فحص الموجات فوق الصوتية للخرسانة؟

ما هو فحص الموجات فوق الصوتية للخرسانة؟

اختبار الخرسانة باستخدام الموجات فوق الصوتية Ultra Sonic Test هي وسيلة غير متلفة تعتمد على تقييم السلامة الهيكلية للخرسانة. تعتمد هذه الطريقة على استخدام الموجات فوق الصوتية، وهي موجات صوتية عالية التردد تنتقل عبر الخرسانة وترتد مرة أخرى لتُلتقط بجهاز استشعار. يقوم الجهاز بتسجيل الزمن المستغرق لانتقال الموجات عبر الخرسانة وعودتها، مما يساعد في تحديد سماكة الخرسانة واكتشاف أي فراغات أو شقوق أو عيوب أخرى.

اختبار الخرسانة باستخدام الموجات فوق الصوتية - الفحص بالأمواج فوق الصوتية.

يمكن استخدام الاختبار بالموجات فوق الصوتية لفحص الهياكل الخرسانية قبل إدخالها في الخدمة، يُجرى تقييم الهياكل الجديدة، فضلاً عن الهياكل الحالية لضمان سلامتها وسلامتها الهيكلية. تُستخدم هذه التقييمات بشكل شائع في الجسور والسدود والمباني وغيرها من الهياكل ذات الأهمية الكبيرة للسلامة العامة.

تتكون معدات فحص الأمواج فوق الصوتيةمن خلال مسبار أو محول، يتم توليد واستقبال الموجات فوق الصوتية، ووحدة تحكم تقوم بتسجيل وتحليل البيانات. عادةً ما يتم وضع المسبار على سطح الخرسانة، ومن الممكن استخدام وحدة التحكم لضبط تردد وسعة الموجات.

هناك نوعان رئيسيان من اختبارات الموجات فوق الصوتية: فحص النبض والصدى واختبار النقل عبر المادة. يُستخدم فحص النبض والصدى لتقييم سماكة الخرسانة وكشف العيوب الموجودة في جانب واحد منها. أما اختبار النقل الشامل، فيُستخدم لتقييم سماكة الخرسانة بالكامل واكتشاف العيوب في كلا الجانبين.

كيف يمكن قياس سرعة تدفق الدم باستخدام تقنية الأمواج فوق الصوتية؟

تقوم أجهزة قياس سرعة النبض باستخدام الموجات فوق الصوتية بقياس الزمن الذي يستغرقه النبض للتنقل بين محولات الطاقة المثبتة على سطح جسم خرساني. يمكن بعد ذلك حساب سرعة النبض من خلال طول المسار المقاس عبر الخرسانة. تتأثر سرعة النبض بمعامل يونغ الديناميكي ونسبة بواسون الديناميكية وكثافة الوسيط.

يمكن استعماله على كل من الهياكل الجديدة والقائمة، وهو أسلوب غير مُلحق للضرر ولا يتطلب إزالة أي مواد. ولكن، من المهم الإشارة إلى أن الاختبار بالموجات فوق الصوتية ليس مناسبًا لكل أنواع الخرسانة ويجب دمجه مع طرق اختبار أخرى للحصول على تقييم شامل للهيكل.

ما هي المحددات والمزايا لاختبار Ultra Sonic Test

تتمثل الفوائد الرئيسية لاستخدام الموجات فوق الصوتية لقياس سرعة النبض في أنها غير مدمرة تمامًا وسريعة في الاستخدام وتعطي صورة عن خصائص الجزء الداخلي للخرسانة. تكون ذات أهمية خاصة في الحالات التي تتطلب عددًا كبيرًا من القراءات للتقييم. تجانس الخرسانة الصلبة .

على الرغم من أنه لم يتعرض للتلف، إلا أنه من المهم عدم تجاهل التلطيخ الذي يمكن أن يحدث على السطح نتيجة استخدام بعض المواد. تتراوح سرعات النبض لمعظم الخلطات الخرسانية العملية ضمن نطاق محدود، لذلك من الضروري قياس كل من وقت العبور وطول المسار بدقة تصل إلى ±1٪ إذا كانت النتائج ذات قيمة أكبر.

التطبيقات الرئيسية للاختبار

تحديد التماثل الملموس، الذي يُنجز بشكل أكثر دقة من خلال إجراء القياسات على شبكة منتظمة على عضو، أو في أماكن مشابهة على أعضاء مشابهة.
الكشف عن التشققات بالخرسانة أو التعشيش بالخرسانة ، مما سيؤدي إلى زيادة طول المسار الفعال وبالتالي إلى قياس وقت عبور أطول. وإذا كانت هذه العيوب موجودة بين المحولات، فقد لا يتم بالضرورة تسجيل وقت عبور أطول. قد يكون ذلك إذا كانت الشروخ أو الفراغات مملوءة بالمياه أو مسدودة بواسطة التعزيز.
يمكن تحديد عمق الشقوق السطحية بوضع محولات الطاقة على الجهتين. يتم الكشف عن تداخل التعشيش والتسويس في الخرسانة أو الفراغات بقياس سلسلة من النقاط من خلال عنصر على شبكة منتظمة. يعتمد أصغر حجم للعيوب التي يمكن اكتشافها على حجم محول الطاقة والمسافة بينهما.
تقييم تدهور الخرسانة باستخدام المسح العام المقارن لتحديد المناطق المشتبه فيها. توجد أيضاً تقنيات لتقدير عمق الأضرار الناتجة عن الحرائق السطحية أو الهجمات الكيميائية. يمكن أيضًا مراقبة أداء الخرسانة على المدى الطويل من خلال إجراء اختبارات دورية في الموقع.

اختبارات الخرسانة - كيفية تنفيذ اختبار الموجات فوق الصوتية

اختبار المحولات بالطاقة باستخدام تقنية الموجات فوق الصوتية.

ترتيب محولات الطاقة
هناك ثلاث طرق رئيسية يمكن من خلالها ترتيب المحولات، كما هو مُبين في الشكل 1. وهذه الطرق تشمل:.

من جهة أخرى، يوجد ناقل الحركة المباشر.
وجوه قريبة، ناقل حركة شبه فوري.
نفس الوجوه، نقل غير مباشر.

كيف تتم عملية تحديد مدى وحدة وتجانس الخرسانة؟

تسبب عدم التجانس في الخرسانة أو Concrete Homogeneity هناك اختلافات في سرعة النبضة داخل الأعضاء أو بينها، وهي بدورها ترتبط بالتغيرات في الجودة. توفر قياسات سرعة النبضة وسيلة لدراسة التجانس، ولهذا الغرض، يجب اختيار نظام نقاط القياس الذي يغطي بشكل موحد الحجم المناسب للخرسانة في الهيكل.

يعتمد عدد نقاط الاختبار على حجم الهيكل والدقة المطلوبة وتنوع نوعية الخرسانة. في وحدة كبيرة تحتوي على خرسانة منتظمة نسبياً، غالباً ما تكون شبكة اختبار بقياس 1 متر مناسبة. ولكن في الوحدات الصغيرة أو الخرسانة ذات التغيرات الكبيرة، قد تكون هناك حاجة إلى شبكة اختبار أكثر دقة.

للإشارة، في الحالات التي يكون فيها طول المسار ثابتًا طوال فترة المسح، يمكن استخدام الوقت المقيس لتقييم التماثل المادي دون الحاجة لتحويله إلى سرعة. هذه الطريقة تكون مناسبة بشكل خاص للمسوحات التي تُجرى جميع قياساتها بواسطة النقل غير المباشر.

يمكن التعبير عن التجانس من خلال معلمات إحصائية مثل الانحراف المعياري أو معامل الاختلاف في قياسات سرعة النبضة المُجراة عبر الشبكة. ومع ذلك، يمكن استخدام هذه المعلمات بشكل مناسب فقط عند مقارنة الاختلافات في الوحدات الخرسانية التي لها أبعاد متشابهة إلى حد كبير.

شرح اختبار فحص الخرسانة باستخدام الموجات فوق الصوتية Ultra Sonic Test.

تتأثر الفروقات في سرعة النبضة بطول المسار، حيث يحدد الطول الحجم الفعلي لعينة الخرسانة التي تخضع للفحص في كل قياس. ويجب تقييم أهمية هذه الفروقات بناءً على التأثير المتوقع على الأداء المطلوب للعنصر الهيكلي الذي يُجرى عليه الاختبار.

هذا يعني بشكل عام أن التفاوت المسموح به لتوزيع الجودة داخل الأعضاء يجب أن يكون مرتبطًا إما بتوزيع الضغط داخلها في ظل ظروف الحمل الحرجة أو بظروف التعرض.

معدات اختبار الموجات فوق الصوتية للخرسانة Ultra Sonic Test وخطوات استخدامها

يتكون الجهاز بشكل رئيسي من مولد نبض إلكتروني، وزوج من محولات الطاقة، ومضخم، وجهاز توقيت إلكتروني. يُستخدم لقياس الفارق الزمني بين بداية النبض المتولد في محول الطاقة وبداية وصوله إلى محول الطاقة المستقبِل. يوضح الشكل التالي مكونات أداة الموجات فوق الصوتية Proceq Pundit Lab PL-200.

معدات الفحص بالموجات فوق الصوتية للخرسانة Ultra Sonic Test.

حدد مواقع القياس لاختبار سرعة الموجات فوق الصوتية، وتأكد من أن كل موقع مختار يمتلك سطحاً أملساً.
قِس المسافة بين نقاط القياس بدقة تصل إلى 1٪ من الطول، وأقصى مسافة للقياس المباشر هي 15 مترًا، بينما تتراوح مسافة القياس المباشر ما بين 0.25 إلى 0.50 مترًا.
ضع معجون الموصلية على السطوح الملامسة للمحولات (طبقة رقيقة على السطح الأملس وطبقة أكثر سُمكًا على السطح الخشن).
ضع محولات الطاقة بشكل دقيق على نقاط القياس، وابدأ في القياس باستخدام أداة UPV.
إجراء تحليل إحصائي للنتائج بهدف المقارنة وتحديد المناطق دون المستوى في البلاطة وضمان جودة الخرسانة.

الوصف النوعي للخرسانة.

مما سبق يتضح أن إحدى الفوائد الرئيسية لهذا الاختبار تكمن في قدرته على كشف العيوب غير الظاهرة على سطح الخرسانة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدامه لتقييم السلامة الهيكلية للخرسانة المغطاة بمواد أخرى، مثل الأسفلت أو الفولاذ. يُعتبر الفحص بالأشعة فوق الصوتية وسيلة اقتصادية وفعّالة لتقييم السلامة الهيكلية للمبنى من خلال التأكد من جودة الخرسانة.

يُجرى هذا الاختبار لتقييم وضع الخرسانة المتصلدة في المبنى ويُعتبر اختباراً غير متلف. ويُستخدم بجانب الاختبارات الأخرى. اختبار القلب الخرساني واختبار قياس العمق الكربوني بالخرسانة لكي تكون لدينا صورة واضحة عن خصائص الخرسانة في المبنى قيد التقييم والدراسة.

التراسونيك لفحص الخرسانة: قائمة بالفوائد والتطبيقات

1. الكشف عن العيوب في الخرسانة:

التشققات: يساعد استخدام الموجات فوق الصوتية في الكشف عن أي تشققات داخلية في المواد الخرسانية.
التعشيش: يمكن اكتشاف التعشيش والتفرغات التي قد تؤثر على قوة ومتانة الخرسانة.

2. قياس سماكة الخرسانة:

يمكن استخدام الموجات فوق الصوتية لتحديد سماكة الطبقات الخرسانية بدقة عالية وتحديد أي تباينات في السُمك.

3. تقييم الجودة الهيكلية:

الهياكل الجديدة: فحص المكونات الخرسانية قبل وضعها في الخدمة للتأكد من عدم وجود عيوب خفية.
الهياكل الحالية: تقييم الحالة الحالية للهياكل لضمان سلامتها واستدامتها.

4. الفحص المنتظم والدوري:

يساعد الفحص الدوري على الحفاظ على سلامة المنشآت الخرسانية من خلال الكشف المبكر عن العيوب والتلفيات.

5. تحسين موثوقية القياسات:

تحقيق نتائج أكثر دقة من خلال إجراء القياسات على شبكة منتظمة وعلى نقاط مماثلة على الأعضاء الخرسانية.

6. القدرة على الفحص تحت تأثير الماء:

إذا كانت العيوب مملوءة بالمياه أو مسدودة بواسطة التعزيز، فإن الموجات فوق الصوتية لا تزال قادرة على توفير نتائج دقيقة.

جدول يوضح فوائد وتقنيات الفحص

الفائدة	الوصف
الكشف عن العيوب	التحقق من وجود التشققات والتعشيش في الخرسانة.
سماكة الخرسانة	قياس سُمك الطبقات الخرسانية.
تقييم الجودة	فحص الهياكل الجديدة وتقييم السلامة الهيكلية للهياكل الحالية.
الفحص الدوري	الحفاظ على سلامة المنشآت من خلال الكشف المبكر عن العيوب.
موثوقية القياسات	إجراء قياسات على شبكة منتظمة لتحقيق دقة أعلى.
تحت تأثير الماء	الفحص لا يتأثر بوجود الماء في الفراغات والشروخ.

استخدام تقنيات الفحص بالالتراسونيك ضروري لضمان جودة وسلامة الهياكل الخرسانية، سواء كانت جديدة أو قائمة. استثمار في هذه التقنية يعزز من عمر البنية التحتية ويقلل من تكاليف الصيانة المستقبلية.