«

»

Monitorizarea dezvoltarii fisurilor in beton prin detectare ultrasonica

Share

Metoda pulsului ultrasonic s-a evidentiat in ultimii ani dintr-un numar mare de metode care monito­rizeaza greselile si esecurile in structurile de beton. Utilizarea ei ofera multe avantaje, datorita caracterului nedistructiv, structura nefiind afectata deloc. Este posibil sa „vezi” materialele dintr-o structura, eventualele lor defecte si erori in intreaga adancime a elementului monitorizat. Mai mult, testarea unui element poate fi repetata sau monitorizata in timp la schimbarile de mediu sau la schimbarile de natura interna a structurii. Conectat la un echipament cu calculator, un soft adecvat si o interpretare corecta, valorile masurate, obtinute intr-un timp foarte scurt, determina o imagine reala a schimbarilor care au loc in interiorul structurii si care sunt imposibil de examinat microscopic. Domeniul detectarii ultrasonice a fisurilor, a greselilor legate in special de microfisuri nu a fost inca examinat suficient pana acum. Aceasta contributie indica partial posibilitatile testarii ultrasonice si partial prezinta primele rezultate obtinute din teste pe probe din beton supuse la compresiune.

 

Echipamente

Doua tipuri de instrumente US (ultrasonice) sunt utilizate in executarea constructiilor. Primul, numit conventional „Instrument neilustrativ“, da numai valori numerice referitoare la cursul vitezei si al timpului, dar nu indica intrarea semnalelor individu­ale, ce reprezinta un factor limitat in special la diagnosticarile mai dificile. Astfel de instrumente sunt potrivite mai degraba pentru masuratori de laborator pe probe, unde riscul unei greseli mari este minim, iar evaluarea are nevoie de o perioada scurta de timp. Al doilea instrument este conectat la un calculator si ofera graficele a 3 figuri:

A – scanarea ilustreaza intrarea impulsurilor unei masuratori la baza,

B – scanarea permite evaluarea directa si

C – scaneaza chiar si suprafete.

Doua instrumente US au fost folosite pentru experimente – instrumentul neilustrativ TICO (fig. 1) si instrumentul ilustrativ CONCRETEST 2000 (fig.2).

 

Testarea betonului armat supus incarcarilor la presa

Probele (stalpi din beton armat) testate pe dimensiunile 180 x 300 x 1.200 mm, care difera prin tipul de beton si prin nivelul de intarire, au fost construite pentru experimente. Pe fiecare proba (stalp) au fost masurate 36 de puncte aranjate intr-o retea regulata cu instrument US la fiecare nivel de incarcare (sarcina), cum se vede in fig. 5. In figura 3  se arata cursul timpului atat al incarcarii, cat si al deformarilor verticale pe o proba – intarirea probei intr-o saptamana (consolidarea structurii la colturi si etrieri), executata dintr-un beton de clasa foarte slaba C12/15. Scopul a fost acela de a simula un posibil caz real al unei probe(stalp) construite din beton degradat sau beton de calitate. La o incarcatura (sarcina) maxima de 800 kN, ar corespunde un efort de aproximativ 15 MPa. La 800 kN, carac­teristica cresterii la deformari verticale a incarcaturii a fost demonstrata. Dupa ce s-a descarcat si s-a repetat sarcina la 800 kN, proba (stalpul) s-a prabusit.

Proba testata a fost efectuata intr-o pozitie orizontala. Chiar anterior primei incarcari (sarcini), exami­narea US descopera ca betonul din partea inferioara a probei este in mod semnificativ mai compact. Acest nivel este evident din ilustrarea grafica a undelor de propagare (liniile aceleiasi viteze ca undele de propagare) in fig. 4. Totusi, acest lucru nu are niciun efect in scopul experimentului. In cazul distributiei verticale, probabil s-ar fi format o suprafata de beton cu proprietati fizice si mecanice gresite, in capatul superior al probei (stalpului) si, posibil, esecul supra­fetei la efortul de compresiune se va forma.

Prin nivelarea nuantelor culorilor suprafetelor dintre liniile undelor de propagare, este posibil sa se obtina o foarte buna imagine referitoare la calitatea betonului intr-o structura. In cazul incarcarii progresive, schimbarea undelor de propagare este semnalata in suprafata structurii de beton unde se manifesta defecte.

Fig. 4 arata diagrame de linii (unde de propagare) pentru 4 nivele de incarcare, cu diferenta dintre liniile individuale de la 150 m/s la 80 kN (10% din capacitatea de incarcare suportata), unde este evidentiata doar partea de beton din constructie. Schimbarile semnificative in structura de beton incep sub sarcina de 400 kN (50% din LBC), in special la partea inferioara a probei (stalpului). Schimbarile perceptibile sunt vizibile sub sarcina de 640 kN si 720 kN (80% si 90% din LBC), iar zona unei prabusiri viitoare este localizata corect. Ultimul nivel de incarcare (sarcina) a fost 800 kN, dupa descarcarea si repetarea incarcarii de 800 kN, proba(stalpul) s-a prabusit la partea inferioara ca in fig. 5.

Rezultate interesante s-au vazut la compararea propagarii vitezei undelor US cu valori de deformare verticala, in special cele permanente. S-a descoperit ca scaderea vitezei de propagare este direct legata de cresterea deformarilor permanente (fig. 6). Relatia a fost printre altele demonstrata de faptul ca dupa descarcarea fiecarui nivel de sarcina, viteza US des­creste usor.

De asemenea, au fost examinate ultima proba de beton armat de rezistenta mica, alte probe din beton de clasa C25/30 si diferite niveluri de beton armat. Sensibilitatea metodei US a fost cea mai joasa in cazul betonului mai putin armat – betonul actioneaza la anumite extinderi plastice si curand dupa originea deformarii permanente s-a demonstrat o pierdere a capacitatii de incarcare. In cazul unei probe cu foarte mare solicitare, instrumentul US a indicat schimbari in structura de beton la deja 50% din ultima rezistenta.

 

Concluzii

Abordarea experimentului a fost pentru a verifica posibilitatile metodei US la diagnosticarea betonului armat din probe(stalpi), cu urmarirea pana acum a suprafetelor neexaminate indeajuns, a originii si dezvoltarii microfisurilor in beton.

Masuratorile au dovedit fara nicio indoiala aceasta stransa relatie intre cresterea deformatiilor permanente si descresterea vitezei undelor US existente. Aceasta relatie poate fi practic utilizata la determinarea extinderii defectelor intr-o structura de beton pe probe (stalpi) de beton armat. In cadrul masurarii pe cladiri, fara cunostinte de starea initiala (dupa turnare), va fi necesar sa fie luate in considerare neregularitatile betonului, deoarece compactivitatea sa inferioara se va demonstra prin viteza undelor de propagare US in mod similar ca microfisurile. La acele diagnosticari mai dificile, este recomandat a fi utilizat instrumentul ilustrativ Concretest 2000.

 

Bibliografie

1) Marik. R., Cikrle. P.: Aplikace ultrazvukove impulsni metodz pri diagnostice zelezobetonovych konstrukci. Sbornik Workshop NDT CMC 2003, Brno 2003, p. 88-93;

2) CSN 73 1371: Ultrazvukova impulzova metoda skusania betonu;

3) CSN EN 12504-4: Zkouseni betonu – Cast 4: Rychlost sireni ultrazvukoveho impulsu;

4) Cikrle. P., ing. Ph. D., Suza Patrik, ing.: Comportarea in situ a constructiilor – Conferinta Nationala cu Participare Internationala, Editia XVI, Hateg, 28 – 30, Septembrie 2006.

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 23 – ianuarie-februarie 2007

 

Autor:
ing. Fanel-Eduard IORGA

 



Daca v-a placut articolul de mai sus
abonati-va aici la newsletter-ul Revistei Constructiilor
pentru a primi, prin email, informatii de actualitate din aceeasi categorie!
Share

Permanent link to this article: http://www.revistaconstructiilor.eu/index.php/2007/02/22/monitorizarea-dezvoltarii-fisurilor-in-beton-prin-detectare-ultrasonica/

Lasă un răspuns

Adresa de email nu va fi publicata.