- Būvmateriālu, īpaši betona, nesagraujošās testēšanas un novērtēšanas problēma ir nepieciešamība uzlabot kvalitātes kontroli objektos, ieviešot viedākas testēšanas tehnoloģijas, kas spēj adekvāti raksturot materiāla stiprības īpašības un bojājuma pakāpi. Īpaši šo pieprasījumu rada infrastruktūras aktīvu novecošana visā pasaulē un nepieciešamība savlaicīgi plānot remontu vai nomaiņu. Tradicionāli lietotajiem ultraskaņas impulsa ātruma (UIV) mērītājiem ir ierobežota jutība, un tie nespēj novērtēt iznīcināšanas procesus betona virsmas slānī pēc dziļuma, izmantojot tikai šo vienu parametru, ko ietekmē vairāki faktori.
Risinājums: Ultraskaņas virsmas skeneris (UVS) ir inovatīvs risinājums ar trīs inovatīvu tehnoloģiju komponentiem kompleksā: virsmas profilēšanu (skenēšanu) un 3D spatiotemporālo signālu matricu veidošanu kā neapstrādātu datu avotu; ultraskaņas virsmas viļņu ģenerēšana dažādās frekvencēs virsmas viļņu spektroskopijas pielietošanai; 3D signālu matricu apstrāde, izmantojot modeļa atpazīšanas metodes un daudzfaktoru analīzi. Šī daudzparametriskā pieeja ļauj vispusīgi novērtēt betona virsmas slāņu stāvokli un analizēt tādus interesējošos faktorus kā materiāla nolietošanās pakāpe un dziļums.
- Dažādas tehnoloģijas konkrētu tirgus apstākļu kvantitatīvai novērtēšanai. Katrai no tām ir sava specializācija ar atšķirīgu daudzpusības pakāpi, pielietojuma jomu, priekšrocībām un ierobežojumu vai trūkumu skaitu. Līdzās ultraskaņas sistēmām ir arī betonam paredzēto NDT produktu nomenklatūra, tostarp virsmas cietības testeri, piemēram, Schmidt atsitiena āmurs un Vindzoras zonde; rezonanses frekvences pārbaudītāji; trieciena atbalss testeri un caurlaidības pārbaude, izmantojot elektriskā lādiņa mērījumus.
Ultraskaņas metodes ir visizplatītākās betona NDT klasei, kurai pieder piedāvātais UVS. Tuvākā līdzība ir Šveices uzņēmuma Proceq AG un Vācijas uzņēmuma ACS (Acoustic Control Systems) International GmbH ražotie UIV skaitītāji. Šīs ierīces nosaka UIV, t.i., skaņas ātrumu, ar virsmas pārraidi vai caur pārraidi materiālā, mērot ultraskaņas impulsa ierašanās laiku zināmā attālumā. UIV tiek izmantots, lai raksturotu betona izturību nesagraujošā veidā, pateicoties empīriski iegūtām korelācijām starp UIV un stiprību. UPV metodes pielietošanu betona testēšanai regulē vairāki nacionālie un starptautiskie nozares standarti: ASTM C 597-02; BS 1881 203. daļa; ISO1920-7:2004; IS13311; CECS21; ASTM C 597: standarta testa metode impulsa ātrumam caur betonu; BS EN 12504-4:2004 Betona testēšana. Ultraskaņas impulsa ātruma noteikšana. Impulsa ātruma metode ir ideāls instruments, lai noteiktu, vai betons ir neviendabīgs, un tas ir spēcīgs iemesls pieņemt īpašību pasliktināšanos.
- USS tehnoloģija ir unikāla un oriģināla. Tās galvenās priekšrocības salīdzinājumā ar tuvās ultraskaņas testēšanas tehnoloģijām tirgū ir uzlabotas iespējas a) novērtēt materiāla virsmas slāņa kvalitāti padziļināti; b) pasliktināšanās stadijas, tai skaitā agrīnā, prognoze, kas saistīta ar destruktīvu procesu progresēšanu padziļināti; c) materiāla stiprības prognozēšana, pamatojoties uz vairāku parametru ievadi; d) diskriminācija starp pasliktināšanās veidiem.
Izmaksu efektivitātes ziņā UVS ir veiksmīgs kompromiss starp cenu un jaunām uzlabotajām iespējām testēšanai un izpētei. UVS ieņem vidējo pozīciju pēc cenas starp salīdzinoši vienkāršiem, 1-dimensijas un “aklo” (bez signāla skatīšanās un analīzes) UIV mērītājiem un uzlabotiem impulsu atbalss blokiem ar attēlveidošanu.
USS tehnoloģijai ir ārkārtīgi laba iespēja ienākt tirgū, jo tradicionālajiem UIV skaitītājiem ir ierobežojumi to vienkāršotā darbības principa dēļ, kā arī tie nespēj atšķirt svarīgus materiāla apstākļus, bet jaunās paaudzes ultraskaņas testeri, kuru pamatā ir uzlabota signālu apstrāde, vēl nav izveidoti. Ņemot vērā darbības brīvības analīzi, kurā tiek apskatītas jaunās ultraskaņas tehnoloģijas, pašlaik nav tiešu UVS analogu un līdzvērtīgu produktu ienākšanas risks tirgū ir mēreni zems.
- Ultraskaņas virsmas skeneris (saīsināti UVS) ir jaunizstrādāta tehnoloģija. USS ir paredzēts konstrukciju materiālu stāvokļa nesagraujošai novērtēšanai. UVS pielietojums ir vērsts uz to materiālu virsmas slāņa novērtēšanu, kas ir visjutīgākie pret nelabvēlīgu vides faktoru un darbības postošo ietekmi. Pirmais un visizplatītākais UVS pielietojums ir betona kā visizplatītākā celtniecības materiāla pārbaude. Betona segumu un dzelzsbetona konstrukciju iznīcināšana parasti notiek no virsmas, kas izpaužas plaisāšanā, atslāņotībā, zvīņotībā, cementa matricas iznīcināšanā, erozijā un sadalīšanā. Lai plānotu atbilstošas remonta un nomaiņas stratēģijas, ir svarīgi pienācīgi novērtēt nolietojuma pakāpi un noteikt tā veidu.
UVS skenera kopējie ieguvumi ir uzlabota diagnostikas informācija, uzlabota jutība un specifiskums galvenajiem interešu faktoriem, novērtējot apstākļus betonam; viegls, pārnēsājams, viegli lietojams, bez kaitīga starojuma, bez vienreizējās lietošanas, rentabls.
- UVS galvenais tehniskais jauninājums ir daudzfrekvenču 2D spatiotemporālo ultraskaņas viļņu formas profilu izmantošana, kas iegūts, soli pa solim (profilējot) pētāmā materiāla virsmu tā virsmas slāņa kvalitātes daudzpusīgai novērtēšanai līdz noteiktam dziļumam. Mērījumus nepieciešams veikt vairākās frekvencēs, lai iegūtu ultraskaņas izplatīšanos betona virsmas slānī dažādos ultraskaņas viļņu garumos. Virsmas skenēšana vai profilēšana ļauj izmantot divus galvenos izplatīšanās viļņu režīmus, kas identificēti kā gareniskie apakšvirsmas (galvas) un virsmas Reili viļņi. Pirmais vilnis ir ātrākais komponents ar garenvirziena svārstību izplatību, savukārt virsmas Rayleigh vilnis izplatās apmēram divas reizes zemāk, un tam ir bīdes nobīdes. Tā kā viļņi traucē savā starpā un iespējamiem atstarojumiem no objekta apakšas, pareizai identificēšanai un turpmākai apstrādei ir nepieciešama skenēšana. Plānu betona slāņu gadījumā, kur biezums ir mazāks par viļņa garumu, zemfrekvences ultraskaņas viļņi ir Lamb tipa vadītie viļņi, kur ātrumi ir atkarīgi no biezuma. Daudzfrekvenču 2D spatiotemporālo viļņu formu profilu kompleksās apstrādes rezultātā tiek noteikti temporālie, enerģētiskie un spektrālie ultraskaņas parametri un tiek pielietota modeļa atpazīšana. Pamatojoties uz to, tiek veikts materiāla mehānisko un strukturālo īpašību daudzpusīgs nesagraujošs novērtējums un materiāla stāvokļa raksturojums kopumā.
- Bildes:
Betona infrastruktūras nolietošanās piemērs vides faktoru ietekmē (jaunbūvētā Dienvidu tilta fragments Rīgā pēc vairākiem vasaras-ziemas periodiem)
