WykryWaNie Wad W koNstrukcjach żelbetoWych - Polska Izba ...

technologie
Rys. 5 | Odbicie fali na granicy ośrodków Z 1
>> Z 2
(beton–powietrze) [5]
nie odebranej amplitudy fali oraz dłuższą drogę jej propagacji.
Stopień osłabienia energii fali zależy od wymiarów wady i jej
położenia względem głowic.
W metodzie TOFD korzysta się ze zjawiska odbicia fal oraz dyfrakcji
na krawędziach wewnętrznych defektów betonu i bazuje ona na
analizie wartości amplitud i faz fal odebranych przez głowicę odbiorczą.
Głowice nadawczą i odbiorczą umieszcza się na badanej
powierzchni po dwóch jej stronach (rys. 3). Między głowicą nadawczą
i odbiorczą bezpośrednio przebiega fala podłużna („1” na rys.
3). Dyfrakcja fal ultradźwiękowych na krawędziach wady prowadzi
do powstania fal „2” i „3” (por. rys. 3), które docierają do głowicy
odbiorczej w czasie pomiędzy rejestracją fali „1” i fali „4”, która jest
skutkiem odbicia od dna elementu. Echo fali „4” i „2” ma fazę przeciwną
w stosunku do fali powierzchniowej „1” i ugiętej „3”.
Na rys. 4 przedstawiono przykład wykorzystania metody echa
do wykrywania rozwarstwienia betonu w przerwie roboczej wykazanego
podczas badania płyty fundamentowej o całkowitej
grubości wynoszącej 1350 mm. Autorzy badań opisanych w [2]
wykazali na podstawie wyników badań ultradźwiękowych występowanie
rozwarstwienia betonu na głębokości 650 mm.
Badania ultradźwiękowe konstrukcji betonowych powinno się wykonywać
zgodnie z zasadami podanymi w aktualnie obowiązującej
normie [3] zharmonizowanej z normą PN-EN 206-1:2003. Do
pomiaru czasu propagacji ultradźwięków używa się przyrządów
zwanych defektoskopami (wg [3] mogą to być oscyloskopy lub
Rys. 7 | Schemat funkcjonowania metody młoteczkowej [5]
liczniki upływu czasu) pozwalających na precyzyjny pomiar prędkości
fal. W przypadku badań konstrukcji z betonu urządzenia te
nazywa się betonoskopami. Zgodnie z wymaganiami normy [3] do
badań można stosować aparaty ultradźwiękowe, które wytwarzają
okresowo powtarzające się impulsy ultradźwiękowe fal podłużnych
i odbierają je po przejściu znanej drogi w betonie. Przegląd
dawnych i stosowanych obecnie urządzeń zamieszczono w pracy
[4].
Metoda młoteczkowa
Metoda młoteczkowa jest odpowiednikiem ultradźwiękowej metody
echa i również bazuje na odbiciu fal sprężystych na granicy
ośrodków o różnej impedancji akustycznej, które generuje się przez
uderzenie o powierzchnię badanego elementu specjalnym młoteczkiem.
Młoteczek najczęściej ma postać stalowej kulki, zwykle
średnicy od 2 mm do 20 mm, zamocowanej na końcu sprężystego
ramienia. Częstotliwość wygenerowanych drgań zależy od średnicy
zastosowanego młoteczka i wynosi od około 15 kHz do 145 kHz, co
przy średniej prędkości fali w betonie równej 4000 m/s koresponduje
z długością fal od 30 mm do 270 mm.
Z praktycznego punktu widzenia ważna jest zależność między minimalną
długością fali oraz rozmiarami i odległością defektu betonu
od badanej powierzchni. Możliwe jest wykrycie nieciągłości
struktury ośrodka o długości (szerokości) większej od minimalnej
długości fali i położonej nie płycej niż połowa długości tej fali.
Rys. 6 | Odbicie fali na granicy ośrodków Z 1