Beton kalitesinin denetlenmesi ve değerlendirilmesi için değişik yöntemler kullanılmaktadır. Bu yöntemlerden biri de ultrasonik test cihazı ile değerlendirme yöntemidir. Ultrasonik test cihazı, alıcı ve verici arasında oluşturulan ultrasonik ses dalgalarının beton içerisindeki geçiş süresinin belirlenmesi esasına dayanır. Bu hasarsız yöntem, çok sayıda nokta üzerinden okuma yapılabilmesi, zamandan tasarruf sağlanması ve taşıyıcı elemanlara zarar vermemesi açısından tercih edilir. Her ne kadar hasarsız olması açısından tercih edilen bir yöntem olsa da güvenilirliği açısından karot alma ve diğer yöntemlerle birlikte kullanılması daha iyi sonuç verir.
Ultra-ses dalgalarının betonda yayılma hızları ölçülerek;
• Betonun homojenliği
• Betonda kusur, çatlak vb.
• Elastisite modülü
• Beton dayanımı hakkında veriler elde edilebiliriz.
Ölçümler;
- Direkt
- Yarı direkt
- İndirekt
olmak üzere üç şekilde yapılır.
Direkt okuma yönteminde alıcı ve verici, test edilecek beton elemanının birbirine paralel yüzeylerine yerleştirilerek ses dalgasının geçiş süresi ölçülür.
Yarıdirekt okuma yönteminde alıcı ve verici, test edilecek beton elemanın birbirine dik yüzeylerine yerleştirilerek ses dalgasının geçiş süresi ölçülür.
İndirekt okuma yönteminde ise aynı yüzeyde vericinin sabit, alıcının ise eşit aralıklarla belirlenen noktalarda hareket ettirilmesiyle okumalar yapılır.
Elde edilen veriler kullanılarak süre-mesafe grafiği çizilir. Bu grafik sayesinde betonun homejenliği, beton içerisindeki olası çatlak ya da boşluklar hakkında yorum yapılabilir.
Cihazın frekansı (saniyedeki dalga sayısı), fabrika çıkışı olarak 3 dalga/sn’e ayarlanmıştır. Bu değer isteğe göre 1-10 arasında değiştirilebilir. Genellikle düşük frekans seviyesinde çalıştırmak tavsiye edilir. Çünkü yüksek frekans seviyesinde cihaz elektriksel dış etkenlerden çok etkilenir ve enerji tüketimi artar.
Sonuçları Etkileyen Faktörler :
(1) Betonun Nem İçeriği ;
Hava kurusu beton ile nemli beton arasında ölçüm sonuçları arasında çok büyük farklılıklar vardır. Çünkü nemli betonlarda ses boş gözeneklerden geçmek yerine, bu gözeneklerdeki su zerreciklerinin içerisinden geçer. Sesin sudaki hızı ile havadaki hızı arasındaki büyük fark ölçüm sonuçlarının sapmasına sebebiyet verir. Genel olarak, nemli betonlar olduğundan daha fazla ses hızı değeri verirler.
(2) Betonun Sıcaklığı
Farklı beton sıcaklıkları için ölçülen ses hızının Tablo 1’de verilen katsayılarla çarpılması gerekmektedir :
(3) En Büyük Agrega Boyu ve Ölçüm Mesafesi İlişkisi;
En büyük agrega boyu < 20 mm için en kısa ölçüm mesafesi = 100 mm
20 mm < en büyük agrega boyu < 40 mm için en kısa ölçüm mesafesi = 150 mm olmalıdır.
(4) Gerekli En Düşük Yanal Boyut
Kullanılan alıcı ve verici frekansına göre, ölçüm yönüne dik kesitteki en düşük numune boyutları Tablo ’da verilmiştir. Bu değerlerden küçük yanal boyutlu betonlarda ölçüm yapılabilmesi için bu duruma özel ayrı bir kalibrasyon eğrisi çıkartılmalıdır ya da bu tür bölgelerde ölçüm yapılmamalıdır.
(5) Betondaki Demir Donatılar
ç. Hesaplamalar;
(1) Dalga Hızı Hesabı :
Enine ve boyuna donatıların yerleri ve çapları belirlenip not edilir. Bölüm 3’te belirtilen inceleme yönteminden uygun olan bir tanesi seçilip ölçüm yapılır. Problar arası mesafe ölçülen süreye bölünerek dalga hızı (Vm) elde edilir.
Ölçüm yapılan ortamdaki beton sıcaklığı, donatı çapı ve konumu vb. durumlar için Vm dalga hızına düzeltme faktörleri uygulanır.
Ultrases değerleri ile beton kalitesinin değerlendirilme kriterleri
| Dalga hızı(km/sn) | Beton kalitesi |
| > 4.5 | Mükemmel |
| 3.50 – 4.50 | İyi |
| 3.00 – 3.50 | Şüpheli |
| 2.00 – 3.00 | Zayıf |
| < 2.00 | Çok zayıf |
Vc = k.Vm
Vc: Sesin betondaki hızı
Vm: Ölçülen ses hızı
k : düzeltme faktörü
[ k =g + 2 ( a / L ) √ ( 1 - g2 ) ]
a ve L değerleri için bkz.Şekil 1.
Vs: Sesin çelik içerisindeki hızı
g = Vc / Vs
Şekil 1. Ölçüm yönüne paralel donatı bulunan betonun kesiti
“k” Değerinin hesaplanmasında en önemli problem sesin donatı içerisindeki hızının (Vs) tespit edilmesidir. Dolayısıyla, Vs değeri deneme yanılma yoluyla Şekil.2 ve Şekil.3’te sunulan grafikler yardımıyla aşağıda sunulan prosedüre göre bulunur. Bu şekiller 54 kHz’lik alıcı ve vericiler ve a³2b şartı için geçerlidir.
Vs Değerinin Bulunuşu :
Beton için uygun bir Vc değeri kabul edilir. Genel olarak 3500 m/s yapı betonları için başlangıç değeri olarak seçilebilir.
Şekil.2 yardımıyla, bilinen demir çapı ve kabul edilen Vc değeri kullanılarak (ferroscan ya da profometre ile önceden belirlenmiş donatı çapı) g değeri bulunur.
Şekil 2. Donatı Çapı Hız Oranı Arasındaki İlişki (Ölçüm yönüne paralel donatılar için)
Şekil 3. yardımıyla “a / L” ve “g” değerleri kullanılarak, “k”değeri tespit edilir. Ölçülen ses hızı (Vm) bilindiği için k = Vc / Vm denklemi vasıtasıyla Vc değeri hesaplanır. Hesaplanan Vc değeri ile Şekil 1.’de kullanılan Vc değerlerinin eşit olmasıgerekmektedir. Bu iki değerin birbirine eşit olmasını sağlayacak şekilde deneme yanılma yoluyla farklı Vc değerlerikullanılmaya ve işlemlerin tekrarınadevam edilir.
Şekil 3. Donatının Ses Hızına Etkisi (Donatının ölçüm yönüne paralel olması halindeki düzeltme faktörünün a / L oranıyla ilişkisi)
(2) Dinamik Elastisite Modülü Hesabı :
Ed = [ Vc 2 Q (1+ µ ) ( 1 - 2 µ ) ] / [ ( 1 - µ ) * 10 -6 ]
Vc : Dalga hızı ( m / sn )
Q : Betonun yoğunluğu ( kg / m3 )
µ : Katsayı ( Kuvvetli betonda: 0.15 )
( zayıf betonda: 0.30 )
Ed : Dinamik elastisite modülü ( MPa )
Okumalardan elde edilen sürelerle yola bağlı olarak dalga hızı bulunur ve dinamik elastisite modülü hesaplanır.
(3) Çatlak Derinliği Hesabı :
h = X ( ( tc 2 - 1) / ts 2 ) 1/2
X : İki prob arası mesafenin yarısı
tc : Çatlak ortamda dalga iletim süresi
ts : Çatlaksız kısımda dalga iletim süresi
ÖRNEK
Yanda şekli verilen beton için;
(a) Sesin ölçülen hızını (Vm),
(b) Sesin betondaki hızını (Vc),
(c) Dinamik elastisite modülünü (Ed),
(ç) Çatlak boyunu (hç),
(d) Beton kalitesini bulunuz.
VERİLENLER
Ultrason ses cihazı ile okunan değer;
ts=70 ms=70*10-6 s; çatlak ortamda tc=78*10-6 s
İki prob arası mesafe L=25 cm; a/L=3/25
Betonun birim hacim ağırlığı; Q=2400 kg/m3
Poisson oranı; µ = 0.30 (zayıf beton için), donatı f = 8
ÇÖZÜM
(a) Vm = x / ts ; Vm = 25 cm / 70 ms = (25*10-5 km) / (70*10-6 s) = 3.57 km/s
(b) Vc = k * Vm k = g+ 2 ( a / L ) √ ( 1 - g2 ) g=Vc/Vs
Vc’nin Bulunması:
1 nci iterasyon: Vci = 3500 m/s = 3.5 km/s (kabul);
Donatı Çapı : f= 8
Bu değerlere göre, Şekil 2’ten; g= Vc/Vs = 0.76 bulunur.
g= 0.76 ve a/L = 3/25 = 0.12 olduğundan Şekil 3’e göre k = 0,92 olarak bulunur.
Vc = k * Vm = 0.92 * 3.57 = 3.28 km/s
Hata: Vc / Vci = 3.28 / 3.5 = 0.94 olduğuna göre hata % 6’dir. %3’den büyük olduğuna göre iterasyona devam edilir.
2 nci iterasyon: Vc = 3250 m/s = 3.25 km/s (kabul);
Donatı Çapı: f= 8
Bu değerlere göre, Şekil 2’den; g= Vc/Vs = 0.72 bulunur.
g= 0.72 ve a / L = 3/25 = 0.12 olduğundan Şekil 3’e göre k = 0.89 olarak bulunur.
Vc = k * Vm = 0.89*3.57 = 3.18 km/s
Hata: Vc / Vci = 3.18 / 3.25 = 0.98 olduğuna göre hata %2’dir ve %3‘den küçük olduğuna göre iterasyona son verilir. Vc = 3.18 alınır.
(c) Dinamik Elastisite Modülünün bulunuşu;
Ed = [ Vc 2 Q (1+ µ ) ( 1 - 2 µ ) ] / [ ( 1 - µ ) * 10 -6 ]
Ed = [ 3.18 2 * 2400 * (1 + 0.3) ( 1 - 2 * 0.3) ] / [ (1 - 0.3) * 10 -6 ]
Ed = 18029 * 10 6 Mpa
(d) Çatlak Derinliği Hesabı;
h = X ( ( tc2 - 1) / ts2) 1/2
X = L / 2 = 25 / 2 = 12.5 cm
h = 12.5 * ( ( 782 - 1 ) / 702 ) 1/2
h = 14 cm olarak bulunur.
(e) Beton kalitesinin tahmini;
Dalga hızı(m/s) Beton Kalitesi
>4500 Mükemmel
3500-4500 İyi
3000-3500 Şüpheli
2000-3000 Zayıf
<2000 Çok Zayıf
Beton dalga hızı Vc = 3180 m/s olduğuna göre beton kalitesi şüpheli sınıfına girmektedir.
Emeğinize sağlık
YanıtlaSil