Nedestruktivní metody pro stanovení stupně degradace betonu
Rubrika: Defektoskopie
Pro účely testování metod byla vyrobena sada homogenních betonových trámečků, jejíž vzorky byly vystaveny různému stupni tepelného poškození. Na vyrobených vzorcích byly testovány jak konvenční metody nedestruktivního zkoušení – měření doby průchodu signálu či rezonanční frekvence – tak metody nelineární spektroskopie elastických vln – nelineární rezonanční metoda a metoda dvoufrekvenčního směšování. Nelineární rezonanční metoda spočívá v měření frekvenční charakteristiky zkušebního vzorku při nestejné budicí amplitudě, zatímco metoda dvoufrekvenčního směšování je založena na vyhodnocení intermodulačního zkreslení v testovaném trámečku.
Konvenční nedestruktivní metody podávají informaci o elastických vlastnostech materiálu, metody nelineární spektroskopie jsou založeny na měření elasticko-plastické odezvy zkoušeného materiálu, jejíž plastickou složku způsobují mikrotrhliny. Část této odezvy může být způsobena nehomogenitou samotného materiálu či nelinearitou použitého zkušebního zařízení, kterou bylo potřeba při měření minimalizovat. Celková nelineární odezva se během tepelné degradace zvýšila, což odpovídá nárůstu počtu mikrotrhlin.
Naměřená data z nedestruktivních metod byla porovnána s výsledky destruktivních zkoušek na vzorcích bez tepelného poškození a na vzorcích vystavených teplotám 500°C a 600°C po dobu cca 2 hodin. Cílem tohoto příspěvku je výběr optimální metody či kombinace metod pro kontrolu degradace betonu v provozu.
1. Úvod
Zvyšování bezpečnosti a prodlužování životnosti struktur je jedním ze základních cílů výzkumu a vývoje nedestruktivního zkoušení betonu. Mezi hlavní oblasti zkoumání patří hodnocení integrity, změna mechanických vlastností a stárnutí. Stav betonu lze zkoumat tradičními objemovými metodami, např. měřením doby průchodu a rezonanční frekvence, které poskytují osvědčené výsledky. Velmi perspektivní se zdá být rovněž ovšem skupina metod založená na hodnocení nelineární ultrazvukové odezvy, tzv. nelineární spektroskopie elastických vln (NEWS).
Vykazuje-li materiál nelineární chování, znamená to, že nemá odezvu přímo úměrnou buzení. Odchylka od ideální lineární závislosti se pak označuje jako nelinearita. Na elementární úrovni je nelineární chování materiálu způsobeno superpozicí mikrotrhlin, které se vlivem akustického tlaku zavírají a otvírají. Pokud harmonická vlna přijde do styku s mikrotrhlinou, způsobí změnu její kontaktní plochy – při růstu akustického tlaku kontaktní plocha roste a při poklesu akustického tlaku klesá. Tento jev mění fázi a amplitudu signálu [1].
Pro účely porovnání metod byla vybetonována sada 9 betonových trámečků o rozměrech 40×40×160 mm z cementu CEM II 32,5, vody a normovaného křemičitého písku frakce 0÷2,5 mm. Vyrobené trámečky byly prozkoušeny metodami a následně rozděleny na 3 skupiny. První trojice vzorků byla ponechána nepoškozená jako reference, druhá skupina byla v peci vystavena teplotě 500°C po dobu 3 h a třetí skupina byla vystavena teplotě 600°C po dobu 2 h (viz obr. 1). Po vystavení tepelné degradaci byly vzorky opět prozkoušeny a následně byla provedena destruktivní zkouška pevnosti v tahu ohybem a v tlaku na lisu Controls 50-C9030.
Po tepelné degradaci zůstala skupina vzorků vystavená 500°C kompaktní s vlásečnicovými trhlinami o maximální šířce 0,1 ÷ 0,2 mm. Vzorky vystavené 600°C byly méně kompaktní, často se objevovaly otevřené trhliny o šířce 0,2 mm a na nejvíce poškozeném vzorku B2 až 0,3 mm.
Autor:
Jan PATERA, Zbyněk HLAVÁČ, Jindřich JANSA
Centrum Výzkumu Řež s.r.o.
Článek byl zveřejněn ve sborníku konference DEFEKTOSKOPIE 2018.
Celý článek včetně tabulek, grafů a fotografií naleznete ZDE.
ISSN 1803-8433 | © Copyright 2002 - 2024 KONSTRUKCE Media, s.r.o.
Jakékoliv užití obsahu včetně převzetí, šíření či dalšího zpřístupňování článků a fotografií je bez souhlasu nakladatelství zakázáno.
KONSTRUKCE Media, s.r.o., se sídlem Starobělská 1133/5, 700 30 Ostrava, zapsaná v obchodním rejstříku vedeným u Krajského soudu v Ostravě, oddíl C, vložka 22003, Identifikační sídlo: 25851276 | Tel.: 597 317 578 | Fax: 597 579 166
