Разработка методики контроля и прогноза прочности бетона в раннем возрасте методом акустической эмиссии

Введение. Приведено описание основных результатов выполненной в АО «НИЦ «Строительство» научно-исследовательской работы по теме: «Разработка методики контроля и прогноза прочности бетона в раннем возрасте методом акустической эмиссии».

Целью выполнения работы являлось получение экспериментальных данных для разработки методики контроля и прогноза прочности бетона в раннем возрасте методом акустической эмиссии.

Материалы и методы. Исследования проводились на бетонных смесях, изготовленных из тяжелого и мелкозернистого бетонов с минеральными и химическими добавками. Процесс твердения бетонов сопровождался регистрацией данных акустической эмиссии. Акустико-эмиссионный мониторинг проводился непрерывно в течение нескольких суток после бетонирования составов.

Результаты. По результатам проведенного исследования выявлены наиболее информативные параметры акустико-эмиссионных данных, которые коррелируют с прочностью бетона, разработаны автоматизированные алгоритмы контроля его прочности. На основании результатов измерения скорости распространения акустических волн и уменьшения коэффициента затухания акустических сигналов, а также выходу этих значений на плато, определены периоды завершения схватывания бетонных смесей. В ходе экспериментов определены оптимальные частотные характеристики преобразователей акустической эмиссии.

Выводы. Результаты исследований позволяют внедрить в практику строительства новый подход контроля прочностных свойств бетонов в раннем возрасте с использованием метода акустической эмиссии. Предложенный подход позволяет проводить контроль дистанционно, без присутствия оператора. К преимуществам предложенного подхода также относится его использование в труднодоступных местах, где применение других методов контроля затруднительно.

1. Сагайдак А.И., Бардаков В.В. Прогнозирование прочности бетона в процессе его твердения при помощи метода акустической эмиссии // <i>Дефектоскопия</i>. № 6. 2017. С. 40–47.

2. Hoduláková М., Topolář L., Kucharczyková B. The application of acoustic emission technique to monitor the early setting process of cement pastes. <i>MATEC Web of Conferences.</i> 2019. 4 р.

3. Trąmpczyński W., Goszczyńska B., Bacharz M. Acoustic emission for determining early age concrete damage as an important indicator of concrete quality. <i>Condition before Loading</i>. 2020, no. 13, 17 р.

4. Shawkey M.A., Abdelzaher M.A., Mahmoud H.M., Rashad M.M. Monitoring of acoustic emission behaviour during early-age cement paste hydration. <i>Materials 5th International conference on advanced sciences ICAS5: Materials Science and Engineering.</i> 2020, 7 p.

5. Rizzo P., Vandenbossche J.M., Nassiri S., X. Ni A Solitary. Wave-based sensor to monitor the setting of fresh concrete. <i>Sensors</i>. 2014, no. 14, pp. 12568–12584.

6. Grosse Christian U., Ohtsu М. Аcoustic emission testing: basics for research – аpplications in сivil еngineering [pdf]. 2008, 400 p. https://vdoc.pub/documents/acoustic-emission-testing-basics-forresearch-applications-in-civil-engineering-4fm86es8ll10 (Date of access 10.09.2021).

7. Shen G., Zhang J., Wu Zh. Advances in Acoustic Emission Technology. <i>Proceedings of the World Conference on Acoustic Emission</i>. Guangzhou, China, 2019, pp. 41–53.

8. Bardakov V.V., Sagaidak A.I. Forecasting of concrete strength during the hardening process by means of Acoustic Emission method. <i>Progress in Acoustic Emission. 8th International Conference on Acoustic Emission III AE</i>. Kyoto, 2016, pp. 105–110.

9. Dzaye E.D., Schutter G.D., Aggelis D.G. Study on mechanical acoustic emission sources in fresh concrete. <i>Archives of Civil and Mechanical Engineering</i>. 2018, no. 18, pp. 242–254.

10. Van Den Abeele, K. Desadeleer, W. De Schutter, G. & Wevers. Active and passive monitoring of the early hydration process in concrete using linear and nonlinear acoustics. <i>Cement and Concrete Research</i>. 2009, no. 39, pp. 426–432.

11. Chotard T., J. Smith, A. Rotureau, D. Fargeot, D. & C. Gault. Acoustic emission characterisation of calcium aluminate cement hydration at an early stage. J. Eur. Ceram. Soc. 2003, no. 23, pp. 387–398.

12. Di Bella C., Griffa M., Ulrich T.J., Lura P. Cement and concrete research early-age elastic properties of cement-based materials as a function of decreasing moisture content. <i>Cement and Concrete Research</i>. 2016, no. 89, pp. 87–96.

13. Lura P., Couch J., Jensen O.M., Weiss J. Earlyage acoustic emission measurements in hydrating cement paste: Evidence for cavitation during solidification due to self-desiccation. <i>Cement and Concrete Research</i>. 2009, no. 39, pp. 861–867.

14. Slowik V., Schmidt M., Fritzsch R. Capillary pressure in fresh cement-based materials and identification of the air entry value. <i>Cement and Concrete Composites</i>. 2008, no. 30, pp. 557–565.

15. Pazdera L., Topolar L., Korenska M., Smutny J., Bilek V. Advanced analysis of acoustic emission parameters during the concrete hardening for long time. <i>11th European Conference on Non-Destructive Testing</i>. 2014, pp. 1–8.