1. Sposób przeprowadzenia badań:
Ultradz
więkowe badania wytrzymałościowe betonu polegają na ocenie jego wytrzymałości
na podstawie prędkości rozchodzenia się fal ultradz
więkowych. Do pomiaru prędkości tych fal, a
mówiąc ściślej: pomiaru czasu ich rozchodzenia się, stosuje się różne aparaty ultradz
więkowe,
zwane betonoskopami. Pomiar odcinka drogi, przez którą przechodzi impuls ultradz
więkowy,
może być wykonany dowolnym przyrządem umożliwiającym wykonanie tego pomiaru z błędem
nie większym niż 0,5%.
Obecnie stosuje się betonoskopy cyfrowe typu UNIPAN-540 w wersjach 540 do 543, w
których wyniki pomiaru czasu przepływu impulsu odczytuje się na wskaz
niku cyfrowym.
Przyrząd ten zasilany jest z akumulatorów, a jego waga wynosi ok. 1,6 kg.
Miernik może współpracować z głowicami (sondami) o częstotliwości od 40 KHz do 1 KHz.
Głowicami o częstotliwości 500 KHz możemy badać elementy o grubości do 0,5 m, zaś o
częstotliwości 40 KHz - do grubości 8 m. Miernik typu 540 lub 54l można stosować dla dwóch
zakresów pomiarowych - pierwszego od 0 do 999,9 źs (zdolność odczytu do 0,1 źs) oraz
drugiego od 0 do 9999 źs (zdolność odczytu do 1 źs). Miernik typu 543 ma zakres od 0 do
999,99, przy którym odczyty są możliwe z dokładnością do 0, 1 lub 0,01 źs.
Rys 1.4 Płyta czołowa betonoskopu
Rys 1.5 Betonoskop typu UNIPAN-543 z głowicami
Miernik ten ma wymiary około 6x8x14,5 cm.. Poza miernikiem do pełnego wyposażenia są
dołączone 3 pary głowic oraz komplet kabli i prostownik typu 5400H.
2. Warunki techniczne przeprowadzania badań
Jedno miejsce pomiarowe stanowią dwa punkty leżące na przeciwległych powierzchniach
badanego elementu lub fragmentu konstrukcji. Ażeby zapewnić połączenie akustyczne głowic z
badanym obiektem, należy wyrównać powierzchnię betonu, a na jej styku z przyłożonymi
głowicami stosować smar techniczny, np. towot. Należy także zwrócić uwagę na to, ażeby
pomiar czasu przechodzenia fal ultradz
więkowych dla danego miejsca pomiarowego był
dokonywany głowicami, których osie leżą na jednej prostej przechodzącej przez to miejsce.
Niespełnienie powyższych warunków czyni wyniki pomiarów niewiarygodnymi. Pomiary
betonoskopem wykonuje się przy ustabilizowanym odczycie (nie migające wskaz
niki). W
miejscu pomiaru przeprowadza się dokładny pomiar grubości elementu, ażeby umożliwić
precyzyjne określenie prędkości rozchodzenia się fal ultradz
więkowych.
Miejsca pomiaru ustala się możliwie równomiernie na całym badanym elemencie. Pomiary
należy przeprowadzić co najmniej w 20 miejscach, co umożliwia w sposób miarodajny
określenie średniej wytrzymałości betonu na ściskanie w badanym elemencie. Przy ustalaniu
miejsc pomiarowych należy:
�� unikać miejsc spękanych, przemarzniętych, silnie nawilgoconych lub skorodowanych, o
nierównej powierzchni, lub miejsc z nieokreślonymi wkładkami obcymi (np. wkładki
stalowe, drewniane oraz ceramiczne ze szczelinami itp.),
�� w miarę możności nie wyznaczać miejsc pomiarowych w odległości mniejszej niż 8 cm od
krawędzi badanego elementu,
�� unikać miejsc pomiarowych, w których na drodze impulsu leży zbrojenie: główne. Nie
należy też wykonywać pomiarów w miejscach największej koncentracji naprężeń.
3. Opracowanie wyników pomiarów
Dla danego i-tego miejsca pomiarowego prędkość rozchodzenia się fal ultradz
więkowych
wylicza się z relacji:
Si
km
�� ł�
Vi =�
ę� ś�
ti s
�� ��
gdzie:
Si -droga impulsu ultradz
więkowego w betonie w i-tym miejscu [mm]
ti -czas przejścia impulsu ultradz
więkowego w betonie w tym miejscu [źs]
Średnią prędkość rozchodzenia się fal ultradz
więkowych obliczamy ze wzoru
n
��Vi
km
�� ł�
i=�1
V =�
ę� ś�
n s
�� ��
Ponadto należy obliczyć odchylenie standardowe prędkości rozchodzenia się fal
ultradz
więkowych
n
2
(�Vi -� V)�
��
km
�� ł�
i=�1
sV =�
ę� ś�
n -�1 s
�� ��
oraz współczynnik zmienności prędkości fal ultradz
więkowych
sV
V =� ��100 [�%]�
V
4. Zasady oceny jakości betonu w konstrukcjach
Zasady oceny jakości betonu w konstrukcjach na podstawie badań metodą ultradz
więkową
oparte są na tych samych ogólnych zasadach, które opisano dla metody sklerometrycznej.
Wzajemną relację pomiędzy prędkością rozchodzenia się fal ultradz
więkowych w betonie i jego
wytrzymałością na ściskanie f - V przyjmuje się na podstawie metody dokładnego określenia
c
związków empirycznych przy wykorzystaniu statystycznej analizy korelacyjnej lub też metody
dobierania hipotetycznej krzywej regresji dla badanego betonu.Niezbędne wielkości, które
należy obliczyć, ażeby w sposób miarodajny móc ocenić jakość betonu, to, podobnie jak w
metodzie sklerometrycznej :
�� średnia wytrzymałość betonu na ściskanie
c
��aV 2 ł�
fcm =� V (�V +� 1)�+� b +� [�N mm2]�
ę� ś�
�� V ��
�� odchylenie standardowe wytrzymałości
2
2
s =� VV 2a2V (�V +� 2)�+� 4abV +� b2 [�N mm2]�
fc
�� współczynnik zmienności wytrzymałości
sfc
=� ��100%
fc
fcm
�� współczynnik jednorodności
fc min
k =�
fc
fcm
�� wytrzymałość minimalna
2
c
��aV 2 ł�
2
fc min =� V (�V +� 1)�+� b +� -� tmin ��VV 2a2V (�V +� 2)�+� 4abV +� b2 [�N mm2]�
ę� ś�
�� V ��
5. Dobór hipotetycznych związków empirycznych
Przy doborze hipotetycznych związków empirycznych w przypadku gdy określenie
własnej empirycznej krzywej regresji jest niemożliwe, możemy stosować zależność f - L wzory.
c
Podobnie jak w przypadku metody sklerometrycznej, ażeby uzyskać miarodajne wyniki, należy
skorygować wytrzymałość betonu przez odpowiedni współczynnik c , uzyskany z badań
k
niszczących.
6. Dokumentacja badań
Dokumentacja z przeprowadzonych badań i oceny jakości betonu powinna obejmować;
�� dane charakteryzuje badaną konstrukcję
�� datę, warunki i sposób przeprowadzania badań,
�� dane dotyczące użytego sprzętu,
�� dziennik pomiarów,
�� podstawy określania zależności f
c-V, współczynnik korygujący, wymagane i obliczone
charakterystyki betonu, takie jak wytrzymałość średnia, wytrzymałość minimalna,
odchylenie standardowe, współczynnik zmienności, współczynnik jednorodności, ocena
jednorodności betonu.
W przypadku braku możliwości badań próbek kontrolnych metodą niszczącą, zależność
f
c-V można skorygować stosując współczynnik "C". Współczynnikiem tym korygujemy zarówno
wytrzymałość fcm jak i fc min .