Phơng pháp thí nghiệm không phá hoại có u điển là trong quá trình nghiên cứu vật liệu không bị h hỏng và không đòi hỏi phải giải phóng vật liệu khỏi trạng thái làm việc thực tế. Ngoài ra, một số các phơng pháp thí nghiệm không phá hoại còn có khả năng đánh giá chất lợng và phát hiện các khuyết tật nằm sâu bên trong vật liệu và kết cấu công trình. Vì vậy các phơng pháp khảo sát vật liệu không phá hoại đợc sử dụng rộng rãi vào việc đánh giá chất lợng ngay trên kết cấu công trình thực tế.
Phơng pháp không phá hoại thờng giải quyết hai nhiệm vụ cơ bản sau:
- Nhiệm vụ thứ nhất, xác định cờng độ tại nhiều vị trí khác nhau, qua đó đánh giá đ- ợc mức độ đồng nhất của vật liệu. Trong phơng pháp không phá hoại, các tham số đo đợc thực hiện bằng những dụng cụ đo thờng là:
+ Các đại lợng liên quan đến độ cứng H của vật liệu nh kích thớc của vết hằn trên bề mặt vật liệu, độ nẩy đàn hồi của một vật thể có khối lợng xác định khi va chạm với mặt ngoài của vật liệu khảo sát ...
+ Các đại lợng liên quan đến độ đặc chắc của vật liệu nh thời gian truyền sóng siêu âm, tốc độ truyền các sóng dao động đàn hồi cũng nh các sóng dao động điện từ xuyên… qua môi trờng vật liệu nghiên cứu.
Để xác định độ cứng mặt ngoài của vật liệu, thờng dùng các dụng cụ cơ học nh búa bi, búa có thanh chuẩn, súng bi ... nhằm mục đích tạo nên những vết lõm trên về mặt vật liệu mà kích thớc của nó đặc trng cho độ cứng của vật liệu; hoặc các thiết bị bật nẩy đàn hồi mà trị số của khoảng nẩy đàn hồi đó phản ánh độ cứng của bề mặt vật liệu.
Để xác định độ đặc chắc của môi trờng vật liệu thờng dùng các loại máy thử bằng âm thanh, siêu âm, các máy rọi tia rơngen, gamma để truyền các sóng dao động đàn hồi, các sóng dao động điện từ xuyên qua môi trờng vật liệu để xác định thời gian truyền sóng (hay tốc độ truyền sóng), giá trị của các tham số này phụ thuộc vào độ đặc chắc cũng nh c- ờng độ của vật liệu.
Trong phơng pháp thí nghiệm không phá hoại, để xác định đợc cờng độ của vật liệu cần phải dùng nguyên lý so sánh chuẩn, tức là từ các số đo nhận đợc khi thử vật liệu trên kết cấu công trình đa vào đồ thị chuyển đổi chuẩn để suy ra giá trị của cờng độ vật liệu thực. Chuẩn ở đây là mối quan hệ giữa cờng độ vật liệu với tham số đo trên dụng cụ đo đợc tiến hành thử trực tiếp trên mẫu vật liệu trong các điều kiện tiêu chuẩn. Vì thế trong phơng pháp nghiên cứu này, đồ thị chuyển đổi chuẩn của mỗi máy đo giữ một vai trò quan trọng trong việc xác định chính xác giá trị cờng độ vật liệu khảo sát. Khi có đồ thị chuyển đổi đúng thì mức độ sai lệch của thiết bị đo sẽ giảm và độ chính xác của kết quả đo sẽ tăng.
Việc xây dựng biểu đồ chuyển đổi chuẩn cho mỗi một thiết bị đo là không thể thiếu đợc và thờng mất rất nhiều công sức. Liên quan đến việc xây dựng biểu đồ chuẩn này cần phải chế tọc một số lợng lớn các mẫu thử vật liệu; chẳng hạn, để có đợc mác của bê tông thì chỉ cần có kết quả nén phá hoại của 3 đến 9 mẫu thử, nhng để nhận đợc một điểm trung bình đặc trng cho cờng độ của bê tông trên đồ thị chuẩn cần phải tiến hành từ 70 đến 100 thí nghiệm. Vì vậy, để xây dựng một biểu đồ chuẩn cho súng bi hay súng bật nẩy thì cần phải tiến hành thử từ 700 đến 1000 thí nghiệm phá hoại mẫu.
+ Nhiệm vụ thứ hai và cũng là nhiệm vụ chủ chốt của phơng pháp thí nghiệm không phá hoại vật liệu là phát hiện các khuyết tật tồn tại bên trong môi trờng vật liệu do quá trình chế tạo, do ảnh hởng của các tác động khác bên ngoài hoặc tải trọng tác dụng. Các khuyết tật đó thờng là lỗ rỗng, bọt khí, vết nứt, sứt mẻ, lớp vật liệu bên ngoài bị biến chất ... Các khuyết tật này có thể là nguyên nhân trực tiếp dẫn đến làm giảm tuổi thọ hoặc phá hoại kết cấu công trình. Cho nên, việc thăm dò, phát hiện và đo đạc xác định kích thớc các khuyết tật tồn tại trong môi trờng vật liệu là vấn đề quan trọng trong việc đánh giá chất lợng của kết cấu công trình. Từ nhu cầu đó của thực tế sản xuất, trong lĩnh vực đo lờng đã hình thành một hệ thống máy móc thiết bị thăm dò và phát hiện hoàn chỉnh các khuyết tất trong vật liệu, đặc biệt là trong kết cấu kim loại và đờng hàn. Các loại thiết bị thăm dò khuyết tật này đợc nghiên cứu và chế tạo theo nhiều cơ sở vật lý khác nhau nh kỹ thuật vô tuyến điện tử, kỹ thuật điện từ, âm thanh, từ trờng và các tia vật lý phóng xạ ...
Hiện nay trong sản suất, khi khảo sát các đặc trng cơ - lý của vật liệu xây dựng th- ờng đợc tiến hành đồng thời cùng một lúc cả hai phơng pháp thí nghiệm phá hoại và thí nghiệm không phá hoại vật liệu. Kết quả nhận đợc từ hai phơng pháp này sẽ bồi bổ cho nhau để có đợc những kết luận đánh giá chất lợng của vật liệu trên công trình với độ tin cậy và chính xác cao.
chơng III : thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của đất
1. Sự hình thành và bản chất của đất