Для государств важно сохранять исторические памятники и проводить необходимые ремонтные и укрепительные работы, чтобы они сохранились для будущих поколений. Перед применением любого метода ремонта/укрепления поврежденная конструкция должна быть тщательно проанализирована и изучены причины ее повреждения. Такая информация может быть получена без повреждения конструкции или изменения ее первоначального состояния.
Испытание бетона молотком и ультразвуковые методы в настоящее время считаются технологически отсталыми методами, поскольку новые передовые методы испытаний широко распространены в структурных исследованиях. Некоторые из передовых неразрушающих методов испытаний – это методы плоского домкрата, георадара, эндоскопии, инфракрасного тепловидения и томографии.
Испытание плоским домкратом – это очень мощное неразрушающее испытание, используемое для определения механических свойств исторических конструкций. Механические свойства, такие как прочность на сжатие, модуль упругости и коэффициент Пуассона, могут быть измерены методом плоского домкрата.
С помощью радарных изображений можно определить наличие металлических материалов в несущих элементах. Использование ИК-камер для получения томографических изображений позволяет получить данные о трещинах и содержании влаги в элементах конструкции. Метод эндоскопии, с другой стороны, не дает детальной информации по сравнению с другими методами.
Использование ИК-камер для обнаружения трещин
В данной статье описаны методы неразрушающего контроля, используемые при оценке исторических сооружений. С помощью рассмотренных методов неразрушающего контроля можно получить данные о разрушении материала, невидимых трещинах, образовавшихся в структуре, проблемах с влажностью и тепловыми свойствами наряду с такими показателями, как модуль упругости, коэффициент Пуассона и прочность на сжатие.
Таким образом, можно проводить ремонтные работы или техническое обслуживание исторических сооружений, которые представляют историческую идентичность данного региона, сохраняя их естественное состояние и не причиняя дальнейшего ущерба.
1. Метод инфракрасной тепловизионной съемки
Инфракрасная тепловизионная съемка широко используется в работе по сохранению топлива и энергии. Сегодня этот метод широко используется в военной сфере, промышленности, медицине, метеорологии, архитектуре и инженерном деле. Более того, многие исследователи предпочитают этот метод для своих исследований, в первую очередь, для обнаружения материалов и структурных проблем в исторических зданиях.
Этот метод особенно часто используется для обнаружения теплопотерь, влажных участков, выхода газа, тепловых мостов и состояния теплоизоляции. Кроме того, инфракрасная тепловизионная съемка также используется для выявления неисправностей в исторических сооружениях, проблем с системой отвода дождевой и сточной воды и структурных трещин.
Этот метод неразрушающего контроля, в котором используются тепловизоры, позволяет получить тепловую карту используемого материала в соответствии с цветовыми шкалами при пороговом значении, определяемом при обнаружении излучения, испускаемого материалом. Таким образом, определяется область, подлежащая исследованию. Этот метод позволяет обнаружить на обследуемых участках тепловые проблемы, влажные участки, выход газа, тепловые мостики и т.д. Другими словами, проблемные или непроблемные участки исследуемой конструкции выявляются неразрушающим способом.
Инфракрасные тепловизионные камеры
Коэффициент излучательной способности должен быть известен (обычно от 0,90 до 0,95 для конструкционного материала) при исследовании конструкции методом инфракрасного тепловидения. Более низкий или более высокий коэффициент излучательной способности является фактором, влияющим на точность измерения температуры с помощью тепловизоров. Наряду с коэффициентом излучательной способности на тепловизоры влияют и другие параметры.
Среди этих параметров – температура окружающей среды в месте, где используется тепловизор, скорость ветра, относительная влажность, расстояние между тепловизором и тестируемым объектом, угол наклона тепловизора, время и сезон проведения теста.
Инфракрасная тепловизионная съемка используется тремя различными методами. Первый используется для обнаружения теплопередачи от среды, в которой используется нагреватель, к внешней среде. Второй используется при наличии теплового потока между двумя поверхностями с разной температурой окружающей среды.
Наконец, третий используется для проверки тепловых различий с применением теплового излучения на обе стороны объекта, где нет разницы температур или установленных нагревателей. С помощью тепловизоров можно получить как качественные, так и количественные данные. Анализ может быть проведен с помощью соответствующего программного обеспечения.
2. Метод молотка для испытания поверхностного бетона
Один из самых старых методов неразрушающего контроля, метод испытательного молотка для бетона, используется для измерения твердости материала. Твердость является одним из наиболее важных механических свойств, когда речь идет о различии между материалами.
Испытательный молоток Шмидта
Твердость – это сопротивление материала против объекта, который пытается проникнуть в поверхность материала. Поверхностная твердость была разработана Эрнстом Шмидтом в 1948 году и известна как испытательный молоток Шмидта. Принцип работы этого метода заключается в измерении отскока подпружиненной массы, ударяющей по поверхности. Твердость материала увеличивается по мере увеличения отскока.
3. Метод плоского удара
Метод “плоский домкрат” известен как метод испытания на прочность на месте. Метод позволяет определить ряд механических свойств конструкционной стены. Прочность на сжатие, модуль упругости и коэффициент Пуассона входят в число механических свойств, измеряемых методом плоского домкрата. Инструмент для испытания плоским домкратом позволяет измерять изменение длины в ответ на приложенную к элементу силу.
Механизм испытания с плоским домкратом включает в себя два метода измерения. Первый метод использует двойной плоский домкрат и позволяет определить прочность на сжатие, модуль упругости и коэффициент Пуассона. В то время как второй метод использует одинарный плоский домкрат и способен определить текущее сжимающее напряжение стены.
Механизм включает в себя компрессор, манометры, плоские домкраты, компараторы и штифты. Плоские домкраты используются для приложения сжатия к поверхности, в то время как компаратор измеряет замену, а штифты фиксируют компаратор.
Аппарат для испытания плоских домкратов
4. Ультразвуковой метод испытания
Ультразвуковой скоростной метод испытания – это неразрушающий метод, который дает информацию о качестве бетона, его внутренней структуре, пористости, прочности на сжатие, глубине и ориентации трещин. Он работает по принципу измерения скорости ультразвукового импульса.
При ультразвуковом испытании поверхность материала соприкасается с двумя пьезоэлектрическими преобразователями без пустот между ними и поверхностью. Первый преобразователь посылает ультразвуковые волны, а второй принимает эти ультразвуковые волны. Затем измеряется время прохождения и скорость ультразвуковых волн.
Если плотность материала низкая, а в материале имеются трещины, то происходит диффузия звуковых волн. Поэтому скорость ультразвукового импульса низкая. Если материал прочный или имеет меньшее количество пор, то он обладает большей прочностью. Таким образом, скорость ультразвукового импульса выше. Однако этого испытания недостаточно для определения прочности, его необходимо сочетать с другими методами.
Метод испытания на скорость ультразвука
5. Радиоактивный метод
Механизм радиоактивного испытания состоит из источника электромагнитного излучения и датчика. Датчик измеряет время, необходимое для того, чтобы излучение достигло другой стороны материала. Если датчик выполнен в виде уникальной фотопленки, то это называется радиографией, а если датчик преобразует излучение в электрические волны, то это называется радиометрией.
Метод радиоактивного испытания
6. Метод сопротивления проникновению
Это метод испытания, основанный на принципе измерения глубины проникновения зонда или гвоздя в бетон с помощью пистолета, известного как зонд Виндзора.
Виндзорский зонд был разработан в США в 1964 году и похож на молоток для испытания бетона. Он используется для того, чтобы получить представление о прочности бетона и определить его сопротивление проникновению. На этот метод испытания влияют заполнители, используемые в бетоне, из-за его принципа работы.
Виндзорский зонд
7. Эндоскопический метод
Элементы несущей системы, используемые в конструкциях, довольно большие и их трудно исследовать. Этот метод предпочтителен, когда необходимо определить материал, используемый в несущей системе и когда его нельзя осмотреть визуально или определить с помощью скважинного образца.
Этот метод предполагает сверление отверстия диаметром 1 см в конструкции и получение изображений конструкции с помощью кабеля и прикрепленной к нему камеры, что позволяет определить использованный материал. Этот метод особенно важен для диагностики несущей системы исторических сооружений.
Оценка повреждений с помощью метода эндоскопии
8. Метод проникающего радиолокационного зондирования
В методе наземного проникающего радара электромагнитные волны посылаются через среду, при этом регистрируется время между приемником и передатчиком и сканируется целевая область. Таким образом, можно выявить неизвестные характеристики благодаря физической неоднородности среды.
Метод наземного проникающего радара
Этот метод не позволяет исследовать механические свойства материала. Однако он способен определить физические характеристики, которые не могут быть выявлены при визуальном осмотре или с помощью скважинного образца.
Часто задаваемые вопросы
Для чего используется метод проникающего радиолокатора?
Метод проникающего радиолокатора используется для выявления неизвестных характеристик пласта благодаря физической прерывистости среды.
Где используется эндоскопический метод?
Эндоскопический метод используется, когда необходимо определить материал, используемый в несущей системе, и когда он не может быть визуально осмотрен или идентифицирован с помощью скважинного образца.
Почему метод плоского домкрата популярен как метод неразрушающего контроля?
Метод плоского домкрата очень полезен для очень точного определения механических свойств, таких как прочность на сжатие, модуль упругости и т.д.
Как отремонтировать трещины в бетоне с помощью эпоксидной смолы?
Неразрушающий контроль конструкционной стали и сварных швов
Неразрушающие испытания RC-конструкций: Основные методы и цели
Читайте далее:- Неразрушающие испытания бетона – методы, применение.
- Как определить твердость строительных материалов?.
- Принципы и методы геодезической съемки в гражданском строительстве.
- Неразрушающий контроль каменных конструкций.
- Испытание на сопротивление проникновению в затвердевший бетон – назначение и применение.
- Неразрушающий контроль конструкционной стали и сварных швов.
- Электронный прибор для измерения расстояния – типы, функции и работа.