3. tiến hành thí nghiệm 1 CáC VấN Đề CHUNG
3.7.1-Ph-ơng pháp âm thanh
Ph-ơng pháp này sử dụng sóng đàn hồi ở dải tần rộng. Tuỳ theo tần số dao động đàn hồi có thể phân loại:
- Sóng hạ âm (tần số 20Hz)
- Sóng âm thánh nghe đ-ợc (tần số 20 Hz đến 20 kHz) - Sóng siêu âm (tấn số từ 20 kHz trở lên)
Nh-ng chỉ có sóng âm thanh và siêu âm là dúng đ-ợc trong công tác chuẩn đoán bên trong. Các sóng đàn hồi ở dải tần siêu âm có thể đ-ợc phát ra liên tục hoặc ngắt quảng từng sung. Siêu âm có thể áp dụng cho kiểm tra không phát huy mẫu đối với các bộ phận kết cấu làm bằng bất cứ loại vật liệu nào. Để phát hiện khuyết tật ẩn giấu phải căn cứ vào sự phản xạ và khuyết tán của các sóng siêu âm khi gặp sự bất th-ờng trên con đ-ờng mà sóng đi qua (ví dụ đó là các lỗ rỗng, các vết nứt ngầm, các chỗ bị phân lớp v.v...) hoặc khi đi qua môi tr-ờng không đồng chất.
Tần số siêu âm thông dụng trong chẩn đoán là từ 0,5 đến 255 MHz. Có thể đo sóng xuyên hoặ sóng phản xạ từ bề mặt.
Trên hình 2-29 giới thiệu sơ đồ khồi của máy dò khuyế tật đơn giản hoạt động theo nguyên lý tiếng vọng âm. 1 2 3 5 D 6 4 a b 7
Hình 3-29. Sơ đồ khối của máy đo khuyết tật
a- Bề mặt truyền sóng âm; b- Bề mặt đối diện; D- Khuyết tật;
I- Biểu diễn khuyết tật trên màn hình; 1- Bộ đồng bọ dao động; 2- Bộ phát xung; 3-
Bộ phát quét; 4- Đầu dò vừa thu vừa phát; 5- Máy thu; 6- Bộ chỉ thị màn
hình; 7- Kết cấu bê tông
Để kích động những dao động đàn hồi có thể dùng các bộ cảm biến kiểu áp điện hoặc kiểu từ điện. Muốn cho sóng siêu âm từ đầu dò đến bề mặt kết cấu một cách thuận lợi cần phải bôi mỡ công nghiệp lên chỗ tiếp xúc.
Các khuyết tật ẩn giấu bên trong kết cấu thép và kết cấu BTCT th-ờng đ-ợc phát hiện bằng ph-ơng pháp âm vọng hoặc ph-ơng pháp xung. Trên hình 2-29 giới thiệu sơ đồ của một thiết bị âm vọng đơn giản.
Nếu trên đ-ờng đi qua của tín hiệu siêu âm gặp một khuyết tật nh- lỗ rỗng chẳng hạn thì sức cản âm đó sẽ khác với sức cản bình th-ờng của vật liệu kết cấu này, gây ra các đỉnh nhọn trên màn
đoán vị trí và độ lớn của lỗ rỗng ẩn giấu. Căn cứ vào sự biến đổi đột ngột của tốc độ truyền sóng siêu âm trong các phần khác nhau của kết cấu chúng ta có thể suy đoán đ-ợc về mặt độ bê tông, các vết nứt v.v...
Các khuyết tật và h- hỏng trong mối hàn có thể phát hiện bằng máy siêu âm bằng các đầu dò hình lăng trụ đặt sao cho phát ra các sóng nghiêng 30o - 60o (hình 2-30). Dùng tay đ-a đầu dò và trên mối hàn theo một quỹ đạo hiện sóng nh- hình vẽ thể hiện. Khi đến chỗ có khuyết tật thì trên màn hình sẽ hiện lên xung nhô cao, đồng thời máy phát ra tín hiệu ánh sáng và cói báo động. Để xác định đ-ờng biên bao quanh khuyết tật phải dùng tay đ-a đầu dò rà quét theo các h-ớng khác nhau từ vị trí mà t-ơng ứng với đỉnh nhọn trông thấy trên màn hình cho đến lúc nào mà biên độ A của xung trên màn hình giảm xuống còn một nửa so với lúc đầu. Vị trí lúc đó của đầu dò sẽ t-ơng ứng với một điểm trên biên bao quanh khuyết tật.
Ph-ơng pháp xung siêu âm cũng có thể dùng rất tiện lợi để theo dõi lâu dài sự biến động của cấu trúc và c-ờng độ bê tông.
1 2 L T P 3 A /2 A A /2 h 1 h 2 b l'1 l1 l'2 l2
Hình 3-30. Sơ đồ xác định hư hỏng trong mối hàn
1- Đầu dò; 2- Quỹ đạo rà quét của đầu dò;
3- Đậc tính xung hiện trên màn hình ứng với các vị trí đã vẽ của đầu dò.
Ph-ơng pháp phát xạ âm thanh đ-ợc dùng để phát hiện các khuyết tật và h- hỏng ẩn giấu để thu l-ợm thông tin về các quá trình diễn ra bên trong vật liệu v.v... Ph-ơng pháp này dựa trên sự ghi nhận các sóng âm thanh xuất hiện trong vật thể cứng khi biến dạng dẻo và có các nứt. Thực chất của ph-ơng pháp nh- sau. Trên bề mặt kết cấu đặt một vài đầu dò có khả năng nhạy cảm đối với các biến dạng tr-ợt hoặc các sóng bề mặt, hoạt động ở tần số 1 - 3 MHz. Trong quá trình chịu lực sẽ xuất hiện các biến dạng lớn trong kết cấu và vết nứt. Điều này thể hiện qua sự phản xạ của sóng ứng suất có đặc tính xung. Sóng này đ-ợc đi, đầu dò thu nhận và từ đó ta có thể đoán ra đ-ợc khuyết tật hay h- hỏng.
Trên hình 2-31 nêu sơ đồ nguyên lý của máy phản xạ âm thanh. Đầu dò 1 thu sóng phản xạ,, truyền qua bộ khuyếch đại 2 rồi đi vào bộ loạc điện tử 3 để tách tín tần số thấp, sau đó đi đến bộ
khuyếch đại 4 rồi rẽ 2 nhánh, một nhánh vào khối điều chỉnh 5, một nhánh vào bộ tách sóng 8. Từ bộ tách sóng 8 tín hiệu đi vào bộ ghi lên băng từ 7. Nguồn cung cấp điện là 6.
Hình 3-31. Sơ đồ khối của thiết bị phản xạ âm thanh
1- Đầu dò; 2- Bộ tiền khuyếch đại; 3- Bộ lọc điện tử; 4- Bộ khuyếch đại;
5- Khối điều chỉnh; 6- Nguồn điện; 7- Thiết bị ghi băng từ; 8- Bộ tách sóng
1 6 6 5 7 2 3 8 4 3.7.2. Ph-ơng pháp từ tr-ờng
Ph-ơng pháp này dùng để phát hiện khuyết tật và h- hỏng ẩn giấu trong các vật liệu có thể nhiễm từ, xác định độ dày lớp bê tông bảo hộ cho cốt thép, đo độ đầy lớp sơn phủ kết cấu thép v.v... Nguyên lý của ph-ơng pháp này dựa vào sự phát triển mức độ biến đổi của dòng từ đị qua vật thể. Các bột sắt hoặc dung dịch bột sắt trộn dung môi (ví dụ dầu hoả) đ-ợc bôi lên bề mặt kết cấu. D-ới tác động của từ tr-ờng ở nơi có sắt sẽ phân bố theô một dạng khác th-ờng ở nơi có khuyết tật hay h- hỏng ẩn giấu bên d-ới.
Một ph-ơng pháp khác có hiệu quả hơn là dùng các đầu dò kiểu từ điện có lôi phe rít và dây đồng và dây đồng cuốn quanh. Từ tr-ờng đ-ợc tạo ra sẽ có dạng chữ U nh- hình vẽ 2-32. Khi dùng tay và quét đầu dò trên bề mặt kết cấu, bằng cách đó sức điện động có thể suy đoán và khuyết tật trong kết câu.
Sơ đồ thiết bị vẽ trên hình 2-32 để xác định vị trí cốt thép nằm trong bê tông, đo chiều dầy lớp bê tông bảo hộ và đo đ-ờng kính cốt thép đó. Bộ cảm biến từ điện 1 đ-ợc đ-a rà quét trên bề mặt kết cấu bê tông cốt thép. Trong hộp máy của thiết bị còn có một bộ cảm biến 2 t-ơng tự nh-ng thêm tấm rung nhiễm từ 3, có tác dụng thay đổi độ cản kháng khi ta điều chỉnh cân bằng sơ đồ. Tuỳ theo mức độ xa gần từ bộ cảm biến 1 đến thanh cốt thép năm f sâu trong bê tông mà mức độ dầy lớp bê tông bảo hộ và đ-ờng kính cốt thép. Dùng tay đ-a đầu dọc theo cốt thép đến chỗ phát hiện thấy vị trí số đô nhỏ nhất thì đó là điểm giao nhau của hai thanh cốt thép. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 2-32. Thiết bị kiểu điện cảm để dò cốt thép và đo chiều dày bê tông bảo hộ
1-Bộ cảm biến ngoài (đầu dò); 2- Bộ cảm biến trong hộp máy; 3- Bản để điều chỉnh cảm kháng; 4- Đồng hồ đo sức điện động; 5- Thanh cốt thép; 6- Cấu kiện BTCT 1 2 5 6 3 4