Pobierz pełny numer IZOLACJI

Pełny numer IZOLACJI 6/2018 [PDF]

możesz pobrać BEZPŁATNIE - po prostu ZAREJESTRUJ konto w portalu

Nieniszcząca ocena struktury płyt włóknisto-cementowych po awarii pieca tunelowego

Opis badań
Widok stanowiska badawczego do pomiaru metodą emisji akustycznej
Widok stanowiska badawczego do pomiaru metodą emisji akustycznej
Archiwa autorów
Ciąg dalszy artykułu...

Opis badań

Badaniom poddano dwie płyty włóknisto-cementowe:

  • pierwszą stanowiła płyta, która przebywała w piecu tunelowym podczas wspomnianej wcześniej awarii (oznaczona jako "płyta PA"),
  • natomiast dla porównania jako płytę referencyjną do badań wykorzystano płytę tego samego typu, z tej samej partii produkcyjnej, która została wysuszona w prawidłowych warunkach (oznaczona jako "płyta PR").

Z każdej płyty wycięto do badań po 10 próbek o wymiarach 20×100 mm. Badanie przeprowadzono z wykorzystaniem nieniszczącej metody emisji akustycznej przy próbie trójpunktowego zginania (FOT. 5-6).

Dla badanych płyt określano także wartości wytrzymałości na zginanie MOR według zależności (1) podanej w normie [4]:

  (1)

gdzie:

MOR - wytrzymałość na zginanie, [MPa],
F - siła niszcząca, [N],
ls - rozstaw podpór, [mm],
b - szerokość próbki, [mm],
e - średnia grubość próbki, [mm].

FOT. 5–6 Widok stanowiska badawczego do pomiaru metodą emisji akustycznej (5) wraz z powiększeniem próbki płyty włóknisto-cementowej w trakcie badania (6); fot. archiwa autorów (T. Gorzelańczyk, K. Schabowicz, M. Szymków)
FOT. 5-6. Widok stanowiska badawczego do pomiaru metodą emisji akustycznej (5) wraz z powiększeniem próbki płyty włóknisto-cementowej w trakcie badania (6); fot. archiwa autorów 

Do badania trójpunktowego zginania wykorzystano maszynę wytrzymałościową PASCAL MIKROPRASA μP - 3 kN o zakresie obciążenia od 0 do 3 kN.

Badania prowadzono przy ustawieniu stałego przyrostu przemieszczenia trawersy wynoszącego 0,1 mm/min. W trakcie badania rejestrowanymi deskryptorami emisji akustycznej w funkcji czasu były tempo zdarzeń Nzd i suma zdarzeń ∑Nzd oraz charakterystyki widm akustycznych zarejestrowanych zdarzeń EA. Następnie w celu wykazania zmian zachodzących w strukturze płyt pod wpływem wysokiej temperatury, autorzy posłużyli się sztucznymi sieciami neuronowymi jednokierunkowymi wielowarstwowymi ze wsteczną propagacją błędu.

RYS. 1. Ogólny schemat postępowania w celu identyfikacji zmian zachodzących w strukturze płyt włóknisto-cementowych pod wpływem oddziaływania wysokiej temperatury z wykorzystaniem sztucznych sieci neuronowych; rys. archiwa autorów (T. Gorzelańczyk, K. Schabowicz, M. Szymków)
RYS. 1. Ogólny schemat postępowania w celu identyfikacji zmian zachodzących w strukturze płyt włóknisto-cementowych pod wpływem oddziaływania wysokiej temperatury z wykorzystaniem sztucznych sieci neuronowych; rys. archiwa autorów

Przyjęto ogólny schemat postępowania (RYS. 1), w którym można wyróżnić trzy segmenty. I tak:

  • Segment 1 jest to baza wiedzy, stanowią ją wyniki z przeprowadzonych wcześniej przez autorów badań doświadczalnych płyt włóknisto-cementowych poddanych działaniu wysokich temperatur.
    Danymi wejściowymi są wzorcowe charakterystyki widmowe przypisane w sposób doświadczalny dla sygnałów towarzyszących pękaniu włókien pochodzących z płyt włóknisto-cementowych w stanie powietrznosuchym, dla sygnałów towarzyszących pękaniu matrycy pochodzących z płyt wypalonych w temperaturze 230°C przez 3 godziny oraz dla tła (szumu). Dane te zapisano do pliku i wprowadzono do segmentu 2, jako parametry wejściowe dla sztucznych sieci neuronowych.
  • Segment 2 to proces uczenia i testowania sztucznych sieci neuronowych – wykonanie tak zwanych symulacji sieciowych. Wyuczoną sieć neuronową, mającą zapamiętane wartości uzyskane podczas nauki, wykorzystywano do rozpoznawania wzorców. Dane wyjściowe z segmentu 2 analizowano w segmencie 3.
  • Segment 3 to analiza rezultatów otrzymanych z segmentu 2 oraz filtracja zapisów zarejestrowanych sygnałów emisji akustycznej podczas zginania.
    Do segmentu tego podawano dwie pary danych wejściowych. Jedną stanowiły dane pochodzące z segmentu 2, uzyskiwane z pomocą wyuczonej sztucznej sieci neuronowej, drugą natomiast stanowiły dane pochodzące z zapisu metodą emisji akustycznej sygnałów podczas próby zginania.
    Na wyjściu z tego segmentu otrzymano rozpoznane sygnały EA, które były podstawą do identyfikacji zmian destrukcyjnych zachodzących w strukturze płyt włóknisto-cementowych pod wpływem oddziaływania wysokiej temperatury, która panowała w piecu tunelowym podczas awarii.

W celu weryfikacji wyników uzyskanych metodą emisji akustycznej wykorzystano metodę optyczną z wykorzystaniem elektronowego mikroskopu skaningowego (SEM), którego wygląd i parametry podano w [15].

Wyniki badań i ich analiza

W TAB. 1 przedstawiono rezultaty otrzymane podczas trójpunktowego zginania i rejestracji sygnałów z wykorzystaniem metody emisji akustycznej dla badanych płyt.

TABELA 1. Zestawienie uśrednionej wartości określonej wytrzymałości na zginanie MOR oraz przykładowej sumy zdarzeń ΣNzd

Z kolei na RYS. 2 przedstawiono zarejestrowaną zależności σε dla płyty PA i płyty PR. Zaznaczono na nim także określone wytrzymałości na zginanie MOR.

RYS. 2. Przykładowa zależność σ–ε przy zginaniu dla płyty PA oraz płyty PR wraz z zaznaczonymi wartościami wytrzymałości na zginanie MOR; rys. archiwa autorów (T. Gorzelańczyk, K. Schabowicz, M. Szymków)
RYS. 2. Przykładowa zależność σ–ε przy zginaniu dla płyty PA oraz płyty PR wraz z zaznaczonymi wartościami wytrzymałości na zginanie MOR; rys. archiwa autorów

Na podstawie analizy wyników zestawionych w TAB. 1 i na RYS. 2 widać, że różnica w wytrzymałości na zginanie MOR pomiędzy płytami wynosi około 5%. Można więc przyjąć, że w zasadzie zawiera się w granicach błędu pomiarów. Dlatego też otrzymana niewielka zmiana wytrzymałości na zginanie MOR nie pozwala wnioskować, że podczas awarii pieca tunelowego nastąpiły destrukcyjne zmiany w strukturze suszonej płyty PA.

Ponieważ uzyskane wyniki nie były satysfakcjonujące dla autorów, przeprowadzono analizę zarejestrowanych zdarzeń EA z wykorzystaniem sztucznych sieci neuronowych według schematu postępowania pokazanego na RYS. 1.

Ostatecznym etapem analizy sygnałów EA jest rozpoznanie zarejestrowanych zdarzeń i przypisanie ich do sygnałów towarzyszących pękaniu włókien oraz matrycy cementowej.

Na RYS. 3 i RYS. 4 przedstawiono zapis tempa zdarzeń Nzd i naprężeń zginających σm w funkcji czasu badania, odpowiednio dla płyty PA oraz płyty PR wraz z naniesioną identyfikacją wzorcowych charakterystyk widmowych.

RYS. 3. Zapis tempa zdarzeń Nzd i naprężeń zginających σm w funkcji czasu dla płyty PA wraz z naniesioną identyfikacją wzorcowych charakterystyk widmowych; rys. archiwa autorów (T. Gorzelańczyk, K. Schabowicz, M. Szymków)
RYS. 3. Zapis tempa zdarzeń Nzd i naprężeń zginających σm w funkcji czasu dla płyty PA wraz z naniesioną identyfikacją wzorcowych charakterystyk widmowych; rys. archiwa autorów
RYS. 4. Zapis tempa zdarzeń Nzd i naprężeń zginających σm w funkcji czasu dla płyty PR wraz z naniesioną identyfikacją wzorcowych charakterystyk widmowych; rys. archiwa autorów (T. Gorzelańczyk, K. Schabowicz, M. Szymków)
RYS. 4. Zapis tempa zdarzeń Nzd i naprężeń zginających σm w funkcji czasu dla płyty PR wraz z naniesioną identyfikacją wzorcowych charakterystyk widmowych; rys. archiwa autorów

W TAB. 2 przedstawiono przykładowe rezultaty rozpoznanych zdarzeń dla płyty PA i PR po procesie uczenia sztucznej sieci neuronowej.

Na podstawie analizy RYS. 3 i RYS. 4 oraz rezultatów zawartych w TAB. 2 widać, że dla płyty PA podczas próby trójpunktowego zginania zarejestrowano znacznie mniejszą liczbę zdarzeń towarzyszących pękaniu włókien, w porównaniu z płytą PR. Na tej podstawie można już przypuszczać, że w strukturze płyty PA zaszły destrukcyjne zmiany, mianowicie wskutek działania wysokiej temperatury podczas awarii pieca tunelowego część włókien została "wypalona".

Aby potwierdzić te przypuszczenia, wykonano dodatkowe badania z wykorzystaniem elektronowego mikroskopu skaningowego. Rezultaty otrzymane z wykorzystaniem tej metody przedstawiono w postaci obrazów pokazanych przykładowo na FOT. 7-8.

Na podstawie analizy obrazów przedstawionych na RYS. 4 widać, że w strukturze badanej płyty PA widoczne są liczne kawerny i wyżłobienia po wyrwanych włóknach podczas próby zginania.

TABELA 2. Zestawienie rezultatów rozpoznanych zdarzeń dla płyty PA i PR po procesie uczenia sztucznej sieci neuronowej
TABELA 2. Zestawienie rezultatów rozpoznanych zdarzeń dla płyty PA i PR po procesie uczenia sztucznej sieci neuronowej
FOT. 7-8. Obrazy uzyskane przy użyciu elektronowego mikroskopu skaningowego dla płyty PA: powiększenie ×250 (7), powiększenie ×500 (8); fot. archiwa autorów

W płycie tej zaobserwowano też, że część włókien jest wypalona lub wtopiona w matrycę. Biorąc powyższe pod uwagę, można z pewnością stwierdzić, że wskutek awarii pieca tunelowego i tym samym działania wysokiej temperatury, struktura płyty włóknisto-cementowej uległa widocznej destrukcji.

Podsumowanie

W artykule przedstawiono rezultaty badań wpływu wysokiej temperatury w wyniku awarii pieca tunelowego na destrukcję struktury płyty włóknisto-cementowej. Badaniom poddano dwie płyty włóknisto-cementowe. Jedną stanowiła płyta, która przebywała w piecu tunelowym podczas awarii, a drugą płyta referencyjna, która została wysuszona w prawidłowych warunkach. Na podstawie przeprowadzonych badań autorzy wysunęli wniosek, że ocenianie jakości i tym samym przydatności płyt włóknisto-cementowych tylko na podstawie wytrzymałości na zginanie MOR jest niewystarczające. Postępowanie takie może doprowadzić do sytuacji, w której uszkodzone płyty włóknisto-cementowe (np. wskutek awarii urządzeń podczas produkcji) zostaną wbudowane na elewacje budynków, co bezpośrednio zagraża bezpieczeństwu użytkowania takich elewacji.

Literatura

1. Strona internetowa: www.equitone.com.
2. Strona internetowa: www.cembrit.com.
3. Strona internetowa: www.de.wikipedia.org/wiki/Ludwig_Hatschek.
4. PN-EN 12467+A1:2016-08, "Płyty płaskie włóknisto­‑cementowe. Charakterystyka wyrobu i metody badań".
5. T. Gorzelańczyk, K. Schabowicz, "Badania płyt włóknisto-cementowych zawierających materiały z recyklingu", "Materiały Budowlane" 10/2015, s. 27-29.
6. T. Gorzelańczyk, K. Schabowicz, "Rewitalizacja elewacji budynków z zastosowaniem płyt włóknisto-cementowych", "Materiały Budowlane" 11/2015, s. 163-165.
7. K. Schabowicz, T. Gorzelańczyk, M. Szymków, "Elewacje wentylowane", Architektura Murator, nr 6, dod. "Warsztat Architekta" nr 3/2017, s. 36-53.
8. Z. Ranachowski, K. Schabowicz, "The Fabrication, Testing and Application of fibre cement boards”, Cambridge Scholars Publishing, Newcastle 2018.
9. M. Ardanuy, J. Claramunt, R.D. Toledo Filho, "Cellulosic Fiber Reinforced Cement-Based Composites: A Review of Recent Research", "Construction and Building Materials" vol. 79/2015, pp. 115-128.
10. J. Claramunt, M. Ardanuy, J.A. García-Hortal, "Effect of drying and rewetting cycles on the structure and physicochemical characteristics of softwood fibres for reinforcement of cementitious composites", "Carbohydrate Polymers", 79/2010, pp. 200-205.
11. A.M. Cooke, S. Akers, "The effect of aluminous additives on the properties of Autoclaved Cellulose Fibre Cement", IIBCC, Madrid 2008.
12. R. Drelich, T. Gorzelańczyk, M. Pakuła, K. Schabowicz, "Automated Control of Cellulose Fibre Cement Boards with a Non-Contact Ultrasound Scanner", Automation in Construction, 57/2015, pp. 55-63.
13. T. Gorzelańczyk, K. Schabowicz, "Non-Destructive Testing of Moisture in Cellulose Fiber Cement Boards", 11th European Conference on Non-Destructive Testing (ECNDT), Prague 2014.
14. T. Gorzelańczyk, K. Schabowicz, M. Szymków, "Nieniszczące badania płyt włóknisto-cementowych z wykorzystaniem emisji akustycznej", "Przegląd Spawalnictwa" 10/2016, s. 35-38.
15. A. Adamczak-Bugno, T. Gorzelańczyk, A. Krampikowska, M. Szymków, "Nieniszczące badania struktury materiałów włóknisto-cementowych z użyciem elektronowego mikroskopu skaningowego", "Badania Nieniszczące i Diagnostyka" 3/2017, s. 20-23.
16. Z. Ranachowski, K. Schabowicz, T. Gorzelańczyk, S. Kudela, T. Dvorak, "Visualization of fibers and voids inside industrial fiber concrete boards", "Material Science & Engineering International Journal", 4/2017.

DOŁĄCZ DO NEWSLETTERA – kliknij tutaj »

[płyty włóknocementowe, prace badawcze, płyty włóknisto-cementowe, materiały kompozytowe, piec tunelowy, awaria pieca, włóknocement, okładziny elewacyjne]

Artykuł pochodzi z: miesięcznika IZOLACJE 9/2018

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Zarabiaj pieniądze sprzedając prąd »

Maksymalną mocą jaką można wykorzystać bezpośrednio z energii słonecznej na jednym metrze kwadratowym powierzchni jest tzw. stała słoneczna, która wynosi...  czytaj dalej »


Czego użyć do izolacji balkonu, a czego do izolacji dachu?

Jak uzyskać pełne uprawnienia architektoniczne?

Najczęściej spotykane w polskim budownictwie dachy to dachy płaskie, pokryte papą lub blachą, więc... czytaj dalej » Co zrobić, by samodzielnie wykonywać zawód architekta w Polsce i UE? czytaj dalej »

Jak i czym ocieplić poddasze?


W systemie termoizolacji na krokwiach, która z pewnością jest najbardziej efektywną metodą termoizolacji, stosuje się... ZOBACZ »



Gdy ważna jest termoizolacyjność i estetyka...

Tłumienie dźwięków uderzeniowych i drgań budynków. Zobacz »

Ukryte mocowanie oznacza, że łączniki płyt są niewidoczne, co poprawia...
czytaj dalej »

Zapewnienie dobrej wibroakustyki dla budynku to coraz częściej wyzwanie dla świadomych i wymagających... czytaj dalej »

Jak zapewnić trwałość mocowania elewacji?


Wsporniki przejmują ciężar muru i za pomocą zabetonowanych szyn kotwiących lub kotew przekazują go na ścianę nośną... ZOBACZ »


Chcesz ograniczyć straty ciepła z budynku? Zobacz »

Jak usunąć wilgoć ze ścian?

W obecnych czasach rosnące ceny energii cieplnej i eketrycznej skłaniają do analizy strat ciepła w budynkach mieszkalnych. Jedynym sposobem ograniczenia kosztów jest...
czytaj dalej »

Wilgoć pojawiająca się w budynku i związana z nią pleśń szkodzą naszemu zdrowiu, powodują wyższe rachunki za ogrzewanie i niszczą mury. czytaj dalej »

Jak dobrać posadzkę do obiektu?


Wybierz posadzkę, która będzie funkcjonalna i łatwa i czyszczeniu... ZOBACZ »


Dowiedz się więcej o hydroizolacji dachów »

Popularność tego materiału rośnie. Dlaczego?

Dostarczamy innowacyjne systemy hydroizolacji oraz pokryć dachowych, mające na celu zmianę sposobu życia i pracy naszych klientów... czytaj dalej » To nowoczesny materiał termoizolacyjny, który zdobył... czytaj dalej »

Czego użyć do izolacji kanałów wentylacyjnych?


Systemy ochrony energii w budownictwie i w instalacjach technicznych, spełniają najbardziej restrykcyjne normy europejskie definiując... ZOBACZ »


Fakty i mity na temat szarego styropianu »

Szukasz wpustu balkonowego dobrej jakości?

Od kilku lat rośnie popyt na styropiany szare. W Niemczech i Szwajcarii większość spr... czytaj dalej » Wpust balkonowy prosty, wpust balkonowy skośny, ogrzewany lub nieogrzewany? Co wybrać? czytaj dalej »

Czego jeszcze nie wiesz o izolacji natryskowej?


Poliole to grupa wyrobów przeznaczonych do wytwarzania szerokiej gamy poliuretanów, które... ZOBACZ »


dr hab. inż. Krzysztof Schabowicz
dr hab. inż. Krzysztof Schabowicz
Krzysztof Schabowicz ukończył Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego Politechniki Wrocławskiej, na którym obecnie pracuje jako profesor PWr. Zawodowo interesuje się badaniami nowych materiałów ... więcej »
dr inż. Tomasz Gorzelańczyk
dr inż. Tomasz Gorzelańczyk
Tomasz Gorzelańczyk ukończył Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego Politechniki Wrocławskiej, na którym obecnie pracuje jako adiunkt. Zawodowo interesuje się badaniami nieniszczącymi betonów ... więcej »
mgr inż. Mateusz Szymków
mgr inż. Mateusz Szymków
Mateusz Szymków ukończył Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego Politechniki Wrocławskiej. Posiada uprawnienia budowlane bez ograniczeń. Pełnił funkcję kierownika budowy na ponad 15 obiektach ... 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 »
Synthos S.A. Synthos S.A.
Grupa Kapitałowa Synthos S.A. jest jednym z największych producentów surowców chemicznych w Polsce. Spółka jest pierwszym w Europie...
11/12/2019

Aktualny numer:

Izolacje 11/12/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Modernizacja poddaszy użytkowych
  • - Okładziny podłogowe
Zobacz szczegóły
Ulga remontowo-modernizacyjna w PIT 2017

Ulga remontowo-modernizacyjna w PIT 2017

W aktualnych przepisach prawa podatkowego nie znajdziemy wielu ulg, które obowiązywały w poprzednich latach. Wśród nich jest ulga remontowo- modernizacyjna. Niektórzy...
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

.