Sổ tay Chẩn đoán công trình cầu: Phần 2

Sau đây là phần 2 của 2book Chẩn đoán công trình cầu. Mời các bạn tham khảo Tài liệu để bổ sung thêm những kiến thức về phương pháp siêu âm phục vụ chẩn đoán công trình cầu; lý thuyết chẩn đoán cầu; kỹ thuật nội soi để chẩn đoán kết cấu; kiểm toán các bộ phận cầu cũ; tính toán đẳng cấp và xếp hạng cầu cũ; thử nghiệm cầu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Sổ tay Chẩn đoán công trình cầu: Phần 2 Chương 6 PHƯƠNG PHÁP SIÊU ÂM PHỤC v ụ CHẨN đoán6.1. GIỚI THIỆU VỀ SIÊU ÂM BÊTÔNG Thử nghiẹm bêtông bằng sicu àrn đã được áp dụng tại nhiều nước qua nhiều năm,trong các phòng thí nghiệm, cấc xưởng đúc các cấu kiện cũng như hiện trường. Nguyôn lý chung là đo vận tốc của sóng siêu âm bằng cách xác định thòi gian truyềnsóng từ đầu phát (chuyển đổi từ xung điện kích thích sang dao động cơ có tần số caohcfn tần áô àưi) đến đầu thu (chuyển đổi từ dao động cơ sang xung điện) trong bêtông.Vận tốc trayền này ỉà hàm của thành phần cấp phối độ chật, hàm lượng mốc, tuổi... củabôtông. Từ đó có thể tạo ra phép đo về độ cứng đàn hồi, độ chặt, các chỉ số về chất lượngcủa bctông. Kỹ thiiật siêu âm bêtông hoàn toàn khác với siêu âm kim loại. Xong tần số cao dùngtrong kim loại suy giảm nhanh trong bêtông do sự tán xạ ở vùng biên giữa các pha cốtliệu và lỗ rỗng. Mật khác, nếu troiig bẻlông cổ kliuyếì lật lớii (lỗ rỗng hay hang hốc) sẽlàm thay đổi đưòfiig truyền sóng từ đầu phát đến đầu thu hoặc làm mất hoàn toàn tín hiệunhận. Sự thay đổi Iiày trong một số trường hợp lại cho những thông tin sai về chất lượngcủa bêtông.6.2. PHẠM VI ÁP DỤNG Phép đo vận tốc truyền xung của siêu âm trong bêtông (đo khoảng thời gian truyềngiữa đầu phát và đầu thu) có thể được áp dụng; a) Xác định độ đồng nhất bêtông trong hoặc giữa các cấu kiện. b) Xác định sự hiện có hoặc độ mở rộng của vết nứt, độ rỗng và khuyết tật. c) Xác định sự biến đổi các tính chất (cường độ...) theo thời gian. d) Xác định mối tương quan giữa tốc độ truyền xung siêu âm và cường độ của bêtông. e) Xác định môđun đàn hồi và hệ số biến dạng ngang động của bêtông. Tốc độ lan truyền của xung siêu âm phụ thuộc vào các đặc tính của bêtông (độ cứngdàn hồi, cưcmg độ cơ học, độ chặt...). Tốc độ này thay đổi theo các phương khác nhautrong bêtông sẽ phản ánh sự khác nhau về trạng thái của bêtông. Khi vùng có lỗ rỗng,xốp hoặc cường độ yếu thì vận tốc truyền bị suy giảm (do đường truyền thay đổi giữa 179đầu phát và đầu thu). Nếu tiến hành cá c phép đo trong các khoảng thời gian khác nhaucó thể thấy sự biến đổi chất lượng của bêtông (heo thời gian. Một ưu điểm của phép thử bêtông bằng siêu âm so với phưcfng pháp đúc mẫu lậpphương hoặc tru để thử nén hoặc dầm chịu uốn là trực tiếp tiến hành trên kết cấu thật.Qua các công thức kinh nghiệm có thể thiết lập được mối quan hệ giữa vận tốc truyềnxung với môđun đàn hồi tĩnh hoặc động và cưòfng độ bêtông còn phụ thuộc vào một sốnhân tô sau: loại ximăng, hàm lượng ximăng, chất phụ gia, loại và kích cỡ các thànhphân cốt liệu, điềr kiện bảo dưỡng và tuổi của bêtông. Đối với bêtông có cường độ lớn hơn 60 MPa cần phải lưu ý khi tính toán mối quan hệgiữa vận tốc truyền xung với giá trị cường độ hoặc các thuộc tính đàn hổi.6.3. NGUYÊN LÝ Một xung điện chuyển thành dao động từ đầu phát tiếp xúc với bề mặt bêtông củamẫu thử, truyền qua đoạn đường từ đầu phát đến đầu thu đã biết trong bêtông đượcnghịch đảo thành tín hiệu điện ở đầu thu. Chuyển mạch điện trở và bộ đếm thời gian xácđịnh thời gian truyền T của dao động từ đầu phát đến đầu thu. Tốc độ truyền xuns; V (km/s hoặc m/s) được tính bằng: T trong đó: L - chiều dài lường truyển, T - thời gian đo được khi xung truyền qua chiều dài L. Xung siêu âm sử dụng khác với xung tẩn số âm bởi 2 lý do: + Xung có sưn dốc. + Năng lượng lớn nhất theo phương truyền xung. Khi xung truyền từ đầu phát vàơ bêtông một phần bị phản xạ (dội lại) từ biên của cácloại vật liệu khác nhau trong bêtông, phần khác nhiễm xạ thành các sóng ứng suất dọc(nén) và ngang (cắt) truyền trong bêtông. Đê’ xác định cường độ bêtông trong kết cấu có thể dùng máy siêu âm tạo ra sóng siêuâm và đo tốc độ truyền sóng. Từ tốc độ này ra cường độ bêtông R. Sóng siêu âm đượclan truyền theo hướng d ọ c và theo hướng ngang. Tốc độ truyền sóng là hàm số phụthuộc vào độ đàn hồi, mật độ và dạng hình học theo hướng dọc và theo hướng ngang củakết cấu. Lúc thí nghiệm bêtông bằng siêu âm phải xét được mọi yếu tố ảnh hưỏng đến độtruyền sóng và quan hệ giữa nó với cường độ bêtông R (đặc tính của cốt liệu, hàm lượngcốt liệu trong bêtông, công nghệ chế tạo bêtông,nhiệt độ, sự bố trí cốt thép v.v...). Muốnvậy phải lập ra các đồ thị chuẩn thể hiện quan hệ giữa tốc độ truyền sóng siêu âm và180cường độ phá huỷ nén mẫu thử bêtông trong phòng thí nghiệm. Sau đó sử dụng đồ thịnày để suy diễn các kết quả đo ở ngoài hiện trường. Như vậy độ chính xác đo đạcphụ thuộc độ chính xác của việc lập đồ thị chuẩn, mẫu thử bêtông của cầu sẽ tínhtheo công thức: - R Thiết bị đo phải đảm bảo một số yêu cầu sau: a) Đọc được thời gian ...