اختبار قياس سرعة الموجات للخرسانة

ما هو اختبار قياس سرعة الموجات للخرسانة؟

اختبار الموجات فوق الصوتية للخرسانة أو اختبار سرعة النبض بالموجات فوق الصوتية على الخرسانة هو اختبار غير مدمر لتقييم تجانس وسلامة الخرسانة، مع هذا الاختبار بالموجات فوق الصوتية على الخرسانة يمكن دراسة التقييم النوعي لقوة الخرسانة وتدرّجها في مواقع مختلفة من الأعضاء الإنشائية والتآمر عليها، أيّ انقطاع في المقطع العرضي مثل الشقوق، تغطية إزالة الخرسانة وعمق الشقوق السطحية.

يتكون اختبار سرعة النبض بالموجات فوق الصوتية كما هو موضح في طريقة الاختبار القياسية لسرعة النبض من خلال الخرسانة، من قياس الوقت الذي تستغرقه نبضة من الطاقة الاهتزازية للتنقل عبر عضو ملموس، يتم إدخال الطاقة الاهتزازية في الخرسانة عن طريق محول الإرسال الذي يقترن بسطح واحد.

يتكون اختبار سرعة النبض بالموجات فوق الصوتية من قياس وقت السفر من النبض فوق الصوتي من 50 إلى 54 كيلو هرتز، ويتم إنتاجه بواسطة محول كهربائي صوتي، كما يتم الاحتفاظ به على اتصال مع سطح واحد من العضو الخرساني قيد الاختبار ويتلقى نفسه بواسطة محول مماثل على اتصال مع السطح في الطرف الآخر.

مع طول المسار أيّ المسافة بين المسمارين ووقت السفر، يتم حساب سرعة النبض بتقسيم طول المسار على وقت السفر، إنَّ أعلى معامل المرونة وكثافة وسلامة الخرسانة أفضل بيئة لسرعة النبض، تعتمد سرعة النبض بالموجات فوق الصوتية على الكثافة والخصائص المرنة للمادة التي يتم اختبارها، على الرغم من أن سرعة النبض مرتبطة بقوة سحق الخرسانة، إلا أنه لا يمكن تطبيق ارتباط إحصائي.

العوامل المؤثرة على سرعة النبض:

1. طول المسار.
   
2. اختبار البعد الجانبي للعينة.
   
3. وجود حديد التسليح.
   
4. المحتوى الرطوبي للخرسانة.
   
5. سيكون تأثير طول المسار ضئيلاً بشرط ألا يقل عن 100 مم عند استخدام ركام مقاس 20 مم أو أقل من 150 مم لركام مقاس 40 مم.
   

لن تتأثر سرعة النبض بشكل العينة بشرط ألا يقل البعد الجانبي أيّ البعد الذي تم قياسه بزاوية قائمة على مسار النبض عن الطول الموجي للاهتزازات النبضية، بالنسبة إلى النبض بتردد 50 هرتز، يتوافق هذا مع البعد الجانبي الأقل من 80 مم، عادة ما تكون سرعة النبضات في شريط الحديد أعلى من الخرسانة، لهذا السبب قد تكون قياسات سرعة النبض التي يتم إجراؤها بالقرب من حديد التسليح عالية ولا تمثل الخرسانة.

يكون تأثير التعزيز صغيرًا بشكل عام إذا كانت القضبان تعمل في اتجاه بزاوية قائمة على مسار النبض وكانت كمية الفولاذ صغيرة بالنسبة لطول المسار، يمكن أن يكون لمحتوى الرطوبة في الخرسانة تأثير صغير ولكنه مهم على سرعة النبض. بشكل عام، تزداد السرعة مع زيادة محتوى الرطوبة ويكون التأثير أكثر وضوحًا للخرسانة الأقل جودة.

الكشف عن العيوب باختبار الموجات فوق الصوتية:

عندما يلتقي نبض الموجات فوق الصوتية المنتقل عبر الخرسانة بِواجهة خرسانية هواء، هناك انتقال ضئيل للطاقة عبر هذه الواجهة بحيث يؤدي أيّ تشقق أو فراغ ممتلئ بالهواء يقع مباشرة بين محولات الطاقة إلى إعاقة الحزمة المباشرة للموجات فوق الصوتية عندما يكون للفراغ منطقة مسقطة أكبر من مساحة وجوه محول الطاقة، سيتم توجيه أول نبضة تصل إلى محول الطاقة المستقبلي حول محيط العيب وسيكون الوقت أطول من الخرسانة المماثلة مع عدم وجود عيب.

تقدير عمق الشقوق من خلال اختبار سرعة الموجات:

يمكن الحصول على تقدير لِعمق الشق المرئي على السطح من خلال أوقات العبور عبر الشق لترتيبين مختلفين من محولات الطاقة الموضوعة على السطح، أحد الترتيبات المناسبة هو الترتيب الذي يتم فيه وضع محولات الإرسال والاستقبال على جانبي الشق المقابل وبعيدة عنه، يتم اختيار قيمتين للمسافة المجهولة إحداهما ضعف قيمة الأخرى ويتم قياس أوقات الإرسال المقابلة لها.

يمكن اشتقاق معادلة بافتراض أن مستوى التشقق متعامد مع السطح الخرساني وأن الخرسانة المجاورة للشقوق ذات جودة موحدة بشكل معقول، من المهم أن يتم قياس المسافة المجهولة بدقة وأن يتم تطوير اقتران جيد جدًا بين محولات الطاقة والسطح الخرساني، الطريقة صالحة بشرط عدم امتلاء الكراك بالماء.

اخيراً وكما ذكرنا تعتمد سرعة النبض في المادة على كثافتها وخصائصها المرنة وترتبط هذه بدورها بجودة وقوة المادة، لذلك من الممكن الحصول على معلومات حول خصائص المكونات عن طريق التحقيق الصوتي ويتم إجراء اختبار الموجات فوق الصوتية وفقًا لمعيار اختبار غير التدميري للخرسانة جزء سرعة النبض بالموجات فوق الصوتية البريطاني.