Вибрационный (резонансный) метод исследований основан на оценке механических свойств материала по динамическому модулю упругости и логарифмическому декременту затухания, вычисляемым по частоте собственных колебаний образца и их затуханий, которые замеряются приборами.
Определение прочностных свойств цементного камня, раствора или бетона по акустическим показателям осуществляют двумя способами:
1) устанавливая прямые эмпирические зависимости между акустическими показателями и прочностью путем проведения параллельных определений акустическими методами и обычных механических испытаний до разрушения и построения по этим данным тарировочных графиков и формул;
2) по относительным изменениям акустических свойств образцов при изменении температурно-влажностных условий их хранения, при воздействии попеременного замораживания и оттаивании и других факторов.
При определении прочности по первому способу наиболее часто используют связь между прочностью при сжатии Rcж и скоростью распространения продольных ультразвуковых волн.
Установлено, что на устойчивость этой связи влияет, прежде всего, вид заполнителей (особенно крупного при испытании бетонных образцов), водоцементное отношение, продолжительность твердения образцов к моменту испытаний, вид тепловлажноcтной обработки, влажность образцов.
Если указанные факторы меняются незначительно, то оценка прочности портландцемента по тарировочной кривой «скорость ультразвука — прочность» может дать достаточно точные для практики результаты. При возможных неблагоприятных сочетаниях указанных факторов и при большом их изменении необходимо при оценке прочности вяжущих веществ учитывать и другие акустические показатели.
Второй способ оценки прочности основан на том, что акустические показатели являются чувствительными косвенными характеристиками изменений физико-механических свойств цементного камня, раствора или бетона при воздействии тех или иных факторов.
Установлено, что увеличение скорости распространения продольных ультразвуковых колебаний в бетоне соответствует нарастанию прочности бетона во времени.
Находят свое отражение в изменении скорости ультразвука, в коэффициенте его затухания, частоте собственных колебаний, логарифмическом декременте затухания и др. и деструктивные процессы, происходящие в бетоне под воздействием неблагоприятных внешних факторов: замораживания и оттаивания, высушивания и увлажнения и др. Работы ряда исследователей показывают, что акустические характеристики более точно характеризуют изменения физико-механических свойств бетонов, чем непосредственные испытания образцов механическими способами.
Кроме того, для характеристики изменения прочности свойств материала при тех или иных воздействиях акустическими методами не требуется изготовлять много образцов (на одном образце можно провести любое количество повторяющихся измерений). Все это способствует все более широкому распространению данного способа для определения долговечности материалов.