Как определить “скрытые” параметры бетона используя ультразвуковой толщиномер?
Необходимость измерения толщины бетонных и ж/б конструкций сегодня возникает достаточно часто. Такие работы проводят при устройстве дорожного покрытия взлетно-посадочной полосы, возведении монолитных зданий и сооружений, а также при обслуживании центральных канализационных коллекторов с целью предупреждения их преждевременного разрушения под воздействием факторов агрессивной среды.
Применение ультразвукового толщиномера оправдано и в других ситуациях. Например, когда нужно провести монтажные работы на старом гидротехническом объекте, а проектная документация которого давно утеряна. Чтобы не пробить стену насквозь, потребуется точно знать фактическую толщину сооружения. Специальный строительный прибор пригодится при проведении реконструкционных работ, когда нет возможности определить толщину бетонной стены или ж/б перекрытия.
При помощи ультразвуковых волн измеряют геометрические параметры бетона любой конструкции. Диапазон значений варьирует от 1-2 см до нескольких метров. Но стоит учитывать, что метод отражения не всегда позволяет получить реальные данные, поскольку непреодолимым препятствием для звуковых волн является интенсивный уровень шума структурной реверберации. В некоторых ситуациях точные измерения невозможны из-за неравномерного распределения бетона непосредственно в «теле» ж/б конструкции.
Методы проведения измерений
Сегодня применяется множество практических способов определения толщины бетона, каждый из которых обладает явными достоинствами и недостатками:
Метод ударной волны – построен на излучении ультразвуковых сигналов, которые характеризуются достаточно широким спектром частот. Считывание сигналов происходит при помощи широкополосных УЗ-преобразователей, тогда как в качестве излучателей чаще всего применяются электромеханические ударные устройства разного типа.
Резонансный метод – основан на применении специальных вибромеханизмов или пьезопреобразователей, которые генерируют вынужденные колебания звуковых волн с постепенно нарастающей частотой. Позволяет определить толщину бетона по полученным показателям наибольшей частоты резонанса. Отличается от первого метода высокой точностью измерений.
Традиционный эхо-метод – используется на практике крайне редко, в связи с ограниченной направленностью апертурных УЗ-преобразователей. Этот способ измерений не нашел широкого применения и по причине неудовлетворительного акустического контакта с бетоном.
Виды ультразвукового толщиномера
В разных областях строительства широко используются импакт-эхо ультразвуковые толщиномеры, которые отличаются компактными размерами и способны работать в автономном режиме. Область применения не ограничивается только определением толщины ж/б конструкций. Их используют также для обнаружения возможных дефектов. Диапазон измеряемых параметров варьирует от 3,8 см до 1,8 м. Погрешность находится на уровне 3%. Ведущими производителями являются Olson Instruments INC (США), а также Germann Instruments (Дания).
Особого внимания заслуживает серийный прибор УТ201М, работающий по принципу синтезированной апертуры с применением комбинационного зондирования. Вместо УЗ-преобразователя прямого типа здесь используется специальная восьмиэлементная матричная решетка, рабочая частота которой может достигать 70 кГц.
Широкой популярностью пользуются специальные эхо-импульсные ультразвуковые толщиномеры, которые начали применять в строительстве в 60-х годах. В этих приборах используются наклонные УЗ-преобразователи с преломляющими призмами, находящимися на некотором удалении друг от друга. Погрешность на уровне 3%. Одним из таких приборов является эхо-импульсный дефектоскоп марки А1220, в котором используется низкочастотный УЗ-преобразователь с СТК. Отличительной особенностью является пониженный уровень реверберационного шумообразования в процессе работы. Погрешность определения толщины бетона не превышает 10%.