Hcpa3pyuiaiom,iie MCTOAH iicnuTaHiiii ốcToiia... NGUYEN VIET KINH.[r]
Trang 1TẠP CHl KIIOA HỘC BẠI nọc TỒNG HỢP HÁ NỘI, VẬT LỶ.SỐ I, 19SB
P H Ư Ơ N G P H Á P SIÊU ÂM ĐỀ XÁC B Ị N H
C H I È U SÂU VÉT N Ứ T TRONG BÊ T Ô N G
'BÙI XUÂ.\ DƯƠXG, NGUYỄN VIẾT KÍXH
Việc xác định chinh xác chiều sâu các vết nứt trong l)ê tông, của các công
t r i n h xây đ ựng là một vấn đề quan trọng, giúp cho ta đề ra các p h ư a n g p h á p đúng đắn, tiết kiệm trong việc xử lý chúng Ván đề này, đã được tác giả đ ề cập tới tronơ [1, 2j Tuy nhiên, trong các lài liệu này không nôu rõ cơ chế của q u á trì nh Iruvền 3ỏng siẻu âm qua vết nứt, nhát là trong trirờng hợp vết n ứ t cố chứa chất lưu (nước biền, phù sa ) hoặc chứa cổlthép, từ đỏảnhhirôrng đ ẽ n k ẽ t quả
đo chièu sâu như Ihế nào Trong bài viết này, chúng tòi trinh bày lỏm tắt mộ l s6 kết quả nghièa cứu vè các văn dề nêu Irên
1 CÁC NGHIÊN CỨU Cơ BẢN
Chúng tòi chế tạo một mẫu bê tông vởi các thành phần và quy cách theo [3ị
kỉch thước 60 X 30 X 5')cm, có một vễl nứt nhfln lạo dài 25cm, sâu 19cm
1 Khe n ứ t c h ứ a khAng k h í
Đo (lạc và tí nil chièu sâu vết nửt theo [1] thi t hấ y :
a) Trong phạm vi sai số của phép đo (raà}'YK B ÍM và BI8RM ) các kết
q u ả í h ư đ i r ợ c IIhỏ h ơ n g i á trị t h ự c
b) Khi tần sổ thắp, kốt quả bị sai lệch nhièu han
Các kết quả Irôn có thề giải lliich được trên cơ sử cho rằng, sự t r u v ỗ n s ỏ n g
â m qu a nh vẵt nứt, khàng đơn giSi theo âm học inà phải xét tới sự nhiễu xạ của .sóng âm quanh đáy vết nứt Khi đỏ sóng àm sẽ truyềa qiia khe n ứ t chứa khổng Jchí, cách đáy vết một khoảng cỡ bườc sóng âm trong khòng khí
2 K h e n ứ t c h ứ a c há i lỏng
Cho chất lưu vào khe nứt trên, đế nước cách mặt bê tỏng 7,5cin Kốt quả đ o đạc và tính toán cho ta Ihấy
a) Nirức đ ã ả nh hi rởng tới việc xác đ ị n h cỉộ Siìu Ihực c ủa vết n ứ t
b) Trong phạm vi sai số của phép đo, độ sàu vĩỉt nứt tíuh theo [I] lờn h ơ m khoản<> cách lừ mặt nước tới mặt bê tòng
Trang 2Những nbận xỏt frèn cổ thè giải thlch được khi xét tia âm lới mỏi Ir ường l)ê tòng và nưởc, luy Irớ âm của nưỏc và bê lông khác nhau, v ẫn có một p hầ n năng' lưọng đáng kễ Iruyín qua lóp nưởc Irong kênh nứt Mặt khác khoẳng biên
gUri giữa bê tÔDg, nưởc, không khi thi ử đáy cỏ sự nhiễu xạ sóng âm Đièu đỏ có nghĩa là iỏ n g âm cố thề vòng qiia không khl, vòTig qua nưởc đễ đi qua khe n ứ t
N hưng sỏỊig thu được trên máy sẽ là sóng ốm vòng qua lởp nưởc, cách mặ t
l ớ p nước một k ho ả rg cỡ buức sỏng âm trong nước, vl tổc độ truyèn sóng â m tro n g nước lớn gấp khoảng 5 lằn kbi t r u j e n qua không khí
c) Một điêm khá lý thú là khi có -vết nứt cỏ chửa chẩt lỏng Ihi hình Ẳnh sóng thu được trên màn hiện sống khỏng chỉ có biên độ nhỏ đi một chút nià còn dào
p ba IMO® so với \Ểt nú t là không khí (b 1) Đitu này c6 thề giãi Ihính đ ưọ c
Hinh 1
Hinh ảnh sóng thu được trên máv hiện sóng YKB — IM a) Dạng sòng qua khe chứa không khí
b) Dạng sóng qua khe chứa chẫt lông
n ế u (a chủ ỹ rằng chỉ khi truyền lừ inôi trưòng răt «n)èm» sang môi (rưỜD{ĩ
«cứng> hơD, pha của âm áp sẽ thay đồi 180°.
d) Nhận xét cuỗi cùng trong trưÒTig hợp khe nứt chứa chất lỏng là lHện tượng
đ ỉ o pha không phụ thuộc vào bề dày của khe nứt Với các khe nứt lớn, biên đ ậ
s ó n g n h ỏ đi, c ò n p ha không đỗi, so Tái t r ư ờ n g h ợ p khe nứt nhỏ
3 K h e n ứ t c ó c ố t t h é p c h ạ y q n a
Chúng tỏi chế tạo một mẫu bê tông với Ihành phẫn và tiêu chuần [3] với vết 3ỉứt nhân lạo và c6t thép có đường kính, vị Irí như hình 2
/
/ ( » “ ó-'
ầ
9 S o I I Ị
a IJS _ ,IỊỊ t ? 0 ò * ' ’ 0
p io 4>30 019 ^ '0 ^ '0
Hlnh 2
Mâu bê tông có c6l thép Tồ vết nứt nhân lậo a)Kh6i
b) Cắt n g a n g : vị trl đặt cốt thép và vị tri đo
33
Trang 3T r o n g t r ư ờ a g hợp này, nếu dùng công tiiửe troag [1] đ ỉ tính chiều s à u v ế t n ứt
t a sẽ Ihu đ ư ợ c kốl quả rất lộn sộn, tùy thuộc vào vị Iri đ o : nỏ khô ng chỉ chièu
s àu t h ực của vểt nứt, khòng chỉ vị trí đặt cốt thép, thậm chi chì gi* trị â m Dựíi trên lý thuyết Tà theo giả thiết của [2]
nghĩa là sóng âm sẽ truyền mộl phăn qua bé tông,
inộl phan t ruyền qua Ihẻp đặt ngang qua vết nứt
sao cho tồng s6 thời g i a n t r u y è n l à ngắn nhát,
c h ú n g t ò i đ ã t ính đ ư ự c t h ờ i g i a n t r u y è n trong các
Irirờng hợp Ihưò-ng gặp trong thực tế
Chẳng hạn nếu biếntỉr thu phát, vết nứt, vị tri
c5t thép n h ư hình 3, thi thởi gian truyẽn sóng âm
t ừ biếo t ử phát tởi biến t ử thu là :
Đtrờng đỉ của tia â m t ro n g
t r ư ờn g hợp vết nứt có cốt thép chạy qua
trong đò Cj, : tốc độ truyền âm trong bê tông và c6t thép
X : Khoảng cách theo phương nằm ngang từ nơi đạt biến t ử thu, phát t ớ i
▼ết nứt
z- Khoẳng cảch theo phương nẫm ngang từ nơi đặt biến t ử thu, phát t ớ i v Ị
t ri c6t thép
y ; Chiều sàu thựG của cốt thẻp
Ci
sin a =
Kết quả lính toán theo công thức trên và đo đạc là phù hợp t r ong phạm vi sai
sổ của phép đo
11 QUI TRÌNH KIÈM TRA VÉT NỨT TRONG BÊ TÔNG
Trên cơ sở kết quả nghiên cứu ờ trên, chúng tôi nêu quy trinh k i ễ m t r a Tốt nứt Irong bê tông,
1 Đặt biến lử thu phát hai bêa vểt nứt- Nếu Ihẫy tin hiệu thu đưọro kh ôn g
bị đảo pha : Vếl nứt cố cbứa nước hoặc c6l thép (so với khi t ruyèn trong k hổi b è lòng không nứt)
2 Di chuyền biến tử theo phương thẳng góc với vết nút (vào g ầ n h a y
sàu này không đôi đ ó là vết nứt chứa nước Độ sằu tính đ ư ợc là khoảng cảch l ử
m ặ t bé tông lới lớp nước
3 T r ư ờ n g hợp độ sâu này thay đồi, khảc nhau với các vị Irí đặt biến t ử khác nhau Đó là vết nírt có cốt thép Di chuyền biến t ừ theo phương s O Q ^ s o n ^
Trang 4với vế ^ ln il chĩ 3Ổ thỏi gian Iruyẽn đo được sẽ thay đftí, tới g i á l r ị cực tiều Đó là lúc biíến tì' đặt ngay trên cốt Ihép VỊ trí cốt thép linh theo công thức
^ = ( 2 - t r Irong đó ỏ = — 2 2 ' '
- c‘í
4 Nếi (ín hiệu Ihu được bị đảo pha: vết nứt chứa không khí, (lộ sâu tinh
đ ư ợ c tlhec [1| là chiều sâu tbực của vết nứt
III - KÊT LUẬN CHUNG vỏri cốc thiết bị siêu ám hiện nay ta có YKB - IM, \ K l o n , B18RM chỉ cho phép l a xá? (lị nh:
1 Độ sâu Ihực vết n ứt trong Irirờng hợp khc không khí
2 B i ể t v ế t n í r t có chất lỏng, cổt Ihỏp hay không
3 Xác định được độ sâu của ^íếl nứt (ừ mặt tới lớp nivởc hay cốt t hé p (Bộ
s âu t h ự c k n bơn)
i Xốcđịnh độ sàu thực khi có nưỏc, c6l Ihẻp nói chung là khỏ (có Ihề xác định đ u ợ c trên cơ sở rnộl s6 trường hợp cu thễ)
T r o n g ỉác trường hựp này, cỏ thề chúng ta dùng sóng mặt chăng?
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[ 1 ] H B S M J U ' K S i c K T p o H i i K a II a K y c T ỉ i n c c K i i e M e T o i u í i c n M T a H ỉ i ù CTP0Í1TC;1I>-
I i b i x v i a ? e p i i a i O B Í I 3 A « B u c i u a í i l UKOí i a)) M o c K B a 1 0 0 8.
2] iI,}K<OIIC II <I>EK30APy Hcpa3pyuiaiom,iie MCTOAH iicnuTaHiiii ốcToiia
MòCKBa cTpoiiSiiaT 1974
3) Quy trinh Ihí nghiệm bê tông và vật liệu xây dựng Viện nghièn c ứu khoa
H r y E H BbET KHHb y * a T P 0 3 B y K 0 B b l f ì METOf lOnPEi lEJ l EHHH
V i y BH Hb l TPElỉiHHbl B BETOIiE
PacicMoipcH Mcxaiiii3M pocnpocTpoHCHHH y;ibTp03ByK0BHX B0;iH qepea Tpc- uiiny >«i;ie306eT0Ha c BO/ỊOìi H TaKH<e MCTOA onpeAC.ieHiiH r.iyốíiHu 9T0ÌÌ peiuiiHiti.
37
Trang 5NGUYEN VIET KINH ULTRASONIC METHOD OF DETERMINATION
THE DEPTH OF THE CRACH IN CONCRETE
In this paper we deal with the mechanism of propagation ultrasonic w a v e s
a c r o s s the crack, in the of a r m a r e d concrete, having w a t e r and m e l h o d o f d e t e r mina ti on the depth of the crack in a bove cases
Nhận ngày 20-4-19K5