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음속법

고체의 물질속을 지나가는 초음파 펄스의 속도는 그 물체의 밀도와 탄성력에 달려 있고 따라서 물질의 특성은 그 물질의 탄성력과 관련되어 이러한 물질 내에서의 초음파 속도는 그 물질의 특성을 가르쳐 주고 있는 것이 된다. 초음파 검사가 금속에 응용될 때에는 결함에 부딪혀오는 반사파를 찾아냄으로써 내부 흠 집이나 결함을 조사할 수 있다. 그러나 이러한 기술이 콘크리트에서는 사용될 수 없다.

그것은 다음과 같은 이유 때문이다. 에코 (Echoes)는 펄스가 콘크리트 내부를 통과할 때에 마주치는 많은 골재경계에서 발생하며, 콘크리트 내부를 통과하는 경우의 초음파 펄스속도는 금속내부를 통과하는 경우처럼 일정하지 않고 품질 혹은 조성에 의해 달라진다. 대체로 금속을 관통할 때처럼 펄스의 집중 beam을 콘크리트 내부에는 관통시킬 수가 없다. 그 이 유의 하나는 집중된 beam을 만들어 내는데 필요한 고주파 펄스가 콘크리트의 내부를 통과할 경우에는 극도로 감쇄된다.

또한 골재경계에 있어 다중반사가 되기 때문에 진동 beam이 산란하는 것도 그 이유 중의 하나이다. 따라서 콘크리트에서의 초음파는 모든 방향으로 진동 에너지가 흩어져 버리기 때문에 금속에 사용되는 고주파로써는 콘크리트나 나무, 석재 등에서는 사용할 수가 없다. 또한 주파수가 높으면 높을수록 광선은 좁아지고 펄스의 진동은 더 많이 감소하기 때문에 더욱 그러하다. 따라서 콘크리트 내부를 관통하는 펄스의 속도는 탄성계수와 대단히 밀접한 관계를 갖고 있다고 하 는 것은 밀도 및 포아손비의 변화에 비례하여 탄성계수에도 큰 변화가 생기기 때문이다. 콘크리트의 탄성계수는 그 기계적 강도가 증가함에 따라 증가한다. 또한 펄스의 속도는 실험적으로 입방체, 강도 또는 인장강도에 관계있다고 해도 좋을 것이다.

그러한 일정한 시멘트 함유량과 골재의 type에 대해서는 물시멘트비, 공기간극비 또는 시험당시의 재령의 변화 에 따라 달라지기 때문에 속도와 입방체 강도와의 사이에는 합당한 상관관계가 존재하고 있지만, 펄스속도와 콘크리트 강도와의 관계를 분명히 하는 단일 곡선에 대한 시험결과에 의한 확정치는 아직은 없으나 20㎑의 주파수 범위로써 콘크리트의 강도검사를 추정하고 50㎑는 야외의 콘크리트 강도검사에 적당한 것이 시험에 의하여 나타났다. 따라서 콘크리트 검사에 필요한 초음파는 피검사체를 통과하는 펄스의 속도로써 콘크리트 내부의 공극, 강도, 동상, 화상 등을 조사할 수 있다.

물체속을 지나는 펄스의 거리는 다음 식으로 계산된다.

전파 속도 및 각종 계산법 

☞ ⓐ 종파 또는 횡파의 전파시간과 측정거리를 측정하면 아래식의 계산 공식이 성립된다.

V : 전파속도 ㎞/sec 

L : 거리 ㎝

t : 전파시간 usec

10 : 단위를 합하기 위한 계수

☞ ⓑ 콘크리트 두께계산 음속(전파속도)와 반사 소요시간에서 계산할 수 있다.

L : 두께 ㎝ 

Vt : 전파속도 ㎞/sec

Tr : 반사 소요시간 usec

☞ ⓒ 동 포아손비를 구하는 방법 종파속도와 횡파속도를 측정하면 계산할 수 있다.

uo : 동 포아손비 

Vi : 종파속도 ㎞/sec

VS : 횡파속도 ㎞/sce

☞ ⓓ 동전 단탄성 계수를 구하는 방법 횡파속도와 밀도를 알 수 있으면 계산할 수 있다.

GD : 동전 단 탄성계수 ㎞/sec

VS : 횡파속도 ㎞/sec

p : 밀도 g/㎠

g : 중력가속도 980 ㎝/sec

W : 공시체 중량 g

V : 공시체 체적 ㎤