Мультиволновой ультразвуковой контроль бетона

Abstract

Существующая система неразрушающего контроля бетона конструкций фактически ориентирована на использование продольных акустических волн. Это обусловлено простотой технической реализации измерений скорости (времени) прохождения акустического импульса в бетонном массиве. Но оборотной стороной простой методики измерений является потеря дополнительной информации о бетоне, которая содержится в принятом акустическом сигнале. Поэтому применение ультразвукового метода контроля бетона ограничивается оценкой его прочности. Совместное использование нескольких типов волн – так называемый мультиволновой контроль – позволяет улучшить метрологические показатели ультразвукового метода и получить больше информации при определении физико-механических свойств бетона в лабораторных и натурных условиях. В статье рассматривается испытание бетона протяженных элементов и конструкций ультразвуковым импульсным методом на основе использования продольных подповерхностных волн и волн Релея. Для типовых акустических преобразователей со значительным временем реверберации и не обладающих пространственной селективностью предлагается методика временной селекции волновых составляющих по амплитудному признаку. Основа методики – визуальное (по осциллограмме принятого сигнала) определение характеристических моментов времени, по которым рассчитывается дифференциальное значение скорости распространения импульса волны Релея. Представлены результаты моделирования процесса распространения акустического импульса на базе 0,15 м и данные ультразвуковых натурных испытаний бетона на измерительных базах от 0,25 до 1,75 м. Преимущество использования большой базы прозвучивания – возможность выполнения сплошного контроля поверхности крупноразмерных элементов и конструкций, а не выборочного в отдельных зонах контроля, как это предусмотрено действующими нормативами. Чувствительность параметров волны Релея к приповерхностным дефектам бетона позволит оперативно выявлять участки трещиноватости железобетонной конструкции. Локализация энергии поверхностной волны в слое толщиной λ/2–λ при соответствующем выборе частоты колебаний даст возможность не учитывать присутствие арматуры. Кроме этого, большая база измерений позволяет снизить влияние структурной неоднородности бетона на статистическую устойчивость оценки скорости импульса, что в перспективе открывает возможность регистрировать проявление эффекта акустической упругости бетона конструкций в натурных условиях.