Non-destructive testing methods as a main tool supporting effective waste management in construction processes

• Autorzy: Jaskowska-Lemańska J. , Sagan J.

Identyfikatory

DOI

10.2478/ace-2019-0059

Warianty tytułu

PL

Badania nieniszczące jako główne narzędzie wspierające proces gospodarowania odpadami budowlanymi

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Construction and demolition (C&D) waste management should be accordance with the waste management hierarchy. In practice, C&D waste are often downcycling. It is the result of many factors, including lack of awareness about the value inherent in waste. The paper presents analysis of the adaptability of non-destructive testing (NDT) methods for technical assessment of waste properties. As part of the work, non-destructive testing methods were described and classified in accordance with material and the features they enable testing. The publication presents examples of the use of NDT in the recovery of building materials during construction projects, in the field of influence of technical information of waste on the way it is managed. Finally, a scheme of waste management process during the renovation of an object with the application of NDT methods was presented.

PL

Gospodarka odpadami budowlanymi powinna odbywać się zgodnie z hierarchią postępowania z odpadami, a jej przestrzeganie może przynieść korzyści środowiskowe i finansowe [1], [2]. Prawidłowe gospodarowanie odpadami wymaga więc poprawnej oceny wartości odpadów (ich przydatności). Konstrukcje budowlane podlegają jednak procesom destrukcyjnym, których przebieg i przebieg są zróżnicowane i związane z szeregiem czynników, takich jak zmiany temperatury, wilgotność, występowanie obciążeń statycznych i dynamicznych oraz korozja chemiczna i biologiczna. Z tych powodów parametry techniczne produktu poddanego odzyskowi z reguły odbiegają od jakości produktu pierwotnego, stąd wymagają oceny. Brak prawidłowego oznaczenia parametrów mechanicznych materiału pochodzącego z odzysku a przeznaczonego na cele konstrukcyjne stwarza ryzyko wystąpienia awarii, co zniechęca do stosowania produktów pochodzących z recyklingu. Niepewność co do wyników odzysku jest jedną z głównych barier w stosowaniu materiałów pochodzących z recyklingu [28], [37], [39]. Inne bariery to opór organizacji [40] i trudność w przekonaniu konsumentów, że jakość produktów pochodzących z recyklingu jest właściwa. Określenie fizycznych i mechanicznych właściwości odpadów może być skutecznie przeprowadzone przy użyciu badań nieniszczących i semi-niszczących (NDT), które obejmują narzędzia i metody badawcze. Badania nieniszczące i semi-niszczące są praktycznymi metodami służącymi do określania właściwości i parametrów elementów konstrukcyjnych budynków. Zaletą obu metod jest możliwość prowadzenia badań na całym elemencie, bez znaczącej ingerencji w strukturę badanego materiału. W ramach NDT można wyróżnić następujące metody: badania organoleptyczne (ocena makroskopowa) oraz wszystkie badania techniczne oparte na metodach akustycznych, elektrycznych, radiologicznych lub elektromagnetycznych. Podstawowe cechy ocenianych elementów budowlanych to: kształt i wymiary elementu; parametry mechaniczne, fizyczne i chemiczne; położenie i zakres uszkodzeń; stopień korozji chemicznej i mikrobiologicznej. W artykule przedstawiono przegląd metod badań nieniszczących i seminiszczących które mogą być stosowane w ocenie elementów budowlanych przeznaczonych do odzysku. Syntetyczne opracowanie sporządzono dla takich materiałów budowlanych jak stal, drewno, beton i ceramika. Przedstawione w niniejszym opracowaniu praktyczne przykłady stosowania badań nieniszczących w ocenie odzyskiwanych elementów, potwierdzają przydatność metod NDT w gospodarce odpadami budowlanymi w celu odzyskania wyższej ich wartości. W oparciu o wieloletnie obserwacje, autorzy przedstawiają schemat gospodarowania odpadami budowlanymi z zastosowaniem metod NDT w obszarze robót remontowych (Rys.1).

Słowa kluczowe

EN

non-destructive testing methods; waste management; circular economy; construction waste

PL

badanie nieniszczące; łańcuch dostaw; ekonomia; obieg zamknięty; odpad budowlany

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 65, nr 4
• Strony: 263--276
• Opis fizyczny: Bibliogr. 55 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Jaskowska-Lemańska J.

• AGH University of Science and Technology, Department of Geomechanics, Civil Engineering and Geotechnics, Cracow, Poland

autor

Sagan J.

• AGH University of Science and Technology, Department of Geomechanics, Civil Engineering and Geotechnics, Cracow, Poland

Bibliografia

• [1] A. Sobotka and J. Sagan, “Cost-saving Environmental Activities on Construction Site – Cost Efficiency of Waste Management: Case Study,” Procedia Eng., vol. 161, no. Supplement C, pp. 388-393, 2016.
• [2] V. Tam, “Economic comparison of concrete recycling: A case study approach,” Resour. Conserv. Recycl., vol. 52, pp. 821-828, 2008.
• [3] B. Tundys, “Zielony łańcuch dostaw w gospodarce o okrężnym obiegu – założenia, relacje, implikacje « Green supply chain in circular economy - assumptions, relations, implications »,” 2015.
• [4] S. Sinha, R. Shankar, and P. Taneerananon, “Modelling and case study of reverse logistics for construction aggregates,” International journal of logistics systems and management, vol. 6, no. 1. Inderscience, Olney, pp. 39-59, 2010.
• [5] W. M. Shakantu and F. A. Emuze, “Assessing reverse logistics in South African construction,” in Proceedings for the 20th annual conference of the international group for lean construction, 2012, pp. 18-20.
• [6] C. Carter and L. Ellram, “Reverse logistics: A review of the literature and framework for future investigation,” J. Bus. Logist., vol. 19, no. 1, pp. 85-02, 1998.
• [7] A. Sobotka and J. Czaja, “Analysis of the Factors Stimulating and Conditioning Application of Reverse Logistics in Construction,” Procedia Eng., vol. 122, no. Supplement C, pp. 11-18, 2015.
• [8] S. K. Dwivedi, M. Vishwakarma, and P. A. Soni, “Advances and Researches on Non Destructive Testing: A Review,” Mater. Today Proc., vol. 5, no. 2, pp. 3690-3698, 2018.
• [9] S. Gholizadeh, “A review of non-destructive testing methods of composite materials,” Procedia Struct. Integr., vol. 1, pp. 50-57, 2016.
• [10] J. Hoła, J. Bień, L. Sadowski, and K. Schabowicz, “Non-destructive and semi-destructive diagnostics of concrete structures in assessment of their durability,” Bull. Polish Acad. Sci. Tech. Sci., vol. 63, no. 1, pp. 87-96, 2015.
• [11] M. Kloiber, M. Drdácký, J. S. Machado, M. Piazza, and N. Yamaguchi, “Prediction of mechanical properties by means of semi-destructive methods: A review,” Constr. Build. Mater., vol. 101, pp. 1215-1234, 2015.
• [12] H. J. Schindler, “On quasi-non-destructive strength and toughness testing of elastic-plastic materials,” Int. J. Solids Struct., vol. 42, no. 2, pp. 717-725, 2005.
• [13] G. Kilic, “Using advanced NDT for historic buildings: Towards an integrated multidisciplinary health assessment strategy,” J. Cult. Herit., vol. 16, no. 4, pp. 526-535, 2015.
• [14] A. Borri, M. Corradi, A. De Maria, and R. Sisti, “Calibration of a visual method for the analysis of the mechanical properties of historic masonry,” Procedia Struct. Integr., vol. 11, pp. 418-427, 2018.
• [15] A. S. H. Makhlouf and A. Mahmood, Handbook of Materials Failure Analysis. Butterworth-Heinemann, 2018.
• [16] L. Runkiewicz and J. Sieczkowski, “Stosowanie obciążeń próbnych do oceny stanu technicznego budynków,” Przegląd Bud., vol. 7-8, pp. 39-44, 2015.
• [17] J. Hoła and L. Runkiewicz, “Methods and diagnostic techniques used to analyse the technical state of reinforced concrete structures,” Struct. Environ., vol. 10, pp. 309-337, 2018.
• [18] N. Pereira and X. Romão, “Assessing concrete strength variability in existing structures based on the results of NDTs,” Constr. Build. Mater., vol. 173, pp. 786-800, 2018.
• [19] D. Stegemann, B. Raj, and A. K. Bhaduri, “NDT for Analysis of Microstructures and Mechanical Properties of Metallic Materials,” in Reference Module in Materials Science and Materials Engineering, Elsevier, 2016.
• [20] A. Ettelaei, M. Layeghi, H. Zarea Hosseinabadi, and G. Ebrahimi, “Prediction of modulus of elasticity of poplar wood using ultrasonic technique by applying empirical correction factors,” Meas. J. Int. Meas. Confed., vol. 135, pp. 392-399, 2019.
• [21] K. Ali-Benyahia, Z. M. Sbartaï, D. Breysse, M. Ghrici, and S. Kenai, “Improvement of nondestructive assessment of on-site concrete strength: Influence of the selection process of cores location on the assessment quality for single and combined NDT techniques,” Constr. Build. Mater., vol. 195, pp. 613-622, 2019.
• [22] V. V. Koshovyi, E. V. Kryvin, and I. M. Romanyshyn, “Ultrasonic computer romography in nondestructive testing and technical diagnostics,” Mater. Sci., vol. 33, no. 5, pp. 31-41, 1997.
• [23] N. Shetty et al., “Quantification of progressive structural integrity loss in masonry with Acoustic Emission-based damage classification,” Constr. Build. Mater., vol. 194, pp. 192-204, 2019.
• [24] R. B. Clough, S. C. Webb, and R. W. Armstrong, “Dynamic hardness measurements using a dropped ball: With application to 1018 steel,” Mater. Sci. Eng. A, vol. 360, no. 1-2, pp. 396-407, 2003.
• [25] J. Galvão, I. Flores-Colen, J. de Brito, and M. R. Veiga, “Variability of in-situ testing on rendered walls in natural ageing conditions – Rebound hammer and ultrasound techniques,” Constr. Build. Mater., vol. 170, pp. 167-181, 2018.
• [26] J. Jaskowska-Lemańska and D. Wałach, “Impact of The Direction of Non-Destructive Test with Respect to The Annual Growth Rings of Pine Wood,” vol. 161, pp. 925-930, 2016.
• [27] T. Tannert et al., “In situ assessment of structural timber using semi-destructive techniques,” Mater. Struct., vol. 47, no. 5, pp. 767-785, 2014.
• [28] T. Nowak, J. Jasieńko, and K. Hamrol-Bielecka, “In situ assessment of structural timber using the resistance drilling method - Evaluation of usefulness,” Constr. Build. Mater., vol. 102, pp. 403-415, 2016.
• [29] M. Kloiber, J. Tippner, and J. Hrivnák, “Mechanical properties of wood examined by semi-destructive devices,” Mater. Struct., vol. 47, pp. 199-212, 2014.
• [30] D. F. Henriques and A. S. Neves, “Semi-destructive in situ tests as support to the assessment of a conservation process,” Constr. Build. Mater., vol. 101, pp. 1253-1258, 2015.
• [31] M. Cała et al., “Identification of Microstructural Properties of Shale by Combined Use of X-Ray Micro-CT and Nanoindentation Tests,” Procedia Eng., vol. 191, pp. 735-743, 2017.
• [32] N. Kardjilov, I. Manke, R. Woracek, A. Hilger, and J. Banhart, “Advances in neutron imaging,” Mater. Today, vol. 21, no. 6, pp. 652-672, 2018.
• [33] K. Ostrowski et al., “The effect of the morphology of coarse aggregate on the properties of self-compacting high-performance fibre-reinforced concrete,” Materials (Basel)., vol. 11, no. 8, 2018.
• [34] R. F. Hamade and A. M. R. Baydoun, “Nondestructive detection of defects in friction stir welded lap joints using computed tomography,” Mater. Des., vol. 162, pp. 10-23, 2019.
• [35] E. Grinzato, P. G. Bison, and S. Marinetti, “Monitoring of ancient buildings by the thermal method,” J. Cult. Herit., vol. 3, no. 1, pp. 21-29, 2002.
• [36] S. Doshvarpassand, C. Wu, and X. Wang, “An overview of corrosion defect characterization using active infrared thermography,” Infrared Phys. Technol., vol. 96, no. September 2018, pp. 366-389, 2019.
• [37] V. P. Vavilov, “Modeling thermal NDT problems,” Int. J. Heat Mass Transf., vol. 72, pp. 75-86, 2014.
• [38] M. I. Martínez-Garrido, R. Fort, M. Gómez-Heras, J. Valles-Iriso, and M. J. Varas-Muriel, “A comprehensive study for moisture control in cultural heritage using non-destructive techniques,” J. Appl. Geophys., vol. 155, pp. 36-52, 2018.
• [39] Y. Lietai, Techniques for Corrosion Monitoring. Cambridge: Woodhead Publishing Limited, 2008.
• [40] Z. D. Wang, Y. Gu, and Y. S. Wang, “A review of three magnetic NDT technologies,” J. Magn. Magn. Mater., vol. 324, no. 4, pp. 382-388, 2012.
• [41] Ł. Sadowski and T. G. Mathia, “Multi-scale metrology of concrete surface morphology: Fundamentals and specificity,” Constr. Build. Mater., vol. 113, pp. 613-621, 2016.
• [42] J. Szymanowski, “Evaluation of the Adhesion between Overlays and Substrates in Concrete Floors: Literature Survey, Recent Non-Destructive and Semi-Destructive Testing Methods, and Research Gaps,” Buildings, vol. 9, p. 203, 2019.
• [43] L. Capozzoli and E. Rizzo, “Combined NDT techniques in civil engineering applications: Laboratory and real test,” Constr. Build. Mater., vol. 154, pp. 1139-1150, 2017.
• [44] G. Cardani and L. Binda, “Guidelines for the Evaluation of the Load-Bearing Masonry Quality in Built Heritage,” in Research for Development, 2015, pp. 127-139.
• [45] G. Kilic, “Integrated health assessment strategy using NDT for reinforced concrete bridges,” NDT E Int., vol. 61, pp. 80-94, 2014.
• [46] J. Hoła and K. Schabowicz, “State-of-the-art non-destructive methods for diagnostic testing of building structures – anticipated development trends,” Arch. Civ. Mech. Eng., vol. 10, no. 3, pp. 5-18, 2010.
• [47] A. T. Smith, C. R. A. Schneider, C. R. Bird, and M. Wall, “Use of non-destructive testing for engineering critical assessment: Background to the advice given in BS 7910:2013,” Int. J. Press. Vessel. Pip., vol. 169, no. November 2018, pp. 153-159, 2019.
• [48] J. Jaskowska-Lemańska, D. Wałach, and J. Sagan, “Technical Condition Assessment of Historical Buildings: Flowchart Development,” Infrastruct. Ecol. Rural AREAS, vol. 4, pp. 1755-1768, 2016.
• [49] E. Radziszewska-Zielina and G. Śladowski, “Assessment of the Conditions that Determine the Reclaiming of Stone Materials and their Use in the Revalorisation of Historical Buildings,” MATEC Web Conf., vol. 117, pp. 0-7, 2017.
• [50] J. Jaskowska-Lemańska and J. Czaja, “Non-Destructive Testing Methods of Building Structures as Part of Reverse Logistics on the Example of Gorzanów Palace Renovation,” Logistyka, vol. 4, pp. 4359-4371, 2014.
• [51] M. Fujita and T. Masuda, “Application of Various NDT Methods for the Evaluation of Building Steel Structures for Reuse,” Materials (Basel)., vol. 7, no. 10, pp. 7130-7144, 2014.
• [52] E. Radziszewska-Zielina and G. Śladowski, “Fuzzy Inference System Assisting the Choice of a Variant of Adaptation of a Historical Building,” Int. J. Contemp. Manag., vol. 2015, no. Issue 14(4).
• [53] P. González-Torre, M. Álvarez, J. Sarkis, and B. Adenso-Díaz, “Barriers to the Implementation of Environmentally Oriented Reverse Logistics: Evidence from the Automotive Industry Sector,” Br. J. Manag., vol. 21, no. 4, pp. 889-904, 2010.
• [54] F. Schultmann and N. Snuke, “Organisation of reverse logistics tasks in the construction industry,” in SB07 Portugal: Sustainable Construction, Materials and Practices: Challenge of the Industry for the New Millenium, 2008.
• [55] B. Addis, Building with Reclaimed Components and Materials. London: Earthscan, 2006.