Termografia aktywna jako nowoczesna metoda badań elementów żelbetowych

• Autorzy: Noszczyk P. , Nowak H.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2016.211

Warianty tytułu

EN

Active ir thermography as a modern method of research reinforced concrete elements

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wykorzystanie termografii aktywnej do nieniszczących badań elementów żelbetowych. Głównym celem opracowania było zbadanie przydatności termografii aktywnej do lokalizacji wtrąceń materiałowych w postaci prętów stalowych w elemencie betonowym. Do pobudzenia cieplnego użyto promiennika podczerwieni ogrzewając badaną powierzchnię długim impulsem ciepła (long pulse thermography). Zastosowano indywidualnie dwa źródła ciepła. Pierwsze z nich składało się z sześciu podłużnych lamp grzejnych łącznie o mocy 6 kW, natomiast drugie źródło ciepła stanowiło szesnaście promienników podczerwieni emitujących energię podczerwoną (każdy o mocy 250 W). Przebadano cztery belki żelbetowe o zróżnicowanej średnicy zbrojenia głównego tj. 12, 16, 20 oraz 25 mm i strzemionach o średnicy 6 mm, w rozstawie co 200 mm. Badaniom poddano również płytę żelbetową o grubości 5 cm zbrojoną siatką z prętów zbrojeniowych o średnicy 8 mm i oczku zbrojenia 100 mm. Badanie składało się z dwóch etapów. Pierwszy polegał na nagrzewie badanej powierzchni, natomiast drugi na cyklicznej rejestracji termogramów. Uzyskane wyniki przedstawiono w postaci termogramów pokazujących różnicę temperatury na powierzchni badanego elementu w miejscu z prętem stalowym i bez pręta (sam beton) w czasie stygnięcia. Przy nagrzewie przez 30 minut, zbrojenie było najlepiej widoczne po około 1-10 minut od rozpoczęcia fazy stygnięcia. Wyniki potwierdzają przydatność użytej metody badań do lokalizacji zbrojenia w elementach żelbetowych przy założonych otulinach do 26 mm. Termografia aktywna jako badanie nieniszczące może być alternatywą dla innych znanych metod badawczych, jednakże musi być ona w dalszym ciągu udoskonalana.

EN

The paper presents the use of active thermography for non-destructive testing of reinforced concrete elements. The main goal of the study was to investigate the method to locate inclusions in the material as steel bars in the concrete element. For thermal stimulation used infrared heating lamp and heated up surface by long impulse. Two heat sources were used individually. The first one consisted of six elongated heating lamp a total power of 6 kW, and the second heat source was composed of sixteen infrared bulbs (each with a power of 250 W). Four reinforcement beams with different diameter of main reinforcement:. 12, 16, 20 and 25 mm and stirrups with a diameter of 6 mm, in increments of 200 mm were examined. Also reinforced concrete slab with a thickness of 5 cm and grid reinforced rods of diameter 8 mm were tested. The study consisted of two stages: heat up examined surface, and periodically recording thermograms. The results are shown at thermovision image, it is shown a temperature differences on the surface of the cross-section with steel rod and the cross-section without steel, during cooling process. After 30 minutes heat up, reinforcement bar was visible after about 1-10 minutes from the start of the cooling phase. The results confirm the usefulness the method used to study the location of reinforcement in concrete elements with established lagging up to 26 mm. Active thermography as a non-destructive testing can be an alternative to other well-known research methods, however it must be still improved.

Słowa kluczowe

PL

badania nieniszczące; termowizja aktywna; lokalizacja zbrojenia; detekcja; pręt stalowy

EN

non-destructive testing; active thermovision; location of reinforcement; steel bar; detection

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2016
• Tom: z. 63, nr 3
• Strony: 279--286
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys.

Twórcy

autor

Noszczyk P.

• Politechnika Wrocławska, Zakład Fizyki Budowli i Komputerowych Metod Projektowania, ul. Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław; tel. [phone]

autor

Nowak H.

• Politechnika Wrocławska, Zakład Fizyki Budowli i Komputerowych Metod Projektowania, ul. Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław; tel. [phone]

Bibliografia

• [1] Hoła J., Bień J., Sadowski Ł., Schabowicz K.: Non-destructive diagnostics of concrete structures in assessment of their durability, Bulletin of the Polish Academy of Sciences, Technical Sciences, vol. 63, No. 1, 2015, pp. 87-96.
• [2] Maldague X., Marinetti S.: Pulse phase infrared thermography. Journal Applied Physics, 79, 1996, pp. 2694-2698.
• [3] Dudzik S., Minkina W.: Dwuetapowy algorytm wyznaczania głębokości defektów z zastosowaniem aktywnej termografii dynamicznej, PAK vol. 59, nr 9, 2013.
• [4] Mieloszyk M., Krawczuk M., Malinowski P., Wandowski T., Ostachowicz W.: Active Thermography Method for Delamination Detection and Localisation in Composite Structures, 6th European Workshop on Structural Health Monitoring, 2012.
• [5] Ohlsson K.E.A., Olofsson T.: Quantative infrared thermography imaging of the density of heat flow rate through a building element surface, Applied Energy 134, 2014, pp. 499-505.
• [6] Maierhofer Ch., Arndt R., Röllig M., Rieck C., Walther A., Scheel H., Hillemeier B.: Application of impulse-thermography for non-destructive assessment of concrete structures, Cement & Concrete Composites 28, 2006.
• [7] Milovanović B., Pecur I. B.: Review of Active IR Thermography for Detection and Characterization of Defects in Reinforced Concrete, Journal of Imaging, 2, 11, 2016.
• [8] Nahant M., Paez S., Van Leeuwen J.: Detection by infrared thermography of the heat signature of diseases and defects in concrete structures of civil engineering, International Conference on QIRT, Qubec, 2010.
• [9] Cannard H., Mahrez M., Perrin T., Muzet V., Prybyla D., Brachelet F.: The use of infrared thermography for defects detection on reinforced concrete bridges, International Conference on QIRT, Kraków, 2010.
• [10] Brachelet F., Keo S., Defer D., Breaban F.: Detection of reinforcement bars in concrete slabs by infrared thermography and microwaves excitation, International Conference on QIRT, Kraków, 2010.
• [11] Szymanik B., Frankowski P. K., Chady T., Robinson C., Chelliah A. J.: Detection and Inspection of Steel Bars in Reinforced Concrete Structures Using Active Infrared Thermography with Microwave Excitation and Eddy Current Sensors, Sensors, 16, 234, 2016.
• [12] PN-EN ISO 10456:2009: Materiały i wyroby budowlane. Właściwości cieplno-wilgotnościowe i procedury określania deklarowanych i obliczeniowych wartości cieplnych.
• [13] Nowak. H.: Zastosowanie badań termowizyjnych w budownictwie. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2012.
• [14] PN-EN 13187-2001: Właściwości cieplne budynków – jakościowa detekcja wad cieplnych w obudowie budynku – Metoda podczerwieni.
• [15] Duda P., Taler J.: Rozwiązywanie prostych i odwrotnych zagadnień przewodzenia ciepła, WNT, Warszawa, 2003.
• [16] Ozisik M.N., Orlande H.RB.: Inverse Heat Transfer. Fundamentals and Application. Taylor & Francis 2000.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017)