TIÊU CHUẨN QUỐC GIA
TCVN 9357:2012
BÊ TÔNG NẶNG - PHƯƠNG PHÁP THỬ KHÔNG PHÁ HỦY - ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG BÊ TÔNG BẰNG VẬN TỐC XUNG SIÊU ÂM
Normal concrete - Nondestructive methods - Assessment of concrete quality using ultrasonic pulse velocity
Lời nói đầu
TCVN 9357:2012 được chuyển đổi từ TCXD 225:1998 thành Tiêu chuẩn Quốc gia theo quy định tại Khoản 1 Điều 69 của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật và điểm b khoản 2 Điều 7 Nghị định số 127/2007/NĐ-CP ngày 01/08/2007 của Chính phủ quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật.
TCVN 9357:2012 do Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng - Bộ Xây dựng biên soạn, Bộ Xây dựng đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.
BÊ TÔNG NẶNG - PHƯƠNG PHÁP THỬ KHÔNG PHÁ HỦY - ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG BÊ TÔNG BẰNG VẬN TỐC XUNG SIÊU ÂM
Normal concrete - Nondestructive methods - Assessment of concrete quality using ultrasonic pulse velocity
1 Phạm vi áp dụng
Tiêu chuẩn này hướng dẫn phương pháp xác định vận tốc xung siêu âm để đánh giá các tính chất của bê tông, bê tông cốt thép và bê tông cốt thép ứng suất trước.
Tiêu chuẩn này được áp dụng trong các trường hợp sau:
- Xác định độ đồng nhất của bê tông trong một cấu kiện hoặc giữa nhiều cấu kiện (Điều 8);
- Xác định sự hiện diện và dự đoán sự phát triển của vết nứt, xác định các lỗ rỗng và các khuyết tật khác (Điều 9);
- Xác định sự thay đổi đặc tính của bê tông theo thời gian (Điều 10);
- Kiểm tra chất lượng bê tông dựa trên mối quan hệ giữa vận tốc xung siêu âm và cường độ (Điều 11);
- Xác định môđun đàn hỗi tĩnh và hệ số Poisson động của bê tông (Điều 12).
Để đảm bảo độ tin cậy của phương pháp, cần thiết lập trước mối quan hệ giữa vận tốc xung siêu âm với đặc tính của loại bê tông cần đánh giá dựa trên các mẫu đúc sẵn hoặc trong quá trình thi công (Điều 11, Điều 12).
Tiêu chuẩn này áp dụng cho bê tông có cường độ không lớn hơn 60 MPa.
Tiêu chuẩn này có thể áp dụng cho bê tông có cường độ lớn hơn 60 MPa. Khi đó cần cân nhắc một số yếu tố có ảnh hưởng tới mối quan hệ giữa vận tốc xung và cường độ như loại và hàm lượng xi măng, các phụ gia, loại và cỡ cốt liệu, các điều kiện dưỡng hộ, tuổi của bê tông và thận trọng khi xử lý kết quả.
Các tài liệu viện dẫn sau là cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).
TCVN 3105:1993, Hỗn hợp bê tông nặng và bê tông nặng - Lấy mẫu, chế tạo và bảo dưỡng mẫu thử.
TCVN 3115:1993, Bê tông nặng - Phương pháp xác định khối lượng thể tích.
TCVN 3118:1993, Bê tông nặng - Phương pháp xác định cường độ nén.
TCVN 9334:2012, Bê tông năng - Phương pháp xác định cường độ nén bằng súng bật nẩy.
BS 1881, Testing concrete. Part 209 Recommendations for the measurement of dynamic mudulus of elasticity.
3 Thuật ngữ và định nghĩa
3.1 Thời gian truyền (Transit time)
Thời gian cần thiết để cho một xung siêu âm truyền từ đầu dò phát tới đầu dò thu xuyên qua lớp bê tông nằm giữa hai đầu dò.
3.2 Gốc dùng để đếm thời gian (Onset)
Mặt trước của xung do bộ đếm thời gian của thiết bị phát hiện ra.
4 Nguyên lý
Xung của dao động dọc được tạo ra nhờ một bộ phận biến đổi điện âm - sau đây gọi tắt là đầu dò - được giữ tiếp xúc với một mặt của phần bê tông chịu kiểm tra. Sau khi đi qua chiều dài L đã biết của bê tông, xung dao động được chuyển thành tín hiệu điện nhờ đầu dò thứ hai. Thời gian truyền T của xung đo được nhờ các mạch điện đếm thời gian. Vận tốc xung V (km/s hoặc m/s) được tính bằng công thức:
V = 
(1)
(1)
trong đó:
L là chiều dài đường truyền, được gọi là đáy đo, tính bằng kilômét (km) hoặc mét (m);
T là thời gian cần thiết để xung dao động truyền qua hết chiều dài L, tính bằng giây (s).
Xung dao động của siêu âm được sử dụng nhiều hơn so với âm vì hai lý do sau:
a) Cho xung có đỉnh nhọn.
b) Phát ra năng lượng cực đại theo phương truyền của xung.
Khi xung được truyền vào bê tông, nó bị phản xạ nhiều lần tại các mặt tiếp giáp giữa các loại vật liệu khác nhau nằm trong bê tông và tạo ra một hệ thống tổng hợp các sóng ứng suất, trong đó bao gồm cả sóng dọc và sóng ngang lan truyền trong bê tông.
5 Thiết bị, dụng cụ
5.1 Tổng quát
Các bộ phận chủ yếu của thiết bị bao gồm bộ phận tạo xung điện, một đôi đầu dò, bộ phận khuếch đại và bộ phận thiết bị điện đếm thời gian giữa thời điểm lúc xung bắt đầu phát ra từ đầu dò phát và thời điểm xung bắt đầu đến đầu do thu - lúc mặt trước của xung đầu tiên chạm tới đầu thu. Có hai loại thiết bị điện đếm thời gian và hiển thị kết quả đếm, một loại dùng màn hình hiện sóng và hiển thị xung nhận được trên một thang đo thời gian thích hợp, loại kia dùng bộ đếm thời gian và hiển thị bằng số đọc trực tiếp.
5.2 Các đặc tính
Các thiết bị cần có những đặc tính sau:
a) Có khả năng đo thời gian truyền qua các độ dài trong phạm vi từ 100 mm đến 3 000 mm (xem 5.7) với độ chính xác là ± 1%, được xác định theo trình tự miêu tả ở 5.6.
b) Xung kích thích có độ dốc không lớn hơn 1/4 chu kỳ dao động của đầu phát (xem 5.3.2). Điều này nhằm tạo được xung có mặt trước rõ nét.
c) Khoảng ngắt giữa các xung phải đủ lớn để đảm bảo rằng với các mẫu bê tông kiểm tra có kích thước nhỏ thì mặt trước của tín hiệu xung nhận được không bị ảnh hưởng do sự dội lại của các xung đã được tạo ra trong chu kỳ phát trước đó.
d) Quá phạm vi giới hạn về nhiệt độ, độ ẩm của môi trường xung quanh và điện áp của nguồn điện mà người chế tạo máy yêu cầu, thiết bị vẫn giữ được các đặc tính của mình.
5.3 Đầu dò
5.3.1 Loại đầu dò
Các đầu dò có tần số như quy định ở 5.3.2 đều có thể dùng được. Loại đầu dò điện áp và từ giảo đều dùng được, song, với các dải tần số thấp thì loại đầu dò từ giảo thích hợp hơn.
5.3.2 Tần số của đầu dò
Thông thường tần số của đầu dò nằm trong phạm vi từ 20 KHz đến 150 KHz, khi quãng đường truyền rất dài có thể dùng loại đầu dò tần số thấp đến 10 KHz và ngược lại có thể dùng loại đầu dò có tần số đến 1 MHz cho vữa và hồ xi măng. Các đầu dò có tần số từ 50 KHz đến 60 KHz là thông dụng nhất.
5.4 Xác định thời điểm đến của mặt trước của xung
5.4.1 Tổng quát
Mục đích của việc xác định này là đo thời gian cần thiết cho mặt trước xung truyền xuyên qua bê tông. Các thiết bị đo phải có khả năng xác định được thời điểm đến phần xung đến sớm nhất. Về mặt kỹ thuật, có thể phân biệt được tín hiệu xung với nhiễu khi tỷ lệ tín hiệu xung trên nhiễu nhỏ hơn 1, song độ chính xác yêu cầu 1 % của thời gian truyền lại sẽ chỉ đạt được khi tỷ số này lớn hơn 1.
5.4.2 Máy hiển thị dao động bằng màn hiện sóng
Trong trường hợp đo thời gian bằng màn hình hiện sóng thì xung cần được khuếch đại cho đến khi thấy xuất hiện xung răng cưa trên trục thời gian. Giao điểm của mặt trước xung với trục thời gian được coi là thời điểm đến của mặt trước xung. Chọn giao điểm này làm mốc để đếm thời gian.
5.4.3 Thiết bị hiển thị số
Khi dùng thiết bị hiển thị số, xung nhận được phải được khuếch đại và định hình theo độ dốc tương ứng của xung kích thích để bộ đếm bắt đầu làm việc.
Bộ đếm phải đếm từ mặt trước xung và đếm trong khoảng thời gian phù hợp với độ chính xác đã nêu ở 5.2. Tuy nhiên, độ chính xác tuyệt đối của thiết bị luôn luôn bị hạn chế bởi tỷ lệ tín hiệu xung trên nhiễu. Khi dùng thiết bị hiển thị số có thể xảy ra trường hợp thiết bị hiển thị thời gian do sóng thứ hai chứ không phải do sóng đầu tiên của xung khởi động bộ đếm gây ra. Cần xem xét dạng tổng quát của kết quả đo để loại trừ sai số do nguyên nhân này.
5.5 Chỉnh 0 cho thiết bị đếm thời gian
Cần chỉnh 0 cho thiết bị đo vì số đo bị ảnh hưởng bởi độ dốc của xung truyền qua vật liệu đầu dò và truyền trong cáp của đầu dò. Cần điều chỉnh độ dốc xung một cách thích hợp cho thiết bị đo để không ảnh hưởng đến kết quả đo.
Việc điều chỉnh độ dốc xung được thực hiện bằng cách đặt hai đầu dò lên hai đầu đối diện của thanh chuẩn đã biết trước thời gian truyền trong nó. Trong mọi lần điều chỉnh, phải đặt đầu dò lên hai thanh chuẩn một cách như nhau. Dùng một lớp đệm truyền âm mỏng và ấn chặt đầu dò lên đầu mút của thanh chuẩn.
Mỗi khi thay đổi loại đầu dò, hoặc thay đổi độ dài cáp, cần chỉnh 0 chuẩn xác cho máy bằng cách hoán vị hai đầu dò. Tùy từng loại cáp và sự ổn định của nguồn điện mà chỉnh 0 thường xuyên hơn cho máy.
5.6 Kiểm tra độ chính xác của phép đo thời gian truyền
Độ chính xác của phép đo thời gian truyền xung phụ thuộc vào thiết bị điện dùng để đo thời gian và độ nhạy của nó trong việc phát hiện mặt đầu xung.
Cần kiểm tra các đặc tính của thiết bị bằng cách đo trên hai thanh chuẩn đã biết trước thời gian truyền xung trong chúng với độ chính xác ± 0,2 μs. Cần định kỳ kiểm tra máy 5 năm một lần, hoặc cần kiểm tra khi máy bị hư hỏng, hay bị cơ sở chế tạo nó đưa về sửa chữa. Việc kiểm tra máy phải được nơi chế tạo nó hoặc phòng kiểm chuẩn công nhận, căn cứ vào thanh chuẩn có thời gian truyền theo đúng quy định của tiêu chuẩn quốc gia.
Các phép đo trên thanh chuẩn được thực hiện như mô tả ở 5.4. Kết quả kiểm tra không được sai khác quá 0,5 % so với trị số đã biết của thanh chuẩn.
5.7 Độ chính xác của phép đo độ dài đường truyền
Phép đo phải có sai số nhỏ hơn ± 1 %. Ở những chỗ không đo trực tiếp được chiều dài đường truyền thì dùng kích thước danh nghĩa và dung sai của nó theo thiết kế và phải ghi điều này vào báo cáo. Với những đường truyền có chiều dài nhỏ hơn 300 mm, không cho phép lấy kích thước theo thiết kế vì như vậy sai số sẽ lớn.
Đăng nhận xét