Vízügyi Közlemények, 1968 (50. évfolyam)

3. füzet - Rövidebb közlemények és beszámolók

Ultrahangos betonvizsgálatok 427 Az ultrahang hullámokra is érvényesek a hullámelmélet általános törvényei, így a sugártörés (refrakció), a sugár eltérés (diffrakció), a szuperponálódás, a kioltás, a Doppler effektus, a transzformáció, a polarizáció és a ferde beesés Snell-féle törvénye. Az anyagvizsgálatoknál legfontosabb tényező az ultrahang terjedési sebessége. Az ultrahang terjedési sebességét számos kutató vizsgálta. A kísérletek szerint a sebesség kismértékben függ az intenzitástól, különösen az ultrahangforrás közelében. A longitudinális hullámok sebessége a következő összefüggéssel adható meg: C

L = l-f (1

) Q (1 + ^(1-/4) ahol E = az anyag rugalmassági modulusa, Cx = sebesség, ц = а Poisson-féle szám és q = az anyag sűrűsége. * Ebből az összefüggésből kitűnik, hogy a sebesség a közeg sűrűségétől és rugalmasságiam állandóitól lugg. A longitudinális hullámok átlagsebesség értékei különböző anyagokban a következők : levegőben 333 m/s vízben 1400 m/s betonban 2500-4500 m/s (2) vasban 5500—6000 m/s A frekvencia, sebesség és hullámhossz közötti jól ismert összefüggés az ultrahang hullámok esetén is érvényes. Ez az összefüggés a • (3) ahol а Л = а hullámhossz, c = a sebesség, f= a frekvencia. A betonban feltételezve 4000 m/s átlagsebességet és 20 kHz vizsgáló frekvenciát, kiszámíthatjuk, hogy ebben az esetben a betonban kialakuló hullámhossz 0,2 m, ez az érték a frekvencia növelésével csökkenthető. Az ultrahanghullámok frekvenciája azonban nem növelhető tetszőleges mértékben, mert a frekvencia növeléssel igen nagy abszorbció növekedés jár együtt. Ezért nagyobb betontestek vizsgálatára 20 —40 kHz frekvenciát alkalmaznak. Ezzel a frekvenciával a beton korától függően az alábbi hosszak sugározhatók át: kor átsugározható betonvastagság 1 nap 0,8 m 3 nap 1,5 m g(4) 7 nap 3,0 m 28 nap felett 4—5 m 200 kHz feletti frekvencián legfeljebb 0,5 m vastag beton sugározható át 28 napos korban. Még egy fontos jelenséget kell megemlíteni, ez a visszaverődés. Amikor valamilyen anyagban tovaterjedő hullám a szóban forgó anyag és egy másik közeg közötti határfelületbe ütközik, az energia egy része egyetlen hullámként terjed tova a második közegben, míg egy része az első közegben visszaverődik és fázisa megváltozik. Azt a jellemzőt, amely a visszaverődés mértékét határozza meg, akusztikai keménységnek nevezzük. A fajlagos akusztikai keménység a sűrűség és a sebesség szorzata', vagyis gv. A visszavert hullám amplitúdója és a belső hullám amplitúdója között a következő összefüggés áll fenn : (5) ahol Q

i — az „1" anyag sűrűsége, v

l = az ,,1" anyagban mért terjedési sebesség, o, = a „2" anyag sűrűsége és y

2 = a ,,2" anyagban mért terjedési sebesség az abszorbciót nem véve figyelembe. 9 Vízügyi Közlemények