Арленинов Пётр Дмитриевич, канд. техн. наук, заместитель заведующего лабораторией; доцент
109428, г. Москва, 2-я Институтская ул., 6, корп. 5
129337, г. Москва, Ярославское шоссе, 26
Petr D. Arleninov, PhD, Research, Development
6, 2-ya Institutskaya Str., 109428, Moscow
26, Yaroslavskoe Road, 129337, Moscow
Актуальность. Рассматривается проблема отсутствия апробированных методик неразрушающего контроля качества бетона в конструкциях, внешняя поверхность которых закрыта стальным листом (трубобетонные колонны, конструкции с внешним листовым армированием и несъемной опалубкой). Существующие методы, такие как визуальный контроль с помощью камер, обладают существенными недостатками, включая субъективность, технологические ограничения и невозможность проверки уже возведенных конструкций.
Цель. Разработка и экспериментальная апробация методики неразрушающего тепловизионного контроля сплошности бетона в композитных конструкциях со стальной облицовкой.
Материалы и методы. В качестве решения предлагается инновационная методика, основанная на тепловизионном контроле внешней поверхности стального листа. Ее физическая суть заключается в регистрации тепловизором температурных аномалий, возникающих изза различной теплопроводности монолитного бетона и дефектов (полости, инородные включения). Метод применяется в двух режимах: пассивном – в период экзотермического тепловыделения при твердении бетона, а также активном – с искусственным нагревом или принудительным охлаждением конструкции для усиления теплового контраста.
Результаты. Методика была успешно апробирована на двух типах реальных конструкций: высотной трубобетонной колонне и армоопалубочном блоке с внешним листовым армированием. В ходе экспериментов, включавших закладку искусственных дефектов, продемонстрирована возможность надежного обнаружения дефектов, расположенных как вплотную к стальному листу, так и на глубине до 10 см. Эффективность метода подтверждена как на пике экзотермии, так и через 60 сут после бетонирования.
Полученные положительные результаты показывают перспективность методики для промышленного применения в качестве надежного инструмента контроля сплошности бетона в сложных композитных конструкциях.
This article addresses the lack of proven non-destructive testing of the concrete quality in structures with an outer steel shell, such as concrete-filled steel tubes and structures with external steel plating or permanent formwork. Such methods as visual monitoring with cameras, have significant drawbacks, including subjectivity, technological limitations, and inability to inspect completed structures.
Purpose: The aim of this work is the development and validation of non-destructive testing of concrete structure with outer steel shell using heat transfer principles.
Methodology/approach: The proposed innovative methodology is based on thermal imaging of the outer steel surface. Its physical principle involves a thermal imager to detect temperature anomalies caused by the different thermal conductivity of solid concrete and defects (voids, inclusions). The method is applied in two modes. The passive mode utilizes exothermic heat releasing during the concrete curing, and the active mode involves the artificial heating or forced cooling of the structure to enhance thermal contrast.
Research findings: The proposed methodology was successfully tested on two types of real structures: a high-rise concrete-filled steel tube column and a wall segment with the outer steel shell plating. Experiments involving artificially created defects demonstrate the reliable flaw detection directly against the steel sheet and at a 10 cm depth. The effectiveness of this method is confirmed both during the peak exothermic reaction and after 60 days of concreting.
Research implication: This methodology can be used in industries as a reliable tool for monitoring the concrete integrity in complex composite structures.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.