1. Nguyên lý thiết bị
Phơng pháp siêu âm xác định tính toàn khối của cọc dựa trên đặc điểm của quá trình truyền sóng siêu âm trong vật liệu bê tông. Sóng siêu âm truyền từ đầu phát qua vật liệu cọc đến đầu thu. Đặc tính của vật liệu ảnh hởng đến tín hiệu thu đợc trên máy đo. Trong thí nghiệm siêu âm, hai đầu thu, phát sóng siêu âm đợc thải xuống đáy của ống đặt sẵn trong lòng cọc trớc khi đổ bê tông (hai đầu đo phải luôn cùng cao độ). Cả đầu thu và phát đợc kéo lên với một vận tốc đặt trớc phù hợp với chiều dài cọc và khả năng của máy đo. Trong quá trình đầu đo định chuyển lên đỉnh tín hiệu đợc hiển thị trên màn hình và đợc ghi lại thành file dới dạng số và đợc lu giữ trong thiết bị đo.
2. Tính năng kỹ thuật
Bộ thiết bị siêu âm gồm các bộ phận chính sau:
* Máy đo: Là một máy tính tổ hợp với phần điều khiển thiết bị chức năng điều khiển quá trình đo, lu giữ số liệu.
* Bộ phận đo chiều dài: Đo chiều dài kiểm tra, kiểm soát tốc độ kéo đầu đo
* Cuộn dây: Dài tới 100m, một đầu nối với dây đo, một đầu nối với 2 đầu đo, truyền và nhận tín hiệu giữa máy đo và các đầu đo.
* Dầu đo: đầu phát phát ra xung siêu âm có tần số 60 - 100KHz
Các thiết bị siêu âm hiện nay cho phép đo các cọc có đờng kính tới 2,5m. Tần số của tín hiệu từ 250MHz. Tần số đo từ 1 - 5cm/lần đo. Tần số phát xung 12 - 20 Hz.
Đo chiều dài siêu âm Hiển thị tín hiệu đo Ghi kết quả đo Cáp cấp điện cho đầu đo
Cấu kiện móng BTCT
Đầu thu
ống siêu âm chứa đầy nước
Đầu phát
Nguyên lý đo siêu âm cọc
3. Quy trình thí nghiệm
Trớc khi tiến hành thí nghiệm đo siêu âm kiểm tra chất lợng cọc tại hiện trờng nhà thầu chuyển cho đơn vị thí nghiệm các tài liệu liên quan nh số lợng cọc thí nghiệm, mặt bằng cọc thí nghiệm và các số liệu từng cọc thí nghiệm, đặc biệt là các số liệu về cao độ của ống siêu âm và của cọc. Nhà thầu tạo điều kiện thuận lợi cho đơn vị thí nghiệm tiếp cận hiện trờng và thực hiện thí nghiệm. Nhà thầu có trách nhiệm mời các đơn vị liên quan nh t vấn, chủ đầu t chứng kiến thí nghiệm.
Quá trình thí nghiệm siêu âm cụ thể nh sau:
+ Đánh số các ống siêu âm trên mặt đất (cọc có thể ở sâu bên dới) theo một quy tắc. Đo khoảng cách giữa các ống siêu âm. Trớc khi đo phải khẳng định các ống siêu âm chứa đầy nớc và không bị tắc.
+ Đa các đầu đo vào bên trong ống và thả xuống tận đáy. Căn chỉnh 2 đầu đo tại vị trí bê tông tốt cho tín hiệu thu đợc là chuẩn nhất.
+ Quá trình đo bắt đầu đồng thời khi kéo hai dầu đo từ đáy ống siêu âm lên và kết thúc khi hai đầu đo lên đến đỉnh. Trong khi kéo đầu đo lên phải liên tục cấp nớc vào các ống siêu âm. Số liệu đo đợc lu giữ lại trong máy đo. Nếu nghi ngờ có khuyết tật trong quá trinh đo đợc lặp lại với các thang đo khác nhau. Lặp lại quá trình đo cho các cặp ống siêu âm (mặt cắt siêu âm) khác. Thí nghiệm cho một cọc kết thúc khi đo siêu âm cho tất cả các mặt cắt hoàn tất.
Kết quả thí nghiệm sẽ đợc đơn vị thí nghiệm đánh giá sơ bộ tại hiện trờng phân tích trong phòng và lập báo cáo chính thức.
4. Kết quả thí nghiệm
Tín hiệu siêu âm nhận đợc trên màn hình máy đo. Mỗi vị trí chiều sâu siêu âm cho một tín hiệu siêu âm nhất định. Thông thờng bê tông tốt cho tín hiệu siêu âm có biên độ cao đồng đều, bê tông xấu cho tín hiệu yếu.
Tại mỗi độ sâu máy đo thu nhận một tín hiệu và tập hợp các tín hiệu theo chiều sâu cho hình ảnh phổ siêu âm học.
Hình ảnh phổ siêu âm cọc chỉ cho phép đánh giá định tính chất lợng bê tông cọc. các thiết bị siêu âm hiện nay đều phải có phần mềm xử lý số liệu để đa ra các thông số cụ thể hơn là thời gian và vận tốc truyền song âm trong vật liệu cọc. Vận tốc truyền sóng trong khoảng 3000 - 5000m/s biểu hiện bê tông tốt và đồng đều. Tại các vị trí có suy giảm 20% vận tốc truyền sóng và vận tốc truyền sóng giảm dới 3000m/s biểu hiện rằng bê tông khuyết tật.