Акустико-эмиссионный способ определения накопления коррозионных повреждений в железобетонных конструкциях

 

Изобретение относится к неразрушающёму контролю строительных материалов и может быть использовано при определениисостояния железобетонных конструкций, подверженных коррозионным повреждениям. Цель изобретения - повышение точности и информативности за счет идентификации микротрещинообразования, вызванного коррозией арматуры. В конструкции, прдв:ерженной коррозионному повреждению, принимают сигналы акустической эмиссии, измеряют средние энергии спектральной плотности сигналов а диапазонах частот, соответствующих накоплению и разрушению продуктов коррозии и микротрещйнообразованию в бетоне, получают зависимость отношения измеренных энергий от времени приема сигналов АЭ, по появлению Г1ериодических экстремумов полученной зависимости определяют развитие микротрещИнообразования в бетоне, вызванного коррозией арматуры, а по первому максимуму зависимости определяют начало микротрещинробразования.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 N 29/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4832698/28 (22) 30;05,90 (46) 23;02.92. Бюл. М 7 (75) Г.Б.Муравии, Л..М.ËåçâèHcêàÿ„Н.О,Макарова и С.И.Волков (53) 620..1 79.16 (088.8) (56) Баранов В.М. Акустические измерения в ядерной энергетике. — M.: Энергоатомиздат, 1990, с.246-247.

Грешников В.А., Дробот Ю.Б; Акустическая эмиссия; — М;: Изд.-во стандартов, 1976, с.153-154.

Авторское свидетельство СССР

М 1632180, кл. G 01 N 29/14, 1983. (54) АКУСТИКО-ЭМИССИОННЫЙ СПОСОБ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАКОПЛЕНИЯ КОРРОЗИОННЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ 8 ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЯХ (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю строительных материалов и может быть использовано при определении

Изобретение относится к области неразрушающего контроля строительных материалов и может быть использовано.при определении состояния железобетонных конструкций, подверженных коррозионным повреждениям.

Известен способ контроля коррозии методом. акустической эмиссии (АЭ), заключающийся в том, что принимают сигналы АЭ в материале, подверженном коррозии,. измеряют их параметры и по их величине контролируют процесс коррозии в материале (1).

Известен также акустико-эмиссионный способ определения коррозионных повреждений металлических образцов, заключаю.,, Ы,„1714496 А1 состояния железобетонйых конструкций, подверженных коррозионным повреждениям. Цель изобретения — повышение точности и информативности за счет идентификации микротрещинообразования, вызванного коррозией арматуры. 8 конструкции, подверженной коррозионному повреждению, принимают сигналы акустической эмиссии; измеряют средние. энергии спектральной плотности сигналов в диапазонах частот, соответствующих накоплению и разрушению продуктов коррозии и микротрещинообразованию в бетоне, получают зависимость отношения измеренных энергий от времени приема сигналов АЭ, по появлению периодических экстремумов полученной зависимости определяют развитие микротрещинообразования в бетоне, вызванного коррозией арматуры, а по первому максимуму зависимости определяют начало микротрещинообразования. щийся в; что принимают сигналы АЭ, вызванные коррозией, измеряют параметры сигналов АЭ, по величине которых определяют .величину коррозионного повреждения металлического образца (2), Наиболее близким к предлагаемому является акустико-эмиссионный способ определения накопления коррозионных повреждений в железобетонных конструкциях. заключающийся в том, что принимают сигналы АЭ в зонах коррозионного повреждения, измеряют параметры принятых сигналов, с учетом которых определяют накопление коррозионных повреждений железобетонной конструкции (3).

1714496

Способ позволяет определять наличие коррозии арматуры и тросов под напряжением в железобетонной конструкции, однако с его помощью нельзя точно определить развитие микротрещин в бетоне, вызванйых коррозией. Кроме того, сигналы АЭ от развития микротрещин в бетоне, вызванных коррозией арматуры, трудно различать с помощью известного способа от сигналов

АЭ, соответствующих микротрещинообразованию в бетоне, вызванному иными причинами, .

Целью изобретения является повышение точности и информативности за счет идентификации микротрещинообразования в бетоне, вызванного коррозией арматуры.

Поставленная цель достигается тем, что при акустико-эмиссионном способе определения накопления коррозионных повреждений s железобетонных конструкциях, заключающемся в том, что принимаю сигналы А3 в зонах коррозионного повреждения, измеряют .параметры принятых сигналов, с учетом которых определяют накопление коррозионных повреждений в же..лезобетонной конструкции, для образцов из материала арматуры и бетона соответственно определяют диапазоны частот, соответ.ствующие накоплению и разрушению продуктов коррозии и микротрещинообразованию в бетоне, измеряют среднюю энергию Е ер спектральной плотности сигналов в диапазоне частот, соответствующем накоплению и разрушению продуктов коррозии, и среднюю энергию Ебену спекА тральной плотности сигналов в диапазоне частот, соответствующем микротрещинооб разованию в бетоне, регистрируют зависимость отношения Eeet /Ккрр энергий от аэ л . времени, по появлению периодических экстремумов полученной зависимости определяют накопление микротрещинообразования в бетоне, вызванного коррозией арматуры, а по первому максимуму данной зависимости— начало микротрещинообразования в бетоне, вызванного коррозией арматуры.

Сущность акустико-эмиссионного способа определения йакопления корроэионных повреждений в железобетонных конструкциях заключается в следующем. В результате процесса коррозии арматуры железобетонной конструкции происходит коррозионное повреждение бетона конструкции. При этом установлено, что в процессе микротрещинообразования в бетоне, вызванном коррозией арматуры, имеет место чередование фаз накопления и разрушения продуктов коррозии и фаз образования и развития трещин. 8 результате накопления продукта коррозии арматуры и его расширения вследствие того, что объемная масса у ржавчины значительно выше, чем у стали арматуры, происходит смятие или раз5 рушение продуктов коррозии, так как окружающий арматуру бетон препятствует увеличению объема продуктов коррозии.

Эта фаза приводит к появлению сигналов

АЭ с определенной средней энергией в оп10 ределенном диапазоне частот. По мере дальнейшего накопления продуктов коррозии возрастают механические напряжения на бетон конструкции в зоне контакта с арматурой. Когда локальные напряжения до15 стигают предела прочности бетона, то

- появляются коррозионные микротрещины, также вызывающие сигналы АЭ, соответствующие этой фазе процесса. В результате появления микротрещин в бетоне напряже20 ния уменьшаются и наступает следующая фаза накопления и разрушения и родуктов коррозии, которая опять заканчивается появлением микротрещин в бетоне, Поскольку чередование данных фаз процесса имеет

25 место, то появляется возможность идентификации микротрещинообразования в бетоне, вызванного коррозией арматуры на фоне микротрещинообразования, вызванного другими причинами, путем анализа ха30 рактера изменения средней спектральной плотности энергии АЭ, соответствующей накоплению и разрушению продуктов коррозии и развитию трещин в бетоне в течение определенного времени наблюдения

35 процесса коррозии арматуры железобетонной конструкции. Для достижения цели, можно анализировать характер изменения, средней энергии сигналов АЭ, соответствующих либо развитию трещин в бетоне, либо

40 накоплению и разрушению продуктов коррозии, Однако такой анализ недостаточно точен, так как величина изменения средней энергии при возникновении чередования фаз недостаточно велика. Наиболее опти45 мальным параметром для анализа является отношение средней энергии Chez спектлэ ральной плотности сигналов АЭ в диапазоне частот, соответствующем микротрещинообразованию в. бетоне, вы.50 званном коррозией арматуры, к средней энергии Ек р спектральной плотности

: яэ сигналов АЭ в диапазоне частот, соответствующем накоплению и разрушению продуктов коррозии. Отношение этих энергий

55 значительно увеличивает чувствительность к характеру изменения чередования фаз микротрещинообразованиу в бетоне, вызванного коррозией арматуры и накоплением и разрушением продуктов коррозии.

1714496

Акустика-эмиссионный способ определения накопления коррозионных повреждений в железобетонной конструкции заключается в следующем. На исследуемую железобетонную конструкцию в предполагаемой зоне коррозионного повреждения устанавливают акустический приемник, с помощью которого осуществляют прием сигналов АЭ, вызванных изменением механических напряжений в исследуемых зонах.

В течение времени Т наблюдения у принятых сигналов АЭ измеряют среднюю энергию спектральной плотности сигналов в диапазоне частот, соответствующих накоплению и разрушению продуктов коррозии.

Кроме того, измеряют среднюю энергию спектральной плотности сигналов в диапазоне частот, соответствующем микротрещинообразованию в бетоне конструкции, вызванному коррозией арматуры. Диапаэонычастот сигналов АЭ, соответствующие накоплению и разрушению продуктов коррозии и микротрещинообразованию в бетоне, устанавливаются на предварительных испытаниях образцов арматуры и бетона конструкции и используются в дальнейшем при исследовании реальных железобетонных конструкций. При измерении средних энергий сигналов АЭ устанавливают зависимость величины отношения Едет /Екор энергий от времени Т наблюдения процесса появления сигналов АЭ. Для идентификации процесса микротрещинообразования в бетоне вследствие коррозии арматуры ана лизируют зависимость величины отношения Eeет /Екор энергий от времени Т.

Периодичность экстремумов отношения

Ебет /Екор говорит о том, что в конструкАЭ АЭ ции идет процесс микротрещинообразования; вызванного именно коррозией арматуры, а не. иными причинами. Причем начало коррозионного микротрещинообразования в бетоне определяют по появлению первого максимума.

Акустико-эмиссионный способ определения накопления коррозионных повреждений в железобетонных конструкциях опробован на железобетонных балках, используемых для строительства мостов. Для инициирования процесса коррозии арматуры балку можно предварительно подвергнуть агрессивному воздействию путем ее погружения в солевой раствор и подключения к стержням арматуры постоянного тока.

В качестве акустического приемника использовались широкополосные пьезоэлектрические датчики. Параметры АЭ в течение времени наблюдений записывались и обрабатывались на ЭВМ. Сигналы АЭ, сооТВВТствующие разрушению и накоплению продуктов коррозии, имеют доминантные частоты в диапазоне 250-500 кГц. Сигналы АЭ, соответствующие микротрещинообразованию бетона, имеют доминантные частоты в диапазоне 60-100 кГц. Именно в этих диапазонах частот в исследуемой балке были проведены измерения средних энергий

ЕееТ и Екор в течение всего времени Т наблюдения, Появление первого максимума среди периодических экстремумов на полученной кривой обнаружено на 2-5-е сутки после начала исследований. Трещина в бетоне балки, которая возникла вследст15 вие коррозии арматуры, вышла на поверхность конструкции на 5-7-е сутки и в дал ьнейшем распола галась параллельно арматуре конструкции.

Акустико-эмиссионный способ опреде20 ления накопления коррозионных повреждений в железобетонных конструкциях позволяет значительно повысить точность и информативность диагностики, так как позволяет идентифицировать процесс микротрещинообразования в бетоне конструкции, вызванного коррозией арматуры конструкции.

Формула изобретения

30 тот, соответствующем накоплению и разрушению продуктов коррозии, и среднюю энергию Eeet сигналов в диапазоне часэ тот, соответствующем микротрещинообразованию в бетоне, регистрируют

ЗаВИСИМОСТЬ ОТНОШЕНИЯ Ебет /Екор энергий от времени, по появлению перио55 дических Экстремумов полученной зависимости определяют накопление микротрещинообразования в бетоне, выАкустико-эмиссионный способ определения накопления коррозионных повреждений в железобетонных конструкциях, заключающийся в том. что принимают сиг35 налы акустической эмиссии в зонах коррозионного повреждения, измеряют параметры принятых сигналов, с учетом которых определяют накопление коррозионных повреждений в железобетонной

40 конструкции, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и информативности путем идентификации микротрещинообразования в бетоне, вызванного коррозией арматуры, для образцов из мате45 риала арматуры и бетона соответственно определяют диапазоны частот, соответствующие накоплению и разрушению продуктов коррозии и микротрещинообразованию в бетоне, непрерывно измеряют среднюю

50 ЭНЕРГИЮ Екор СИГНаЛОВ В ДИаПаЗОНЕ ЧаСА 1714496

Составитель K.Õèëêîâ

Редактор О,Юрковецкая Техред M,Моргентал Корректор В,Гирняк

Заказ 689 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 званного коррозией арматуры, а по первому максимуму измеренной зависимости — начало микротрещинообразования в бетоне; вызванного коррозией арматуры.