SR EN 12504-4/2004

-conspect-

1. Domeniu de aplicare -acest standard stabileşte metoda pentru determinarea vitezei de propagare a undelor ultrasonice longi-tudinale în betonul întărit,utilizată pentru un anumit număr de aplicaţii.

2. Referinţe normative Pentru referinţele datate, se aplică numai ediţia citată. Pentru referinţele nedatate, se aplică ultima ediţie a documentului la care se face referire(inclusiv amendamentele).

EN 206-1.2000. Concrete-Part. 1. Specification, performance, production and conformity.

3. Termeni şi definiţii

timp de tranzit = timp în care un impuls ultrasonic parcurge distanţa de la transductorul de emisie până la transductorul de recepţie, traversând betonul interpus.

front iniţial = primul front al impulsului detectat de aparatul de măsură.

timp de creştere = timpul necesar pentru ca primul front al primului impuls să crească de la 10% până la 90% din amplitudinea sa maximă.

4. Principiu Un impuls al vibraţiilor longitudinale este produs de un transductor electro-acustic menţinut în contact cu o suprafaţă a betonului supus încercării. După parcurgerea prin beton a unei lungimi de drum cunos-cute , impulsul vibraţiilor este transformat într-un semnal electric de un al doilea transductor şi de cir-cuite electronice de măsurare a timpului care permit măsurarea timpului de tranzit al impulsului.

5. Aparatură - Generator de impulsuri electrice;- O pereche de transductoare;- Un aplificator;- Un dispozitiv electronic de măsurarea timpului pentru măsurarea intervalului de timp scurs între

frontul initial al unui impuls generat de transductorul de emisie şi frontul iniţial la sosirea sa la trans-ductorul de recepţie. Pentru a obţine date pentru măsurarea vitezei de propagare este prevăzută o bară de calibrare.Există două forme ale aparatelor electronice de măsurare a timpului:

a) Un osciloscop pe care primul front al impulsului este vizualizat în raport cu o scală de timp;b) Un dispozitiv de măsurare a intervalului de timp cu afişaj digital cu citire directă;

Aparatura trebuie să fie capabilă să măsoare timpul de tranzit pe bara de calibrare cu o abatere limită de ± 0,1 μs şi o exactitate de 2%; impulsul excitaţiei electronice aplicat transductorului de emisie trebuie să aibă un timp de creştere nu mai mare decât un sfert din frecvenţa proprie a transductorului. Aceasta pentru a se asigura un front iniţial ascuţit al impulsului; frecvenţa de repetare a impulsurilor trebuie să fie suficient de

1

joasă pentru a se garanta faptul că frontul iniţial al semnalului primit nu are interferenţe cu undele reflec-tate.Frecvenţa proprie a transductoarelor ar trebui în mod normal să fie în domeniul de la 20kHz până la 150kHz.Aparatura trebuie să fie utilizată în condiţiile de funcţionare stabilite de producător.

6. Mod de lucru

Determinarea vitezei de propagare a impulsului Pentru a se asigura o măsurare a vitezei de propagare a impulsului reproductibilă, este necesar să se ţină seama de diferiţi factori care pot influenţa măsurările. Aceştia sunt indicate în Anexa B.

Amplasarea transductoarelor Cu toate că direcţia în care se propagă energia maxima este perpendiculară pe suprafaţa transductorului de emisie, este posibil să se detecteze şi impulsurile care traversează betonul în altă direcţie. Prin urmare este posi-bil să se facă măsurări ale vitezei de deplasare a impulsului prin amplasarea celor 2 transductoare pe suprafeţe opuse (transmisie directă) sau pe aceeaşi faţă (transmisie indirectă sau de suprafaţă ) (figura 1) a structurii de beton sau a epruvetei.

Nota :

- Dacă este necesar să se amplaseze transductoarele pe suprafeţe opuse, dar nu direct opuse una faţă de cealaltă, asemenea amplasare trebuie să fie considerate ca transmisie semidirectă (fig. 1b)

- Amplasarea pentru transmisia indirectă este cel mai puţin sensibilă şi ar trebui utilizată numai când doar o faţă a betonului este accesibilă sau când interesează mai mult calitatea betonului de suprafaţă în raport cu calitatea generală

- Amplasarea pentru transmisie semidirectă este utilizată când amplasarea directă nu poate fi utilizată de exemplu la colţurile structurii.

Măsurarea lungimii drumului- Transmisia directă: lungimea drumului este distanţa cea mai mică dintre transductoare;- Transmisia semidirectă: lungimea drumului se ia distanţa măsurată între centrele feţelor transduc-

torului;- Transmisia indirectă: lungimea drumului nu este măsurată , dar se efectuează o serie de măsurări

separate cu transductoare amplaste la diferite distanţa (Anexa A);

Cuplarea transductorului pe beton Un contact bun din punct de vedere acustic se realizează prin utilizarea unui mediu de cuplare cum este vaselina , unsoarea, săpunul lichid şi pasta de caolin/glicerol.

Ar trebui să se repete citirile pentru timpul de tranzit până ce se obţine o valoare minimă care indică faptul că grosimea cuplării a fost redusă la minimum.

Când suprafaţa betonului este foarte rugoasă şi neregulată, zona suprafeţei ar trebui netezită şi nive-lată prin polizare sau prin utilizarea unei răşini epoxy cu priză rapidă.

Măsurarea timpului de tranzit

Când se utilizează dispozitivul electronic, intervalul de timp indicat trebuie să fie determinat în conformi-tate cu instrucţiunile producătorului(fig. 5.2).

2

7. Exprimarea rezultatelor Pentru transmisiile directe şi semidirecte , viteza de propagare a impulsului trebuie să fie calculate cu formula:

V = LT

*l

V= viteza de propagare a impulsului, în km/s;L= lungimea drumului, în mm;T= timpul în care impulsul traversează lungimea, în μs ;

Anexa A

Determinarea vitezei de propagare a impulsului – transmisie indirectă

A1. În cazul transmisiei indirecte există câteva incertitudini referitoare la lungimea exactă a drumului de transmisie , datorită dimensiunilor semnificative ale zonelor de contact între transductoare şi beton. Totuşi, pentru a elimina aceste incertitudini se preferă să se facă o serie de măsurări separate cu transductoare amplasate la diferite distanţe

A2. Pentru a realiza acest lucru, transductorul de emisie trebuie amplasat în contact cu suprafaţa betonului într-un punct fix x1 şi transductorul de recepţie trebuie amplasat la distanţe care cresc constant x2 de-a lungul unei linii alese pe suprafaţă. Timpul de transmisie înregistrat ar trebui marcat prin puncte pe un grafic care să arate relaţia lor cu distanţa care separă transductoarele. În figura a.1) este prezentat un exemplu al unui asemenea grafic.

A3. Panta celei mai drepte linii trasate printre puncte (tan Ø) trebuie măsurată şi înregistrată ca viteză medie de propagare a impulsului de-a lungul liniei alese pe suprafaţa betonului. Unde punctele măsurate şi înregistrate în acest mod indică o discontinuitate, este probabil prezentă o fisură a suprafeţei sau stratul de suprafaţă este de calitate inferioară (fig. B.7 ) şi viteza măsurată în asemenea condiţii nu este sigură.

Anexa B

Factori care influenţează măsurările vitezei de propagare a impulsului

B1. Generalităţi

Se ia în calcul diverşi factori care pot influenţa viteza de propagare a impulsului şi corelarea lor cu diferite proprietăţi fizice ale betonului.

B2. Grad de umiditate

-are 2 efecte asupra vitezei de propagare a impulsului : -chimic -fizic

3

Unele diferenţe dintre cele 2 efecte sunt explicate prin efectul diferitelor condiţii de conservare la hidratarea cimentului, în timp ce alte diferenţe se datorează prezenţei apei în goluri. La estimarea rezistenţei este important ca aceste efecte să fie luate în considerare cu atenţie (a se vedea Anexa C ).

B3. Temperatura betonului

-variaţiile temperaturii betonului sunt cuprinse între 10˚C – 30˚C şi nu determină schimbări semnificative în absenţa schimbărilor corespunzătoare ale proprietăţilor de rezistenţă şi elasticitate.

B4. Lungimea drumului

-lungimea minimă a drumului să fie de 100 mm pentru betonul în care mărimea nominală maximă a agregatelor este între 20 mm – 40 mm

În general viteza de propagare a impulsului nu este influenţată de schimbările lungimii drumului , cu toate că aparatura electronică pentru măsurarea timpului poate indica o tendinţă de reducere uşoară a vitezei odată cu creşterea lungimii drumului.

B5. Forma şi mărimea epruvetei

-viteza de propagare a impulsurilor scurte ale vibraţiilor nu depinde de mărimea şi de forma epruvetei pe care o parcurg, în afară de cazul în care cea mai mică dimensiunea laterală este mai mică decât valoarea minimă.

-tabelul B.1 prezintă relaţia între viteza de propagare a impulsului în beton , frecvenţa trasnductorului şi prezintă recomandări pentru dimensiunea minimă laterală permisă a epruvetei.

-‼ dacă dimensiunea minimă laterală este mai mică decât lungimea undei sau dacă se utilizează amplasamentul de transmisie indirectă, modul de propagare se schimbă şi prin urmare viteza de propagare măsurată va fi diferita ‼

Tabel B.1 – Efectul dimensiunilor epruvetelor asupra transmisiei impulsului

Frecvenţa transductorului

kHz

Viteza de propagare a impulsului in beton(km/s)

Vc = 3,50 Vc = 4,00 Vc = 4,50Dimensiunea minimă recomandată a eşantionului lateral

(mm)24 146 167 18854 65 74 8382 43 49 55

150 23 27 30

B6. Efectul armăturilor

Dacă este posibil , se recomandă ca măsurările să fie evitate în vecinătatea apropiată a armăturilor paralel cu direcţia de propagare a impulsului.

4

B7. Fisuri şi goluri

Orice fisură sau gol umplute cu aer , aflate imediat între 2 transductoare va obstrucţiona fascicolul direct de ultrasunete când lungimea golului traversat este mai mare decât lăţimea transductoarelor şi lungimea undei sunetului utilizat. Când se întâmplă acest lucru , primul impuls care soseşte la transductorul de recepţie va fi difractat în jurul defectului şi timpul de tranzit va fi mai mare decât într-un beton similar dar fără defect.

În funcţie de distanţa care separă transductoarele se poate utiliza acest defect pentru localizarea fisurilor, golurilor, sau altor defecte cu diametru sau adâncimea mai mare de ≈100mm. Conturul graficului vitezei egale de propagare furnizează adesea informaţii importante privind calitatea unui element din beton. Examinarea atenuării semnalului poate , de asemenea , să furnizeze informaţii utile.

Anexa c

Corelaţie între viteza de propagare a impulsului şi rezistenţă

C1. Generalităţi

Proprietăţile fizice importante ale materialelor care influenţează viteza de propagare a impulsului sunt:

-modulul de elasticitate ; - densitatea;

În beton , aceste proprietăţi sunt în funcţie de tipul de agregat, proporţia lor şi proprietăţile fizice ale agregatelor şi de proprietăţile fizicce ale pastei de ciment care sunt legate în principal de raportul iniţial apa/ciment şi de maturitatea betonului.

Pentru un beton necunoscut , estimarea rezistenţei numai pe baza vitezei de propagare a impulsului nu este sigură.

C2. Corelaţie prin utilizarea epruvetelor turnate

Este esenţial ca pentru o corelaţie particulară să fie utilizată numai o metoda de variere a rezistenţei şi aceea să fie corespunzătoare aplicaţiei cerute.

În cazul grinzilor , este preferabil să se măsoare viteza de propagare a impulsului în sensul lungimii lor pentru a obţine o exactitate mai mare. Pentru fiecare epruvetă ar trebui să fie cel puţin 3 măsurători distribuite între vârf şi bază. Variaţia dintre timpii de tranzit măsuraţi pe o singură epruvetă de încercat ar trebui să fie între ±1% din valoarea medie a acestor 3 măsurători, astfel eşantionul ar trebui respins ca anormal.

Viteza medie de propagare a impulsului şi rezistenţa medie obţinute de la fiecare set de 3 eşantioane nominale identice furnizează date pentru construirea curbei de corelaţie. Curba de corelaţie realizată în acest mod se referă numai la epruveta de încercat produsă, uscată şi încercată în acelaşi mod; pentru acelaşi beton vor fi obţinute curbe de corelaţie diferite dacă uscarea în aer este înlocuită cu uscarea în apă.

5