TERMOGRAFIA AKTYWNA JAKO NOWOCZESNA METODA BADAŃ ELEMENTÓW ŻELBETOWYCH

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.

Pełny tekst (pdf)

[1]       Hoła J., Bień J., Sadowski Ł., Schabowicz K.: Non-destructive diagnostics of conrete 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-wilgot-nościowe 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.