Nieniszcząca diagnostyka zespolenia warstw betonowych na przykładzie posadzek

Nieniszcząca diagnostyka zespolenia warstw betonowych na przykładzie posadzek | Non-destructive diagnostics of the bond between layers of concrete, illustrated with an example of floor topping
Nieniszcząca diagnostyka zespolenia warstw betonowych na przykładzie posadzek | Non-destructive diagnostics of the bond between layers of concrete, illustrated with an example of floor topping
Archiwa autorów
Ciąg dalszy artykułu...

Metodyka neuronowej nieniszczącej identyfikacji zespolenia

Na podstawie przeprowadzonych badań oraz analiz z wykorzystaniem sztucznych sieci neuronowych zaproponowano metodykę nieniszczącej identyfikacji wartości zespolenia warstw betonowych w posadzkach, w rozumieniu przyczepności na odrywanie, z wykorzystaniem sztucznych sieci neuronowych.

W metodyce tej uwzględniono konieczność wykorzystania trzech nieniszczących metod badawczych i pięciu parametrów uzyskanych za ich pomocą, a mianowicie: dwóch parametrów (Sa i Sq) opisujących chropowatość powierzchni warstwy podkładowej ocenianych metodą optyczną oraz trzech parametrów (Kd, Nav i fT) ocenianych na powierzchni posadzki dwiema nieniszczącymi metodami akustycznymi: odpowiedzi na impuls i młoteczkowej. Ogólny schemat tej metodyki pokazano na RYS. 15.

Metodyka ta obejmuje trzy etapy.

Etap 1 to realizacja badań doświadczalnych, których rezultaty tworzą bazę danych (zbiór danych). Etap ten składa się z: etapu 1a (RYS. 16), polegającego na wykonaniu badań doświadczalnych chropowatości powierzchni warstwy podkładowej metodą optyczną przed zabetonowaniem warstwy wierzchniej; etapu 1b (RYS. 17), w którym po wykonaniu warstwy wierzchniej należy wykonać badania doświadczalne na powierzchni posadzki nieniszczącymi metodami akustycznymi: odpowiedzi na impuls i młoteczkowej; etapu 1c (RYS. 17), gdzie wykonuje się badania doświadczalne seminieniszczącą metodą odrywania.

I tak w etapie 1a należy dokonać wyboru n punktów badawczych na powierzchni betonowej warstwy podkładowej i następnie wykonać w tych punktach, z wykorzystaniem metody optycznej, skanowanie powierzchni o wymiarach 50×50 mm.

Rejestracja uzyskanych danych następuje przez cyfrowy zapis obrazu powierzchni w postaci pliku. Kolejnym krokiem w tym etapie jest wyznaczenie w punktach badawczych wartości parametrów chropowatości.

Następnie, w etapie 1b, należy nanieść n punktów badawczych na powierzchni warstwy wierzchniej podłogi w tych samych miejscach, jak w etapie 1a (w tych samych punktach, w których wykonano badania metodą optyczną).

Kolejnym krokiem jest wykonanie badań nieniszczącą metodą odpowiedzi na impuls. Należy dokonać wzbudzenia fali sprężystej skalibrowanym młotkiem w każdym punkcie badawczym. Efektem tego jest uzyskanie w każdym punkcie badawczym wartości charakterystycznych parametrów: średniej zmienności dynamiki drgań Nav oraz sztywności dynamicznej Kd.

Następnie należy wykonać badania metodą młoteczkową. Trzeba dokonać wzbudzenia w każdym punkcie badawczym fali sprężystej za pomocą wzbudnika i zarejestrowania widma amplitudowo-czasowego. Efektem jest uzyskana wartość częstotliwości odbicia się fali ultradźwiękowej od dna fT.

W kolejnym etapie – 1c – należy wykonać badania seminieniszczącą metodą odrywania i wyznaczyć w tych samych punktach badawczych, w których wykonano badania nieniszczącymi metodami akustycznymi (odpowiedzi na impuls i młoteczkową), wartość przyczepności na odrywanie fb.

Etap 2 to proces uczenia i testowania sztucznej sieci neuronowej. Etap ten (RYS. 18) polega na utworzeniu bazy danych do nieniszczącej identyfikacji wartości przyczepności na odrywanie fc,b. Jako dane do tego zbioru należy przyjąć wartości parametrów określone w n punktach badawczych w etapie 1.

Po dokonaniu analizy statystycznej parametrów uzyskanych w badaniach doświadczalnych następuje wybór sztucznej sieci neuronowej (jej struktury, algorytmu uczenia i liczby neuronów warstwy ukrytej), a następnie uczenie i testowanie.

Proponuje się wykorzystać sieć jednokierunkową, wielowarstwową, ze wsteczną propagacją błędu i algorytmem uczenia QUASI-NEWTONA, liczbą neuronów warstwy ukrytej 10 oraz z funkcją aktywacji warstwy ukrytej tanh, o strukturze pokazanej na RYS. 9.

Po uzyskaniu zadowalających wartości współczynnika korelacji liniowej R w procesie uczenia i testowania (R > 0,7) kolejnym krokiem jest weryfikacja doświadczalna sztucznej sieci neuronowej.

Następnie, w etapie 3 (RYS. 18), dokonywane są analizy numeryczne otrzymanych wyników oraz identyfikacja wartości przyczepność na odrywanie fc,b. Uzyskane wartości fc,b można zweryfikować seminieniszcząco w losowo wybranych punktach badawczych, wykonując odwierty wiertłem koronowym.

Korzystanie z opracowanej metodyki w praktyce

Wykorzystanie przedstawionej metodyki pozwala ocenić w praktyce wartość przyczepności na odrywanie warstw betonowych – ­wierzchniej od podkładowej w posadzkach. Etapy postępowania przedstawiono na RYS. 19.

Na postępowanie składają się dwa etapy.

POBIERZ E-BOOK [bezpłatnie]
Warunki techniczne, jakim powinny odpowiadać budynki
– stan na 2019 r.

Etap 1 obejmuje badania przedmiotowej (nadzorowanej) posadzki betonowej, których wyniki poddane analizie posłużą do identyfikacji wartości przyczepności na odrywanie warstw wierzchniej od podkładowej.

Etap ten składa się z: etapu 1a (RYS. 16), w którym należy wykonać badania chropowatości powierzchni warstwy podkładowej metodą optyczną przed zabetonowaniem warstwy wierzchniej w wybranych punktach pomiarowych; etapu 1b (RYS. 17), gdzie po wykonaniu warstwy wierzchniej należy wykonać badania doświadczalne na powierzchni posadzki nieniszczącymi metodami akustycznymi: odpowiedzi na impuls i młoteczkową w punktach pomiarowych pokrywających się z tymi, w których wykonano badania metodą optyczną. Utworzona zostanie w tym etapie baza danych dla konkretnej badanej w praktyce posadzki.

W etapie 2 (RYS. 20) następują analizy numeryczne otrzymanych w etapie 1 wyników za pomocą wybranej sztucznej sieci neuronowej oraz identyfikacja wartości przyczepność na odrywanie fc,b.

Proponuje się użyć sieci jednokierunkowej, wielowarstwowej, ze wsteczną propagacją błędu i algorytmem uczenia QUASI-NEWTONA, liczbą neuronów warstwy ukrytej 10 oraz z funkcją aktywacji warstwy ukrytej tanh, o strukturze pokazanej na RYS. 9. Uzyskane wartości fc,b można zweryfikować seminieniszcząco w losowo wybranych punktach badawczych na podstawie badań metodą odrywania.

Artykuł został opublikowany w materiałach konferencyjnych XIII Konferencji Naukowo-Technicznej „Warsztat Pracy Rzeczoznawcy Budowlanego”, Kielce–Cedzyna, 21–23 maja 2014 r. Redakcja posiada pisemną zgodę Komitetu Naukowego na opublikowanie artykułu.

LITERATURA

1. J. Bień, J. Hoła, L. Sadowski, „Modern NDT Techniques in Diagnostics of Transport Infrastructure Concrete Structures”, International Workshop on Smart Materials, Structures NDT in Canada 2013 Conference & NDT for the Energy Industry, Calgary 2013.
 2. J. Bungey, S. Millard, M. Gratham, „Testing of concrete in structures”, Taylor & Francis, London 2006.
 3. Ł. Drobiec, R. Jasiński, A. Piekarczyk, „Diagnostyka konstrukcji żelbetowych. T. 1, Metodologia, badania polowe, badania laboratoryjne betonu i stali”, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 2010.
 4. Ch. Maierhofer, M. Krause, F. Mielentz, D. Streicher, B. Milmann, A. Gardei, Ch. Kohl, H. Wiggenhauser, „Complementary application of radar, impulse response and ultrasonics for testing concrete structures and metallic tendon ducts”, Proceedings of 83rd Annual Meeting Transportation Research Board of the National Academies, 2004.
 5. Ł. Sadowski, J. Hoła, „Application of an artificial neural network to the evaluation of pull-off adhesion of concrete layers”, [in:] B.H.V. Topping, P. Iványi (editors), „Proceedings of the Fourteenth International Conference on Civil Structural and Environmental Engineering Computing”, Civil-Comp Press, Stirlingshire 2013, UK, Paper 179.
 6. S. Erdem, A. Dawson, N. Thom, „Impact load-induced micro-structural damage and micro-structure associated mechanical response of concrete made with different surface roughness and porosity aggregates”, „Cement and Concrete Research”, 42/2012, pp. 291–305.
 7. T. Mathia, P. Pawlus, M. Wieczorowski, „Recent trends in surface metrology”, „Wear”, 271/2011, pp. 494–508.
 8. T. Mathia, H. Zahouani, K. Stout, P. Sullivan, W. Dong, E. Mainsah, N. Lou, „The development of methods for characterisation of rougness in three dimensions”, ECSC-EEC-EAEC, Brussels-Luxembourg 1993.
 9. F. Perez, B. Bissonette, R. Gagne, „Parameters affecting the debonding risk of bonded overlays used on reinforced concrete slab subjected to flexural loading”, „Materials and Structures”, 42/2009, pp. 645–662.
10. J. Reiner, M. Stankiewicz, „Evaluation of the predictive segmentation algorithm for the laser triangulation method”, „Metrology and Measurement Systems”, 18 (4)/2011, pp. 667–678.
11. P. Santos, E. Julio, „Correlation between concrete-to-concrete bond strength and the roughness of the substrate surface”, „Construction and Building Materials”, 21, 8/2007, pp. 675–681.
12. M. Siewczyńska, „Method for determining the parameters of surface roughness by usage of a 3D scanner”, „Archives of Civil and Mechanical Engineering”, 12 (1)/2012, pp. 83–89.
13. A. Davis, B. Hertlein, „Nondestructive testing of concrete pavement slabs and floors with the transient dynamic response method”, Proceedings of International Conference: Structural Faults and Repair, 1987.
14. S. Oh, B. Suh, M. Noh, S. Han, K. Kim, E. Cho, „Non-destructive test for the assessment of concrete structure safety applied to full-scale test model”, American Geophysical Union, Fall Meeting, 12, 2009.
15. Ł. Drobiec, R. Jasiński, A. Piekarczyk, „Metody lokalizacji wad konstrukcji betonowych – metoda ultradźwiękowa”, „Przegląd Budowlany”, nr 9/2007, s. 29–36.
16. Ł. Drobiec, R. Jasiński, A. Piekarczyk, „Metody lokalizacji wad konstrukcji betonowych – metoda młoteczkowa”, „Przegląd Budowlany”, nr 10.2007, s. 37–42.
17. A. Garbacz, „Nieniszczące badania betonopodobnych kompozytów polimerowych za pomocą fal sprężystych – ocena skuteczności napraw”, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2007.
18. T. Piotrowski, „Zastosowanie analizy sygnały impact-echo do oceny jakości zespolenia w układach naprawczych betonu”, rozprawa doktorska, Politechnika Warszawska, Warszawa 2009.
19. M. Sansalone, W. Streett, „Impact-echo: Nondestructive Evaluation of Concrete and Masonry”, Bullbrier Press, Ithaca 1997.
20. J. Silfwerbrand, H. Beushausen, „Bonded concrete overlays – bond strength issues”, Proceedings of the First International Conference on Concrete Repair, Rehabilitation and Retrofitting (ICCRRR 2005), Cape Town, South Africa2 005, pp. 19–21.
21. Ł. Sadowski, „Nieniszcząca ocena zespolenia warstw betonowych w podłogach z wykorzystaniem sztucznych sieci neuronowych”, rozprawa doktorska, Politechnika Wrocławska, Wrocław 2012.
22. J. Hoła, Ł. Sadowski, „Testing interlayer pull-off adhesion in concrete floors by means of nondestructive acoustic methods”, 18th World Conference on Non Destructive Testing, Durban 2012.
23. Ł. Sadowski, „Analiza wpływu chropowatości podkładu betonowego na przyczepność na odrywanie warstwy wierzchniej”, „Informatyka, Automatyka Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska” (IAPGOŚ), 1/2013, s. 39–42.
24. J. Hoła, Ł. Sadowski, K. Schabowicz, „Nondestructive identification of delaminations in concrete floor toppings with acoustic methods”, „Automation in Construction”, 20 (7)/2011, pp. 799–807.
25. Ł. Sadowski, J. Hoła, „Neural prediction of the pull-off adhesion of the concrete layers in floors on the basis of nondestructive tests”, „Procedia Engineering”, 57/2013, pp. 986–995.
26. Ł. Sadowski, J. Hoła, „New nondestructive way of identifying the values of pull-off adhesion between concrete layers in floors”, „Journal of Civil Engineering and Management”, 2014 (przyjęty do druku).
27. A. Garbacz, L. Courard, K. Kostana, „Characterization of concrete surface roughness and its relation to adhesion in repair systems”, „Materials Characterization”, 56 (4–5)/2006, pp. 281–289.
28. A. Garbacz, L. Courard, K. Kostana, „Characterization of concrete surface roughness and its relation to adhesion in repair systems”, „Materials Characterization”, 56 (4–5)/2006, pp. 281–289.
29. J. Hoła, Ł. Sadowski, K. Schabowicz, „Non-destructive evaluation of the concrete floor quality using Impulse Response s’Mash and Impact-Echo Methods”, e-Journal of Nondestructive Testing & Ultrasonics 14 (3)/2011.
30. Ł. Sadowski, „Non-destructive identification of defects in power support structure foundations by means of acoustic techniques”, „Key Engineering Materials”, 2014 (przyjęty do druku).
31. Ł. Sadowski, „Non-destructive evaluation of the pull-off adhesion of concrete floor layers using RBF neural network”, „Journal of Civil Engineering and Management”, 19 (4)/2013, pp. 550–560.

Artykuł pochodzi z: miesięcznika IZOLACJE 6/2014

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Uszczelnianie trudnych powierzchni! Zobacz, jak to zrobić skutecznie »


Doszczelniając przegrodę od strony wewnętrznej budynku ograniczamy przenikanie pary wodnej do warstwy izolacyjnej, natomiast... ZOBACZ »



Tych fachowców najczęściej poszukują Polacy »

Ogromna skuteczność tłumienia hałasu! Sprawdź »

3/4 Polaków deklaruje, że potrzebuje fachowca do wykonania pracy w domu lub mieszkaniu. Najczęściej poszukiwanym jest...
czytaj dalej »

Jak skutecznie wytłumić dźwięki w pomieszczeniach? Czym zaizolować podłogi, ściany i sufity? czytaj dalej »

Czym skutecznie zaizolować fundament?

Zadaniem hydroizolacji jest zablokowanie dostępu wody i wilgoci do wnętrza obiektu budowlanego. Istnieje kilka rodzajów izolacji krystalizujących, a ich znajomość ułatwia zaprojektowanie i wykonanie szczelnej budowli. czytaj dalej »

 


Co warto wiedzieć o polimocznikach?

Doskonałe rozwiązanie do izolacji dachów płaskich »

Technologia polimoczników oparta jest na zastosowaniu dwuskładnikowych powłok nakładanych metodą natrysku... czytaj dalej » Hydroizolacja dachów odbywa się przy pomocy wałków lub natryskowo - najlepszą w danym przypadku metodę dobiera się... czytaj dalej »

Ochroń wnętrze domu przed silnym słońcem » »


Markizy, żaluzje, pergole, rolety - które rozwiązanie sprawdzi się w Twoim przypadku? ZOBACZ »


Fakty i mity na temat szarego styropianu »

Jak zabezpieczyć rury przed stratami ciepła?

Od kilku lat rośnie popyt na styropiany szare. W Niemczech i Szwajcarii większość spr... czytaj dalej » Czym powinieneś kierować się przy wyborze odpowiedniej izolacji rur? czytaj dalej »

Akustyczne płyty ścienne i sufitowe »

Energooszczędne płyty warstwowe z izolacją z wełny mineralnej o unikalnych właściwościach przeciwpożarowych i strukturalnych...  czytaj dalej »


Jak zabepieczyć ocieplenie przed rwącym wiatrem?

Wykańczasz dom i potrzebne Ci wysokiej jakości materiały?

Siły działające na wybrany system ociepleń przenoszone są zarówno przez zaprawę klejową, jak i łączniki fasadowe. Dzięki...
czytaj dalej »

Dopasuj rozwiązanie do Twoich potrzeb i rodzaju wykonywach prac... czytaj dalej »

Jak trwale zabezpieczyć budynki przed wodą?

Skutecznie zabezpiecz budowane konstrukcje przed pożarem »

Rozwijamy kreatywne rozwiązania dla osiągniecia pożądanego sukcesu nawet w przypadku specjalnych projektów czytaj dalej » Masywne elementy budowlane w starych obiektach często nie spełniają wymagań przeciwpożarowych określonych w obowiązujących przepisach. czytaj dalej »

Jak naprawić przeciekający dach lub balkon?


Nowoczesne technologie umożliwiają łatwą i szybką aplikację produktu, co pozwala zmniejszyć koszty i skrócić czas wykonania prac. ZOBACZ »



prof. dr hab. inż. Jerzy Hoła
prof. dr hab. inż. Jerzy Hoła
Ukończył Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego Politechniki Wrocławskiej. Pracuje na Wydziale Budownictwa Lądowego i Wodnego Politechniki Wrocławskiej jako profesor zwyczajny i pełni funkcję dziek... więcej »
dr inż. Łukasz Sadowski
dr inż. Łukasz Sadowski
Ukończył Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego Politechniki Wrocławskiej. Pracuje na Wydziale Budownictwa Lądowego i Wodnego Politechniki Wrocławskiej jako adiunkt. Zawodowo interesuje się budownic... więcej »
Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników portalu Izolacje.com.pl... dowiedz się więcej »
Triflex Polska Triflex Polska
Triflex zyskał na rynku europejskim pozycję lidera w zakresie opracowywania, kompleksowego doradztwa oraz zastosowania uszczelnień i powłok...
7/8/2019

Aktualny numer:

Izolacje 7/8/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Wtórne hydroizolacje poziome
  • - Mocowanie elewacji wentylowanych
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl

.