Manual Ultrasonido

MANUALE D'ISTRUZIONI

INSTRUCTION MANUALMod. 58-E0048

Strumento ad ultrasuoniUltrasonic Pulse Velocity tester

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58-E0048

Strumento ad ultrasuoni

Ultrasonic Pulse Velocity tester

MANUALE DI ISTRUZIONIINSTRUCTION MANUAL




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INDICE

1 Introduzione........................................... pag. 3

2 Principio di funzionamento .................. 3

3 Descrizione dell'attrezzatura ............... 3

4 Descrizione dello strumento ................ 3

5 Inserimento delle batterie .................... 4

6 Messa a punto e Modalità di impiego . 5

7 Uscita seriale RS232 ............................. 6

8 Collegamento ad oscilloscopio (opz.) 6

9 Durata delle batterie ............................. 7

10 Verifica di taratura ................................ 7

11 Interpretazione dei risultati .................. 7

12 Raccomandazioni per il corretto utilizzo dellostrumento .............................................. 12

INDEX

1 Introduction ........................................... page 3

2 Operating principle ............................... 3

3 Description of the apparatus ............... 3

4 General specifications.......................... 3

5 Fitting the batteries in the tester ......... 4

6 Set up and operating instructions ....... 5

7 Use of the RS232 output ...................... 6

8 Use of the tester with an oscilloscope 6

9 Battery life ............................................. 7

10 Verification and calibration .................. 7

11 Interpretation of the results ................. 7

12 Recommendation for the proper use of theultrasonic tester .................................... 12




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1 IntroduzioneLo strumento ad ultrasuoni cat.58-E48 è impiegato permisurare la velocità di propagazione di impulsi ultrasoniciattraverso il calcestruzzo.E’ così possibile determinare, in modo non distruttivo,informazioni sullo stato fisico e meccanico del calcestruzzo:

- uniformità e omogeneità- fessurazioni, vuoti, vespai, e corpi estranei- deterioramenti causati dal fuoco, dal gelo e da

attacchi chimici- costanti elastiche dinamiche E e n- stima dei tempi di sformatura nei prefabbricati

2 Principio di funzionamentoLo strumento genera degli impulsi ultrasonici che vengonotrasmessi nel calcestruzzo per mezzo di una sonda emit-tente, tenuta a contatto con la superficie del manufatto inesame. Tali impulsi sono captati da una sonda ricevente,mantenuta nello stesso modo, generalmente, in un puntodella superficie opposta. Il tempo impiegato dall’impulsoper viaggiare da una sonda all’altra viene visualizzato suldisplay dello strumento.

3 Descrizione dell’attrezzaturaL’attrezzatura è costituita dalle seguenti parti:

- uno strumento ad ultrasuoni E48, completo di duebatterie alcaline da 1,5 V

- una coppia di sonde a 54 kHz- una coppia di cavi di collegamento per sonde, con

connettori tipo BNC- una barretta campione- una confezione di pasta di contatto- una borsa a tracolla per il trasporto e l’utilizzo della

strumentazione- un manuale di istruzioni

4 Descrizione dello strumentoIl pannello frontale dello strumento, raffigurato in fig.1, ècomposto dai seguenti componenti:- display 2 X 16 caratteri, retroilluminabile- tastiera a 4 tasti: ▲, MENU/MODE, ZERO/ENTER

e ▼- tasto di accensione/spegnimento- connettore "receiver", per collegamento sonda rice-

vente- connettore "signal", per collegamento oscilloscopio- connettore "trigger", per collegamento oscilloscopio- connettore "stop", per collegamento oscilloscopio- connettore "emitter", per collegamento sonda emit-

tente

Il pannello posteriore, raffigurato in fig. 2, è composto daiseguenti componenti:- connettore 9 poli "RS232" per collegamento perso-

nal computer- connettore tipo "jack" per collegamento sonda dota-

ta di pulsante campionatore (opzionale)- portabatterie, per due batterie da 1,5 V tipo "D"

1 IntroductionThe ultrasonic pulse velocity tester is used to measure thevelocity of propagation of ultrasonic pulses through concre-te for the following determination and information:

- uniformity and homogeneity of concrete,- presence of cracks or voids,- deterioration due to fire, frost or chemical attack,- determination of the dynamic elastic constants (E

and n),- estimating time for formwork striking.

2 Operating principleThe instrument works by generating an ultrasonic pulsewhich is passed through the concrete via the two transducersheads. The time taken for the pulse to penetrate theconcrete is displayed on the control panel.

3 Description of the apparatusThe apparatus includes:

- the ultrasonic tester 58 E-48.- One transmitter and one receiver head 54 kHz type.,- Two connecting cable (BNC connector) for above.- One calibration road.- One bottle of coupling agent (contact paste).- Carrying case.- Instruction manual.- Two 1,5 V alkaline “D” type batteries.

4 General specificationsThe front panel (Fig. 1) consists of:

- 2 x 16 characters backlighted display,- membrane switchboard with four buttons: ▲, MENU/

MODE, ZERO/ENTER, ▼,- ON/OFF switch,- “receiver” socket for receiver probe connection,- “signal” socket for oscilloscope connection,- “trigger” socket for oscilloscope connection,- “stop” socket for oscilloscope connection,- “emitter” socket for emitter probe connection.

The rear panel (Fig. 2) consists of:

- 9-pin connector RS232 standard for PC or printerconnection,

- “jack” connector for 58 E46/1S probe with samplingbutton (optional),

- housing for two 1,5 V alkaline “D” type batteries.




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FIG.2FIG. 1

5 Fitting the batteries in the testerThe apparatus is powered by two batteries which have to beintroduced before the unit can be used. To fit the batteriesproceed as follows.First switch off the unit and remove the rear battery capusing a coin (or other suitable tool). Inytroduce the twobatteries, one on top of the other with the "+" facing out ofthe unit and then replace the cap.Important, if the batteries are introduced up-side downthe unit will not work (the circuit is protected againstsuch an event). We recommend the use of alkaline typebatteries or rechargeable batteries. When replacingbatteries always use two new batteries (do not mix oldand new batteries of different make or characteristics).The batteries should be removed if the unit is not to beused for a long period.

5 Inserimento delle batteriePer inserire le batterie, è necessario estrarre lo strumentodalla borsa di trasporto. Assicurarsi che lo strumento siaspento, quindi svitare il coperchio del vano portabatterieutilizzando un grosso cacciavite a lama larga o una moneta.Inserire le due batterie (da 1,5 V tipo "D") nello stesso verso,in modo che il "+" si trovi rivolto verso il coperchio di chiusuradel vano portabatterie. Rimettere il coperchio in posizioneruotandolo in senso orario.Se le batterie vengono introdotte al contrario, lo strumentonon funziona. Una protezione interna protegge i circuiti daeventuali inversioni dell'alimentazione.Nota: si raccomanda di utilizzare batterie alcaline, obatterie ricaricabili. Si sconsiglia di utilizzare,conteporaneamente, batterie cariche con batterie sca-riche, o batterie con caratteristiche diverse tra loro.

FIG. 3 FIG. 4 FIG. 5




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6 Messa a punto e Modalità di impiegoCollegare le due sonde, che possono essere indifferente-mente riceventi e trasmittenti, ai connettori "emitter" e"receiver" utilizzando i due cavi in dotazione. Accendere lostrumento, tramite l’interruttore. Il display visualizza:

Ultrasonic PulseVelocity Tester

Il messaggio scompare dopo alcuni secondi.Ora il display visualizza:

Tp = OVERFLOW[Menu] [Zero]

se le sonde sono distanti più di 20 - 25 cm, altrimenti:

Tp = XXXX.X µs[Menu] [Zero]

dove il valore visualizzato è il tempo di transito, inmicrosecondi, tra la sonda emittente e la ricevente e dipen-de dalla distanza fra le sonde.Per effettuare le misurazioni è necessario spalmare unsottile strato di pasta di contatto sulle facce delle due sonde,e/o sulla superficie da controllare ed appoggiarle alla su-perficie del campione da analizzare. E’ necessario applica-re una lieve pressione sulle sonde, al variare della quale iltempo visualizzato può subire piccole variazioni, (se lapressione applicata è forte il tempo visualizzato diminuisceleggermente). La differenza è maggiore se la superficie delcampione non è particolarmente liscia. In questo caso èopportuno aumentare la quantità della pasta di contatto. Inogni caso è buona norma esercitare la pressione in modocostante per alcuni secondi e rilevare il tempo più bassovisualizzato.Lo strumento può emettere, da 1 a 10 impulsi al secondo,ed è quindi possibile impostare questo parametro, chiama-to "pulse rate". E’ utile lavorare con un "pulse rate" velocenel caso in cui venga utilizzato un oscilloscopio analogico(opzionale) collegato allo strumento, o nel caso in cui sipreferisca avere un veloce aggiornamento del valore inmicrosecondi visualizzato sul display. D’altro canto, utiliz-zando un "pulse rate" veloce, le batterie hanno una duratainferiore, a causa della maggiore energia utilizzata dallostrumento. E' consigliabile, in condizioni normali, lavorarecon un "pulse rate" di 1, o comunque lento, che permette diridurre le instabilità di segnale causate dal rumore elettrico.Per modificare il "pulse rate" premere, durante il normalefunzionamento dello strumento, il tasto "Menu/Mode"; ildisplay visualizza:

Pulse Rate = 1/s[Mode] [Enter]

Premendo i tasti freccia ▲ e freccia ▼, è possibile modifi-care il "pulse rate", da 1 a 10.Nota: il valore impostato viene mantenuto anche dopo lospegnimento dello strumento.

6 Set up and operating instructionsConnect the two probes regardless of the function (emittingor receiving) as they are interchangeable. Switch on thetester. The display shows for few seconds the following:

Ultrasonic PulseVelocity Tester

After a few seconds this message disappears and thedisplay will show the following:

Tp = OVERFLOW[Menu] [Zero]

if the probes are separated one from the other by more than20-25 cm, otherwise:


Where the value depends on the distance between the twoprobes.

The tester is now ready to operate. Please remember thatthe tester is delivered calibrated. If the results fall outsidethe expected range it may be useful to check the calibrationfollowing the instructions given in Section 10.The tester is supplied with a standard pulse rate of onepulse per second which is considered the most suitable forstandard concrete. To change the pulse rate from 1 to up to10 pulse per second proceed as described at position 6.1.

1. Select the area to be tested remembering that thesurface should be preferably smooth and withoutcrevices. The testing mode could be direct, semi-direct or indirect as shown in section 11.

2. Place a thin layer of contact paste on both emitterand receiver heads.

3. Place and press probes against the selectedpositions. The transit time displayed can changedepending on the pressure given on heads and onthe smoothness of surfaces. The operator shouldmove the probes slightly maintaining a constantpressure in order to obtain the lowest stable valuewhich is considered the right one.

4. Record the displayed value and repeat the tests inother areas as required.

6.1 Pulse rate adjustmentThe tester is usually set for one pulse per secondwhich is normally convenient for standard concreteand to minimise electrical disturbance. When usingthe oscilloscope it may be useful to work with abigger pulse rate to update the transit time valuequicker. To modify the pulse rate proceed as follows:

1. press button MENU/MODE until the display shows:

Pulse Rate = 1/s[Mode] [Enter]




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Per tornare al funzionamento normale, premere il tastoEnter. Il display visualizza:


Premendo, invece, il tasto Mode il display visualizza:

Backlight OFF[Mode] [Enter]

E’ così possibile attivare la retroilluminazione del display,premendo il tasto freccia ▲ (Backlight ON). Per disattivarlapremere la freccia ▼ (Backlight OFF). Premere Enter pertornare al funzionamento normale.Nota: all’accensione dello strumento, la retroilluminazioneè disattivata. Si ricorda che la retroilluminazione del displayaumenta il consumo delle batterie.

7 Uscita seriale RS232Lo strumento è dotato di uscita seriale RS232 standard chetrasmette secondo i seguenti parametri: 2400 baud rate, 8data bit, 1 stop bit, no parità. Per il collegamento a P.C. sideve utilizzare un cavo (non incluso), che abbia una logicadi connessione "pin-to-pin".Per trasmettere, tramite la porta seriale, il valore inmicrosecondi visualizzato sul diplay, premere il tasto ▲.Per ricevere i dati trasmessi dallo strumento, si consiglia diutlizzare programmi tipo "Terminal" (in ambiente Windows3.1 e 3.11), oppure "Hyper Terminal" (in ambiente Windows95 e 98) oppure Xtalk o simili in ambiente DOS.

8 Collegamento ad oscilloscopioSebbene non essenziale, l’oscilloscopio permette divisualizzare la forma d’onda del segnale letto dalla sondaricevente, consentendo di valutare l’entità del segnalestesso. Ciò può essere indispensabile in presenza di rumorigenerati da fonti esterne, o per verificare l’esattezza delvalore indicato dal display.I collegamenti devono essere effettuati utilizzando dei cavischermati con connettori tipo BNC (gli stessi che vengonoutilizzati per le sonde). Collegare "signal" alla presa CH1dell’oscilloscopio; collegare "trigger" alla presa "triggerinput" e collegare "stop" alla presa CH2.Impostare l’oscilloscopio in modo da poter operare con unsincronismo (trigger) esterno.Nota: fare riferimento al manuale rilasciato dal costruttoredell’oscilloscopio, per quanto riguarda le impostazioni el’utilizzo.Generalmente sul canale 1 è possibile vedere la formadell’onda, mentre il canale 2 può visualizzare la finestra diconteggio del ritardo (a sinistra il segnale di START, adestra il segnale di STOP).

2. Press button ▲ to increase the pulse rate or viceversa ▼ to decrease. The set value remains inmemory even if the tester is switched off.

3. To return to main menu press button ENTER, thedisplay will show:


6.2 Use of the backlight functionThe tester can operate without this function which isuseful in case of particular environmental conditions,however, battery consumption will increase whenthis function is used. To active this function proceedas follows:

1. press button MODE. The display will show:

Backlight OFF[Mode] [Enter]

to active the backlight press ▲.2. To return to the backlight off position press ▼.3. Press button ENTER to return to the main menu.

7 Use of the RS232 outputThe transmission standards are: 2400 baud, 1stop bit, noparity. For PC connection use a suitable cable (not includedin the supply) whith pin-to-pin connection.To download via RS232/S (the transit time in ms shown onthe display) press button s. To receive data on your P.C. werecommend the use of “Terminal” (with OS Windows 3.1and 3.11), “Hyper Terminal” (Windows 95 and 98), “XTalk”or similar (DOS) programs.

8 Use of the tester with the oscilloscopeUsing the oscilloscope (optional extra code 58-E46/20) it ispossible to evaluate the first front of the pulse in relation toa suitable time scale and facilitate the examination of thewave form which can be advantageous in complex situations.To connect the oscilloscope proceed as follows:1. connect the “signal” socket to the position Ch1 of the

oscilloscope,2. connect “trigger” socket to trigger input2 of the

oscilloscope,3. connect “stop” socket to the position Ch. 2 of the

oscilloscope,4. set the oscilloscope in such a way to operate with an

external trigger.5. Follow the instructions given with the oscilloscope.

Generally speaking on Ch. 1 it is possible to verifythe wave form and on Ch. 2 is possible to see thedelay.




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9 Durata delle batterieUtilizzando batterie alcaline nuove, di buona qualità, lavo-rando con un pulse rate di 1 al secondo e con laretroilluminazione spenta, lo strumento lavora per 18 orecontinuative prima che il display visualizzi il messaggio"BATTERY LOW". Da questo momento si hanno 3 oreulteriori di autonomia. La durata delle batterie è maggiorese lo strumento viene ulizzato in modo non continuativo.Lavorando, invece, con pulse rate superiore a 1, o utlizzandola retroilluminazione del display, la vita delle batterie siriduce.

10 Verifica di taraturaLo strumento viene fornito completo di barretta campione ditaratura che riporta stampigliato un valore in microsecondi,che deve venire utilizzata come riferimento campione nelcaso in cui sia necessario verificare la veridicità dei valorivisualizzati sul display.Posizionare la barretta tra le due sonde, debitamentecosparse di pasta di contatto, ed applicare una pressioneleggera e costante. Verificare che il display visualizzi untempo uguale a quello riportato sulla barretta (+/- 0,1microsecondi). In caso contrario è possibile tarare lo stru-mento, agendo sul tasto "ZERO/ENTER", secondo la se-guente procedura: una prima continua pressione del tastoprovoca un aumento del valore indicato dal display, mentrerilasciando e ripremendo lo stesso tasto il valore diminui-sce. Rilasciando e ripremendo nuovamente il tasto il valoreindicato riprende ad aumentare, e così via fino a che lacorrispondenza tra tempo letto e tempo campione è perfet-ta. A taratura ultimata è necessario tenere premuto per duesecondi il tasto ▼; il display visualizza il messaggio"STORED" a conferma dell’avvenuta memorizzazione del-la nuova taratura.Nota: non memorizzando la nuova taratura, dopo lospegnimento lo strumento funzionerà secondo la pre-cedente taratura.

11 Interpretazione dei risultatiIn questo paragrafo è presentata una sintesi delle procedu-re di interpretazione dei risultati di prova. Per maggioriapprofondimenti si rimanda alla letteratura specializzatanonché alla Norma BS 4408 part 5 ed alla NormaprEN 12396.

L’uso degli ultrasuoni è una procedura di indagine nondistruttiva basata sulla misurazione del tempo di transitodelle onde ultrasoniche attraverso campioni o strutture.

11.1 Disposizione delle sondeE’ noto che l’energia propagata da una sonda emittente èmassima in direzione ortogonale alla superficie a contattocon la sonda stessa. In alcuni casi tuttavia è necessarioindagare percorsi di propagazione differenti. Complessiva-mente allora, è possibile misurare la velocità degli impulsidisponendo i trasduttori in tre modi differenti: su due facceopposte (trasmissione diretta), su due facce adiacenti (tra-smissione semidiretta) o sulla medesima superficie (tra-smissione indiretta). Si veda in proposito la Figura 6.

9 Battery lifeUsing new good quality Alkaline batteries and working witha pulse rate of one per second and backlight off the testercan work continuously for eighteen hours after that thedisplay will show “BATTERY LOW”. From this moment theuser has a further three hours autonomy. Using biggerpulse rates and backlight, on the battery life is obviouslyshorter.

10 Verification and calibration of the testerThe tester is supplied complete with calibration rod markedwith the transit time that should be read on the tester whencalibrated.

For the verification proceed as follows:

1. Place a thin layer of contact paste on the probes,press then against the ends of the rod.

2. The display should show the same value marked onthe rod plus or minus 1 ms.

If it is not within calibration proceed as follows:

3. Press button “ZERO/ENTER” (keep pressed thebutton to increase the value shown on display,release the button and press again to decrease thevalue until the value marked on the rod is reached).

4. When the correct value is reached, press the ▼button for two or three seconds until the displayshows the message "STORED" which confirm thatthe new calibration has been memorized.Note: if not stored the tester maintains the oldcalibration.

11 Interpretation of the resultsThe given information represents just a brief summary oftesting procedure and interpretation. For more informationplease refer to the specialised literature and to nationalstandards (e.g. BS 4408 Part 5, and prEN12396).

The ultrasonic test is a non destructive test based on thereading of ultrasonic pulse velocity across concrete.

11.1 Transducer arrangement

Although the direction in which the maximum energy ispropagated is at right angles to the face of the transmittingtransducer,it is possible to detect pulses which have travelledthrough the concrete in some other direction. It is thereforepossible to make measurements of pulse velocity by placingthe two transducers on either opposite face (directtransmission), or on adjacent faces (semi-directtransmission), or the same face (indirect or surfacetransmission). (see Figure 6)




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Figura 6. Disposizione delle sonde Figure 6. Transducer positioning

NOTE 1: It may be necessary to place the transducers onopposite faces but not directly opposite each other. Sucharrangement shall be regarded as a semi-directtransmission. (see Figure 6.b)

NOTE 2: The indirect transmission arrangement is the leastsensitive and should be used, when only one face of theconcrete is accessible, or when the quality of the surfaceconcrete relative to the overall quality is of interest.

NOTE 3: The semi-direct transmission arrangement has asensitivity intermediate between the other two arrangementsand should only be used when the direct arrangementcannot be used.

11.2 Path length and pulse velocity measurement

For direct transmission, the path length is the distancebetween the transducers and when possible, the accuracyof measurement of the path length should be + 1% and theaccuracy shall be recorded.

For semi-direct transmission, it is generally found to besufficiently accurate to take the path length as the distancemeasured from centre to centre of the transducer faces.The accuracy of estimating of path length is dependentupon the size of the transducer compared with the centre tocentre distance and it shall be estimated.

For direct and semi-direct transmissions the pulse velocityshall be calculated from the formula:

V L

T=

where:

V is the pulse velocity, in km/sL is the path length, in mmT is the time taken by the pulse to transverse the length, inms.The resultant determination of the pulse velocity shall beexpressed to the nearest 0,01 km/s or to three significantfigures.

NOTA 1: se le sonde vengono disposte su due facceopposte, ma non possono essere allineate la trasmissioneè da considerarsi semidiretta (vedi Figura 6.b)

NOTA 2: il metodo di trasmissione indiretto è il menopreciso e va usato quando una sola superficie del manufat-to è accessibile o quando si vuole indagare la qualità di unadeterminata regione superficiale di calcestruzzo.

NOTA 3: il metodo di trasmissione semidiretto garantiscesensibilità e precisione intermedie rispetto agli altri due e vausato solo quando è impossibile operare in maniera diretta.

11.2 Misura dei percorsi e dei tempi di transito

Per trasmissioni dirette il percorso di transito coincide conla distanza tra le sonde e, se possibile, la precisione dimisura deve essere ± 1% (in ogni caso la precisione dimisura va registrata assieme ai risultati di prova).

Per trasmissioni semidirette è sufficientemente accuratoimpiegare quale percorso di transito la distanza tra i centridelle facce delle due sonde.La precisione di misura va correlata al rapporto tra ladimensione delle sonde e la loro distanza.

Per trasmissioni dirette e semidirette la velocità degli impul-si ultrasonici deve essere calcolata come:

V L

T=

Con:

V = velocità degli impulsi (in Km/s),L = percorso di transito (in mm),T = tempo di transito (in ms).Il valore di velocità risultante va approssimato al 0.01 Km/s più prossimo oppure ad un numero con tre cifre significa-tive.




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With indirect transmission there is some uncertaintyregarding the exact length of the transmission path, becauseof the significant size of the areas of contact between thetransducers and the concrete. It is therefore preferable tomake a series of measurements with the transducers atdifferent distances apart to eliminate this uncertainty.

1. To do this, the transmitting transducer shall beplaced in contact with the concrete surface at a fixedpoint P and the receiving transducer shall be placedat fixed increments x along a chosen line on thesurface. The transmission times recorded should beplotted as points on a graph showing their relation tothe distance separating the transducers. An exampleof such a plot is shown in Fig. 7.

Fig. 7. Pulse velocitydetermination by indirect(surface) transmission

2. The slope of the best straight line drawn through thepoints (tan) shall be measured and recorded as themean pulse velocity along the chosen line on theconcrete surface. Where the points measured andrecorded in this way indicate a discontinuity, it islikely that a surface crack or surface layer of inferiorquality is present and a velocity measured in such aninstance in unreliable.

11.3 Evaluation of homogeneity and uniformity of con-crete

Drawing a grid on the concrete member and measuring thetransit time in the grid points it is possible to evaluate theconcrete homogeneity. It is important to make use ofdiagrams to clearly represent the test results and todemonstrate the mean quality of the concrete.

Nelle trasmissioni indirette non è possibile conoscere concertezza il percorso di transito a causa della dimensionenon trascurabile delle regioni di contatto tra sonde e calce-struzzo. Pertanto bisogna fare una serie di misure con lesonde a diversa distanza.

1. La sonda emittente viene mantenuta a contatto conla superficie di calcestruzzo in un punto fisso. Quellaricevente viene progressivamente allontanata lun-go una semiretta, appartenente alla superficie dicalcestruzzo, scelta a piacere (si hanno varie letturedi T a distanze x differenti). E’ possibile riportare suun diagramma cartesiano i tempi di transito T e larelativa distanza x tra le sonde (Figura 7).

2. La pendenza della retta interpolante i punti ottenutiè la velocità media degli impulsi lungo la linea sceltasulla superficie di calcestruzzo. Se i punti ricavatinella maniera indicata mostrano una evidentediscontinuità ciò indica la presenza di fessurazionisuperficiale e/o di strati superficiali di calcestruzzo diqualità inferiore rispetto a quelli sottostanti. In questicasi il valore di velocità degli impulsi ricavato non èsignificativo.

11.3 Valutazioni di uniformità ed omogeneità

Predisponendo una griglia regolare di punti di misura èpossibile valutare l’omogeneità del calcestruzzo impiegatoin una struttura. E’ utile utilizzare diagrammi per visualizzarei risultati ed avere una chiara indicazione dell’entità dellevariazioni e della qualità media.

Fig. 7. Determinazionedella velocità ultrasonicaper mezzo ditrasmissione indiretta(superficiale)




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11.4 Presence of cracks, voids, deteriorated regions

When an ultrasonic pulse travelling through concrete meetsa concrete-air interface there is a negligible transmission ofenergy across this interface (due to diffraction and reflection)so that the transit time is necessarily longer than in similarconcrete with no defects. It is possible to make use of thiseffect locating defects, voids, deteriorated regions andcracks.

If the length of the defect is very small it is impossible tomake significant evaluation (e.g. it is impossible to revealvoids with length smaller than the head diameter).

11.5 Correlation of pulse velocity and strength

It should be realised that the important physical propertiesof materials which influence pulse velocity are the elasticmodulus and the density. In concrete these properties arerelated to the type of aggregate, its proportion [in the mix]and its physical properties and the physical properties of thecement paste, which relate. mainly, to the original water/cement ratio [of the mix] and the maturity of the concrete.On the other hand, the strength of concrete is more relatedto W/C ratio than to aggregate type and proportions ofaggregate and paste Thus correlations between the pulsevelocity and strength of concrete are physically indirect andhave to be established for the specific concrete mix. For anunknown concrete; the estimation of strength, on the basisof pulse velocity alone, is not reliable.

11.6 Estimation of time for formwork striking andprestressing

If some small doors are preset in the concrete moulds, it ispossible to control the process of hardening in the concretestructure.

11.7 Estimation of dynamic elastic modulus

From measurement of ultrasonic waves velocity it is possibleto calculate the elastic dynamic modulus as follows:

Where:V = velocity in km/sQ = concrete density in kg/m3

n = Poisson’s ratio (for high strength concreten = 0,15; for low strength concrete n = 0,30)ED = Dynamic elastic modulus MN/m2

11.4 Fessurazioni, vuoti, vespai, corpi estranei, regioni dimateriale degradato

Quando un impulso ultrasonico incontra un interfaccia tradue materiali (ad esempio calcestruzzo ed aria) subiscediffrazioni e riflessioni che ne attenuano la velocità. Sfrut-tando questa proprietà si possono individuare difetti, vuoti,regioni degradate e fessurazioni del calcestruzzo.

Se i difetti sono molto piccoli e interessano regioni limitatenon è possibile ottenere letture significative (ad esempionon sono individuabili cavità di diametro inferiore a quellodella sonda).

11.5 Relazione tra velocità degli impulsi e resistenza delcalcestruzzo

Le caratteristiche fisiche dei materiali che più influenzano lavelocità degli impulsi ultrasonici sono il modulo elastico e ladensità. Nel calcestruzzo tali grandezze sono correlate altipo di aggregati, alla curva granulometrica ed alle proprietàfisiche degli aggregati stessi, alle proprietà fisiche dellapasta di cemento, al rapporto acqua/cemento ed al gradodi maturazione del conglomerato. Tuttavia la resistenza delcalcestruzzo è più influenzata dal rapporto acqua/cementoche dal tipo e dalla quantità di aggregati e di pasta dicemento. Pertanto le correlazioni velocità degli impulsi – resistenza del calcestruzzo sono indirette e vanno costru-ite, caso per caso, per ciascun tipo di calcestruzzo. Se nonsi opera in questo modo è poco significativo tentare unastima della resistenza del calcestruzzo sulla base dellavelocità degli impulsi ultrasonici.

11.6 Stima dei tempi di disarmo nei prefabbricati

Mediante predisposizione di apposite piccole finestre apribilinelle casseforme è possibile controllare il processo diindurimento della struttura.

11.7 Stima del modulo elastico dinamico

Dalla misura della velocità di propagazione degli impulsiultrasonici (onda diretta) si può ricavare una stima delmodulo elastico dinamico ED mediante la formula:

Dove:V = velocità degli impulsi ultrasonici (in km/s),Q = densità del calcestruzzo (in Kg/m3),n = rapporto di Poisson (per calcestruzzi ad alta resistenzan = 0.15; per calcestruzzi a bassa resistenza n = 0.30),E

D = modulo elastico dinamico (in MN/m2)

E =V Q(1+n) (1-2n)

1 - nD2 E =V Q

(1+n) (1-2n)

1 - nD2




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11.8 Depth of cracks

When a crack has been located, perform two readings asindicated in fig. 9 (part 1 and part 2). One reading is takenwith the heads placed in symmetrical position with respectto the crack (2), the other with the same distance betweenthe probes but without defects between them (1).

The following formula can be used to calculate the depth "h"of the fault, provided the crack is not fitted with water:

h = x t - 1

tc2

s2

where:

tc = transit time across the crack (unit msec)ts = transit time along the surface of the same type of

concrete without defects (unit msec), (fig 9 - part 1).The measurement units of h and x are the same.

From the diagram in fig. 8 it is possible to evaluate theelastic module. For elastic module estimation it is enough toknow the ultrasonic pulse velocity in km/s and enter in thediagram moving vertically from the velocity axis.The related Static and Dynamic elastic module can be readon the vertical axis at the cross with "Static" and "Dynamic"curves.

11.8 Stima della profondità di fessurazione

Dopo che una fessura è stata localizzata, per operare unastima della sua profondità è necessario operare nellamaniera di seguito indicata:Eseguire due letture come indicato in Figura 9. Si rileva iltempo di transito “a cavallo” della fessura (2) e in unaregione integra del medesimo calcestruzzo (1) mantenen-do la stessa distanza tra le sonde.La profondità della fessura vale (con buona approssimazio-ne):

h = x t - 1

tc2

s2

dove:x = semidistanza tra le sonde,h = profondità di fessura (stessa unità di misura di x),tc = tempo di transito misurato a cavallo della fessura (in

msec),ts = tempo di transito in una regione integra del medesi-

mo calcestruzzo (in msec).

In Figura 8 è riportato un grafico che consente di operareuna stima dei moduli elastici. Per leggere il modulo elasticoè sufficiente, nota la velocità degli ultrasuoni in km/s,entrare nel diagramma (asse delle ascisse), spostarsi inverticale e in corrispondenza delle intersezioni con le curve"Statico" e "Dinamico" leggere sull'asse delle ordinate irelativi moduli elastici.

Fig. 8. Static andDynamic elasticmodule estimationfrom ultrasonicpulse velocity.

Fig. 8. Stima deimoduli elasticistatico e dinamiconota la velocitàultrasonica.




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12 Recommendation for the proper use of theultrasonic tester

- If the meter is not programmed to be used for a longtime it is essential to remove the batteries, otherwisethe meter could be damaged and the batteries couldloose the residual charge so it will be impossible toswitch on the meter and to display the message“Battery low”.

- Both the probes have to be connected perfectly toobtain reliable readings.

- If the reading is not stable (changes bigger than±1 ms), try to improve the reading by applying morecontact paste between probes and specimen.

- In general, placing the probes in air at a distance of23-25 cm one from the other, the display shouldshow the message “Tp = OVERFLOW”. The samemessage is given when, testing concrete, thedistance between the two probes is too big or whenthe concrete quality is very poor or the porosity isvery high.

- Where the concrete presents irregular surfaces theyshould be ground to make them as smooth aspossible and a suitable amount of concrete pasteshould be used to ensure the best contact possible.

12 Raccomandazioni per il corretto utilizzo dellostrumento

- Se lo strumento rimane spento per lungo tempo èbene rimuovere le batterie. In caso contrario potreb-bero danneggiare lo strumento e perdere la caricaresidua, rendendo impossibile l’accensione dellostrumento ed anche la visualizzazione, sul display,del messaggio “Battery Low”.

- Se una o entrambe le sonde non sono correttamen-te collegate non è possibile ottenere alcuna letturadel tempo di transito degli impulsi.

- Se il valore del tempo di transito risulta particolar-mente instabile (oscillazioni maggiori di ±1 ms) èprobabile che non vi sia sufficiente pasta di contattotra le sonde ed il provino.

- In condizioni di normale utilizzo, posizionando lesonde in aria senza interposizione di elementi solidi,ad una distanza maggiore di 23 – 25 cm il displayvisualizza il messaggio “Tp = OVERFLOW”. La stes-sa situazione si ha quando tra le sonde vi è unmezzo solido ed una distanza elevata (gli impulsitrasmessi non riescono a raggiungere la sondaricevente) e/o quando si esaminano materiali moltoporosi (alcune malte) che provocano forte attenua-zione degli impulsi.

- Se le superfici di indagine sono molto irregolari èbene, prima della prova, abradere al massimo leimperfezioni ed impiegare una grande quantità dipasta di contatto.

Fig. 9. Probe positioningfor the estimation of crackdepth.

Fig. 9. Disposizione dellasonde per la determinazionedella profondità di fessura.




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