BÊ TÔNG - XÁC ĐỊNH CHIỀU DÀY CỦA KẾT CẤU DẠNG BẢN BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẢN XẠ XUNG VA ĐẬP

Công ty luật Minh Khuê www.luatminhkhue.vn TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 9489 : 2012 ASTM C1383 - 04 BÊ TÔNG - XÁC ĐỊNH CHIỀU DÀY CỦA KẾT CẤU DẠNG BẢN BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẢN XẠ XUNG VA ĐẬP Standard Test Method for Measuring the P-Wave Speed and the Thickness of Concrete Plates Using the Impact-Echo Method Lời nói đầu TCVN 9489:2012 xây dựng sở hoàn toàn tương đương với ASTM C1383 - 04 Standard test method for measuring the P-wave speed and the thickness of concrete plates using the impactecho method với cho phép ASTM quốc tế, 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428, USA Tiêu chuẩn ASTM C1383 - 04 thuộc quyền ASTM quốc tế TCVN 9489:2012 Hội Công nghiệp Bê tông Việt Nam biên soạn, Bộ Xây dựng đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học Công nghệ công bố BÊ TÔNG - XÁC ĐỊNH CHIỀU DÀY CỦA KẾT CẤU DẠNG BẢN BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẢN XẠ XUNG VA ĐẬP Standard Test Method for Measuring the P-Wave Speed and the Thickness of Concrete Plates Using the Impact-Echo Method Phạm vi áp dụng 1.1 Tiêu chuẩn quy định quy trình xác định chiều dày bê tông, mặt đường bê tông, mặt cầu, tường kết cấu dạng khác phương pháp phản xạ xung va đập 1.2 Theo phương pháp này, có hai quy trình sau: 1.2.1 Quy trình A: Đo vận tốc sóng xung P Quy trình đo thời gian cần thiết để sóng xung P sinh va đập điểm, thời gian ngắn, dịch chuyển hai đầu thu đặt khoảng cách biết dọc theo bề mặt kết cấu Tốc độ sóng xung P tính cách chia khoảng cách hai đầu thu cho thời gian dịch chuyển 1.2.2 Quy trình B: Thí nghiệm phản xạ xung va đập Quy trình đo tần số sóng xung P sinh va đập điểm, thời gian ngắn, phản xạ giũa hai mặt đối diện song song với bê tơng Chiều dày tính từ tần số đo tốc độ sóng P thu theo quy trình A 1.2.3 Trừ có quy định khác, hai quy trình A B phải thực điểm cần đo chiều dày 1.3 Các giá trị tiêu chuẩn theo đơn vị hệ SI 1.4 Các đoạn văn thích tiêu chuẩn này, cung cấp tài liệu giải thích Những đoạn văn (trừ bảng biểu hình vẽ) khơng coi yêu cầu tiêu chuẩn 1.5 Tiêu chuẩn không đề cập đến tất vấn đề liên quan đến an toàn sử dụng Người sử dụng tiêu chuẩn có trách nhiệm thiết lập nguyên tắc an toàn bảo vệ sức khỏe khả áp dụng phù hợp với giới hạn quy định trước đưa vào sử dụng Tài liệu viện dẫn Các tài liệu viện dẫn sau cần thiết áp dụng tiêu chuẩn Đối với tài liệu viện dẫn ghi năm cơng bố áp dụng nêu Đối với tài liệu viện dẫn không ghi năm cơng bố áp dụng phiên nhất, bao gồm sửa đổi, bổ sung (nếu có) ASTM C597, Test Method for Pulse Velocity Through Concrete (Phương pháp đo tốc độ xung qua bê tông) ASTM E1316, Terminology for Nondestructive Examinations (Thuật ngữ thí nghiệm khơng phá hủy) Thuật ngữ định nghĩa 3.1.1 Trở kháng âm (Acoustic impedance) LUẬT SƯ TƯ VẤN PHÁP LUẬT 24/7 GỌI 1900 6162 Công ty luật Minh Kh www.luatminhkhue.vn Tích số tốc độ sóng xung P mật độ sử dụng tính tốn đặc tính phản xạ sóng ứng suất mặt giới hạn 3.1.2 Phổ biên độ (Amplitute spectrum) Đồ thị biên độ tương đối ứng với tần số có từ dạng sóng sử dụng kỹ thuật chuyển đổi Fourier 3.1.3 Sự chuyển đổi Fouirer (Fourier transform) Kỹ thuật số sử dụng để chuyển dạng sóng kỹ thuật số từ phạm vi thời gian sang phạm vi tần số 3.1.3.1 Giải thích Các cực trị biên độ phổ tương ứng với tần số trội dạng sóng 3.1.4 Phương pháp phản xạ va đập (Impact-echo methods) Phương pháp thí nghiệm khơng phá hủy nhận tín hiệu gửi dựa việc sử dụng va đập học thời gian ngắn để tạo sóng ứng suất nhanh sử dụng chuyển đổi thu tín hiệu băng rộng đặt cạnh điểm va đập 3.1.4.1 Giải thích Các dạng sóng chuyển đổi thành tần số phổ biên độ hình thành phân tích để có tần số trội phản hồi kết cấu va đập Các tần số sử dụng để xác định chiều dày kết cấu hay diện khuyết tật 3.1.5 Khoảng thời gian va đập (Impact duration) Khoảng thời gian mà đầu va đập gây sóng ứng suất tiếp xúc với bề mặt thí nghiệm Nó coi thời gian tiếp xúc 3.1.5.1 Giải thích Khoảng thời gian va đập yếu tố then chốt định thành công hai quy trình thí nghiệm tiêu chuẩn Các khoản thời gian va đập khuyến cáo tiêu chuẩn Trong thực tế, khoảng thời gian va đập phụ thuộc vào loại đầu va đập điều kiện bê tơng vị trí va đập Các bề mặt nhẵn, cứng cho khoảng thời gian va đập ngắn so với bề mặt nhám mềm Người sử dụng nên kiểm tra xem khoảng thời gian va đập có nằm khoảng khuyến cáo hay không Đo gần khoảng thời gian va đập có từ phần dạng sóng tương ứng với tới sóng bề mặt Hình nêu ví dụ phần sóng bề mặt dạng sóng khoảng thời gian tiếp xúc gần Hình - Hình phóng to phân sóng bề mặt dạng sóng cho thấy chiều rộng tín hiệu sóng bề mặt tương ứng với thời gian tiếp xúc va đập 3.1.6 Sóng xung P (P-wave) LUẬT SƯ TƯ VẤN PHÁP LUẬT 24/7 GỌI 1900 6162 Cơng ty luật Minh Kh www.luatminhkhue.vn Sóng ứng suất giãn (dọc hay chính) gây nên dịch chuyển hạt song song với hướng lan truyền sóng Sóng tạo ứng suất bình thường (kéo hay nén) lan truyền 3.1.7 Vận tốc sóng xung P (P-wave speed) Vận tốc sóng xung P lan truyền qua mơi trường rắn bán vơ hạn 3.1.7.1 Giải thích Vận tốc sóng xung P tốc độ sóng xung nén đo theo ASTM C597 3.1.8 Tần suất lấy mẫu (Sampling frequency) Mức mà điểm có dạng sóng ghi nhận; nghịch đảo khoảng lấy mẫu thể Hz hay số mẫu/giây (cũng gọi mức lấy mẫu) 3.1.9 Chu kỳ lấy mẫu (Sampling period) Thời gian dạng sóng số điểm dạng sóng nhân với khoảng lấy mẫu 3.1.10 Khoảng lấy mẫu (Sampling interval) Sự chênh lệch thời gian hai điểm sát dạng sóng 3.1.11 Sóng bề mặt (Surface wave) Sóng ứng suất mà dịch chuyển hạt dạng elip biên độ chuyển động hạt giảm nhanh theo chiều sâu Nó biết tên sóng Rayleidh hay sóng R (Rayleidh wave R-wave) 3.1.12 Dạng sóng (waveform) Tín hiệu nhận từ đầu thu biểu thị đồ thị điện theo thời gian 3.1.13 Tham khảo Thuật ngữ ASTM E1316 thuật ngữ bổ sung khác, có liên quan đến nghiệm siêu âm khơng phá hủy, để áp dụng cho phương pháp thử 3.2 Các định nghĩa riêng tiêu chuẩn 3.2.1 Vận tốc sóng xung P biểu kiến (Apparent P-wave speed in a plate) Thơng số 0,96 vận tốc sóng xung P: Cp,plate = 0,96Cp (1) đó: Cp,plate vận tốc sóng xung P biểu kiến bản, m/s; Cp vận tốc sóng xung P bê tơng xác định theo quy trình A, m/s 3.2.1.1 Giải thích Thơng số sử dụng để tính chiều dày phép đo phản xạ va đập bê tơng Vận tốc sóng xung P vật liệu bê tơng chuyển thành vận tốc sóng xung P biểu kiến sử dụng để tính chiều dày theo cơng thức sau: (2) đó: T chiều dày bản, m; f tần số kiểu chiều dày sóng xung P có từ phổ biên độ, Hz 3.2.2 Bản (Plate) Mọi kết cấu khối hộp có kích thước cạnh sáu lần chiều dày 3.2.2.1 Giải thích Các kích thước cạnh tối thiểu cần thiết để giúp cho loại dao động, tránh khỏi phiền phức nhận diện tần suất kiểu độ dày phổ biên độ Các kích thước cạnh tối thiểu chu kỳ lấy mẫu hợp lý có tính tương quan, giải thích Chú thích 11 Ý nghĩa sử dụng LUẬT SƯ TƯ VẤN PHÁP LUẬT 24/7 GỌI 1900 6162 Công ty luật Minh Khuê www.luatminhkhue.vn 4.1 Phương pháp thử sử dụng để thay hay kết hợp với phương pháp khoan lấy mẫu để xác định độ dày loại sàn, bản, bê tông mặt đường, mặt cầu, tường hay kết cấu dạng khác Có mức độ sai số hệ thống độ dày tính chất gián đoạn tín hiệu số sử dụng kỹ thuật số Lỗi sai số hệ thống tuyệt đối phụ thuộc vào chiều dày bản, khoảng cách lấy mẫu chu kỳ lấy mẫu 4.2 Do vận tốc sóng thay đổi từ điểm đến điểm khác kết cấu khác biệt tuổi bê tông hay không ổn định mẻ bê tơng khác nhau, nên vận tốc sóng cần đo (Quy trình A) điểm mà cần xác định chiều dày (Quy trình B) 4.3 Đo chiều dày lớn nhỏ bị hạn chế chi tiết thiết bị đo (các đặc tính phản hồi chuyển đổi tín hiệu thu đầu va chuyên dụng) Các giới hạn nhà sản xuất thiết bị quy định không sử dụng thiết bị vượt giá trị cho phép Nếu thiết bị thí nghiệm người sử dụng tự lắp đặt hạn chế độ dày thiết lập quy định thành văn 4.4 Phương pháp không áp dụng cho kết cấu có lớp phủ cầu có lớp phủ bê tơng atphan hay bê tơng xi măng pc lăng Phương pháp dựa giả định có vận tốc sóng xung P theo chiều sâu 4.5 Quy trình A thực bê tơng nên khơng khí khơ hàm lượng ẩm bề mặt cao ảnh hưởng đến kết đo 4.6 Quy trình B áp dụng cho bê tơng đặt đất, sỏi, bê tông atphan thấm nước hay bê tơng xi măng pc lăng gầy, có khác biệt trở kháng âm bê tơng lớp có nhiều lỗ rỗng khí mặt tiếp xúc bê tơng làm xuất phản xạ đo Nếu điều kiện khơng đáp ứng, dạng sóng có biên độ thấp phổ biên độ khơng có cực trị trội tần số tương ứng với độ dày (phương trình 2) Nếu mặt tiếp xúc bê tơng nhám phổ biên độ có cực trị tù thay cho nhọn bề mặt tiếp xúc nhẵn 4.7 Các quy trình mô tả nêu không bị ảnh hưởng tiếng ồn giao thông hay rung tần số thấp kết cấu gây di chuyển bình thường phương tiện giao thông kết cấu 4.8 Các quy trình khơng áp dụng trường hợp có ồn (nhiễu) học gây thiết bị va đập (máy búa đóng cọc…) kết cấu 4.9 Quy trình A khơng áp dụng trường hợp nhiễu điện biên độ lớn gây chẳng hạn máy phát điện hay nguồn khác có ảnh hưởng đến hệ thống thu nhận liệu QUY TRÌNH A - ĐO VẬN TỐC SĨNG XUNG P Tóm tắt phương pháp 5.1 Sử dụng va đập lên bề mặt bê tơng để tạo sóng ứng suất nhanh Các sóng lan truyền dọc theo bề mặt bê tơng qua hai đầu thu tín hiệu đặt đường thẳng với điểm va đập khoảng cách cách biết 5.2 Sự chênh lệch thời gian tín hiệu sóng xung P (sóng ứng suất với vận tốc lớn nhất) đến đầu thu sử dụng để xác định vận tốc sóng xung P cách lấy khoảng cách biết hai đầu thu tín hiệu chia cho thời gian truyền tín hiệu Thiết bị, dụng cụ 6.1 Đầu va đập Đầu va đập phải có dạng cầu hay chỏm cầu Nó tạo khoảng thời gian va đập (30 ± 10) s với lượng đủ để tạo dịch chuyển bề mặt sóng xung P mà ghi nhận hai đầu thu (xem Chú thích 1) Đầu va định vị để tạo va lên điểm đường thẳng qua hai đầu thu khoảng cách (150 ± 10) mm từ đầu thu thứ CHÚ THÍCH 1: Các bi thép cứng có đường kính (5 ÷ 8) mm gắn lò xo thép để tạo va đập thích hợp 6.2 Các đầu thu tín hiệu Hai đầu thu băng rộng đáp ứng dịch chuyển vng góc với bề mặt Các đầu thu cần phải có khả đo dịch chuyển nhỏ tương ứng với tới sóng xung P gây va đập dịch chuyển dọc theo bề mặt Diện tích tiếp xúc nhỏ pin điện áp bề mặt bê tông cần thiết để ghi nhận xác tới sóng xung P (xem Chú thích 2) Sử dụng vật liệu thích hợp để kết nối đầu thu với bê tông LUẬT SƯ TƯ VẤN PHÁP LUẬT 24/7 GỌI 1900 6162 Cơng ty luật Minh Kh www.luatminhkhue.vn CHÚ THÍCH 2: Đầu thu dịch chuyển thông dụng làm từ pin điện áp hình có đường kính đầu (tiếp xúc) đo 1,5 mm đầu cuối rộng có gắn khối đồng thích hợp Tấm chì dày khoảng 0,25 mm vật liệu kết nối thích hợp cho loại đầu thu 6.2.1 Các đầu thu thích hợp nên công bố văn trước khả đo xác chiều dày theo phương pháp 6.3 Thiết bị định vị Bộ định vị (gá) cần bảo đảm giữ đầu thu khoảng cách cố định Bộ định vị không cản trở khả đầu thu đo dịch chuyển bề mặt Nó chế tạo để giảm thiểu khả truyền sóng xung P qua nhằm ngăn ngừa ảnh hưởng đến việc đo thời gian dịch chuyển sóng xung P Các đầu thu đặt cách khoảng 300 mm Đo ghi nhận khoảng cách thực tâm đầu thu với độ xác tới mm CHÚ THÍCH 3: Sự xác phép đo bị ảnh hưởng khoảng cách mũi hai đầu thu khơng biết xác Bộ định vị nên thiết kế chế tạo vật liệu phù hợp để giảm thiểu ổn định khoảng cách đầu thu thay đổi nhiệt độ 6.4 Hệ thống thu nhận liệu Bao gồm phần cứng phần mềm để thu nhận, ghi xử lý liệu đầu hai đầu thu Hệ thống máy tính xách tay có thẻ ghi liệu hai kênh máy xách tay phân tích dạng sóng hai kênh 6.4.1 Tấn suất lấy mẫu kênh 500 kHz cao (khoảng thời gian lấy mẫu s hơn) Hệ thống có khả khởi động từ tín hiệu kênh ghi 6.4.2 Dải điện áp chuyển điện áp hệ thống thu nhận liệu trùng hợp với độ nhạy đầu thu cho tới sóng xung P xác định xác CHÚ THÍCH 4: Ví dụ, thẻ thu nhận liệu máy tính với dải điện áp ± 2,5 V chuyển động 12 bit thích hợp đầu thu tín hiệu mơ tả thích 6.4.3 Hệ thống hiển thị bao gồm trỏ (trên hình), bao gồm số liệu thời gian điện áp điểm dạng sóng tương ứng với tới sóng xung P 6.4.4 Hệ thống thu nhận liệu hoạt động nguồn điện mà không tạo nhiễu điện đầu thu hệ thống thu nhận liệu trường hợp hệ thống đặt độ nhạy điện áp yêu cầu để đo tới sóng xung P CHÚ THÍCH 5: Các hệ thống thu nhận liệu dùng nguồn pin thích hợp 6.5 Cáp đầu nối Để nối đầu thu tín hiệu với hệ thống thu nhận liệu Các đầu nối cần có chất lượng cao nối chặt với cáp Cáp phải bọc để giảm nhiễu điện 6.6 Thiết bị kiểm tra chức Thiết bị dùng để kiểm tra tất phận hệ thống thí nghiệm hoạt động ổn định trước bắt đầu tiến hành thí nghiệm CHÚ THÍCH 6: Có thể bao gồm mẫu thử tham khảo mà phản ứng va đập mẫu xác định trước so sánh với số liệu đầu hệ thống thí nghiệm Chuẩn bị bề mặt thí nghiệm 7.1 Bề mặt thí nghiệm cần phải khơ Bụi mảnh vỡ nhỏ cần loại bỏ khỏi bề mặt nơi mà vận tốc sóng xung P xác định 7.2 Nếu bề mặt thí nghiệm q nhám khó đạt tiếp xúc tốt đầu thu tín hiệu bê tông, bề mặt bê tông nên mài nhẵn để có tiếp xúc tốt Loại bỏ bụi bẩn trước kết nối đầu thu với bề mặt bê tông CHÚ THÍCH 7: Độ nhám bề mặt gây vấn đề trục trặc thí nghiệm mặt đường cao tốc có kết cấu nhám hay bề mặt có khe, rãnh Tại kết cấu mới, thành phần dưỡng hộ bê tông cần loại bỏ vị trí thí nghiệm để đầu thu tiếp xúc tốt với bề mặt thí nghiệm đạt va đập nhanh Cách tiến hành 8.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm theo Quy trình A thể Hình LUẬT SƯ TƯ VẤN PHÁP LUẬT 24/7 GỌI 1900 6162 Công ty luật Minh Khuê www.luatminhkhue.vn 8.2 Lắp thiết bị (các đầu thu, định vị, đầu va đập) Kiểm tra hoạt động ổn định hệ thống thí nghiệm Đặt thiết bị lên bề mặt bê tông đặt đầu va cho vị trí điểm va đập trùng với đường nối hai tâm hai hai đầu thu khoảng cách (150 ± 10) mm cách đầu thu thứ Nếu thí nghiệm bề mặt nhiều khe, rãnh, thí nghiệm song song rãnh, cho đường qua tâm đầu thu đầu va khơng cắt rãnh Nếu có vết nứt, đặt thiết bị cho khơng có vết nứt cắt đường chạy qua điểm va tâm đầu thu * Đo khoảng cách thực tâm đầu thu liệu xác đến mm Hình - Sơ đồ bố trí thí nghiệm theo Quy trình A 8.3 Khởi động đặt hệ thống thu nhận liệu với thông số thu nhận liệu (tần suất lấy mẫu, dải điện áp, mức khởi động, độ trễ…) CHÚ THÍCH 8: Đối với số hệ thống, nên đặt thông số thu nhận liệu cho khoảng 100 điểm ghi nhận trước điểm thu thứ (trigger point) Các thông sơ trước điểm thu thứ cho phép đánh giá giá trị đường sở dạng sóng trước sóng xung P tới Do nhiễu điện, tín hiệu dao động trước tới sóng xung P, biết trước biên độ dao động giúp nhận diện tới sóng xung P 8.4 Thực va đập Kiểm tra dạng sóng thu nhận Nếu dạng sóng từ hai đầu thu tín hiệu chấp nhận được, lưu số liệu để dùng cho phân tích sau Nếu sóng xung tới P khơng thể nhận biết chắn, thí nghiệm lại vị trí hay di chuyển đến vị trí khác để có tiếp xúc tốt đầu thu bê tơng CHÚ THÍCH 9: Hình ví dụ minh họa đặt dạng sóng với mũi tên vào điểm tương ứng với tới sóng xung P dạng sóng Trong trường hợp sóng xung tới P vị trí đầu thu nhận biết rõ tăng dạng sóng cao mức Vận tốc sóng xung P tính 0,3/(0,000076) = 3950 m/s, giá trị hợp lý Phân tích số liệu tính tốn 9.1 Xuất hình hệ thống thu nhận liệu (máy vi tính) dạng sóng từ hai đầu thu chúng dựng đồ theo trục thời gian 9.2 Nhận biết thời gian tới sóng xung P trực tiếp dạng sóng Sự tới sóng xung P nhận biết điểm thứ điện áp thay đổi từ giá trị đường (xem Hình 3) Sử dụng trỏ để hiển thị số đọc điện áp thời gian điểm tương ứng với tới sóng xung P Xác định mức độ chênh lệch thời gian, t, tới sóng xung P dạng sóng Sự chênh lệch thời gian thời gian dịch chuyển Việc đo tự động tới sóng xung P dạng sóng cho phép có dạng sóng ổn định (khơng chứa nhiễu) trước sóng xung P tới 9.3 Sử dụng thời gian dịch chuyển cho, t, khoảng cách đo đầu thu L, để tính vận tốc sóng xung P: (3) LUẬT SƯ TƯ VẤN PHÁP LUẬT 24/7 GỌI 1900 6162 Cơng ty luật Minh Kh www.luatminhkhue.vn Hình - Ví dụ dạng sóng thu sử dụng Quy trình A (chỉ phần đầu dạng sóng thể hiện) 9.4 Thực hai lần đo thí nghiệm vị trí thí nghiệm Nếu thời gian dịch chuyển đo hai trường hợp, tiến hành thí nghiệm tiếp điểm khác Nếu hai thời gian dịch chuyển khác khoảng thời gian lấy mẫu hay nhiều hơn, thực thí nghiệm lần chấp nhận thời gian dịch chuyển lặp lại giá trị Nếu hai ba số đo không giống nhau, cần kiểm tra để bảo đảm đầu thu có tiếp xúc tốt với bề mặt lặp lại thí nghiệm 9.5 Tính vận tốc sóng xung tới P biểu kiến theo phương trình (1) 9.6 Quy trình thay - Trong thí nghiệm mà độ xác tối đa đo chiều dày đo không quan trọng, vận tốc sóng xung P biểu kiến bê tông, chấp nhận xác định hiệu chỉnh trực tiếp với chiều dày đo điểm kết cấu Xác định chiều dày kết cấu, xác định tần suất chiều dày điểm phù hợp với Quy trình B, sử dụng phương trình (2) để tính vận tốc sóng biểu kiến Người mua dịch vụ thí nghiệm cơng ty thí nghiệm phải thỏa thuận với cho phép hay không cho phép thực quy trình thay Hai bên phải thỏa thuận tiếp số lượng vị trí điểm hiệu chỉnh phương pháp xác định chiều dày bê tơng Khi sử dụng quy trình thay này, khơng áp dụng quy trình quy định Điều 15 QUY TRÌNH B - THÍ NGHIỆM PHẢN XẠ VA ĐẬP 10 Tóm tắt phương pháp thử 10.1 Va đập bề mặt bê tông gây sóng ứng suất, sóng xung P có ý nghĩa quan trọng Sóng xung P lan truyền vào bê tông bị phản xạ mặt đối diện 10.2 Phản xạ nhiều lần sóng xung P bề mặt bê tông làm tăng cộng hưởng chiều dày đo nhanh với tần số liên quan đến chiều dày 10.3 Đầu thu liệu, đặt sát với điểm va đập ghi nhận dịch chuyển bề mặt gây tới sóng phản xạ Kết đầu thu ghi dạng sóng theo thời gian 10.4 Các dạng sóng thu nhận chuyển thành dạng tần số cách sử dụng kỹ thuật chuyển đổi Fourier thu phổ biên độ Cộng hưởng chiều dày sinh cực trị trội dễ nhận thấy phổ, dễ nhận biết Giá trị tần số cực trị sử dụng kết hợp với vận tốc sóng xung P biểu kiến thu từ Quy trình A, để tính chiều dày phương trình (2) 11 Thiết bị, dụng cụ 11.1 Đầu va đập Đầu va đập nên hình cầu hay chỏm cầu Nó phải tạo đủ lượng lên bê tơng cứng cho có phổ biên độ xác định tốt với cực trị đơn trội Khoảng thời gian va, t c, cần nhỏ (xem 3.1.5) so với thời gian dịch chuyển sóng xung P, sau: (4) CHÚ THÍCH 10: Các bi thép cứng có đường kính (8 ÷ 16) mm gắn lị xo thép đầu va học hình chỏm cầu sử dụng thích hợp cho mặt đường cao tốc thông dụng bê tông 11.2 Đầu thu LUẬT SƯ TƯ VẤN PHÁP LUẬT 24/7 GỌI 1900 6162 Công ty luật Minh Khuê www.luatminhkhue.vn Đầu thu băng rộng ghi nhận dịch chuyển vng góc với bề mặt Đầu thu giống đầu thu mô tả Quy trình A 11.3 Hệ thống thu nhận liệu Để thu nhận, ghi nhận xử lý số liệu đầu đầu thu Hệ thống giống hệ thơng mơ tả Quy trình A 11.3.1 Tần suất lấy mẫu điển hình khoảng 500 kHz (khoảng thời gian s) 250 kHz (khoảng thời gian s) 11.3.2 Số lượng điển hình điểm lấy số liệu để ghi nhận dạng sóng 1024 2048 11.3.3 Khoảng thời gian điển hình dạng sóng ghi (chu kỳ lấy mẫu) 4096 s 8192 s CHÚ THÍCH 11: Chu kỳ lấy mẫu tích số số lượng điểm ghi nhận khoảng thời gian lấy mẫu Giá trị nghịch đảo chu kỳ lấy mẫu xác định khoảng tần số phổ biên độ có theo phương pháp chuyển đổi Fourier nhanh Chu kỳ lấy mẫu 4096 s tương ứng khoảng tần số 244 Hz chu kỳ lấy mẫu 8192 s tương ứng 122 Hz Khoảng tần số nhỏ cho phép đo chiều dày xác Tuy nhiên chu kỳ lấy mẫu nên chọn có xem xét đến kích thước cạnh bê tông so với chiều dày Nếu kích thước cạnh nhỏ lớn 20 lần chiều dày, sử dụng chu kỳ lấy mẫu 8192 s Nếu kích thước cạnh nhỏ lớn 10 lần chiều dày, sử dụng chu kỳ lấy mẫu 4096 s Đối với kích thước cạnh nhỏ hơn, sử dụng chu kỳ lấy mẫu ngắn hơn, gây khơng xác đo chiều dày đo Các hạn chế cần thiết để đảm bảo dạng sóng khơng bao gồm dịch chuyển liên quan đến loại rung khác mà gây nhiễu đến khả nhận biết tần số chiều dày phổ biên độ 11.3.4 Dải điện áp để thu nhận số liệu nên cho biên độ dạng sóng đủ phép kiểm tra mắt đặc tính chủ yếu chẳng hạn tín hiệu sóng bề mặt dao động sau CHÚ THÍCH 12: Dải điện áp cao làm xuất dạng sóng với biên độ nhỏ làm khó kiểm tra Dải điện áp q thấp gây phần tín hiệu thu Bộ số hóa với 12 bit đổi khuyến cáo sử dụng 11.3.5 Phần mềm cung cấp để thu nhận, ghi nhận, hiển thị phân tích số liệu Phần mềm tính phổ biên độ từ dạng sóng ghi nhận Phổ biên độ hiển thị sau dạng sóng ghi nhận Phần mềm để xác định tần số chiều dày cho phép dùng trỏ thủ công 11.3.6 Hệ thống thu nhận liệu hoạt động nguồn lượng không gây nhiễu điện đo đầu thu hệ thống thu nhận liệu mà hệ thống đặt dải điện áp sử dụng để thí nghiệm (xem Chú thích 5) 11.4 Cáp đầu nối Như mô tả Quy trình A 11.5 Thiết bị kiểm tra chức Như mơ tả Quy trình A 12 Chuẩn bị bề mặt thử 12.1 Loại bỏ bụi bẩn mảnh vỡ nhỏ khỏi bề mặt nơi cần xác định chiều dày 12.2 Nếu bề mặt thí nghiệm nhám khó có tiếp xúc tốt đầu thu bê tơng, nên mài bề mặt cho có tiếp xúc tốt (xem Chú thích 7) 13 Cách tiến hành 13.1 Hình sơ đồ thử nghiệm phản xạ va đập LUẬT SƯ TƯ VẤN PHÁP LUẬT 24/7 GỌI 1900 6162 Công ty luật Minh Kh www.luatminhkhue.vn Hình Sơ đồ bố trí thí nghiệm phản xạ va đập (Quy trình B) 13.2 Đặt đầu thu lên bề mặt bê tông nơi cần đo độ dày Đặt va đập để tạo va đập khoảng cách 0,4 độ dày (quy ước) cách đầu thu 13.3 Hệ thống thu nhận với thơng số thu nhận số liệu xác (tần suất lấy mẫu, dải điện áp, độ trễ, mức khởi động…) chuẩn bị sẵn sàng Việc thu nhận số liệu bắt đầu tín hiệu đầu thu hay va đập hoạt động Nếu cần thiết, thiết lập thông số thu nhận số liệu thí nghiệm thử sơ CHÚ THÍCH 13: Đối với số hệ thống, khuyến cáo đặt thông số tiếp nhận số liệu cho khoảng 100 điểm ghi nhận trước điểm khởi động (điểm thu thứ nhất) Phần đầu dạng sóng cho thơng tin thời gian tiếp xúc va đập giúp nhận biết dạng sóng lỗi tiếp xúc kém, nhiễu điện, hay yếu tố khác 13.4 Thực va đập Kiểm tra dạng sóng thu nhận phổ biên độ tương ứng Để đánh giá khả thích hợp dạng sóng, cần phải kiểm tra xem liệu phần dạng sóng tương ứng với sóng bề mặt dạng hay khơng sóng bề mặt có theo sau dao động chu kỳ tương ứng đa phản xạ mặt ranh giới bê tông Phổ biên độ dạng sóng thích hợp có cực trị trội đơn tần số phù hợp với độ dày bê tông CHÚ THÍCH 14: Hình cho ví dụ dạng sóng theo thời gian thích hợp phổ biên độ tương ứng thí nghiệm bê tơng Khoảng thời gian lấy mẫu s số lượng điểm dạng sóng hồn thành (khơng thể hiện) 2048 Hình - Dạng sóng phổ biên độ để thí nghiệm phản xạ va đập chấp nhận bê tông dày 250 mm LUẬT SƯ TƯ VẤN PHÁP LUẬT 24/7 GỌI 1900 6162 Công ty luật Minh Kh www.luatminhkhue.vn Hình - Ví dụ thí nghiệm phản xạ va đập khơng phù hợp, dạng sóng khơng thể dao động theo chu kỳ phổ biên độ khơng có cực trị trội đơn 13.5 Nếu dạng sóng phổ biên độ chấp nhận được, lưu lại dạng sóng phổ biên độ ban đầu Lặp lại thí nghiệm để kiểm tra kết Nếu kết lặp lại ổn định, chuyển đến điểm đo tiếp sau Nếu dạng sóng phổ biên độ khơng phù hợp (xem Chú thích 15), cần kiểm tra lại bề mặt thí nghiệm xem có bị rác bụi hay khơng xem lại đầu thu liệu có tiếp xúc tốt với bề mặt bê tông hay không Cũng cần kiểm tra xem bề mặt điểm va đập có phẳng có rác, bụi khơng, đồng thời xem lại kích thước xác đầu đo sử dụng Lặp lại thí nghiệm dạng sóng phổ biên độ thu thật ổn định CHÚ THÍCH 15: Hình thể ví dụ kết thí nghiệm phản xạ va đập sai Đồ thị dạng sóng thiếu dao động theo chu kỳ phổ biên độ khơng có cực trị đơn trội 14 Phân tích số liệu 14.1 Xác định tần số cực trị biên độ cao phổ biên độ 14.2 Tính chiều dày theo phương trình (2) 15 Diễn giải kết (các lỗi hệ thống) 15.1 Các lỗi hệ thống xuất việc xác định vận tốc sóng chiều dày bê tơng chất kỹ thuật số dạng sóng phổ biên độ Do có lỗi hệ thống vận tốc sóng xung P chiều dày tính Phần phụ lục cung cấp phép lấy đạo hàm biểu thức cho lỗi hệ thống tối đa 15.2 Lỗi hệ thống Quy trình A - Lỗi hệ thống tối đa vận tốc sóng xung P tính thể phương trình sau: (5) đó: t khoảng lấy mẫu; t thời gian di chuyển sóng xung P đo 15.2.1 Phương trình (5) dựa giả thiết cho khơng có nhiễu điện đồ thị dạng sóng, tới sóng xung P nhận biết dễ dàng Hình thể lỗi hệ thống tối đa khoảng thời gian lấy mẫu hàm thời gian dịch chuyển Vận tốc sóng xung P tính theo phương trình (3) sau: (6) LUẬT SƯ TƯ VẤN PHÁP LUẬT 24/7 GỌI 1900 6162 Công ty luật Minh Khuê www.luatminhkhue.vn Hình - Sai lệch hệ thống tối đa khoảng lấy mẫu hàm thời gian di chuyển 15.3 Lỗi hệ thống Quy trình B - Lỗi hệ thống tối đa độ dày tính độ phân giải tần số tính theo phương trình sau: (7) đó: f khoảng tần suất phổ biên độ; f tần số ứng với cực trị biên độ cao phổ biên độ 15.3.1 Hình thể lỗi hệ thống tối đa chiều dày tính gây độ phân giải tần số hàm số tần số đo Tần số cao ứng với chiều dày nhỏ lỗi hệ thống chiều dày giảm Hình - Lỗi hệ thống lớn khoảng tần suất hàm tần suất độ dày 15.4 Lỗi hệ thống kết hợp - Sự đánh giá lỗi hệ thống kỳ vọng tối đa chiều dày tính hai nguồn gây lỗi thể phương trình sau: (8) 15.5 Báo cáo kết đo chiều dày - chiều dày tính theo phương trình (2) sau: T  eT (9) 16 Báo cáo thử nghiệm 16.1 Báo cáo thông số liệu sử dụng Các thông số bao gồm khoảng thời gian lấy mẫu, dải điện thế, độ phân giải điện áp, số lượng điểm đồ thị dạng sóng khoảng tần số phổ biên độ 16.2 Vị trí điểm thí nghiệm kết cấu, điều kiện bề mặt thí nghiệm có mài hay khơng 16.3 Đối với bê tông nằm nền, cần phải báo cáo chi tiết loại vật liệu biết LUẬT SƯ TƯ VẤN PHÁP LUẬT 24/7 GỌI 1900 6162 Công ty luật Minh Khuê www.luatminhkhue.vn 16.4 Vận tốc sóng xung P theo 15.2.1 16.5 Chiều dày theo 15.5 16.6 Nếu quy trình thay theo 9.6 sử dụng để xác định vận tốc sóng xung P, cần báo cáo số liệu hiệu chỉnh trước tiến hành thí nghiệm việc sử dụng số liệu tính chiều dày 17 Độ chụm độ chệch 17.1 Độ chụm độ chệch phương pháp chưa rõ ràng Các số liệu so sánh chiều dài đo theo lõi khoan với chiều dày thí nghiệm theo phiên trước phương pháp thử nêu tài liệu tham khảo trích dẫn Chú thích Tài liệu cho thấy có khác biệt chiều dày đo theo lõi khoan phương pháp đo khoảng ± % chiều dày dao động từ 200 mm đến 290 mm Phụ lục A (Tham khảo) Sai số hệ thống A.1 Khái quát A.1.1 Phương pháp thí nghiệm dựa việc sử dụng phương pháp lấy mẫu kỹ thuật số phương pháp phân tích tín hiệu kỹ thuật số Do vậy, đồ thị dạng sóng theo thời gian phổ biên độ tập hợp từ điểm gián đoạn với khoảng cách xác định tùy thuộc thông số thu nhận liệu Phương pháp có kết với sai số hệ thống thời gian dịch chuyển đo tần số chiều dày giá trị thật chúng Các phần giải thích việc xác định giá trị tối đa lỗi hệ thống Do sai số hệ thống này, vận tốc sóng xung P chiều dày xác định phương pháp có kết khoảng giá trị A.2 Sai số hệ thống vận tốc sóng xung P A.2.1 Hình A.1 thể sơ đồ phần đầu đồ thị dạng sóng (điện áp theo thời gian) ghi từ hai đầu thu Quy trình A Các chấm đen thể điểm ghi nhận hệ thống thu nhận liệu Các đường liền thể dịch chuyển bề mặt mà thực chất hàm theo thời gian Thời gian dịch chuyển đo khác biệt thời gian t hai điểm mà điện áp tăng cao giá trị Thời gian dịch chuyển đo khác với thời gian dịch chuyển thực t' Từ Hình A.1, thể như: t = t' - + t' - t = - 2 (A.1) (A.2) Sai số tương đối vận tốc sóng xung P tính khác biệt thời gian dịch chuyển Sai số tương đối vận tốc sóng xung P tính khác biệt thời gian dịch chuyển đo thời gian di chuyển thực thể sau: (A.3) LUẬT SƯ TƯ VẤN PHÁP LUẬT 24/7 GỌI 1900 6162 Công ty luật Minh Khuê www.luatminhkhue.vn Hình A.1 - Sơ đồ phần đầu đồ thị dạng sóng thu từ Quy trình A Giá trị tuyệt đối tối đa sai số ep xảy 1 = 2 = t; 1 = t 2 = Khi 1 = 2 = t: (A.4) Khi 1 = t 2 = 0: (A.5) Do vậy, sai số hệ thống tối đa vận tốc sóng xung P việc lấy mẫu theo thời gian là: (A.6) A.2.2 Các công thức giả thuyết hai đồ thị dạng sóng ghi nhận lấy mẫu đồng thời hai kênh Hình A.2 sơ đồ đồ thị dạng sóng thu từ hệ thống thu nhận liệu qua kênh luân phiên Có thể thấy sai số hệ thống tối đa như nêu phương trình A.6 thể khoảng lấy mẫu t khoảng thời gian điểm lân cận đồ thị dạng sóng Hình A.2 - Sơ đồ phần đầu đồ thị dạng sóng thu từ Quy trình A với hệ thống thu nhận liệu lấy mẫu kênh luân phiên A.3 Sai số hệ thống độ dày khoảng tần suất phổ biên độ A.3.1 Hình A.3 sơ đồ phổ biên độ có từ thí nghiệm phản xạ va đập cứng Cực trị biên độ cao tương ứng với tần suất chiều dày Các điểm đen giá trị kỹ thuật số xuất hình máy tính, đường cong liền thể phổ biên độ thực Tần số đo f khác LUẬT SƯ TƯ VẤN PHÁP LUẬT 24/7 GỌI 1900 6162 Công ty luật Minh Khuê www.luatminhkhue.vn với tần số thực f' Sự khác biệt dẫn đến sai số hệ thống độ dày tính theo tần số đo A.3.2 Sai số tương đối chiều dày tính có liên quan với tần số đo tần số thực sau: (A.7) đó: T chiều dày tính dựa tần số chiều dày đo f; T' chiều dày tính dựa tần số chiều dày thực f' Giá trị tuyệt đối chênh lệch lớn f f' f/2 Do vậy, sai số hệ thống lớn chiều dày tính tốn khoảng tần số phổ biên độ là: (A.8) Hình A.3 - Sơ đồ phổ biên độ từ thí nghiệm phản xạ va đập (Quy trình B) với cứng A.3.3 Phương trình A.8 cho thấy sai số hệ thống tần số tính tốn giảm giảm khoảng tần số f Như giải thích thích 11 thí nghiệm này, khoảng tần số kiểm sốt độ dài đồ thị dạng sóng (độ dài ghi nhận) Do vậy, làm thí nghiệm phản xạ xung va đập để đo chiều dày bản, sử dụng chiều dài ghi nhận lớn thực tiễn Tuy nhiên, độ dài ghi nhận không q dài, khơng chuyển động dao động khác bản, gây nên phản xạ mặt bên, ảnh hưởng đến đồ thị dạng sóng Đó lưu ý nêu thích 11 A.4 Sai số hệ thống chiều dày tính tốn A.4.1 Sai số chiều dày tính từ vận tốc sóng xung P tần số cực trị bao gồm hai nguồn sai số hệ thống Cách đặt vấn đề phương pháp thử để tính sai số kết hợp e sau: (A.9) A.4.2 Sai số tương đối chiều dày gây hai nguồn sai số hệ thống thể sau: (A.10) Và biến đổi sau: (A.11) Đối với giá trị nhỏ thì: (A.12) LUẬT SƯ TƯ VẤN PHÁP LUẬT 24/7 GỌI 1900 6162 Công ty luật Minh Khuê www.luatminhkhue.vn Do để giải thích cho sai số hệ thống cố hữu phương pháp thử này, chiều dày tính theo phương trình là: T±Te (A.13) MỤC LỤC Lời nói đầu Phạm vi áp dụng Tài liệu viện dẫn Thuật ngữ định nghĩa 3.1.1 Trở kháng âm 3.1.2 Phổ biên độ 3.1.3 Sự chuyển đổi Fourier 3.1.4 Phương pháp phản xạ va đập 3.1.5 Thời gian va đập 3.1.6 Sóng xung 3.1.7 Vận tốc sóng xung 3.1.8 Tần suất lấy mẫu 3.1.9 Chu kỳ lấy mẫu 3.1.10 Khoảng lấy mẫu 3.1.11 Sóng bề mặt 3.1.12 Dạng sóng 3.2 Các thuật ngữ riêng tiêu chuẩn 3.2.1 Vận tốc sóng xung P biểu kiến 3.2.2 Tấm Ý nghĩa sử dụng QUY TRÌNH A - ĐO VẬN TỐC SÓNG XUNG P Nguyên tắc Thiết bị, dụng cụ Chuẩn bị bề mặt thử Cách tiến hành Phân tích số liệu tính tốn QUY TRÌNH B - THÍ NGHIỆM PHẢN XẠ XUNG VA ĐẬP 10 Tóm tắt phương pháp thử 11 Thiết bị, dụng cụ 12 Chuẩn bị bề mặt thử 13 Cách tiến hành 14 Phân tích số liệu 15 Diễn giải kết (các lỗi hệ thống) 16 Báo cáo thử nghiệm 17 Độ chụm độ chệch Phụ lục A Sai số hệ thống LUẬT SƯ TƯ VẤN PHÁP LUẬT 24/7 GỌI 1900 6162