تست التراسونیک بتن (UPV)

تست التراسونیک بتن از جمله آزمایش های غیرمخرب بتن است. این آزمایش ها با در اختیار قرار دادن داده های مختلف سازه های موجود، به کارشناسان و متخصصین این امکان را می دهد تا در خصوص عملکرد، نیاز ها و روش های تعمیرات و بازسازی سازه های بتنی قضاوت و تصمیم گیری نمایند.از این تست برای تعیین مقاومت به وسیله ارزیابی همگنی و یکپارچگی بتن استفاده می شود. تست مذکور به واسطه ی بهره گیری از وسیله ی ارزیاب سرعت ضربه التراسونیک صورت می پذیرد. این روش با نام سرعت امواج پالسی ماورای صوت نیز شناخته می شود و اساس آن بر مبنای پراكندن قسمتي از موج ماوراي صوت است كه با سرعت متوسط 3 تا 5 كيلومتر بر ثانيه از ميان بتن عبور مي كند. این روش اولين بار در كانادا توسعه پيدا كرد.

تست التراسونیک بتن با ارائه مقاومت فشاری نسبی، طول و ابعاد ترک های ایجاد شده در بتن، به طراحان و کارشناسان امکان تصمیم گیری در زمینه طرح های مقاوم سازی و تقویت و یا صحت سنجی عملیات های انجام شده را می دهد. این آزمون در حال حاضر عمدتا مبتنی بر اندازه‌گیری سرعت پالس با استفاده از تکنیک‌های فراصوتی است. این روش به طور گسترده در سراسر جهان مورد قبول بوده و ابزار سبک و قدرتمند مناسبی است که راحت در سایت و نیز آزمایشگاه می‌توان از آن بهرمند شد.

تست التراسونیک بتن (Ultrasonic Testing)

سرعت پالس التراسونیک (UPV) یک روش غیر مخرب مؤثر (NDT) برای کنترل کیفیت مواد بتنی و شناسایی آسیب در اجزای سازه ­ای است. روش ­های UPV به طور مرسوم برای کنترل کیفیت مصالح و عموماً مصالح همگن مانند فلزات و اتصالات جوشی است. با پیشرفت های اخیر در تکنولوژی مبدل­ ها، این آزمایش به طور گسترده برای مصالح بتنی انجام می­ شود. آزمایش اولتراسونیک بتن یک راه مؤثر برای ارزیابی کیفیت و یکنواختی و ارائه مقاومت فشاری نسبی و تخمین عمق ترک است. روش این آزمون با  عنوان “روش آزمون استاندارد برای سرعت پالس درون بتن”  (2016, ASTM C597) استاندارد شده است.

آزمایش التراسونیک بتن چگونه کار می­ کند؟

در این آزمایش زمان عبور امواج صوتی در یک محیط اندازه گیری و سپس با خواص کششی و تراکم مصالح ارتباط داده می­ شود. زمان عبور امواج التراسونیک، شرایط داخلی ناحیه مورد آزمایش را نشان می­ دهد. به طور کلی، برای یک مسیر مشخص، زمان عبور بیشتر نشان دهنده­ ی بتنی باکیفیت پایین و نواقص است، در حالی که زمان عبور کمتر نشان دهنده­ بتن باکیفیت و ناهنجاری کمتر می­ باشد. هنگامی که موج التراسونیک درون ناحیه آزمایش گسترش می­ یابد، موج در مرز ناهنجاری­ ها منعکس شده و منجر به افزایش زمان عبور می­ شود. این باعث می­ گردد که زمان انتقال (موج­ های پایین­تر) در بتن باکیفیت پایین، بیشتر و زمان انتقال(سرعت موج بالاتر) در بتن باکیفیت بالا، کمتر باشد.

کوپلنت / تماس بتن – مبدل

مبدل­ های UPV باید با سطح بتن کامل تماس داشته باشند، در غیر این صورت هوای محبوس بین مبدل و بتن ممکن است موجب خطای اندازه گیری شود. یکی از دلایل این امر این است که تنها مقدار ناچیزی از انرژی موج در یک تماس ضعیف انتقال می­ یابد. کوپلنت ماده­ ای است معمولاً مایع که فرآیند انتقال انرژی فراصوتی از مبدل به قطعه­ ی مورد آزمون را تسهیل می­ کند. کوپلنت های مختلف می­ توانند برای از بین بردن حباب­ های هوا و اطمینان از تماس خوب بین بتن و مبدل استفاده شوند. توصیه می­شود لایه کوپلنت تا حد ممکن نازک در نظر گرفته شود.

کاربردهای تست التراسونیک در بتن

• تعیین سرعت پالس
• بررسی کیفیت بتن
• بررسی همگنی و یکنواختی در بتن
• اندازه­ گیری عمق ترک سطحی
• پیش­ بینی مقاومت فشاری بتن
• اندازه گيري تغييرات خواص بتن با گذشت زمان
• تعيين مدول ارتجاعي و ضریب پواسون دیناميكي

نظریه انتشار پالس در داخل بتن

ضربه بر یک حجم جامد، سه نوع موج تولید می‌کند. امواج سطحی دارای جابجایی ذرات بیضوی، کندترین امواج هستند در صورتی که امواج برشی و عرضی با جابجایی ذرات در زوایای قائم به سمت حرکت، سریعتر هستند. امواج طولی دارای جابجایی ذرات در جهت حرکت (که گاهی به امواج فشاری معروف است) مهم‌ترین امواج هستند زیرا سریع‌ترین موج‌ها بوده و به طور کلی اطلاعات مفیدتری ارائه می‌کنند. مبدل‌های الکترو-اکوستیکی در اصل این نوع امواج را تولید می‌کنند؛ انواع دیگر به دلیل سرعت پایین آن‌ها به طور کلی تداخل چندانی ایجاد نمی‌کند.

از روی ویژگی های انتشار امواج التراسونیک می توان برای شناسایی خصوصیات ترکیب مصالح، ساختار، خواص الاستیسیته، چگالی و هندسه استفاده کرد. از این تکنیک غیرتهاجمی  همچنین برای شناسایی و توصیف معایب در مصالح و همچنین شدت خرابی با مشاهده پراکندگی امواج التراسونیک می توان بهره برد. تکنیک پایه روش پالس سرعت التراسونیک شامل تبدیل پالس ولتاژ به پالس التراسونیک و برعکس با تبدیل و دریافت مبدل می باشد. مبدل تبدیل روی بتن قرار گرفته و پالس التراسونیک را از داخل نمونه عبور می دهد. پالس التراسونیک از داخل نمونه بتن عبور کرده و بوسیله مبدل دریافت کننده در انتهای مخالف دریافت می شود که این مبدل پالس التراسونیک را به پالس ولتاژ تبدیل می کند. با اطلاع از فاصله بین دو نقطه سرعت پالس موج بدست می آید. سرعت پالس التراسونیک گزارش دقیقی از نمونه تحت تست التراسونیک بدست می دهد.

برای اطلاع از استانداردها و دستورالعمل های مربوط به تست التراسونیک می توانید به منبع زیر مراجعه نمایید:

ASTM C597: استاندارد تست سرعت پالس داخل بتن

BS EN 12504-4: تست بتن- ارزیابی سرعت پالس التراسونیک

فاکتورهای موثر بر نتیجه تست التراسونیک شامل خواص سنگدانه ها، نوع سیمان، نسبت آب به سیمان، طرح اختلاط و سن بتن می باشند. همچنین وجود آرماتور مدفون در مسیر پالس تاثیر بسزایی در سرعت پالس التراسونیک دارد. با درنظر گرفتن این فاکتورها طی تحلیل، روش های التراسونیک  روش بسیار خوبی برای ارزیابی غیریکنواختی و دوام بتن به صورت ساده و ارزان هستند.

عوامل موثر در سرعت امواج التراسونیک در بتن

سرعت امواج التراسونیک در بتن تحت تاثیر عوامل مختلفی تغییر می کند. این عوامل به طور خلاصه عبارتند از:

• سن بتن
• شرایط رطوبتی
• نوع و مقدار سنگدانه
• ریز ترک ها
• وجود آرماتور

سن بتن

با پیشرفت هیدراتاسیون سیمان، تخلخل بتن کاهش یافته و امواج التراسونیک در جسم جامد سریع تر حرکت می کنند. از این خاصیت می توان در آزمایشگاه برای مطالعه تغییرات در واکنش ها در اثر استفاده از افزودنی های مختلف و نیز در کارگاه  و محل برای بررسی روند پیشرفت هیدراتاسیون در اثر شرایط موجود رطوبتی و دمایی استفاده نمود.

شرایط رطوبتی

سرعت امواج التراسونیک در بتن در شرایط اشباع افزایش می یابد.

نوع و مقدار سنگدانه

سنگدانه ها عموما نسبت به خمیر سیمان دارای سرعت امواج التراسونیک عبوری بیشتری می باشند و با افزایش میزان سنگدانه برای میزان خمیر سیمان ثابت، سرعت امواج مخلوط افزایش خواهد یافت.

ریزترک ها

معمولا وقتی که یک عضو بتنی تحت تنشی بزرگتر از 50 درصد مقاومت فشاری خود قرار می گیرند، ترک در آن تشکیل می شود. همچنین از قرارگیری بتن در محیط های مهاجم نیز ریزتزک ها تشکیل می شوند. ریزتزک ها سبب کاهش مدول ارتجاعی بتن و در نتیجه کاهش سرعت امواج التراسونیک در داخل بتن می شوند.

وجود آرماتور

در هنگام اندازه گیری سرعت امواج التراسونیک در داخل بتن از وجود آرماتور باید پرهیز نمود. وجود آرماتور سبب افزایش سرعت ظاهری امواج التراسونیک در بتن می گردد.

پارامترهای مؤثر در تست التراسونیک بتن

برای انجام یک آزمایش التراسونیک قابل اعتماد، سطح بتن باید تمیز و بدون گرد و غبار باشد. برای ایجاد یک اتصال ایده ­آل بین بتن و مبدل­های UPV ­کوپلنت مناسب مورد نیاز است. از آنجایی که سرعت حرکت موج در فلز بسیار بالاتر از بتن است، باید به میلگرد در بتن توجه ویژه داشت. تفسیر نتایج آزمایش در بتن مسلح دارای میلگرد تقویتی زیاد تا حدودی دشوار است. به طورکلی، بررسی مسائل زیر باید قبل، حین آزمایش و بعد از انجام آن مورد توجه قرار گیرد:

• ویژگی­ های بتن (اندازه دانه، نوع و محتوا )
• تماس مبدل / مصالح کوپلنت
• حضور میلگرد

ابزار سرعت پالس و کاربرد آن

ابزار آزمون باید وسیله‌ ای برای تولید پالس التراسونیک فراهم کند که آن را به بتن فرستاده، پالس التراسونیک را دریافت و تقویت کرده و مدت آن را نشان می‌دهد.

پالس‌ های التراسونیک ولتاژ تکراری به صورت الکترونیکی تولید شده و به وسیله مبدل انتقال‌ دهنده، به انفجار موجی انرژی مکانیکی تبدیل می‌شوند که باید از طریق یک واسطه مناسب به سطح بتن متصل شود. یک مبدل گیرنده مشابه نیز در یک فاصله معلوم از فرستنده به بتن متصل شده و انرژی مکانیکی دوباره به پالس الکتریکی با همان فرکانس تبدیل می‌شود. دستگاه زمان بندی الکترونیکی، فاصله زمانی بین آغاز و دریافت پالس التراسونیک را اندازه‌گیری می‌کند و روی نوسان‌ نما یا به صورت بازخوانی دیجیتالی نمایش داده می‌شود. این ابزار باید بتواند زمان انتقال را با دقت 1٪± اندازه‌گیری کند. برای اطمینان از آغاز پالس التراسونیک تند، زمان خیز پالس التراسونیک الکترونیک به فرستنده باید کمتر از یک چهارم مدت طبیعی آن باشد. فرکانس تکرار پالس التراسونیک باید آنقدر کم باشد که از تداخل بین پالس‌های التراسونیک متوالی جلوگیری کند و عملکرد باید در یک محدوده شرایط جوی و عملیاتی معقول حفظ شود.

بیشتر دستگاه­ های التراسونیک عیوب را بوسیله یکی از موارد زیر تشخیص و نشان می­ دهند:

• انعکاس انرژی از مرز فلز-گاز، مرز فلز-مایعو یا سایر ناپیوستگی های درون فلز
• زمان عبور امواج صوتی درون قطعه از نقطه ورود امواج به ماده در پراب فرستنده تا نقطه خروج امواج از ماده به پراب گیرنده
• ضعیف دسته امواج صوتی به صورت جذب و متفرق شدن در داخل قطعه

شرکت  (Proceq (Switzerland که در سال 1945 تأسیس شده،  همواره به عنوان یکی از شرکت‌های پیشرو در زمینه تولید ابزار با کیفیت برای تست غیر مخرب موادی همچون بتن، فلز و… در دنیا مطرح بوده است، شرکت مقاوم سازی افزیر  با استفاده از محصولات این برند با کیفیت بین­ الملی و پرسنل مجرب با دانش فنی بالا و متعهد، ارائه ­ی خدمات مانیتورینگ را در هر سطحی فراهم کرده است.

محدودیت ­های تست التراسونیک در بتن:

• یافتن عیوب به روش التراسونیک دستی مستلزم دقت و مهارت اپراتور است.
• دانش فنی زیادی جهت تهیه دستورالعمل تست التراسونیک مورد نیاز است.
• قطعات زبر و ناهموار، اجزاء خیلی کوچک و نازک به سختی قابل تست هستند.
• ناپیوستگی­ های کوچک که خیلی نزدیک به سطح هستند ممکن است تشخیص داده نشوند.
• جهت عبور موثر انرژی امواج التراسونیک بین پراب و قمست مورد تست نیاز به ماده واسطه (Couplant) می­باشد.
• برای کالیبره کردن دستگاه و مشخص کردن نوع عیب نیاز به استاندارد مرجع می­ باشد.

کاربرد تست التراسونیک بتن در شرکت افزیر

دستگاه +Pundit Lab، علاوه بر اندازه ­گیری سرعت پالس و زمان انتقال امواج، امکان اندازه­ گیری موارد دیگری ازجمله محاسبه طول مسیر، عمق ترک عمودی، مدول الاستیک دینامیکی و سرعت سطح را نیز فراهم می­‌آورد. مورد بسیار خاص این دستگاه، اندازه ­گیری مقاومت فشاری بتن با روش (SONREB) با استفاده ­از عدد چکش اشمیت می­ باشد که خروجی دقیق­ تری را در اختیار کاربر قرار می­ دهد.

برخی برتری های این دستگاه نسبت به ابزار رایج به شرح زیر است:

•  نمایش یکپارچه شکل موج
• اتصال دستگاه با کابل USB و نرم­افزار Pundit Link به کامپیوتر و نمایش همزمان موج روی دستگاه و کامپیوتر و انتقال داده‌ها به سیستم برای تحلیل و ایجاد خروجی مناسب دیگر نرم افزارها.
• گزینه ­های متعدد منبع تغذیه: باتری، آداپتور AC، اتصال به کامپیوتر از طریق کابل USB
• اندازه‌گیری عمق ترک عمودی در بتن
• بررسی و بهینه سازی قالب موج برشی و انتقال آن به نرم­ افزارهای آنالیز
• قرائت و مشاهده شرایط ارسال موج برشی به صورت مستقیم در نمایشگر دستگاه
• کنترل کامل کاربر به انتقال اطلاعات به صورت آنلاین
• تخمین مقاومت فشاری بتن با استفاده از منحنی‌های ایجاد شده در دستگاه
• ادغام نتایج آزمایش های ضربات چکش اشمیت جهت افزایش دقت و ارزیابی نتایج مقاومت فشاری
• درج مشخصات زمان و تاریخ بر روی گزارشات آزمایش.
• ذخیره اطلاعات در حافظه دستگاه

روش های انجام تست التراسونیک در بتن

مشهورترین دستگاهی که برای انجام تست التراسونیک بتن به کار می رود موسوم به Pundit است. توسط این دستگاه پالس های ماورای صوت با اعمال یک تغییر ناگهانی پتانسیل از یک فرستنده محرک به یک کریستال پیزوالکتریک مبدل که ارتعاشی با فرکانس اصلی خود صادر می نماید ایجاد می شود. مبدل فرستنده در تماس با دو وجه بتن قرار می گیرد و ارتعاشات، پس از عبور از بتن توسط مبدل گیرنده دریافت می شود. نحوه قرار دادن مولدها در این آزمایش به سه روش انتقال مستقیم، نیمه مستقیم و سطحی امکان پذیر است که مناسب ترین وضعیت برای انتقال امواج به صورت انتقال مستقیم می باشد. در این وضعیت چون امواج از درون بتن عبور می کنند نسبت به دو حالت دیگر دارای دقت بالاتری می باشد . بر اساس نتایج سرعت امواج التراسونیک و مقاومت فشاری نمونه های استاندارد، منحنی کالیبره تهیه می گردد. محققین متعددی رابطه بین مقاومت بتن و سرعت امواج التراسونیک را مورد مطالعه قرار داده اند. مطالعات به عمل آمده نشان می دهد که هیچ گونه رابطه واحدی بین این سرعت و مقاومت بتن وجود ندارد.
برای مثال نوع سنگدانه و مقدار آن و همچنین میزان رطوبت ، دما و حضور آرماتور بر روی رابطه میان سرعت امواج و مقاومت ، مؤثر می باشد وشاید بتوان در شرایط مشخص شده ای این دو پارامتر را به یکدیگر ارتباط داد.

در این تست زمان انتقال ضربه ی التراسونیک با فرکانس 50 الی 54 کیلوهرتز اندازه گیری می شود. ضربه به کمک سیستم مبدل الکتروصوتی تولید می شود. هرچه سرعت پالس بالاتر باشد، مدول الاستیک، چگالی و یکپارچگی بتن نیز بیشتر خواهد بود.

قبل از شروع آزمایش، ضروري است دستگاه تنظيم و كاليبره شود. به عبارت دیگر دستگاه روي قرائت مبناي صفر قرار داده شود. به همين منظور مولدها در دو طرف ميله مرجع قرار داده مي شوند و سپس بر مبناي مدت زمان درج شده بر روي آن ميله، قرائت دستگاه تنظيم مي گردد. چنانچه قرائت دستگاه مساوي با مدت زمان درج شده بر روي ميله مرجع باشد، نشانه تنظيم و كاليبره شدن دستگاه است. معمولاً ميله هایي كه براي تنظيم دستگاه مورد استفاده قرار مي گيرند داراي مدت زمان عبور موجي برابر با 25 ميكرو ثانيه مي باشند.

به منظور اطمينان از اینكه امواج توليد شده در مولد فرستده به درون بتن وارد شده و سپس توسط مولد گيرنده دریافت مي گردند، ضروري است كه اتصال صوتي مناسب بين مول دها و سطح بتن برقرار باشد. مواد مخصوص اتصال شامل وازلين، گریس، خمير كائولين و گليسرول مي باشند. كه مناسب ترین آنها وازلين است. براي برقراي ارتباط مناسب ميان مولد ها و ميله مرجع باید از مواد مخصوص اتصال، به ميزان حداقل مقدار ممكن استفاده نمود.

از آنجا که حداکثر انرژی پالس التراسونیک در زوایای قائم به وجه فرستنده انتقال می‌یابد، روش مستقیم از نظر اندازه‌گیری زمان انتقال قابل اطمینان‌ ترین روش است. به علاوه، مسیر به وضوح مشخص شده و می‌توان دقیقا آن را اندازه‌گیری کرد و هر جا امکان داشته باشد این رویکرد را باید برای ارزیابی کیفیت بتن بکار برد. گاهی اگر زاویه بین مبدل‌ها خیلی زیاد نباشد و اگر طول مسیر خیلی بزرگ نباشد، می‌توان روش نیمه مستقیم را با رضایت بکار برد. حساسیت کمتر خواهد بود و اگر این نیازها برآورده نشود ممکن است به دلیل تضعیف پالس انتقال‌یافته، هیچ سیگنال مشخصی دریافت نشود. طول مسیر نیز به دلیل اندازه محدود مبدل چندان به روشنی تعریف نمی‌شود اما به طور کلی برای گرفتن آن از مرکز به مرکز وجوه مبدل، کافی قلمداد می‌شود.

 

 

روش غیر مستقیم مسلما کمترین رضایت‌ بخشی را دارد زیرا دامنه سیگنال دریافتی کمتر از 3 درصد انتقال مستقیم مشابه است. سیگنال دریافتی به انتشار پالس به وسیله ناپیوستگی‌ها وابسته است و لذا به شدت در معرض خطا است. سرعت پالس التراسونیک عمدتا تحت تاثیر بتن ناحیه سطح قرار دارد که ممکن است معرف بدنه نباشد و طول دقیق مسیر نامعلوم باشد. برای توجیه این عدم دقت در طول مسیر روش خاصی لازم است که مستلزم مجموعه‌ای از خوانش‌ها با فرستنده ثابت و گیرنده واقع در مجموعه نقاط افزایشی ثابت در امتداد خط شعاعی انتخابی است. نتایج روی نقشه مشخص شده است و میانگین سرعت پالس التراسونیک با شیب راست‌ترین خط بدست می‌آید. اگر در این نقشه عدم پیوستگی وجود داشته باشد احتمال دارد ترک سطحی یا یک لایه سطح زیرین وجود داشته باشد.اگر این روش امکان پذیر باشد و تنها زمانی بکار رود که فقط یک سطح وجود دارد، باید از آن اجتناب کرد مگر اینکه برای شناسایی این ویژگی‌ها اندازه‌گیری انجام شود.

کاربردهای آزمایشگاهی

کاربردهای آزمایشگاهی اصلی در نظارت بر آزمایشاتی است که ممکن است به ماده یا رفتار سازه مربوط باشد. این کاربردها شامل توسعه مقاومت یا خرابی در نمونه‌های در معرض شرایط عمل‌آوری متفاوت یا محیط‌های تهاجمی است. شناسایی آغاز ترک‌های ریز نیز ممکن است طی آزمون‌های بارگذاری بر اعضای سازه ارزشمند باشد هر چند این روش به همان ترک اولیه تا حدودی حساس است. در کاربردهایی با این ماهیت، در صورتی این ابزار کارآمدترین ابزار است که به دستگاه ثبت مداوم متصل بوده و مبدل‌ها به سطح محکم شده باشد و لذا نیاز به کاربرد مکرر و خطاهای عملیاتی مربوطه را از بین می‌برد.

کاربردهای در محل

کاربردهای گسترده و مختلف لزوما در دسته‌ های مجزا قرار نمی‌گیرد اما طبق اهداف و نیازهای عملی زیر گروه‌بندی می‌شود.

اندازه‌گیری یکنواختی بتن

این کار احتمالا ارزشمندترین و قابل اطمینان‌ ترین کاربرد این روش در میدان است. درباره استفاده از بررسی‌ سرعت پالس جهت بررسی تغییرات مقاومت در اعضا گزارشات منتشرشده زیادی در دست است. تحلیل آماری نتایج همراه با ایجاد کانتورهای سرعت پالس التراسونیک در یک عضو سازه ای اغلب می‌تواند اطلاعاتی درباره تغییر پذیری استانداردهای ماده و ساختمان بدست دهد. خوانش‌ها را باید روی یک شبکه منظم در یک عضو انجام داد. فاصله‌گذاری 1 متری می‌تواند برای نواحی یکنواخت بزرگ مناسب باشد اما این فاصله باید برای واحدهای کوچک و متغیر کاهش یابد.

تامست  اظهار کرده است در یک واحد site-made ساخته شده از یک بار واحد بتن، تغییر 1.5٪ ضریب سرعت پالس، نشان دهنده استانداردهای ساخت خوبی است که وقتی بارهای متعدد یا تعدادی واحد کوچک مطرح باشد، این استاندارد تا 2.5٪ افزایش می‌یابد.

برای بتن مشابه در کل یک سازه نیز مقدار عادی مشابه 9-6 درصد پیشنهاد می‌شود. بنابراین این نوع تحلیل را می‌توان به عنوان معیار کیفیت ساختمان مورد استفاده قرار داد و محل نواحی زیر استاندارد را می‌توان از روی نقشه «کانتور» بدست آورد. نشان دادن خوانش‌های سرعت پالس التراسونیک به شکل نمودار ستونی نیز می‌تواند ارزشمند باشد زیرا بتن با کیفیت خوب یک خیز کاملا مشخص در توزیع را فراهم خواهد کرد. آزمون سرعت پالس التراسونیک را که به این نحو استفاده می‌شود می‌توان نوعی آزمون کنترل قلمداد کرد هر چند اکثر موارد عملی که در آن این روش مورد استفاده قرار می‌گیرد به سهل‌انگاری مشکوک در ساخت یا نقص در عرضه یکنواخت مربوط می‌شود. بررسی یک سازه موجود ویژگی‌هایی را آشکار کرده و تعیین خواهد کرد که در غیر اینصورت شناسایی آن‌ها ممکن نیست. با اینکه انجام این بررسی‌ها به وسیله خوانش‌های مستقیم در وجوه مخالف عضو ترجیح داده می‌شود،‌ تامست استفاده موفقیت‌آمیز از خوانش‌های غیرمستقیم برای مقایسه و تعیین نواحی زیر استاندارد دال‌های کف را گزارش کرده است.

تصمیمات مربوط به جدی بودن نقایصی که این نوع بررسی‌ها نشان می‌دهند معمولا برآورد مقاومت بتن را ایجاب خواهد کرد. برآورد قابل اطمینان مقاومت مطلق امکانپذیر نیست مگر اینکه کالیبراسیون موجود باشد. اگر میانگین مقاومت عرض معلوم باشد، رابطه ƒ_c=kV⁴ برای برآورد مقادیر نسبی در محدوده‌های کوچک رضایت بخش تصور می‌شود. چناچه این امر تحقق نیابد، برای بدست آوردن مقادیر مقاومت با توجه به محل تعیین شده بر اساس نقشه کانتور التراسونیک، توسل به یک روش مثبت نیمه مخرب یا نمونه‌برداری مغزه ضرورت خواهد داشت.

شناسایی ترک‌ خوردگی و سوراخ سوراخ شدگی

کاربرد ارزشمند تکنیک‌های سرعت پالس التراسونیک که به همبستگی دقیق سرعت پالس با هر خاصیت دیگر ماده نیازی ندارد در شناسایی سوراخ سوراخ شدگی و ترک‌ خوردگی است. از آنجا که پالس نمی‌تواند در هوا حرکت کند، وجود ترک یا حفره روی این مسیر، طول مسیر را افزایش خواهد داد (چون به اطراف شکستگی می‌رود) و تضعیف پالس التراسونیک را افزایش خواهد دارد به طوری که زمان انتقال طولانی‌تری ثبت خواهد شد. بنابراین، سرعت پالس التراسونیک مشخص بدست آمده کمتر از آن در ماده سالم خواهد بود. از آنجا که امواج فشاری در آب حرکت خواهد کرد در نتیجه این فلسفه صرفا در مورد ترک‌ها یا حفره‌هایی مصداق خواهد داشت که پر از آب نباشد (امواج برشی در میان آب عبور نخواهد کرد). تامست  این موضوع را به تفصیل بررسی کرده و نتیجه گرفت با اینکه ترک‌های پر از آب را نمی‌توان شناسایی کرد، حفره‌های پر از آب سرعت کمتری از بتن اطراف خود نشان خواهند داد. بتن سوراخ سوراخ دارای سرعت پالس التراسونیک پایین به همین ترتیب رفتار خواهد کرد. تغییر در سرعت پالس التراسونیک ناشی از خطای تجربی، علی رغم تغییر خواص بتن احتمالا حداقل 2 درصد خواهد بود و از اینرو اگر بخواهیم حفره را شناسایی کنیم اندازه آن باید آنقدر کافی باشد که موجب افزایش طول مسیر بیشتر از 2 در صد شود. بنابراین، با افزایش طول مسیر، شناسایی یک حفره معین مشکل‌تر خواهد بود اما قطر مبدل مورد استفاده، حداقل اندازه مطلق نقص قابل شناسایی را تعیین خواهد کرد.

در شناسایی و اندازه‌گیری ترک، حتی ترک‌های ریز بتن برای پاره کردن مسیری که پالس‌های التراسونیک انتخاب کرده‌اند کافی خواهد بود و نویسندگان  ثابت کرده‌اند در تنش‌های فشاری بیشتر از 50 درصد مقاومت نهایی مکعب، می‌توان انتظار داشت سرعت پالس التراسونیک اندازه‌گیری شده به علت اختلال در طول و عرض مسیر افت کند. اگر سرعت بتن سالم معلوم باشد، بنابراین می‌توان بیش تنیدگی را شناسایی کرد یا آغاز ترک‌خوردگی را می‌توان با کنترل مداوم طی افزایش بار، شناسایی کرد.

برآورد عمق‌ ترک‌ها را می‌توان با استفاده از خوانش‌های غیر مستقیم سطح بدست آورد.

آمون و اسنل نیز مواردی را بیان کرده‌اند که در آن تکنیک‌های التراسونیک بر مبنای این اصل که پیوند یا تراکم ضعیف مانع عبور پالس خواهد شد، برای کنترل تعمیرات گروت اپوکسی در بتن مورد استفاده قرار گرفته است.

محل سوراخ سوراخ شدگی با استفاده از اندازه‌گیری مستقیم در عضو مشکوک با توجه به خوانش‌هایی که در یک شبکه منظم گرفته شده است، بهتر تعیین می‌شود. اگر ضخامت عضو ثابت باشد، «نقشه کانتور» زمان‌های انتقال براحتی محل و اندازه نواحی دارای تراکم ضعیف را نشان خواهد داد.

برآورد مقاومت

پیش‌بینی مقاومت مطلق بدنه بتن در محل با اندازه‌گیری سرعت پالس التراسونیک اساسا امکانپذیر نخواهد بود مگر اینکه منحنی کالیبراسیون مناسب را بتوان حاصل کرد. با اینکه می‌توان همبستگی منطقی با مقاومت فشاری و خمشی را در آزمایشگاه بدست آورد، با برآورد مقاومت نمونه‌‌های قابل مقایسه تا 10٪±، مساله ارتباط دادن آن‌ها با بتن در محل قابل توجه است. اگر بخواهیم این کار را انجام دهیم، احتمالا استفاده از مغزه‌ها برای ایجاد منحنی کالیبراسیون همراه با اصلاح رطوبت تامست، مطمئن‌ترین روش است. نویسندگان اظهار داشته‌اند اگر یک نمودار کالیبراسیون قابل اطمینان در دسترس باشد، همراه با شرایط مناسب آزمون، در پیش‌بینی مقاومت 20٪± مربوط به ناحیه محلی مورد نظر، می‌توان به حدود اطمینان 95 درصد دست یافت. تغییرات مورد انتظار درون عضو احتمالا دقت مشابه در پیش‌بینی کلی مقاومت یک عضو را تا مرتبه N/mm² 10± در سطح متوسط N/mm² 30 کاهش می‌دهد. دقت در سطوح مقاومت بالاتر کاهش یافته و با برآوردهای بالای N/mm² 40 را باید با احتیاط بیشتری برخورد کرد.

موقعیت‌هایی وجود دارد که این رویکرد می‌تواند صرفا روشی عملی برای برآورد مقاومت در محل ارائه کند هر چند دقیق نیست و در صورت لزوم توجه ویژه به شرایط رطوبت نسبی نمونه‌های کالیبراسیون و بتن در محل اهمیت ویژه‌ای دارد. عدم توجه به این نکته به احتمال زیاد موجب برآورد کم مقاومت در محل می‌شود و این برآورد کم ممکن است چشمگیر باشد.

ادعا می‌شود  در مقایسه با سایر تکنیک‌ها نظیر آزمون‌های چکش برجهندگی می‌توان به بهبودهای قابل توجه در دقت دست یافت اما این روش هرگز در انگلیس و آمریکا محبوبیت کسب نکرده است.

ارتباط بین سرعت امواج التراسونیک و مقاومت فشاري بتن

رابطه زیر ارتباط مقاومت فشاری بتن و سرعت امواج التراسونیک را نشان می دهد.

که در آن fc ، مقاومت فشاری بتن بر حسب کلیوگرم بر سانتی متر مربع ، V سرعت امواج التراسونیک بر حسب کیلومتر بر ثانیه و a ,b ضرایبی تجربی هستند. ضرایب تجربی a ,b برای انواع مختلف بتن و شرایط عمل آوری وسن بتن متفاوت خواهد بود.

ارزیابی خرابی بتن

التراسونیک معمولا برای تعریف اندازه و دامنه خرابی ناشی از آتش‌سوزی، حمله مکانیکی، یخبندان یا حمله شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع بررسی کلی براحتی محل نواحی مشکوک را تعیین خواهد کرد در حالی که تامست یک روش ساده را برای ارزیابی عمق آتش‌سوزی و حمله شیمیایی سطحی مطرح کرده است. در این رویکرد، فرض بر این است که سرعت پالس التراسونیک در مناطق داخلی سالم بتن را می‌توان از روی نواحی بدون تغییر بدست آورد و سرعت سطح آسیب‌دیده صفر است. بین سطح و داخل یک افزایش خطی فرض می‌شود که محاسبه عمق بتن سالم را از روی زمان انتقال اندازه‌گیری شده در ناحیه آسیب‌دیده میسر می‌کند. برای مثال، اگر زمان T برای طول مسیر L شامل یک ناحیه سطحی آسیب‌دیده با ضخامت t بدست آید و سرعت پالس التراسونیک بتن سالم V_c باشد، می‌توان نشان داد ضخامت به صورت زیر بدست می‌آید:

t=(TV_c –L)

با اینکه این روش صرفا یک برآورد غیر دقیق از عمق خسارت را نشان می‌دهد، گزارش شده است در تعدادی از پژوهش‌های آسیب ناشی از آتش‌سوزی، نتایج معقولی نشان می‌دهد.

وقتی خرابی عضو عمومی‌تر باشد، امکان دارد سرعت‌ پالس‌های التراسونیک مقاومت‌ نسبی درون یا بین اعضا را نشان دهد. این خطر وجود دارد که مدول الاستیک و لذا سرعت پالس التراسونیک به اندازه مقاومت تحت تاثیر قرار نمی‌گیرد و لذا در زمان استفاده از سرعت پالس التراسونیک به این نحو، باید احتیاط کرد.

با اینکه می‌توان کالیبراسیون آزمایشگاهی را برای ترکیب در معرض نوع خاصی حمله یا خرابی انجام داد به طوری که در زمان ارزیابی تجزیه سیمان با آلومینای بالا در انگلیس انجام شد ، پیش‌بینی مقاومت مطلق بتن خراب شده در محل را باید غیر قابل اطمینان دانست. با این حال، مقایسه اعضای مشابه در محل برای شناسایی اعضایی که مشکوک به آزمون بار بعدی هستند، در جریان تعدادی از پژوهش‌های HAC با موفقیت انجام شده است و ثابت شده است.