Акустико-эмиссионный способ определения накопления коррозионных повреждений в железобетонных конструкциях Советский патент 1992 года по МПК G01N29/14 

Изобретение относится к области нвразрушающего 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 I.

Известен также акустико-эмиссионный способ определения коррозионных повреждений металлических образцов, заключающийся в том, 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.

Способ позволяет определять наличие коррозии арматуры и тросов под напряжением в железобетонной конструкции, однако с его помощью нельзя точно определить развитие микротрещин в бетоне, вызванных коррозией. Кроме того, сигналы АЭ от развития микротрещин в бетоне, вызванных коррозией арматуры, трудно различать с помощью известного способа от сигналов АЭ, соответствующих микротрещинообраЭованию 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 приакустико-эмиссионном способе определения накопления коррозионных повреждений в железобетонных конструкциях, заключающемся в том, что принимают сигналы АЭ в зонах коррозионного повреждения, измеряют параметры принятых сигналов, с учетом которых определяют накопление коррозионных повреждений в железобетонной конструкции, для образцов из материала арматуры и бетона соответственно определяют диапазоны частот, соответствующие накоплению и разрушению продуктов коррозии и микрртрещинообразованию в бетоне, измеряют среднюю энергию Екор спектральной плотности сигналов в диапазоне частот, соответствующем накоплению и разрушению продуктов коррозии, и среднюю энергию Ебет спектральной плотности сигналов в диапазоне частот, соответствующем микротрещинообразованию в бетоне, регистрицуют зависимость отношения Ебет /Ккор энергий от 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 акустикоЭмиссионного способа определения накопления коррозионных 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. В результате накопления продукта коррозии арматуры и его расширения вследствие того, что объемная масса у ржавчины значительно выше, чем у стали арматуры, происходит смятие или разрушение продуктов коррозии, так как окружающий арматуру бетон препятствует увеличению объема продуктов коррозии. Эта фаза приводит к появлению сигналов АЭ с определенной средней энергией в определенном диапазоне частот. По мере дальнейшего накопления продуктов коррозии возрастают механические напряжения на бетон конструкции в зоне контакта с арматурой. Когда локальные напряжения достигают предела прочности бетона, то появляются коррозионные микротрещины, также вызывающие сигналы АЭ, соответствующие этой фазе процесса. В результате появления микротрещин в бетоне напряжения уменьшаются и наступает следующая фаза накопления и разрушения продуктов коррозии, которая опять заканчивается появлением микротрещин в бетоне. Поскольку чередование данных фаз процесса имеет

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

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

накоплению и разрушению продуктов коррозии. Однако такой анализ недостаточно точён, так как величина изменения средней энергии при возникновении чередования фаз недостаточно велика. Наиболее оптимальным параметром для анализа является отношение средней энергии Ебет спектральной плотности сигналов АЭ в диапазоне частот, соответствующем микротрещинорбразованию в бетоне, вызванном коррозией арматуры, к средней энергии Спектральной плотности сигналов АЭ в диапазоне частот, соответствующем накоплению и разрушению продуктов коррозии. ОтноЩение этих энергий

значительно увеличивает чувствительность к характеру изменения чередования фаз микротрещинообразования в бетоне, вызванного коррозией арматуры и накоплением и разрушением продуктов коррозии. Акустико-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 микротрещинорбразованию в бетоне конструкции, вызванному коррозией арматуры. Диапазонычастот 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 Ебет /Екор энергий от времени Т наблюдения процесса появления сигналов АЭ. Для идентификации процесса микротрещинообразования в бетоне вследствие коррозии арматуры ана-лизируют зависимость величины отношения Ебет /Екбр энергий от времени Т. Периодичность экстремумов отношения Ебет /Екор говорит о том, что в конструкции идет процесс микротрещинообразования; вызванного именно коррозией арматуры, а не. иными причинами. Причем начало коррозионного микротрещинообразования в бетоне определяют по появлению первого максимума. Акустико-змиссионный 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 ш-ирокополосные пьезоэлектрические датчики. Параметры АЭ в течение времени наблюдений записывались и обрабатывались на ЭВМ. Сигналы АЭ. соответствующие 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 Ебет 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 вследствие коррозии арматуры, вышла на поверхность конструкции на 5-7-е сутки и в дальнейшем располагалась параллельно арматуре конструкции. Акустико-эмиссионный способ определения 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 Акустико-эмиссионный способ определения накопления коррозионных повреждений в железобетонных конструкциях, заключающийся в том, что принимают сигналы акустической эмиссии в зонах коррозионного повреждения, измеряют параметры принятых сигналов, с учетом которых определяют накопление коррозионных повреждений в железобетонной конструкции, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и информативности путем идентификации микротрещинообразования в бетоне, вызванного коррозией арматуры, для образцов из материала арматуры и бетона соответственно определяют диапазоны частот, соответствующие накоплению и разрушению продуктов коррозии и микротрещинообразованию в бетоне, непрерывно измеряют среднюю энергию Екор сигналов в диапазоне частот, соответствующем накоплению и разрушению продуктов коррозии, и среднюю энергию Ебет сигналов в диапазоне частот, соответствующем микротрещинообразованию в бетоне, регистоируют зависимость отношения Ебет /Екор энергий от времени, по появлению периодических экстремумов полученной зависимости Определяют накопление микротрещинообразования в бетоне, вы717144968

званного коррозией арматуры, а по первому ло микротрещинообразования в бетоне, вымаксимуму измеренной зависимости-нача- званного коррозией арматуры.

Изобретение относится к неразрушаю- щёму контролю строительных материалов и может быть использовано при определениисостояния железобетонных конструкций, подверженных коррозионным повреждениям. Цель изобретения - повышение точности и информативности за счет идентификации микротрещинообразова- ния, 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.