3. tiến hành thí nghiệm 1 CáC VấN Đề CHUNG
3.6.2.2 Phương pháp siêu âm.
Để xác định c-ờng độ bê tông trong kết cấu có thể dùng máy siêu âm tạo ra sóng siêu âm và đo tốc độ truyền sóng. Từ tốc độ này suy ra c-ờng độ bê tông R. Sóng siêu âm đ-ợc lan truyền theo h-ớng dọc và theo h-ớng ngang. Tốc độ truyền sóng là hàm số phụ thuộc vào độ đàn hồi, mật độ và dạng hình học theo h-ớng dọc và theo h-ớng ngang của kết cấu.
Lúc thí nghiệm bê tông bằng siêu âm phải xét đ-ợc mọi yếu tố ảnh h-ởng đến độ truyền sóng và quan hệ giữa nó với c-ờng độ bê tông R (đặc tính của cốt liệu, hàm l-ợng cốt liệu trong bê tông, công nghệ chế tạo bê tông nhiệt độ, sự bố trí cốt thép v.v…). Muốn vậy phải lập ra các đồ thị chuẩn thể hiện quan hệ giữa tốc độ truyền sóng siêu âm và c-ờng độ phá huỷ nén mẫu thử bê tông trong phòng thí nghiệm. Sau đó sử dụng đồ thị này để suy diễn các kết quả đo ở ngoài hiện tr-ờng. Nh- vậy độ chính xác đo đạc phụ thuộc độ chính xác của việc lập đồ thị chuẩn, mẫu thử bê tông của cầu sẽ tính theo công thức: 4 ữữ ứ ử ỗỗ ố ổ = cl c cl c v v R R Trong đó: : cl
R - C-ờng độ bêtông của mẫu thử nén vỡ, mẫu này đ-ợc lấy ra từ kết cấu thực.
c
v và vcl: -Tốc độ truyền sóng siêu âm trong bêtôngcủa kết cấu thực và trong mẫu thử nén vỡ. Ng-ời ta còn đ-a ra thêm các hệ số hiệu chỉnh thực nghiệm để xét đến các ảnh h-ởng khác. Nói chung sai số của ph-ơng pháp siêu âm đo c-ờng độ bêtông vào cỡ 10%.
Có rất nhiều loại máy siêu âm khác nhau do các hãng n-ớc ngoài sản xuất đang đ-ợc dùng ở Việt Nam. Nguyên lý chung của chúng đ-ợc vẽ trên hình 2-28.
Các xung điện đ-ợc phát ra từ máy phát cao tần kích động 1, truyền định kỳ lên đầu dò phát 10 để truyền vào bề mặt kết cấu bê tông hay bê tông cốt thép. Đồng thời một tín hiệu điện tử đ-ợc đ-a vào khối quét chờ 3 rồi gửi đến ống tia điện tử. Khi sóng siêu âm từ đầu dò phát 10 đi qua bê tông đến đầu dò thu 9, nó tạo ra tín hiệu điện biến đổi để gửi đến bộ khuyếch đại 7, sau đó tín hiệu đi đến ống tia điện tử làm lệch tia điện tử theo h-ớng thẳng đứng. Thời điểm phát sóng siêu âm ở đầu phát 10 và thời điểm nhận đỉnh nhọn trên đ-ờng biểu diễn trên màn ảnh của ống tia điện tử 5. Khoảng cách giữa các đỉnh nhọn theo một tỷ lệ xích đã quy định sẵn sẽ t-ơng ứng với khoảng thời gian t mà xung đi qua vật thể bê tông. Nhờ khối 4 mà trên màn ảnh có thấy thang chia khoảng thời gian 6, theo đó ta biết đ-ợc thời gian t. Căn cứ trị số t và độ dầy vật thể bê tông chúng ta xác định đ-ợc tốc độ truyền sóng siêu âm v = 1/t. Từ đó suy ra c-ờng độ bê tông dựa vào đồ thị chuẩn của máy. Nói chung các máy siêu âm hiện đại còn có nhiều bộ phận khác để dễ đo, dễ mang đi công tr-ờng và tăng độ chính xác. Có thể đo các kết cấu dày từ 0.1m đến 12m.
Hình 3-28. Sơ đồ khối của máy siêu âm đo c-ờng độ bê tông.
1-Bộ phát xung tần số cao; 2- Bộ phát chính; 3- Khối quét chờ; 4- Khối đo thời gian;
5- Bộ hiện sóng; 6- Thang chia; 7- Bộ khuyếch đại; 8- Cấu kiện BTCT cần đo
c-ờng độ; 9- Đầu dò thu; 10- Đầu dò phát 6 5 10 9 l 8 2 3 1 4 7