Detekcija oštećenja u mikroarmiranom betonu primjenom metode rezonantne frekvencije


Mikroarmirani beton karakteriziraju značajno poboljšana svojstva u odnosu na armirani beton i njegova upotreba je široka. No, prisutni su i određeni nedostaci, a jedan od njih je doziranje vlakana, te njihova ugradnja. Često se prilikom ugradnje događa da dio uzoraka (čak i do 50%) iz jedne mješavine ima nehomogenu distribuciju vlakana, što ima za posljedicu pojavu tzv. slabih zona. Također se događa da se čelična vlakna prilikom ugradnje grupiraju u kuglaste tvorevine, u koje beton ne može prodrijeti i ostaju ispunjene zrakom. Takve zone također predstavljaju oslablenja u betonu, kod kojih veliki problem predstavlja to što se često ne zna i ne može se niti znati da postoje u ugrađenom betonu.

Cilj istraživanja je razvoj procedure za detekciju oštećenja u betonu nastalih uslijed djelovanja opterećenja (pukotina) i defekata nastalih prilikom ugradnje u mikroarmiranom betonu. Procedura kombinira dvije tehnike: in situ ispitivanje primjenom postupka rezonantne frekvencije i vlastiti numerički algoritam. Prednost postupka je nerazorna priroda. U pogledu istraživanja to znači da se mogu opetovano ispitivati jedni te isti uzorci, a u pogledu praktične primjene, to znači da se ispitivanje može vršiti na stvarnim konstrukcijama.

Ideja o određivanju prisutnosti oštećenja se bazira na impulsnoj rezonantnoj metodi, kojom se konstrukcija (uzorak) pobuđuje na vibracije udarcem impulsnim čekićem, te se senzorima mjeri i očitava dinamičko ubrzanje kao odgovor u realnom vremenu. Odgovor se iz vremenske domene transformira u frekvencijsku domenu, kako bi se odredila njegova rezonantna frekvencija. Iz teorijske relacije između vlastite frekvencije i materijalnih svojstava, a na osnovu poznate rezonantne frekvencije i podataka o konstrukciji (uzorku)  može se odrediti takozvani dinamički modul elastičnosti, dinamički modul posmika, odnosno materijalne karakteristike dobivene dinamičkim opterećivanjem uzorka. Cilj je provesti ispitivanja pobudom na uzdužne i poprečne vibracije. Redukcija modula elastičnosti, odnosno, promjena oblika frekvencijskog odgovora, te vrijednosti rezonantne frekvencije nam može dati informaciju o promjeni u sastavu uzorka, odnosno o prisutnosti nekog oštećenja ili slabih zona koje su posljedica nehomogenosti. 

U svrhu validacije postupka uzorci će prije bilo kakvog ispitivanja biti podvrgnuti rendgenskom (RTG) snimanju. Tako će se dobiti točne informacije o prisustvu i položaju defekata, koja mogu biti planirana (kontrolirane šupljine, zarezi ili pukotine) ili nekontrolirane (nehomogen raspored čeličnih vlakana, manje ili veće šupljine ispunjene zrakom). Budući da su RTG uređaji vrlo masivni i nepraktični za in situ ispitivanja, te nisu dovoljno precizni kada su u pitanju uzorci velike debljine, cilj je razviti neki drugačiji postupak snimanja i procjene stanja konstrukcija.

Ovdje predloženo istraživanje predstavlja podlogu za dalje širenje istraživanja na detaljnije metode identifikacije (kombinirane metode), uz uvođenje dodatnih tehnologija (npr. uređaja za ultrazvučna ispitivanja, infracrvene termografije), te također profiliranje znanstvenika u istraživačkom timu u vrlo specifičnom području. Istraživanje predstavlja i doprinos razvoju djelatnosti Građevinskog fakulteta i njegovih laboratorija. Rezultati istraživanja su korisni i primjenjivi u ranom otkrivanju i sanaciji oštećenja na građevinskim konstrukcijama, te produljenju njihovog vijeka trajanja.

Oprema za provođenje ispitivanja je nabavljenja u sklopu projekta Razvoj istraživačke infrastructure na kampusu Sveučilišta u Rijeci, sufinanciran sredstvima EU fondova.


Istraživački tim
Ivica Kožar ivica.kozar@gradri.uniri.hr
Natalija Bede natalija.bede@uniri.hr
Anamarija Perušić anamarija.perusic@gradri.uniri.hr
Neira Torić Malić ntoric@uniri.hr

dr.sc. Neira Torić Malić dipl.ing.grad.

Građevinski fakultet
Građevinski fakultet

prostorija: G-350
e-pošta: ntoric@gradri.uniri.hr
mobitel:
telefon: 051/265-994