RU2262693C1 - Method of ultrasonic testing of damaged concrete layer - Google Patents
Method of ultrasonic testing of damaged concrete layer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2262693C1 RU2262693C1 RU2004108270/28A RU2004108270A RU2262693C1 RU 2262693 C1 RU2262693 C1 RU 2262693C1 RU 2004108270/28 A RU2004108270/28 A RU 2004108270/28A RU 2004108270 A RU2004108270 A RU 2004108270A RU 2262693 C1 RU2262693 C1 RU 2262693C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- concrete
- damaged
- thickness
- structures
- damaged concrete
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области неразрушающего контроля строительных конструкций, преимущественно гидротехнических и гидромелиоративных сооружений, и может быть использовано для определения дефектов и повреждений бетонных конструкций в процессе их строительства, реконструкции и эксплуатации.The invention relates to the field of non-destructive testing of building structures, mainly hydraulic and irrigation and drainage structures, and can be used to identify defects and damage to concrete structures in the process of their construction, reconstruction and operation.
Известен способ неразрушающего контроля строительных материалов (бетона, железобетона и др.) с целью выявления в них дефектов путем просвечивания рентгеновским излучением и определения при этом степени его поглощения, заключающийся в том, что дефектные места материала вследствие их малой поглощающей способности меньше ослабляют поток излучения по сравнению с участками материала, не имеющими дефектов, и на получаемых рентгеновских снимках дефектные участки в зависимости от их характера фиксируются в виде темных полос и пятен (см. Почтовик Г.Я. и др. Методы и средства испытания строительных конструкций. Под ред. Ю.А.Нилендера. Учебн. пособие для вузов / М.: Высшая школа, 1973. - С.125...126).There is a method of non-destructive testing of building materials (concrete, reinforced concrete, etc.) in order to identify defects in them by X-ray transmission and to determine the degree of its absorption, which consists in the fact that defective places of the material, due to their low absorption capacity, weaken the radiation flux less Compared to material areas that have no defects, and the resulting X-ray images, the defective areas, depending on their nature, are recorded in the form of dark bands and spots (see. Mail uk GY, etc. The methods and means of testing of building structures, Ed Yu.A.Nilendera manual for schools / M .: Higher School, 1973. -..... ... P.125 126).
Однако отмеченный рентгенографический метод контроля дефектов и повреждений конструкций имеет ряд недостатков и ограничений, к которым относятся:However, the noted x-ray method for controlling defects and structural damage has a number of disadvantages and limitations, which include:
1) невысокая точность и низкая надежность контроля строительных конструкций этим методом;1) low accuracy and low reliability of control of building structures by this method;
2) высокая стоимость контрольной аппаратуры, необходимость высокой квалификации обслуживающего персонала для проведения контроля;2) the high cost of control equipment, the need for highly qualified staff for monitoring;
3) высокие требования к технике безопасности в процессе выполнения рентгенографического неразрушающего контроля.3) high safety requirements in the process of performing X-ray non-destructive testing.
Наиболее близким приемом к заявленному объекту является способ ультразвукового контроля толщины поврежденного с поверхности слоя бетона, включающий дефектоскопию бетонных и железобетонных конструкций ультразвуковым продольным профилированием путем неподвижной установки на бетонной поверхности излучателя и последовательного перемещения приемника с постоянным шагом (от 10 до 80...100 мм) по линии, проходящей через точку установки излучателя, фиксирование отсчета времени распространения ультразвуковых продольных волн при каждой установке приемника, построение годографа скорости, определение перелома линии годографа на границе раздела поврежденного и неповрежденного бетона, установление скоростей ультразвука, соответственно в неповрежденном и поврежденном слоях бетона, а также определение толщины поврежденного слоя бетона по формулеThe closest approach to the claimed object is a method of ultrasonic control of the thickness of a concrete layer damaged from the surface, including defectoscopy of concrete and reinforced concrete structures by ultrasonic longitudinal profiling by stationary installation on the concrete surface of the emitter and sequential movement of the receiver with a constant step (from 10 to 80 ... 100 mm ) along the line passing through the installation point of the emitter, fixing the timing of the propagation of ultrasonic longitudinal waves at each Receiver ke construction Hodograph speed determination locus line of fracture at the interface between damaged and undamaged concrete setting of ultrasound velocities respectively in intact and damaged layers of concrete as well as determine the thickness of the damaged layer of concrete by the formula
где L - расстояние от излучающего преобразователя до точки перелома годографа скорости, мм;where L is the distance from the radiating transducer to the point of fracture of the travel time locus, mm;
C1, C2 - соответственно скорости ультразвука в неповрежденном и поврежденном слоях бетона, м/с (см., например, Почтовик Г.Я. и др. Методы и средства испытания строительных конструкций. Под ред. Ю.А.Нилендера. Учебн. пособие для вузов / М.: Высшая школа, 1973. -С.70...75).C 1 , C 2 - respectively, the ultrasound speed in the undamaged and damaged concrete layers, m / s (see, for example, Pochtovik G.Ya. et al. Methods and means of testing building structures. Edited by Yu.A. Nilender. Educational manual for universities / M .: Higher school, 1973. -P.70 ... 75).
Описанный способ не учитывает влияние влажности бетона в конструкциях сооружений на скорость распространения в нем ультразвуковых колебаний (УЗК).The described method does not take into account the effect of humidity of concrete in the structures of structures on the speed of propagation of ultrasonic vibrations (ultrasonic vibrations) in it.
Нами экспериментально установлено, что с увеличением влажности бетона значительно возрастает в нем скорость распространения УЗК. По этой причине определение толщины поврежденного слоя бетона при дефектоскопии конструкций и сооружений в процессе эксплуатации вышеуказанным способом осуществляется с большой погрешностью.We experimentally established that with an increase in the humidity of concrete, the ultrasonic propagation velocity in it increases significantly. For this reason, the determination of the thickness of the damaged concrete layer during flaw detection of structures and structures during operation by the above method is carried out with a large error.
Сущность заявленного изобретения заключается в следующем.The essence of the claimed invention is as follows.
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, - создание метода ультразвукового контроля толщины поврежденного слоя бетона с учетом его влажности в эксплуатируемых конструкциях сооружений.The problem to which the claimed invention is directed is to create a method of ultrasonic control of the thickness of the damaged concrete layer, taking into account its moisture content in the operating structures of the structures.
Технический результат - повышение точности и надежности определения толщины поврежденного с поверхности слоя бетона с учетом его влажности в эксплуатируемых конструкциях сооружений.The technical result is an increase in the accuracy and reliability of determining the thickness of a concrete layer damaged from the surface, taking into account its moisture content in the operating structures of the structures.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе ультразвукового контроля толщины поврежденного слоя бетона, включающем дефектоскопию бетонных и железобетонных конструкций ультразвуковым продольным профилированием путем неподвижной установки на бетонной поверхности излучателя и последовательного перемещения приемника с постоянны шагом от 10 до 80...100 мм по линии, проходящей через точку установки излучателя, фиксирование отсчета времени распространения ультразвуковых продольных волн при каждой установке приемника, построение годографа скорости, определение перелома линии годографа на стыке поврежденного и неповрежденного бетона, установление скоростей ультразвука (C1, С2) соответственно, в неповрежденном и поврежденном слоях бетона и определение расчетом толщины поврежденного слоя бетона, согласно изобретению определяют среднюю влажность бетона в неповрежденном и поврежденном слоях бетона, после чего рассчитывают толщину поврежденного слоя бетона по формулеThe specified technical result is achieved by the fact that in the known method of ultrasonic control of the thickness of the damaged concrete layer, including defectoscopy of concrete and reinforced concrete structures by ultrasonic longitudinal profiling by stationary installation on the concrete surface of the emitter and sequential movement of the receiver with constant steps from 10 to 80 ... 100 mm across line passing through the installation point of the emitter, fixing the countdown of the propagation time of ultrasonic longitudinal waves with each installation at construction of a hodograph of the speed, determination of the fracture of the hodograph line at the junction of damaged and undamaged concrete, the establishment of ultrasound speeds (C 1 , C 2 ), respectively, in undamaged and damaged concrete layers and the calculation of the thickness of the damaged concrete layer by calculation, according to the invention, the average humidity of concrete in intact and damaged concrete layers, after which the thickness of the damaged concrete layer is calculated by the formula
где δ - толщина поврежденного слоя бетона на участке контролируемой зоны конструкции, мм;where δ is the thickness of the damaged concrete layer in the area of the controlled area of the structure, mm;
L - расстояние от излучающего преобразователя до точки перелома годографа скорости, мм;L is the distance from the emitting transducer to the point of fracture of the travel time locus, mm;
C1, С2 - средние скорости ультразвука в неповрежденном и поврежденном слоях бетона, м/с;C 1 , C 2 - average ultrasound speeds in intact and damaged concrete layers, m / s;
W1 и W2 - средние влажности неповрежденного и поврежденного слоев бетона, % (по массе).W 1 and W 2 - average moisture intact and damaged concrete layers,% (by weight).
Изобретение поясняется иллюстрированным материалом.The invention is illustrated by illustrated material.
На фиг.1 представлены зависимости скорости распространения ультразвука в экспериментальных бетонных образцах от их влажности (зависимость 1 для бетона класса В 12,5 по прочности на сжатие; зависимость 2 - для класса В 22,5; зависимость 3 - для класса В 25; зависимость 4 - для класса В 35...40).Figure 1 shows the dependence of the speed of ultrasound propagation in experimental concrete samples on their moisture content (
На фиг.2 - зависимость интегрального показателя Figure 2 - dependence of the integral indicator
Заявленный способ реализуют следующим образом.The claimed method is implemented as follows.
Кривые на фиг.1 описываются уравнением степенной функции следующего вида:The curves in figure 1 are described by the equation of the power function of the following form:
где Сj - скорость распространения УЗК в бетоне при W>0%, м/с;where C j is the propagation speed of ultrasonic testing in concrete at W> 0%, m / s;
С0 - скорость распространения УЗК в бетоне при W=0% (для бетонов класса В 12,5...В 40 по прочности на сжатие. С0 изменяется соответственно в пределах 4050...4600 м/с;C 0 is the ultrasonic ultrasonic propagation velocity in concrete at W = 0% (for concrete of class B 12.5 ... B 40 in terms of compressive strength. C 0 varies accordingly in the range of 4050 ... 4600 m / s;
2,85 и 3,2 - эмпирические коэффициенты пропорциональности, полученные в результате математической обработки экспериментальных данных;2.85 and 3.2 - empirical proportionality coefficients obtained as a result of mathematical processing of experimental data;
W - влажность бетона, % (по массе).W is the moisture content of concrete,% (by weight).
Коэффициент корреляции данной зависимости (3) составляет К=0,997. График на фиг.2 описывается уравнением возрастающей степенной функцииThe correlation coefficient of this dependence (3) is K = 0.997. The graph in figure 2 is described by the equation of increasing power function
где С0 - скорость распространения УЗК в бетоне при W=0%, м/с;where C 0 is the propagation speed of ultrasonic testing in concrete at W = 0%, m / s;
Cj - скорость распространения УЗК в бетоне при W>0%, м/с;C j is the propagation speed of ultrasonic testing in concrete at W> 0%, m / s;
W - влажность бетона, % (по массе);W is the moisture content of concrete,% (by weight);
0,00065 и 3,2 - эмпирические коэффициенты, установленные в результате исследований.0.00065 and 3.2 are empirical coefficients established as a result of research.
Коэффициент корреляции полученной зависимости (4) составляет К=0,994.The correlation coefficient of the obtained dependence (4) is K = 0.994.
На фиг.3 - схема реализации способа ультразвукового контроля толщины поврежденного с поверхности слоя бетона в эксплуатируемых конструкциях сооружений.Figure 3 is a diagram of the implementation of the method of ultrasonic control of the thickness of the concrete layer damaged from the surface in the operated structures of structures.
Для определения толщины поврежденного слоя бетона с учетом его влажности в эксплуатируемых конструкциях сооружений по результатам экспериментальных и теоретических исследований получена следующая регрессивная модель:To determine the thickness of the damaged concrete layer, taking into account its moisture content in the operated structures of the structures, the following regression model was obtained according to the results of experimental and theoretical studies:
где δ - толщина поврежденного слоя бетона на участке контролируемой зоны конструкции, мм;where δ is the thickness of the damaged concrete layer in the area of the controlled area of the structure, mm;
L - расстояние от излучающего преобразователя до точки перелома годографа скорости, мм;L is the distance from the emitting transducer to the point of fracture of the travel time locus, mm;
C1, C2 - средние скорости ультразвука в неповрежденном и поврежденном слоях бетона, м/с;C 1 , C 2 - average ultrasound speeds in intact and damaged concrete layers, m / s;
W1 и W2 - средние влажности неповрежденного и поврежденного слоев бетона, % (по массе).W 1 and W 2 - average moisture intact and damaged concrete layers,% (by weight).
Коэффициент корреляции данной модели (5) составляет 0,99.The correlation coefficient of this model (5) is 0.99.
Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного способа, заключаются в следующем.Information confirming the possibility of implementing the claimed method are as follows.
Предложенный способ ультразвукового контроля толщины поврежденного с поверхности слоя бетона в эксплуатируемых конструкциях сооружений осуществляют следующим образом.The proposed method for ultrasonic control of the thickness of the layer of concrete damaged from the surface in the operated structures of structures is as follows.
На поверхности конструкции сооружения (см. фиг.3) в зоне ненарушенной структуры бетона 1 неподвижно устанавливают излучатель 2, а приемник 3 последовательно перемещают с постоянным шагом (от 10 до 80...100 мм) по линии, проходящей через точку установки излучателя 2.On the surface of the structure of the structure (see figure 3) in the zone of the undisturbed structure of
При каждой установке приемника по прибору снимают отсчет времени распространения ультразвуковых волн, пришедших в первом вступлении.At each installation of the receiver on the device, the propagation time of the ultrasonic waves arriving in the first entry is counted.
Строят график зависимости времени (t) от расстояния (х) между излучателем и приемником, называемый годографом скорости, определяют перелом линии годографа 4 на стыке поврежденного и неповрежденного бетона, устанавливают скорости ультразвука (C1, С2) и влажности бетона (W1, W2) в неповрежденном и поврежденном слоях бетона.A graph is plotted of the time (t) versus the distance (x) between the emitter and the receiver, called the hodograph of speed, the fracture of the
Для получения числовых значений искомую толщину (5) поврежденного слоя бетона на любом участке контролируемой зоны конструкции сооружения определяют по формуле (5)To obtain numerical values, the desired thickness (5) of the damaged concrete layer in any part of the controlled area of the structure is determined by the formula (5)
где δ - толщина поврежденного слоя бетона на участке контролируемой зоны конструкции, мм;where δ is the thickness of the damaged concrete layer in the area of the controlled area of the structure, mm;
L - расстояние от излучающего преобразователя до точки перелома годографа скорости, мм;L is the distance from the emitting transducer to the point of fracture of the travel time locus, mm;
С1, С2 - средние скорости ультразвука в неповрежденном и поврежденном слоях бетона, м/с;C 1 , C 2 - average ultrasound speeds in intact and damaged concrete layers, m / s;
W1 и W2 - средние влажности неповрежденного и поврежденного слоев бетона, % (по массе).W 1 and W 2 - average moisture intact and damaged concrete layers,% (by weight).
Особенностями предложенного способа ультразвукового контроля дефектов и повреждений бетона в эксплуатируемых конструкциях сооружений являются новые методы определения скорости ультразвука и толщины поврежденного слоя бетона в зависимости от его влажности в исследуемых участках контролируемой зоны конструкций сооружений.The features of the proposed method for ultrasonic testing of defects and damages of concrete in the operated structures of structures are new methods for determining the ultrasound speed and thickness of the damaged concrete layer depending on its humidity in the studied areas of the controlled zone of the structures of structures.
ПРИМЕР. Ультразвуковой контроль дефектов и повреждений бетона класса В 22,5 в монолитной бетонной облицовке оросительного канала (после его опорожнения) осуществляют методом продольного профилирования. Параметры оросительного канала: наполнение (Н) - 2 м, ширина по дну (в) - 1,5 м, коэффициент заложения откосов (m) - 2. Толщина бетонной облицовки (h) - 12 см.EXAMPLE. Ultrasonic control of defects and damage to concrete of class B 22.5 in the monolithic concrete lining of the irrigation canal (after emptying it) is carried out by the method of longitudinal profiling. Irrigation canal parameters: filling (N) - 2 m, bottom width (c) - 1.5 m, slope laying coefficient (m) - 2. Concrete cladding thickness (h) - 12 cm.
Излучатель установлен неподвижно на поверхности бетонной облицовки в зоне неповрежденного бетона, а приемник последовательно перемещается с постоянным шагом 20 мм по линии, проходящей через точку установки излучателя.The emitter is mounted motionless on the surface of the concrete cladding in the zone of intact concrete, and the receiver moves sequentially with a constant pitch of 20 mm along the line passing through the installation point of the emitter.
По результатам ультразвуковых испытаний в 60 участках контролируемой зоны конструкции монолитной бетонной облицовки после построения годографа скорости установлено:According to the results of ultrasonic tests in 60 sections of the monitored concrete cladding construction zone after the construction of the speed hodograph, it was established:
- средняя скорость ультразвука при поверхностном прозвучивании в неповрежденном слое бетона составляет C1=2500 м/с;- the average speed of ultrasound with surface sounding in an intact concrete layer is C 1 = 2500 m / s;
- средняя скорость ультразвука при поверхностном прозвучивании в поврежденном слое бетона составляет С2=2000 м/с;- the average speed of ultrasound with surface sounding in the damaged concrete layer is C 2 = 2000 m / s;
- расстояние от излучающего преобразователя до точки перелома годографа L=180 мм;- the distance from the radiating transducer to the point of hodograph fracture L = 180 mm;
- средняя влажность в зоне неповрежденного бетона составляет W1=3,2% (по массе);- the average humidity in the area of intact concrete is W 1 = 3.2% (by weight);
- средняя влажность в зоне поврежденного бетона составляет W2=6,5% (по массе).- the average humidity in the area of damaged concrete is W 2 = 6.5% (by weight).
Толщина поврежденного слоя бетона на участке контролируемой зоны конструкции монолитной бетонной облицовки канала, определенная по приведенной зависимости (5), составляетThe thickness of the damaged concrete layer in the area of the monitored concrete channel lining of the channel, determined by the given dependence (5), is
Толщина поврежденного слоя бетона на участке контролируемой зоны конструкции монолитной бетонной облицовки канала, определенная по прототипу (Почтовик Г.Я. и др. Методы и средства испытания строительных конструкций. Под Ю.А.Нилендера. Учебн. пособие для вузов / М.: Высшая школа, 1973. - С.75, формула (41)), составляетThe thickness of the damaged concrete layer in the area of the monitored concrete channel lining of the canal, determined by the prototype (Pochtovik G.Ya. et al. Methods and means of testing building structures. Under Yu.A. Nilendera. Textbook for universities / M .: Higher school, 1973. - P.75, formula (41)), is
Погрешность при определении толщины поврежденного слоя бетона (без учета его влажности) на участке контролируемой зоны конструкции монолитной бетонной облицовки канала по прототипу при этом составилаThe error in determining the thickness of the damaged concrete layer (without taking into account its moisture content) in the area of the controlled area of the monolithic concrete channel lining construction according to the prototype was
Предложенный способ неразрушающего контроля позволяет значительно повысить точность определения толщины поврежденного слоя бетона в эксплуатируемых конструкциях сооружений, работающих во влажной среде; погрешность измерений составляет 1...2%.The proposed method of non-destructive testing can significantly improve the accuracy of determining the thickness of the damaged concrete layer in the operating structures of structures operating in a humid environment; measurement error is 1 ... 2%.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004108270/28A RU2262693C1 (en) | 2004-03-22 | 2004-03-22 | Method of ultrasonic testing of damaged concrete layer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004108270/28A RU2262693C1 (en) | 2004-03-22 | 2004-03-22 | Method of ultrasonic testing of damaged concrete layer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2262693C1 true RU2262693C1 (en) | 2005-10-20 |
Family
ID=35863172
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004108270/28A RU2262693C1 (en) | 2004-03-22 | 2004-03-22 | Method of ultrasonic testing of damaged concrete layer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2262693C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2627981C1 (en) * | 2016-06-07 | 2017-08-14 | Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники имени Б.Е. Веденеева" | Method for ultrasonic determination of thickness of liquid-impregnated concrete layer |
-
2004
- 2004-03-22 RU RU2004108270/28A patent/RU2262693C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Г.Я.ПОЧТОВИК и др. Методы и средства испытания строительных конструкций. - М.: Высшая школа, 1973, с.70-75. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2627981C1 (en) * | 2016-06-07 | 2017-08-14 | Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники имени Б.Е. Веденеева" | Method for ultrasonic determination of thickness of liquid-impregnated concrete layer |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Rehman et al. | Nondestructive test methods for concrete bridges: A review | |
| Tosti et al. | Using ground penetrating radar methods to investigate reinforced concrete structures | |
| Wolf et al. | Detection of crack propagation in concrete with embedded ultrasonic sensors | |
| RU2279069C1 (en) | Mode of ultrasound control in the process of exploitation of concrete and reinforced concrete constructions of erections for availability of deep cracks | |
| Karahan et al. | The relationship between concrete strengths obtained by destructive and non-destructive methods | |
| Schabowicz | Modern acoustic techniques for testing concrete structures accessible from one side only | |
| Guthrie et al. | Automated air-coupled impact-echo testing of a concrete bridge deck from a continuously moving platform | |
| Emerson et al. | Nondestructive evaluation techniques for timber bridges | |
| Kasal et al. | Stress waves | |
| RU2277240C1 (en) | Ultrasonic method of inspection of thickness of damaged concrete layer in constructions under exploitation | |
| JP3523806B2 (en) | Defect inspection method in concrete structure | |
| Liu et al. | Impact acoustic inspection of interfacial debonding defects in concrete-filled steel tubes | |
| RU2262693C1 (en) | Method of ultrasonic testing of damaged concrete layer | |
| RU2262695C1 (en) | Method of ultrasonic testing of concrete and ferrum concrete structures | |
| Han | Role of NDE in quality control during construction of concrete infrastructures on the basis of service life design | |
| Wiggenhauser | Advanced NDT methods for quality assurance of concrete structures | |
| RU2627981C1 (en) | Method for ultrasonic determination of thickness of liquid-impregnated concrete layer | |
| Khazanovich et al. | Damage detection techniques for concrete applications. | |
| RU2707984C1 (en) | Method of determining fire resistance of construction materials and structural elements | |
| RU2262692C1 (en) | Method of ultrasonic testing of concrete strength | |
| Khazanovich et al. | Nondestructive analysis of alkali-silica reaction damage in concrete slabs using shear waves | |
| Khanal | Review of modern nondestructive testing techniques for civil infrastructure | |
| Harshit et al. | Advances in Ultrasonic Instrumentation for Inspection of Concrete/RCC Structures | |
| Ohtsu et al. | Development of non-contact SIBIE procedure for identifying ungrouted tendon duct | |
| Jain et al. | Ultrasonic testing of concrete structures: a review |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060323 |