¿Ensayos no destructivos de resistencia del hormigón?
Con el rápido desarrollo y la madurez de la tecnología de pruebas no destructivas, el papel de la tecnología de pruebas no destructivas en proyectos de construcción se ha vuelto cada vez más obvio. No solo se ha convertido en uno de los métodos de detección y análisis de accidentes de ingeniería, sino también en una herramienta para el control de calidad de la ingeniería y el monitoreo de la confiabilidad durante el uso de estructuras. Se puede decir que tiene su lugar en todo el proceso de construcción, aceptación y uso.
Los ensayos no destructivos de resistencia del hormigón se pueden dividir en métodos semidestructivos, métodos no destructivos y métodos integrales según sus principios. Los métodos comunes incluyen el método de rebote, el método ultrasónico, el método de extracción, el método de perforación con núcleo y el método combinado de rebote ultrasónico. En los últimos años, aunque no ha habido nuevos avances en la teoría básica, se han logrado ciertos resultados en la investigación sobre métodos de detección, procesamiento de datos y tecnología de evaluación. No solo se amplía el rango de detección, sino que también se mejora la precisión de la detección. Por ejemplo, el método de rebote se puede utilizar actualmente para detectar hormigón reciclado, y el método combinado de rebote ultrasónico se puede utilizar incluso para evaluar el hormigón congelado y descongelado. En comparación con otros métodos, la investigación sobre métodos integrales ha logrado grandes avances, lo que indica que los métodos integrales serán la principal dirección de investigación de los métodos de detección en el futuro. Las últimas investigaciones sobre tecnología de evaluación y procesamiento de datos incluyen principalmente: el uso de modelos de regresión inversa para introducir la estimación de intervalos y la introducción de tecnología madura de redes neuronales artificiales (ANN) en el campo del análisis de datos no lineales.
1. Teoría básica e instrumentos de ensayo para ensayos no destructivos de resistencia del hormigón.
El método de ensayo no destructivo de la resistencia del hormigón debe basarse en la relación entre la resistencia del hormigón y las cantidades físicas adecuadas. Para encontrar cantidades físicas que estén estrechamente relacionadas con la resistencia del hormigón y que puedan medirse directamente en estructuras o componentes utilizando métodos no destructivos, a menudo se utilizan métodos de regresión y deductivos. Aunque el método deductivo es más universal que el método de regresión, el primero todavía se utiliza ampliamente debido a la falta de investigaciones sobre la relación entre la fuerza y las cantidades físicas en el pasado. En los últimos años, con el desarrollo de la ciencia básica, se han sentado las bases para el estudio de la relación teórica entre las propiedades del hormigón y las cantidades físicas.
La mayoría de los métodos de ensayo no destructivos utilizados actualmente calculan la resistencia del hormigón a través de sus características tensión-deformación, compacidad y porosidad. Por lo tanto, es necesario establecer una relación teórica entre las características tensión-deformación del hormigón y su relación de huecos y su resistencia. Hasta ahora, se sabe a partir de los resultados de la investigación teórica que la resistencia del hormigón no sólo es función de las propiedades elásticas, sino también de las propiedades plásticas y de las condiciones experimentales. Para mejorar la precisión de las pruebas no destructivas, estos dos factores deben reflejarse simultáneamente. Al mismo tiempo, los resultados de la investigación también muestran que cuando se utilizan indicadores de densidad del material o de porosidad para medir la resistencia del hormigón, aunque la porosidad es el principal factor que influye en la resistencia, no basta con reflejar simplemente la resistencia potencial y el poro. Se debe utilizar la estructura del material para mejorar la resistencia del hormigón. Un factor de referencia importante para la precisión de la detección. Esto señala la dirección para los métodos de prueba no destructivos basados en la porosidad, como la radiografía y el método de penetración. Aunque la investigación sobre teoría básica es difícil y lenta, y pocas personas la han estudiado en los últimos años, es una parte indispensable de la investigación general sobre tecnología de pruebas no destructivas y debería atraer suficiente atención.
Con el desarrollo de métodos de prueba y tecnología electrónica, los instrumentos de prueba no destructivos también se han desarrollado a un nuevo nivel. En la actualidad, las tendencias de investigación de instrumentos de prueba en el país y en el extranjero incluyen principalmente las siguientes tendencias: diversificación, inteligencia, especialización, miniaturización, integración e intensificación de instrumentos de sistemas de detección. La investigación sobre instrumentos de prueba es también la base para el desarrollo de tecnología de pruebas no destructivas. En la actualidad, el nivel de desarrollo de la industria electrónica de mi país es suficiente para proporcionar una variedad de instrumentos avanzados, pero cómo integrar estrechamente la tecnología electrónica y la tecnología de prueba es un problema que actualmente debemos resolver.
2. Métodos de ensayo no destructivos de la resistencia del hormigón
En los últimos años, la investigación sobre métodos de ensayo no destructivos de la resistencia del hormigón ha logrado ciertos avances. A continuación lo explicaremos desde los aspectos de método semidestructivo, método no destructivo y método integral.
1. Método semidestructivo
El método semidestructivo consiste en realizar experimentos de daños directamente en la estructura o los componentes, o perforar directamente muestras de núcleos sin afectar la capacidad de carga de la estructura. o componentes. Realizar experimentos de destrucción. Luego, basándose en la correlación entre el valor de prueba y la resistencia estándar del hormigón estructural, se convierte en un valor de conversión de resistencia estándar y el valor estimado o resistencia característica del valor de resistencia estándar se calcula en base a esto. Estos métodos incluyen extracción, perforación con núcleos y voladuras. La característica de este método es obtener la resistencia real al daño del hormigón estructural mediante pruebas destructivas locales, por lo que es intuitivo y confiable, y los resultados de las pruebas son fácilmente aceptados por las personas.
Su desventaja es que causa daños locales a la estructura y necesita reparación, y no es adecuado para inspecciones integrales a gran escala.
Dado que la resistencia del método de extracción es a menudo discreta y su confiabilidad no es tan buena como la del método de perforación con núcleo, y los resultados de las pruebas del método objetivo se ven significativamente afectados por el agregado, el El método de perforación con núcleo es actualmente el método de semirremolque más utilizado en ingeniería. Para ello se formuló el “Reglamento Técnico para Ensayos de Resistencia del Concreto mediante el Método de Perforación de Núcleos” (CECS03:08). Sin embargo, no es adecuado para uso a gran escala en la misma estructura porque causará daños locales a la estructura o a los componentes. Por lo tanto, tanto en el país como en el extranjero se recomienda la combinación del método de perforación con núcleo y otros métodos de prueba no destructivos. Por un lado, se utilizan métodos no destructivos para detectar la uniformidad del hormigón para reducir el número de núcleos de perforación y, por otro lado, se utilizan métodos no destructivos para corregir los resultados de la detección y mejorar la confiabilidad. Por lo tanto, en los últimos años, se han realizado pocos estudios sobre el método de perforación con núcleo por sí solo para detectar la resistencia del hormigón, y se han centrado más investigaciones en la combinación del método de perforación con núcleo con otros métodos de prueba no destructivos.
En los últimos años, a medida que han aumentado los requisitos de seguridad estructural y resistencia a terremotos de las personas, la proporción de refuerzo de los componentes se ha vuelto cada vez mayor y el espacio entre las barras de acero se ha vuelto cada vez más pequeño. Por ejemplo, el espaciado entre las barras de acero longitudinales en vigas y columnas de concreto y estribos en áreas densas es en su mayoría inferior a 100 mm, y algunas están por debajo de 75 mm. Según CECS03:88, es difícil evitar no tomar barras de acero del núcleo. muestra, y las barras de acero tienen una mayor resistencia a la muestra del núcleo. La influencia de la resistencia a la compresión es un problema complejo que aún no se ha resuelto, lo que afecta en gran medida la precisión de la detección y la confiabilidad del método de perforación del núcleo. Por lo tanto, el estudio de muestras de núcleos de pequeño diámetro para detectar hormigón estructural es la principal dirección de investigación del método de perforación con núcleos. La investigación experimental muestra que es factible y eficaz utilizar muestras de núcleos de pequeño diámetro para detectar hormigón comercial y hormigón de alta resistencia, y que puede promoverse y aplicarse en la práctica de la ingeniería.
2. Método no destructivo
El método no destructivo se basa en la correlación entre la resistencia del hormigón y algunas cantidades físicas. Estas cantidades físicas se ensayan sin afectar ninguna propiedad del mismo. el concreto en la estructura o componentes, y luego calcule el valor de conversión de resistencia estándar del concreto probado en función de la correlación, y calcule el valor estimado o la resistencia característica del valor de resistencia estándar en base a esto. Existen métodos de rebote, métodos ultrasónicos, métodos de envejecimiento, etc. Este método se caracteriza por ser una prueba conveniente y de bajo costo, pero la confiabilidad de los resultados de la prueba depende de la correlación entre la magnitud física medida y la fuerza. Por lo tanto, se deben establecer fórmulas o curvas de calibración estrictas y relevantes antes de realizar la prueba. Porque esta correlación suele verse afectada por muchos factores. Por lo tanto, las fórmulas relevantes establecidas tienen sus limitaciones. Cuando las condiciones cambian, se deben realizar las correcciones correspondientes para garantizar la confiabilidad de los resultados del cálculo.
Entre los métodos de prueba no destructivos, el método de rebote se ha convertido en el método más utilizado en mi país debido a su estructura de instrumento simple, método simple y buena correlación entre el valor de detección y la resistencia del concreto bajo ciertas condiciones. Y bajo costo de detección. Uno de los métodos de prueba no destructivos. Por lo tanto, la mayor parte de la investigación de los últimos años se ha centrado en los campos relacionados del método de rebote. Actualmente, el método de rebote se puede utilizar no sólo para la detección de estructuras de hormigón convencionales, sino también para la detección de hormigón reciclado. De acuerdo con las diferentes tasas de reemplazo del agregado grueso reciclado, los investigadores utilizaron probadores de rebote de concreto comunes para detectar la resistencia a la compresión de los bloques de concreto reciclado. Los resultados muestran que el método de rebote se puede utilizar para detectar la resistencia a la compresión del hormigón reciclado. Además, mediante el análisis comparativo de varios modelos de regresión, se obtuvo una fórmula unificada de la curva de resistencia del hormigón reciclado. El análisis cuantitativo muestra que la precisión de la prueba cumple con los requisitos para el control de calidad del hormigón. Al mismo tiempo, para reflejar el impacto de la tasa de reemplazo del agregado grueso reciclado, los investigadores también proporcionaron curvas de resistencia y ecuaciones de regresión clasificadas por la tasa de reemplazo del agregado grueso reciclado. Finalmente, se compararon las curvas uniformes nacionales para el hormigón reciclado y el hormigón ordinario. Los resultados muestran que la dureza superficial del hormigón reciclado es menor que la del hormigón ordinario, pero a medida que aumenta la resistencia a la compresión, aumenta más rápido que la del hormigón ordinario. Al mismo tiempo, el método de rebote se aplica a la detección de tuberías de presión de hormigón con cilindros de acero pretensados. Mediante un análisis comparativo exhaustivo, se demuestra que el método de rebote se puede utilizar para detectar la resistencia del hormigón de las tuberías. Sin embargo, el método de rebote aún se encuentra en la etapa experimental y realmente no puede resolver problemas prácticos de ingeniería. Además, también está activa la investigación sobre la corrección del método de rebote. En la actualidad, los resultados del rebote se corrigen principalmente mediante el método de perforación con núcleo. Algunos estudiosos creen que la corrección del rebote mediante el método de perforación con núcleo puede considerarse como un método integral de perforación con núcleo y recuperación elástica. Por lo tanto, los resultados de la investigación en esta área se presentarán en la siguiente sección.
3. Método integral
El llamado método integral consiste en utilizar dos o más métodos de prueba no destructivos para obtener múltiples parámetros físicos y establecer una combinación integral de fuerza y múltiples parámetros físicos. Correlación de parámetros, evaluación integral de la resistencia del concreto desde diferentes ángulos.
Dado que el método integral utiliza muchos parámetros físicos, puede reflejar de manera integral los diversos factores que constituyen la resistencia del concreto y también puede compensar algunos factores que afectan la correlación entre la resistencia y las cantidades físicas. Por lo tanto, es más preciso y confiable que el método no. -método de ensayo destructivo de una sola cantidad física. Los métodos de síntesis más utilizados actualmente incluyen el método integral de rebote ultrasónico, el método integral de rebote de núcleo de perforación, etc. Entre ellos, el método combinado de rebote ultrasónico se ha utilizado ampliamente en mi país y se han formulado los reglamentos técnicos correspondientes (CECS02:08).
En los últimos años, a medida que aumentan los requisitos de las personas para obtener los resultados de las pruebas, el método integral ha recibido cada vez más atención. En la actualidad, el método integrado de rebote ultrasónico no solo puede detectar la resistencia del concreto a temperatura negativa y predecir la resistencia temprana del concreto, sino también evaluar la resistencia a la compresión del concreto congelado y descongelado. El método integral de rebote de perforación tiene buenas aplicaciones en pruebas de concreto estructural y comercial existente. Al mismo tiempo, en el estudio del coeficiente de corrección η en el método integral de rebote de perforación, se encontró que obedece a la distribución lognormal, lo que proporciona una base teórica correspondiente para eliminar datos anormales en proyectos reales. Actualmente existen otros estudios sobre métodos integrales, como el método integral de "rebote-ultrasonido-extracción" para detectar la resistencia del concreto y el método de pelado del núcleo de perforación para detectar la fuerza de unión del concreto reparado en el sitio. Para comprender mejor el estado de desarrollo de varios métodos de detección comúnmente utilizados, la siguiente tabla los compara:
En tercer lugar, procesamiento de datos
1. Fusión de datos basada en el modelo de regresión inversa. Estimación de intervalo
Para mejorar aún más la precisión de los resultados de detección, los resultados de estimación del método de rebote se han convertido en el estándar de aceptación de ingeniería. Las últimas investigaciones no solo introducen las ideas de fusión de datos y modelo de regresión inversa, sino que también utilizan la teoría de la prueba de confianza para dar el intervalo de confianza de la resistencia del hormigón de las estructuras de construcción bajo un cierto grado de confianza, y proporcionan los criterios para determinar si la La resistencia del hormigón está calificada o no calificada, formando un inverso. Un nuevo sistema para probar la resistencia del hormigón en estructuras de construcción utilizando el método de rebote de regresión. En comparación con los modelos de regresión tradicionales y los métodos de estimación puntual, el nuevo método no solo mejora la precisión de los resultados de las pruebas, sino que también es más consistente con la realidad de la ingeniería y puede emitir juicios cuantitativos sobre la resistencia del concreto.
2. Tecnología de redes neuronales artificiales
En vista de las limitaciones de los métodos de regresión en el análisis de datos de ensayos no destructivos de la resistencia del hormigón, las últimas investigaciones han introducido redes neuronales artificiales maduras en el campo de la tecnología de análisis de datos no lineales (ANN). Los resultados muestran que las redes neuronales artificiales son adecuadas para procesar este tipo de datos y compensan las deficiencias de los métodos de regresión en algunos aspectos. La Tabla 2 enumera los detalles y las diferencias sustanciales entre los métodos de regresión y los métodos de redes neuronales.
Además, los datos de alta dimensión que son difíciles de manejar con métodos de regresión se pueden utilizar como una forma para que las redes neuronales artificiales mejoren los errores. Por lo tanto, la introducción de redes neuronales artificiales agregará nuevas variables relevantes al análisis de datos de ensayos no destructivos de resistencia del concreto, permitiendo una investigación más profunda o extensa sobre temas relacionados con los ensayos no destructivos de resistencia del concreto y el procesamiento de datos. Sin embargo, en la actualidad, las redes neuronales artificiales rara vez se utilizan en el procesamiento de datos para pruebas no destructivas de resistencia del hormigón, y todavía existen algunos problemas que necesitan mejorarse. Los resultados del procesamiento pueden proporcionar referencia y complementar los resultados del procesamiento del método de regresión.
Cuatro. Conclusión
1. A juzgar por los resultados de la investigación actual, el método integral se ha convertido en la principal dirección de investigación debido a sus propias ventajas. Al mismo tiempo, a medida que aumentan aún más los requisitos de la gente para la tecnología de prueba, se cree que los métodos integrales serán la principal tendencia en las pruebas no destructivas de la resistencia del hormigón en el futuro.
2. En materia de procesamiento de datos, con la mejora continua de los requisitos de precisión de los resultados de las pruebas. A veces resulta difícil cumplir nuestros requisitos utilizando modelos de regresión tradicionales y métodos de estimación puntual. Por lo tanto, encontrar métodos de procesamiento de datos más efectivos y precisos es la principal dirección de futuras investigaciones.
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