TCVN 13537 2022 bê tông phương pháp siêu âm xác định khuyết tật

T CVN TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 13537:2022 Xuất lần BÊ TÔNG PHƯƠNG PHÁP SIÊU ÂM XÁC ĐỊNH KHUYẾT TẬT Concrete - Ultrasonic method for defect detection HÀ NỘI - 2022 Mục lục Trang Phạm vi áp dụng ………………………………………………………………… Tài liệu viện dẫn ………………………………………………………………… Thuật ngữ định nghĩa ………………………………………………………… Thiết bị, dụng cụ ………………………………………………………………… 5 Xác định vận tốc xung siêu âm …………………………………………………… 6 Đánh giá khuyết tật …………………………………………………… ………… Báo cáo thử nghiệm ……………………………………………………………… 12 Phụ lục A (Quy định) Xác định vận tốc xung truyền không trực tiếp ………… 14 Phụ lục B (Tham khảo) Các yếu tố ảnh hưởng tới phép đo vận tốc xung ………… 15 Lời nói đầu TCVN 13537:2022 xây dựng sở tham khảo BS 1881:Part 203:1986 EN 12504-4:2004 TCVN 13537:2022 TCVN 13536:2022 thay TCVN 9357:2012 TCVN 13537:2022 Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng 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 – Phương pháp siêu âm xác định khuyết tật Concrete – Ultrasonic method for defect detection Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn hướng dẫn phương pháp đo vận tốc xung siêu âm để xác định khuyết tật bê tông kết cấu bê tông bê tông cốt thép Tài liệu viện dẫn Các tài liệu viện dẫn sau cần thiết cho việc 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) TCVN 5574:2018,Thiết kế kết cấu bê tông bê tông cốt thép Thuật ngữ định nghĩa Trong tiêu chuẩn áp dụng thuật ngữ, định nghĩa quy định TCVN 5574:2018 thuật ngữ định nghĩa sau: 3.1 Thời gian truyền (transit time) Thời gian cần thiết để xung siêu âm truyền qua bê tông từ đầu phát tới đầu thu 3.2 Gốc dùng để đếm thời gian (onset) Mặt trước xung đếm thời gian thiết bị phát 3.3 Thời gian tăng (rise time) Thời gian để mặt trước xung tăng từ 10% đến 90% biên độ cực đại Thiết bị, dụng cụ 4.1 Máy phát xung siêu âm, khuếch đại có khả phát thu xung siêu âm tần số thích hợp Thiết bị sử dụng cần thỏa mãn yêu cầu chất lượng sau: – thiết bị cần phải đo thời gian truyền sóng qua hiệu chỉnh với độ lệch giới hạn ± 0,1 µs độ xác %; – xung điện kích thích cho đầu dị phát phải có thời gian tăng khơng lớn phần tư chu kỳ tự nhiên thân để đảm bảo độ rõ nét xung; – khoảng thời gian xung phải đủ dài để đảm bảo gốc dùng để đếm thời gian tín hiệu nhận thử mẫu bê tơng kích thước nhỏ khơng bị nhiễu dội âm từ chu kỳ trước – tần số lặp lại xung cần phải đủ thấp cho gốc dùng để đếm thời gian tín hiệu nhận khơng bị nhiễu phản xạ (dội âm) 4.2 Cặp đầu dò, bao gồm đầu phát đầu thu Tần số dao động đầu dò cần nằm khoảng từ 20 kHz đến 150 kHz CHÚ THÍCH: Đầu dị có tần số dao động thấp tới 10 kHz cao tới 200 kHz đơi sử dụng Xung dao động tần số cao có tín hiệu đầu rõ ràng truyền qua bê tông bị tắt nhanh so với xung dao động tần số thấp Khi đó, ưu tiên sử dụng đầu dị xung tần số cao (từ 60 kHz đến 200 kHz) cho khoảng cách ngắn (tới 50 mm) đầu dò tần số thấp (từ 10 kHz tới 40 kHz) cho khảng cách lớn (tới 15 m) Đầu dò tần số từ 40 kHz tới 60 kHz sử dụng cho phần lớn trường hợp 4.3 Bộ thiết bị đếm thời gian dùng để đếm thời gian từ thời điểm xung phát từ đầu phát đến thời điểm xung đến đầu thu Thiết bị sử dụng phải có khả xác định thời gian đến mặt trước xung với ngưỡng thấp có thể, xung có biên độ nhỏ so với nửa bước sóng xung Có hai loại thiết bị đếm thời gian điện tử: a) dao động ký, hiển thị xung thang đo thời gian b) đếm thời gian hiển thị số đọc trực tiếp CHÚ THÍCH: Sử dụng dao động ký cho phép theo dõi dạng sóng xung thuận lợi trường hợp tiến hành thí nghiệm tổ hợp hệ thống đo tự động 4.4 Thanh chuẩn sử dụng để chuẩn số đo thời gian truyền xung 4.5 Đá mài dùng để làm phẳng bề mặt bê tông vùng thí nghiệm 4.6 Chất tiếp âm dùng để đảm bảo cầu nối dẫn âm đầu dò bề mặt bê tông Xác định vận tốc xung siêu âm 5.1 Bố trí đầu dị Để đo vận tốc xung, bố trí hai đầu dị hai mặt đối diện (truyền trực tiếp), hai mặt cạnh (truyền bán trực tiếp) bề mặt (truyền không trực tiếp truyền bề mặt) (Hình 1) kết cấu mẫu bê tơng CHÚ THÍCH 1: Trường hợp hai đầu dò đặt hai mặt đối diện khơng vị trí đối diện trực tiếp coi truyền bán trực tiếp CHÚ THÍCH 2: Sơ đồ truyền khơng trực tiếp có độ xác nên dùng tiếp cận bề mặt bê tông quan tâm đến chất lượng bề mặt CHÚ THÍCH 3: Sơ đồ truyền bán trực tiếp sử dụng khơng thể bố trí truyền trực tiếp, ví dụ đo góc kết cấu 5.2 Đo chiều dài đường truyền 5.2.1 Trong trường hợp truyền trực tiếp, chiều dài đường truyền khoảng cách ngắn hai đầu dị Đo chiều dài đường truyền xác đến % 5.2.2 Trong trường hợp truyền bán trực tiếp, chiều dài đường truyền khoảng cách tâm hai mặt đầu dị Độ xác phép đo chiều dài đường truyền phụ thuộc vào kích thước đầu dò so với khoảng cách tâm hai đầu dò 5.2.3 Trong trường hợp truyền không trực tiếp, không xác định chiều dài đường truyền mà tiến hành phép đo với đầu dò đặt khoảng cách khác (Phụ lục A) 5.3 Đặt đầu dò lên bề mặt bê tông 5.3.1 Để đảm bảo độ tiếp âm tốt, bề mặt bê tông phải phẳng, nhẵn Trong trường hợp bề mặt bê tông gồ ghề, không đều, cần làm phẳng bề mặt bê tơng vùng thí nghiệm cách mài sử dụng epoxy đóng rắn nhanh 5.3.2 Sau bề mặt làm phẳng làm sạch, phết lên lớp vật liệu mỡ bị, mỡ bơi trơn, xà phịng mềm, hồ cao lanh / glyxerin, ép chặt mặt đầu dò lên bề mặt bê tơng CHÚ THÍCH: Một số loại đầu dị đặc biệt sử dụng bề mặt gồ ghề 5.3.3 Theo dõi liên tục thời gian truyền xung đến đo giá trị nhỏ (chứng tỏ chiều dày tiếp xúc đầu dò bề mặt đạt giá trị nhỏ nhất) 5.4 Đo thời gian truyền xung Đọc khoảng thời gian truyền xung hiển thị thiết bị điện tử theo hướng dẫn nhà sản xuất 5.5 Tính tốn vận tốc xung 5.5.1 Trong trường hợp truyền trực tiếp bán trực tiếp, vận tốc xung (V ), tính kilơmét giây (km/s), xác đến 0,01 km/s, xác định theo cơng thức: đó: L khoảng cách truyền xung, tính milimét (mm); T thời gian truyền xung, tính micro giây (μs) 5.5.2 Trong trường hợp truyền xung không trực tiếp, vận tốc xung xác định theo Phụ lục A 5.6 Yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ xung Các yếu tố ảnh hưởng cần tính đến xác định vận tốc xung trình bày Phụ lục B Đánh giá khuyết tật 6.1 Đánh giá độ đồng dị tìm lỗ rỗng khí 6.1.1 Độ đồng bê tơng đánh giá thông qua số thống kê độ lệch chuẩn hay hệ số biến động vận tốc xung siêu âm truyền qua bê tông xác định điểm lưới đo có khoảng cách phù hợp Để đánh giá độ đồng bê tông nên sử dụng sơ đồ truyền trực tiếp 6.1.2 Xác định vị trí lỗ rỗng khí khuyết tật khác có kích thước lớn khoảng 100 mm độ sâu khoảng 100 mm thực nhờ hiệu ứng làm chậm vận tốc xung siêu âm truyền qua khuyết tật Các lỗ rỗng khí có kích thước nhỏ bị lấp đầy chất lỏng có khả dẫn truyền xung ảnh hưởng khơng ảnh hưởng đến vận tốc xung 6.1.3 Việc dị tìm vị trí lỗ rỗng khí thực dựa giả định xung truyền theo đường ngắn hai đầu dò, vòng qua lỗ rỗng bê tơng quanh lỗ rỗng khí đồng nhất, đặc đo vận tốc xung 6.1.4 Trên kết cấu cấu kiện cần kiểm tra, kẻ lưới đo có kích thước lưới phù hợp với kích thước lỗ rỗng cho lỗ rỗng giả định nằm đường truyền trực tiếp hai đầu dò 6.1.5 Đo vận tốc xung siêu âm điểm lưới đo kẻ 6.1.6 Dựng đường đồng mức vận tốc xung siêu âm cấu kiện kết cấu bê tơng Các vị trí có suy giảm đáng kể vận tốc xung siêu âm vị trí nghi ngờ có lỗ rỗng khuyết tật khác 6.2 Ước tính chiều sâu vết nứt bề mặt 6.2.1 Ước tính chiều sâu vết nứt bề mặt siêu âm áp dụng cho vết nứt (nhìn thấy mắt thường) vng góc với bề mặt kết cấu cấu kiện với giả định chất lượng bê tông vùng lân cận vết nứt đồng Phương pháp không áp dụng cho vết nứt khép lại bị nén (như cọc chịu lực) vết nứt bị lấp đầy chất lỏng có khả dẫn truyền xung 6.2.2 Kiểm tra vết nứt có vng góc với bề mặt hay khơng tiến hành sau: – Đặt hai đầu dò gần vết nứt Hình 2a đo thời gian truyền xung vị trí ban đầu; – Dịch chuyển dần đầu dò xa vết nứt đo giá trị thời gian truyền xung tương ứng; – Vết nứt đánh giá xiên phía đầu dị di chuyển di chuyển xa, thời gian truyền xung giảm 6.2.3 Ước tính chiều sâu vết nứt vng góc với bề mặt đặt thực theo hai phương án bố trí đầu dị, bao gồm phương án dịch chuyển hai đầu dò phương án dịch chuyển đầu dò 6.2.4 Theo phương án dịch chuyển hai đầu dò, đặt hai đầu dò hai bên, cách vết nứt Hình 2b Đo thời gian truyền xung tương ứng với khoảng cách đầu dò vết nứt 150 mm 300mm Chiều sâu vết nứt ( c ), tính milimét (mm), xác định theo cơng thức: 6.3 Ước tính chiều dày lớp bê tông bề mặt chất lượng 6.3.1 Ước tính chiều dày lớp bê tơng bề mặt chất lượng (do thi công tác động trình sử dụng) dựa vào thay đổi tốc độ truyền xung áp dụng cho bề mặt đủ lớn lớp bê tông bề mặt chất lượng có chiều dày tương đối đồng có mức chênh lệch chất lượng đáng kể so với bê tơng kết cấu phía 6.3.2 Để dự đốn chiều dày lớp bê tông bề mặt chất lượng kém, đặt cố định đầu phát điểm bề mặt bê tông, đầu thu đặt điểm đường thẳng, với khoảng cách tăng dần so với đầu phát (Hình 3a) Đo thời gian truyền xung tương ứng với khoảng cách đặt 6.3.3 Xây dựng đường tương quan vận tốc truyền xung khoảng cách hai đầu dị (Hình 3b) Ở khoảng cách ngắn, xung siêu âm truyền qua lớp bê tông bề mặt độ dốc tg(a) đoạn đường tương quan cho biết vận tốc xung lớp bề mặt Ở khoảng cách đủ lớn, xung siêu âm thu xung, sau qua mặt phân cách hai lớp, truyền lớp bê tơng có chất lượng tốt Khi đó, độ dốc đoạn đường tương quan cho biết vận tốc xung lớp bê tông 6.3.4 Trên đồ thị, xác định điểm x0 điểm mà đó, độ dốc đường tương quan thay đổi 6.3.5 Xác định vận tốc xung siêu âm lớp bê tông bề mặt chất lượng lớp bê tông chất lượng tốt bên dựa độ dốc đoạn đường tương quan trước sau điểm x0 đồ thị b) Tương quan thời gian truyền xung khoảng cách hai đầu dò CHÚ DẪN: T Đầu phát xung siêu âm R Đầu thu xung siêu âm x Khoảng cách đầu phát đầu thu I Đường tương quan với bê tơng có lớp bê tơng bề mặt chất lượng dày 150mm II Đường tương quan với bê tông chất lượng đồng Hình – Phương pháp siêu âm ước tính chiều dày lớp bê tơng bề mặt chất lượng Báo cáo thử nghiệm Báo cáo thử nghiệm bao gồm thơng tin sau: a) Thông tin kết cấu cần thứ nghiệm; b) Thông tin bê tông thử nghiệm; c) Ngày thử nghiệm; d) Yêu cầu thử nghiệm; e) Thiết bị sử dụng (bao gồm tần số xung thông số khác); f) Sơ đồ bố trí đầu dị đường truyền; g) Chiều dài đường truyền, thời gian truyền xung vị trí; h) Vận tốc xung hiệu chỉnh (nếu có); i) Các biểu đồ (nếu có); j) Kết đánh giá độ đồng dị tìm lỗ rỗng khí, ước tính chiều sâu vết nứt, chiều dày lớp bê tông bề mặt chất lượng (theo yêu cầu); k) Viện dẫn tiêu chuẩn này; l) Người thử nghiệm Phụ lục A (Quy định) Xác định vận tốc xung truyền không trực tiếp A.1 Khi truyền xung khơng trực tiếp có số bất định liên quan đến chiều dài xác đường truyền kích thước đáng kể vùng tiếp xúc đầu dị bê tơng Do đó, nên xác định loạt phép đo với đầu đo đặt khoảng cách khác để giảm thiểu bất định A.2 Đặt đầu phát tiếp xúc với bề mặt bê tông điểm x cố định Đầu thu đặt với khoảng cách tăng dần định trước xn dọc theo trục chọn sẵn bề mặt Vẽ đồ thị biểu diễn tương quan thời gian truyền ghi nhận với khoảng cách đầu dị (Hình A.1) A.3 Vận tốc trung bình xung theo trục chọn sẵn bề mặt bê tông xác định độ dốc đường thẳng kẻ qua điểm (tga) Nếu điểm đồ thị thể không liên tục (xem B.7, Phụ lục B) xác định có vết nứt bề mặt lớp bê tơng bề mặt có chất lượng vận tốc xung đo trường hợp không đáng tin cậy Phụ lục B (Tham khảo) Các yếu tố ảnh hưởng tới phép đo vận tốc xung B.1 Tổng quan Để phép đo vận tốc xung có độ lặp cần thiết phản ánh tính chất bê tơng thí nghiệm, cần phải ý tới số yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc xung tương quan chúng với tính chất vật lý bê tơng B.2 Độ ẩm Độ ẩm có ảnh hưởng vật lý hóa học tới vận tốc xung Các ảnh hưởng có ý nghĩa quan trọng việc thiết lập tương quan để đánh giá cường độ bê tơng Có thể có khác biệt đáng kể vận tốc xung xác định bê tơng mẫu đúc tiêu chuẩn hình lập phương hình trụ bảo dưỡng tốt kết cấu cấu kiện chế tạo từ loại bê tông Phần lớn khác biệt ảnh hưởng điều kiện bảo dưỡng khác tới thủy hóa xi măng, số khác biệt gây nước tự lỗ rỗng Các ảnh hưởng cần phải tính đến đánh giá cường độ bê tông B.3 Nhiệt độ bê tông Nhiệt độ bê tông kết cấu khoảng 10 ºC đến 30 ºC không gây ảnh hưởng đáng kể Hiệu chỉnh vận tốc xung cần thực nhiệt độ bê tơng nằm ngồi khoảng tuân theo hướng dẫn tài liệu liên quan B.4 Chiều dài đường truyền Do tính khơng đồng bê tông, đường truyền phải đủ dài để không gây ảnh hưởng đáng kể tới kết đo vận tốc xung Ngoài hướng dẫn trong B.5, chiều dài đường truyền phải đạt 100 mm với bê tơng sử dụng cốt liệu có kích thước hạt lớn nhỏ 20 mm, 150 mm với bê tơng sử dụng cốt liệu có kích thước hạt lớn từ 20 mm đến 40 mm Nhìn chung, vận tốc xung không bị ảnh hưởng thay đổi chiều dài đường truyền, đếm thời gian điện tử hiển thị tốc độ xung nhỏ tăng chiều dài đường truyền Điều xảy tần số cao xung bị suy giảm nhiều so với tần số thấp dạng tín hiệu đầu xung bị biến đổi lớn tăng khoảng cách truyền xung Do đó, suy giảm biểu kiến vận tốc xung gia tăng khó xác định xác gốc dùng để đếm thời gian phụ thuộc vào phương pháp xác định cụ thể Thông thường, suy giảm biểu kiến vận tốc nhỏ, nằm phạm vi sai số phép đo thời gian 4.1 Tuy nhiên cần ý xung truyền qua đường truyền dài B.5 Hình dạng kích thước mẫu Vận tốc xung ngắn dao động không phụ thuộc vào hình dạng kích thước mẫu thí nghiệm, kích thước nhỏ cạnh bên nhỏ giá trị tối thiểu quy định Dưới giá trị đó, vận tốc xung bị suy giảm đáng kể Suy giảm vận tốc xung phụ thuộc chủ yếu vào tỷ lệ bước sóng xung dao động với kích thước nhỏ cạnh bên mẫu coi khơng đáng kể tỷ lệ nhỏ Quan hệ vận tốc xung bê tơng, tần số đầu dị khuyến cáo kích thước tối thiểu cho phép cạnh bên mẫu trình bày Bảng B.1 Nếu kích thước nhỏ cạnh bên nhỏ bước sóng đo theo sơ đồ truyền khơng trực tiếp dạng lan truyền thay đổi vận tốc đo khác Điều có ý nghĩa quan trọng so sánh cấu kiện bê tơng với kích thước khác Bảng B.1 Ảnh hưởng kích thước mẫu tới truyền xung Vận tốc xung bê tông km/s Tần số đầu dị kHz 3,50 4,00 4,50 Khuyến cáo kích thước cạnh bên nhỏ mẫu, mm 24 146 167 188 54 65 74 83 82 43 49 55 150 23 27 30 B.6 Ảnh hưởng thép cốt Nếu có thể, nên hạn chế đo vận tốc xung siêu âm vùng lân cận thép cốt chạy song song với hướng truyền xung B.7 Vết nứt lỗ rỗng Khi đường truyền qua bê tông, xung siêu âm gặp bề mặt phân cách bê tơng – khí phần nhỏ lượng truyền qua Do đó, vết nứt (được điền đầy khơng khí) lỗ rỗng nằm trực tiếp hai đầu dò cản trở chùm siêu âm trực tiếp chiều dài lỗ rỗng lớn chiều rộng đầu dị bước sóng âm sử dụng Khi đó, xung tới đầu thu bị nhiễu xạ xung quanh vùng khuyết tật làm chậm thời gian truyền so với truyền qua bê tông tương tự khơng có khuyết tật Phụ thuộc vào khoảng cách đầu dị, sử dụng hiệu ứng để định vị khe nứt, lỗ rỗng khuyết tật khác có đường kính chiều sâu lớn 100 mm Các khuyết tật kích thước tương đối nhỏ ảnh hưởng khơng ảnh hưởng tới thời gian truyền Đồ thị đường đẳng tốc thường cho thông tin quan trọng chất lượng bê tông Độ suy giảm tín hiệu cho thơng tin có ích Trong cấu kiện bị nứt, mặt nứt cấu kiện ép tiếp xúc chặt vào lực nén lượng xung truyền qua vết nứt mà khơng bị cản trở Ví dụ, trường hợp xảy với vết nứt cọc đứng chịu lực Nếu vết nứt điền đầy chất lỏng có khả dẫn truyền lượng siêu âm, ví dụ kết cấu môi trường biển phần vết nứt lấp hạt rắn khơng thể xác định vết nứt thiết bị hiển thị số Trong trường hợp này, phép đo độ suy giảm tín hiệu cho thơng tin có ích Đo khảo sát điểm theo lưới kẻ bề mặt cấu kiện bê tông cho phép khảo sát lỗ rỗng lớn cách đo thời gian truyền xung đầu dò đặt cho lỗ rỗng nằm đường truyền chúng Đánh giá kích thước lỗ rỗng dựa giả thiết xung truyền dọc theo quãng đường ngắn với thời gian nhỏ đầu cảm biến quanh lỗ rỗng Đánh giá xác đáng bê tơng quanh lỗ rỗng có độ đặc đo vận tốc xung bê tông  ... bố Bê tông – Phương pháp siêu âm xác định khuyết tật Concrete – Ultrasonic method for defect detection Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn hướng dẫn phương pháp đo vận tốc xung siêu âm để xác định khuyết. .. 12504-4:2004 TCVN 13537: 2022 TCVN 13536 :2022 thay TCVN 9357:2012 TCVN 13537: 2022 Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng biên soạn, Bộ Xây dựng đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ... bổ sung (nếu có) TCVN 5574:2018,Thiết kế kết cấu bê tông bê tông cốt thép Thuật ngữ định nghĩa Trong tiêu chuẩn áp dụng thuật ngữ, định nghĩa quy định TCVN 5574:2018 thuật ngữ định nghĩa sau: