным ультразвукового теста скорости импульса

В таблице 1 приведены рекомендации по качественной оценке бетона на основе результатов испытаний УПВ.
Для более реалистичной оценки состояния поверхности элемента конструкции скорость импульса можно совместить с числом отскока.
В Таблице 2 приведены рекомендации по идентификации мест, подверженных коррозии, путем объединения результатов измерения скорости импульса и числа отскоков.

Таблица:2 – Идентификация места, подверженного коррозии, на основе скорости импульса и показаний молотка

Sl. №	Результаты испытаний	Интерпретации
1	Высокие значения UPV, большое число отскока	Не подвержен коррозии
2	Значения UPV среднего диапазона, низкие числа отскока	Поверхностное расслоение, низкое качество поверхности бетона, склонность к коррозии
3	Низкий UPV, высокие числа отскока	Не подвержен коррозии, однако должны быть подтверждены химическими испытаниями, карбонизация, pH
4	Низкий UPV, низкие числа отскока	Склонен к коррозии, требует химических и электрохимических испытаний.

Обнаружение дефектов с помощью ультразвукового контроля бетона

Когда ультразвуковой импульс, проходящий через бетон, встречается с границей раздела бетон-воздух, передача энергии через эту границу пренебрежимо мала, так что любая заполненная воздухом трещина или пустота, расположенная непосредственно между преобразователями, будет препятствовать прямому лучу ультразвука, когда пустота имеет проекционную площадь. больше, чем площадь граней преобразователя.
Первый импульс, поступающий на приемный преобразователь, будет направлен вокруг периферии дефекта, и время будет больше, чем в аналогичном бетоне без дефекта.

Оценка глубины трещин

Оценку глубины трещины, видимой на поверхности, можно получить по времени прохождения через трещину для двух различных расположений датчиков, размещенных на поверхности.
Одно подходящее расположение заключается в том, что передающий и принимающий преобразователи размещаются на противоположных сторонах трещины и на расстоянии от нее. Выбираются два значения X, одно в два раза больше другого, и измеряются соответствующие им времена передачи.
Уравнение можно вывести, предположив, что плоскость трещины перпендикулярна поверхности бетона и что бетон вблизи трещины имеет достаточно однородное качество. Важно, чтобы расстояние X было точно измерено и чтобы между датчиками и бетонной поверхностью было очень хорошее сцепление.
Метод действителен, если трещина не заполнена водой.
Этот ультразвуковой контроль проводится в соответствии с IS: 13311 (Часть 1) – 1992.

Процедура определения скорости ультразвукового импульса

i) Подготовка к использованию : Перед включением вольтметра преобразователи должны быть подключены к разъемам с маркировкой «TRAN» и «REC».
Измеритель «V» может работать с:

• Внутренняя батарея,
• Внешний аккумулятор или
• Линия переменного тока.

ii) Установить ссылку : Эталонная полоса предназначена для проверки нуля прибора. На нем выгравировано время импульса для бара. Нанесите смазку на поверхности преобразователя, прежде чем размещать его на противоположных концах стержня. Регулируйте ручку «SET REF» до тех пор, пока на показаниях прибора не появится время прохождения эталонного бара.
iii) Выбор диапазона : Для максимальной точности рекомендуется выбирать диапазон 0,1 микросекунды для длины пути до 400 мм.
iv) Скорость импульса : Определив наиболее подходящие контрольные точки на испытуемом материале, тщательно измерьте длину пути «L». Нанесите контактную жидкость на поверхности преобразователей и сильно прижмите ее к поверхности материала.
Не перемещайте датчики во время снятия показаний, так как это может привести к появлению шумовых сигналов и ошибок в измерениях. Продолжайте удерживать датчики на поверхности материала до тех пор, пока на дисплее не появится последовательное показание, которое представляет собой время в микросекундах, за которое ультразвуковой импульс проходит расстояние «L».
Среднее значение показаний дисплея следует брать, когда цифра единиц колеблется между двумя значениями.

Скорость импульса = (длина пути/время в пути)

v) Разделение проводов преобразователя: рекомендуется не допускать тесного контакта двух проводов преобразователя друг с другом при измерении времени прохождения.
Если этого не сделать, вывод приемника может принимать нежелательные сигналы от вывода передатчика, что приведет к неправильному отображению времени прохождения.

Ультразвуковой контроль бетона — FPrimeC Solutions Inc.

Ультразвуковая импульсная скорость (UPV) — это эффективный метод неразрушающего контроля (NDT) для контроля качества бетонных материалов и обнаружения повреждений в элементах конструкции. Методы УПВ традиционно использовались для контроля качества материалов, в основном однородных материалов, таких как металлы и сварные соединения. Благодаря недавнему прогрессу в технологии датчиков этот тест получил широкое распространение при тестировании бетонных материалов. Ультразвуковой контроль бетона  является эффективным способом оценки качества и однородности, а также оценки глубины трещин. Процедура испытаний была стандартизирована как «Стандартный метод испытаний скорости импульса через бетон» (ASTM C 59).7, 2016).

Ультразвуковой контроль бетона – как это работает?

Концепция технологии заключается в измерении времени прохождения акустических волн в среде и сопоставлении их с упругими свойствами и плотностью материала. Время прохождения ультразвуковых волн отражает внутреннее состояние испытательной зоны. В общем, для данной траектории большее время в пути коррелирует с бетоном низкого качества с большим количеством аномалий и дефектов, а меньшее время в пути коррелирует с бетоном высокого качества с меньшим количеством аномалий. Как только ультразвуковая волна распространяется в пределах области испытаний, волна отражается от границы аномалий, что приводит к увеличению времени прохождения. Это приводит к увеличению времени передачи (более низкой скорости волны) в бетоне низкого качества и меньшему времени передачи (более высокой скорости волны) в бетоне хорошего качества.

Различные конфигурации преобразователей могут использоваться для выполнения теста UPV. Это включает прямую передачу, полупрямую передачу и непрямую (поверхностную) передачу. На рисунке выше показаны различные конфигурации датчика в зависимости от доступа к поверхности тестовой зоны. Скорость ультразвука зависит от траектории движения сигнала, которая определяется конфигурацией преобразователя. На рисунке ниже показано влияние конкретных аномалий и дефектов на время прохождения акустической волны и соответствующую скорость на заданной траектории (ACI 228.2R, 2013).

Контактное вещество | Контакт датчика с бетоном

Датчики UPV должны полностью соприкасаться с бетонной поверхностью; в противном случае воздушный карман между преобразователем и бетоном может привести к ошибке измерения (т. е. неточному измерению времени прохождения). Одна из причин заключается в том, что при плохом контакте будет передаваться лишь незначительное количество волновой энергии. Для устранения воздушных карманов и обеспечения хорошего контакта можно использовать различные контактные жидкости (например, вазелин, жир, жидкое мыло и каолин-глицериновую пасту). Рекомендуется делать слой контактной жидкости как можно тоньше.

Применение UPV-тестирования бетона

Несколько исследователей и инженеров изучали использование ультразвукового контроля бетона в различных инженерных проектах:

1- Определение скорости импульса
2- Оценка качества бетона (подробнее)
3- Установление однородности и однородности бетона
4- Измерение глубины поверхностных трещин (подробнее)
5- Прогноз прочности бетона на сжатие (подробнее)

 UPV – Влияющие параметры

Для проведения надежного ультразвукового контроля бетона поверхность бетона должна быть чистой и свободной от пыли. Для создания идеального соединения между бетоном и преобразователями UPV необходима подходящая контактная жидкость. Особое внимание следует уделить арматуре в бетоне, так как скорость распространения волны в металле значительно выше, чем в бетоне. Интерпретация результатов испытаний в сильно армированном бетоне несколько затруднена. Прямая конфигурация является наиболее идеальной для получения надежных показаний; однако использование этой конфигурации в основном ограничивается лабораторией. Таким образом, до, во время и после проведения теста необходимо решить следующие вопросы:

1- Свойства бетона (размер, тип и содержание заполнителя)
2- Материал контакта датчика/взаимодействующей жидкости
3- Наличие арматурного стержня
4- Конфигурация датчика

[siteorigin_widget class=”SiteOrigin_Widget_Hero_9000” 1 знак подписаться на наш информационный бюллетень и получать последние сообщения в блогах из нашего центра знаний, а также новости о наших новых технологиях.