Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Giám sát các thuộc tính sơ khai của vật liệu xi măng bằng cách sử dụng sóng siêu âm dẫn hướng trong thép chế tạo
Tóm tắt
Việc đánh giá các thuộc tính ở giai đoạn đầu của bê tông là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng xây dựng. Bài báo này trình bày một phương pháp cảm biến sử dụng sóng siêu âm dẫn hướng trong thép để theo dõi các thuộc tính ở giai đoạn đầu của vật liệu xi măng. Một cảm biến EMAT được sử dụng để kích thích sóng chếch L(0,1) trong thép cốt thép nhúng trong xi măng/mortar, và một đầu dò siêu âm được sử dụng để nhận tín hiệu hồi âm. Các đường cong phân tán sóng dẫn đã được phát triển để chọn phạm vi tần số phù hợp. Sự suy giảm rò rỉ của sóng chếch L(0,1) từ thép cốt thép sang các vật liệu xi măng xung quanh đã được theo dõi liên tục trong 10 giờ đầu tiên. Sự phát triển của vận tốc sóng cắt cũng được theo dõi đồng thời. Sự suy giảm rò rỉ từ các phép đo thực nghiệm được so sánh với sự suy giảm được dự đoán theo lý thuyết trong cả miền thời gian và tần số, cho thấy sự phù hợp tốt. Các thí nghiệm đã được thực hiện trên ba mẫu hồ xi măng và ba mẫu mortar. Kết quả chỉ ra rằng sự suy giảm gần như có quan hệ tuyến tính với vận tốc sóng cắt, và vận tốc sóng cắt có quan hệ tuyến tính với sự kháng thâm nhập (ASTM C403) theo thang logarithmic. Những kết quả này cho thấy rằng các thuộc tính cơ học và quá trình cứng hóa của vật liệu xi măng có thể được giám sát bằng cách sử dụng sóng siêu âm dẫn hướng trong thép cốt thép.
Từ khóa
#bê tông #sóng siêu âm dẫn hướng #vật liệu xi măng #cảm biến EMAT #cốt thépTài liệu tham khảo
Zhu, J., Kee, S.-H., Han, D., Tsai, Y.-T.: Effects of air voids on ultrasonic wave propagation in early age cement pastes. Cement Concr. Res. 41, 872–881 (2011)
Liu, S., Zhu, J., Seraj, S., Cano, R., Juenger, M.: Monitoring setting and hardening process of mortar and concrete using ultrasonic shear waves. Constr. Build. Mater. 72, 248–255 (2014)
Zhu, J., Tsai, Y.-T., Kee, S.-H.: Monitoring early age property of cement and concrete using piezoceramic bender elements. Smart Mater. Struct. 20, 115014 (2011)
Rapoport, J.R., Popovics, J.S., Kolluru, S.V., Shah, S.P.: Using ultrasound to monitor stiffening process of concrete with admixtures. ACI Struct. J. 97, 675–683 (2000)
Öztürk, T., Rapoport, J., Popovics, J.S., Shah, S.P.: Monitoring the setting and hardening of cement-based materials with ultrasound. Concr. Sci. Eng. 97, 83–91 (1999)
Voigt, T., Grosse, C.U., Sun, Z., Shah, S.P., Reinhardt, H.W.: Comparison of ultrasonic wave transmission and reflection measurements with P-and S-waves on early age mortar and concrete. Mater. Struct. 38, 729–738 (2005)
Voigt, T., Malonn, T., Shah, S.P.: Green and early age compressive strength of extruded cement mortar monitored with compression tests and ultrasonic techniques. Cement Concr. Res. 36, 858–867 (2006)
Gu, H., Song, G., Dhonde, H., Mo, Y.L., Yan, S.: Concrete early-age strength monitoring using embedded piezoelectric transducers. Smart Mater. Struct. 15, 1837–1845 (2006)
Vogt, T.K., Vogt, T.K.: Determination of material properties using guided waves. Dissertation, Imperial College of Science, Technology and Medicine (2002)
Borgerson, J.L., Reis, H.: Monitoring early age mortar using a pulse-echo ultrasonic guided wave approach. In: Tomizuka, M., Yun, C.-B., Giurgiutiu, V. (eds.) Proc. SPIE 6529, Sensors and Smart Structures Technologies for Civil, Mechanical, and Aerospace Systems, p. 652908 (2007)
Sharma, S., Mukherjee, A.: Ultrasonic guided waves for monitoring the setting process of concretes with varying workabilities. Constr. Build. Mater. 72, 358–366 (2014)
Sharma, S., Mukherjee, A.: Monitoring freshly poured concrete using ultrasonic waves guided through reinforcing bars. Cement Concr. Compos. 55, 337–347 (2015)
Pavlakovic, B.N.: Leaky guided ultrasonic waves in NDT. Dissertation, Imperial College of Science, Technology and Medicine (1998)
Seco, F., Jiménez, A.R.: Ultrasonic Waves. Modelling the Generation and Propagation of Ultrasonic Signals in Cylindrical Waveguides. Intech Open Access Publisher, Rijeka (2012)
Lowe, M.J.S.: Matrix techniques for modeling ultrasonic-waves in multilayered media. IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control 42, 525–542 (1995)
Vogt, T.K.: Determination of material properties using guided waves. Dissertation, Doctoral dissertation, Imperial College, London (2002)
ASTM C403: Standard test method for time of setting of concrete mixtures by penetration resistance. ASTM International, West Conshohocken, PA (2008)
Beard, M.D.: Guided wave inspection of embedded cylindrical structures. Dissertation, Imperial College of Science, Technology and Medicine (2002)
Ervin, B.L., Bernhard, J.T., Kuchma, D.A., Reis, H.: Estimation of general corrosion damage to steel reinforced mortar using frequency sweeps of guided mechanical waves. Insight 48, 682–692 (2006)
Sayers, C.M., Dahlin, A.: Propagation of ultrasound through hydrating cement pastes at early times. Adv. Cement Mater. 1, 12–21 (1993)
Pu, S.H., Cegla, F., Drozdz, M., Lowe, M.J.S., Cawley, P., Buenfeld, N.R.: Monitoring the setting and early hardening of concrete using an ultrasonic waveguide. Insight 46, 350–354 (2004)