Μη Καταστροφικές Δοκιμές Σκυροδέματος

Transcript

1 Μη Καταστροφικές Δοκιμές Σκυροδέματος (και λοιποί έλεγχοι) Δρ. Σωτήρης Δέμης Ακαδημαϊκός Υπότροφος Εισαγωγή Ανάγκη επιτόπου προσδιορισμού ιδιοτήτων υλικών Ποιοτικός έλεγχος υφιστάμενων κατασκευών Αμφισβήτηση ποιότητας υλικών Εργασίες επεμβάσεων / ενισχύσεων Προσδιορίζονται ιδιότητες υλικών έμμεσα συμπεράσματα για άλλες ιδιότητες, χαρακτηριστικά υλικών κατασκευής Πρόκειται περί μεθόδων που αποσκοπούν στην εκτίμηση ιδιοτήτων, χαρακτηριστικών υλικού (παλαιών ή νέων ) κατασκευών βάσει πειραματικών διαδικασιών που δεν επιφέρουν (ή επιφέρουν ελάχιστη) ζημιά στη κατασκευή. 1

2 Είδη Ελέγχων Επιθεώρηση Προ-σεισμική Μετά-σεισμική Οπτικός Έλεγχος Είδη Ελέγχων Επιθεώρηση Προ-σεισμική Μετά-σεισμική Οπτικός Έλεγχος Ενόργανοι Έλεγχοι Εργαστήριο Επιτόπου Μη Καταστροφικοί (Έμμεσοι Έλεγχοι) Έλλειψη σωστής βαθμονόμησης ενδέχεται να έχουν μειωμένη αξιοπιστία Ημι-καταστροφικοί Πιο αξιόπιστοι αρκεί να επιλέγονται σωστά αντιπροσωπευτικές θέσεις 2

3 Εισαγωγή Μη-καταστροφικές μέθοδοι Μέθοδοι που στηρίζονται στη μέτρηση ιδιότητας σκυροδέματος (π.χ. επιφανειακή σκληρότητα, μέτρο ελαστικότητας) αντοχή, ανθεκτικότητα - προσοχή στη βαθμονόμηση Προσοχή στη βαθμονόμηση Κανονισμοί επιβάλλουν παράλληλη λήψη πυρήνων, με έμμεσες μεθόδους, για βαθμονόμηση Μέθοδοι που αποσκοπούν στον προσδιορισμό χαρακτηριστικών (θέση, διάμετρος, κατάσταση οπλισμού, περιεκτικότητα σε υγρασία κ.τ.λ) Ιδιαίτερο ενδιαφέρον: Μέθοδοι που στηρίζονται σε σχέσεις αντοχής, ιδιοτήτων (διασπορά 20-30%) Συσχέτιση με εργαστηριακές μεθόδους Αποτέλεσμα θεωρείται ενδεικτικό Χρήσιμο για σύγκριση ποιότητας σκυροδέματος από περιοχή σε περιοχή Επιθεώρηση Ενόργανοι Έλεγχοι Είδη Ελέγχων Οπτικός Έλεγχος Ενδοσκόπηση Πυρηνοληψία Κρουσίμετρο Αναπήδησης Εξόλκευση Ήλου Δοκιμή Διέισδυσης (Windsor) Μέθοδοι Τασικών Κυμάτων Ηλεκτρομαγνητικές Μέθοδοι Ραδιογραφικές Μέθοδοι Υπέρυθρη Φωτογράφηση Ηλεκτρικές Μέθοδοι Υπέρηχοι Κρουστικές Μέθοδοι Ραντάρ Μαγνητόμετρα Δυναμικό Χάλυβα Ρυθμός Διάρβωσης Ενανθράκωση Διαπερατότητα Μέτρηση Επιφανειακής Αντοχής Δοκιμή Χαραγής Μέτρηση Εύρους Ρωγμών Έλεγχος παραμορφώσεων Δοκιμή Μικροθραυσμάτων Μέθοδος Επιπέδων Γρύλλων Δοκιμαστικές Φορτίσεις 3

4 Είδη Ελέγχων Κατασκευές από Σκυρόδεμα Κατασκευές από Τοιχοποιία Οπτικός Έλεγχος Πυρηνοληψία Υπέρηχοι Κρουσίμετο Κρουστικές μέθοδοι Εξόλκευση ήλου Μαγνητικές μέθοδοι Δυναμικό χάλυβα Υγρασία σκυροδέματος Διαπερατότητα Υπέρυθρη φωτογράφιση Ραντάρ Ενανθράκωση Ενδοσκόπηση Δοκιμή χαραγής Μέθοδος επιπέδων γρύλλων Μέτρηση εύρους ρωγμών Έλεγχος παραμορφώσεων Δοκιμαστικές φορτίσεις Πυρηνοληψία Υπέρηχοι Κρουσίμετο Κρουστικές μέθοδοι Ραδιογραφικές μέθοδοι Υπέρυθρη φωτογράφιση Ραντάρ Ενανθράκωση Ενδοσκόπηση Μέθοδος επιπέδων γρύλλων Μέτρηση εύρους ρωγμών Έλεγχος παραμορφώσεων Δοκιμαστικές φορτίσεις Επιθεώρηση Οπτικός Έλεγχος Αρχική εκτίμηση φθορών-βλαβών Αξιολόγηση εξωτερικών, εσωτερικών χαρακτηριστικών βάσει προδιαγραφών Άμεση καταγραφή (σχέδια ή σκαριφήματα) εμφανών φθορών-βλαβών κατασκευής Ελέγχουμε για: εντοπισμό αποκόλλησης επιχρισμάτων με ελαφρές κρούσεις στην επιφάνεια αποδιοργάνωση κονιάματος δομήσεως ύπαρξη ανερχόμενης ή κατερχόμενης υγρασίας στα στοιχεία χρωματικές αλλοιώσεις υλικών (μετά από πυρκαγιά) ύπαρξη ρωγμών, προς οποιαδήποτε διεύθυνση διάβρωση οπλισμών (ύπαρξη κατακόρυφων ρωγμών // οπλισμό) Εφόσον υπάρχει πρόβλημα, περαιτέρω διερεύνηση με NDT (ACI 201.1R, 207.3R, 224.1R, 326R) 4

5 Επιθεώρηση Οπτικός Έλεγχος Ρωγμές // οπλισμό (διάβρωση) Επιθεώρηση Οπτικός Έλεγχος Υγρασία, Χρωματικές αλλοιώσεις 5

6 Επιθεώρηση Οπτικός Έλεγχος Φθορά Λίθων/Κονιάματος Ρηγματώσεις Τοιχοποιίας Επιθεώρηση Οπτικός Έλεγχος (ΕΒΟ, Αίγιο, 26 ετών -2004) 6

7 Επιθεώρηση Οπτικός Έλεγχος Ηλικία 20 ετών!!! 7

8 8

9 Επιθεώρηση Οπτικός Έλεγχος Παρατήρηση με μεγάλη ακρίβεια διάδοσης ρωγμής μεγεθυντικοί φακοί (κλίμακα) ενδοσκόπια - μικροσκόπια-στερεοσκόπια Μέτρηση Εύρους Ρωγμών - Παραμορφώσεων Μη καταστροφικές μέθοδοι (εργαστήριο, επί τόπου) Μηχανικά μηκυνσιόμετρα Ηλεκτρικά μηκυνσιόμετρα Μετρητές παραμορφώσεων 9

10 Μέτρηση Εύρους Ρωγμών - Παραμορφώσεων Ακουστικά μηκυνσιόμετρα (παλλόμενης χορδής) Αρχή Λειτουργίας Λεπτό τεντωμένο σύρμα, άκρα του σε μεταλλικές πλάκες στερεωμένες στην επιφάνεια της οποίας μετρώνται παραμορφώσεις. Ηλεκτρομαγνητικό πεδίο πάλλει την χορδή. Μέτρηση αριθμού κύκλων ταλάντωσης (σε δεδομένο χρόνο) συχνότητα ταλάντωσης εφελκυστικής δύναμης σύρματος. Αν λόγω μετακίνησης επιφανείας μεταβληθεί δύναμη χορδής συχνότητα ταλάντωσης μεταβάλλεται. Για δεδομένο μήκος μηκυνσιομέτρου υπολογίζεται επιμήκυνση από αλλαγή συχνότητας ταλαντώσεως. Μέτρηση Εύρους Ρωγμών - Παραμορφώσεων 10

11 Ενδοσκόπηση Μη καταστροφική μέθοδος με την οποία μπορεί να ελεγχθεί και φωτογραφηθεί κατάσταση μάζας δομικού στοιχείου (μικρή διάτρηση) Μικρή οπή mm, εισάγεται σωλήνας ενδοσκοπίου, ελέγχεται φωτογραφίζεται εσωτερικό για: Εντοπισμό βλαβών σε δύσκολα προσβάσιμες επιφάνειες Ανίχνευση παραμορφώσεων διαπερνώντας τις φυσικές κοιλότητες των αντικειμένων. Εντοπισμό κοιλοτήτων, κενών, φωλεών σε σκυρόδεμα ή τοιχοποιία Κατάσταση οπλισμού (διαβρωμένων ή μη) κυρίως προεντεταμένων στοιχείων Κατάσταση / πληρότητα ενέσεων (κόλλας ή ενεμάτων) Εύκαμπτα ενδοσκόπια Άκαμπτα Ενδοσκόπια (οπτικές ίνες) (αχρωματικοί καθρέφτες) Πυρηνοληψία Ημι-καταστροφική μέθοδος - διάτρηση και αποκοπή κυλινδρικού δοκιμίου Εκτίμηση της «επί-τόπου» αντοχής του σκυροδέματος Αντοχής σε θλίψη, Αντοχής σε εφελκυσμό από κάμψη Λόγου Poisson Μέτρο ελαστικότητας Υγρασίας δοκιμίου Πορώδους Πληρότητα ενέσεων κόλλας, ενεμάτων Υδατοαπορροφητικότητας Μάζας Φαινόμενου βάρους (ASTM C42, ISO 7034, BSI 6089, ΚΤΣ 97) Video 11

12 Πυρηνοληψία Απαιτείται σωστός προγραμματισμός. Σημαντικοί Παράμετροι Διάμετρος, μήκος (πυρήνα) Δομικά στοιχεία από όπου θα γίνει πυρηνοληψία Θέσεις πυρήνων πάνω στα δομικά στοιχεία Αριθμός των πυρήνων. Παράγοντες Διάμετρος πυρήνων (D): Μήκος πυρήνα (L/D): cm, 3 d max D ακρίβεια : ( 1.0, για πλάκες). D (10 cm) f c,core 88 % f c,cube D (5 cm) f c,core 70 % f c,cube Απόσταση πυρήνων: από ακμές εξεταζόμενων στοιχείων > 8cm, Μεταξύ τους απόσταση > 4 D Αριθμός πυρήνων: 3 (ACI), 2 (ΚΤΣ 97), max 12 Γενικά δυσκολία λήψης πυρήνων από υποστυλώματα Πυρηνοληψία Θέση πυρήνα καθ ύψος δομικού στοιχείου σημαντικός παράγοντας. Διαφορετικά αποτελέσματα ανάλογα με θέση πυρήνα στο δομικό στοιχείο Μείωση 25% αντοχής πυρήνα από πάνω μέρος δομικού στοιχείου σε σχέση με κάτω μέρος f c,core, slab, top 73 % f c,cube f c,core, slab, depth 68 % f c,cube f c,core, slab, bottom 91 % f c,cube f c,core, slab, top /f c,core, slab, bottom 0.80 Αποκοπή πυρήνων με διεύθυνση // με διεύθυνση σκυροδέτησης f c,core, column, top /f c,core, column, bottom Αποκοπή πυρήνων με διεύθυνση _I_ με διεύθυνση σκυροδέτησης 12

13 Πυρηνοληψία Πρέπει να αποφεύγεται κοπή πυρήνων από περιοχές δομικών στοιχείων που περιέχουν οπλισμούς. Επίδραση παρουσίας οπλισμού στην αντοχή πυρήνων εξαρτάται από διάφορες παραμέτρους μέγεθος των ράβδων οπλισμού, λόγος L/D των πυρήνων, θέση των ράβδων οπλισμού μέσα στους πυρήνες συμβατική αντοχή του σκυροδέματος της κατασκευής) Ύπαρξη μιας ράβδου οπλισμού στους πυρήνες 8-9 % μείωση αντοχής δύο ράβδων οπλισμού % μείωση Πολλαπλασιασμός αντοχής πυρήνων που περιέχουν οπλισμό με συντελεστή f c,core,red = f c,core ( Σ[(d r H)/(d c L)]), (d r ) διάμετρος οπλισμού, (d c ) διάμετρος πυρήνα (H) απόσταση οπλισμού από κοντινότερη πλευρά πυρήνα (L) μήκος πυρήνα Πυρηνοληψία Αναγωγή αντοχής πυρήνα σε συμβατική αντοχή κύβου 13

14 Πυρηνοληψία Αναγωγή αντοχής πυρήνα σε συμβατική αντοχή κύβου Πυρηνοληψία Αναγωγή αντοχής πυρήνα σε συμβατική αντοχή κύβου 14

15 Πυρηνοληψία Κρουσίμετρο (Schmidt) Μη καταστρεπτική μέθοδος εκτιμήσεως αντοχής σκυροδέματος (ASTM C 805) Βασίζεται στην μέτρηση επιφανειακής σκληρότητας δομικών στοιχείων Μετράται η αναπήδηση κρουσιμέτρου (ελαστική μάζα, σφύρα SCHMIDT) και η αναγωγή της σε θλιπτική αντοχή σκυροδέματος Έμμεσος προσδιορισμό θλιπτικής αντοχής του σκυροδέματος, λίθων και κονιάματος Έλεγχο επιφανειακής σκληρότητας και ομοιογένειας σκυροδέματος Χρήση της συνδυαστικά με άλλες μεθόδους (πυρηνοληψία, για βαθμονόμηση) 15

16 Κρουσίμετρο (Schmidt) Λείανση επιφάνειας Κρούση κάθετη στην επιφάνεια 5 10 κρουσιμετρήσεις ανά θέση (μέσος όρος) σε διάμετρο περιοχής mm Τουλάχιστον 30 mm μακριά από γωνίες Ελάχιστο πάχος δοκιμίου 10 mm Συσχέτιση ένδειξης με θλιπτική αντοχή Video Κρουσίμετρο (Schmidt) 5 10 κρουσιμετρήσεις ανά θέση (μέσος όρος) σε διάμετρο περιοχής mm Τουλάχιστον 30 mm μακριά από γωνίες Τελική τιμή μετρήσεως: μέσος όρος κρουσιμετρήσεων θέσης Αν κρουσιμέτρηση διαφέρει περισσότερο από 5 μονάδες από Μ.Τ. θέσης, απορρίπτεται Αν σε μία θέση 2 μετρήσεις διαφέρουν από την Μ.Τ. 7 μονάδες απορρίπτεται το σύνολο των κρουσιμετρήσεων της θέσης (ASTM C ) Αν to 20% μετρήσεων μιας θέσης διαφέρει από Μ.Τ. 6 μονάδες, η μέτρηση της θέσης θεωρείται αναξιόπιστη και επαναλαμβάνεται (ISO/DIS 8045) 16

17 Κρουσίμετρο (Schmidt) Καμπύλες συσχέτισης δείκτη κρουσιμέτρησης θλιπτικής αντοχής δίνονται από τον κατασκευαστή Μεγάλη διασπορά αποτελεσμάτων : ± 25 % (πραγματικές κατασκευές) ± % (εργαστήριο) Απαιτείται βαθμονόμηση (κρουσιμέτρησης με θλιπτική αντοχή σκυροδέματος) (Τρέζος) fc = R R 2 (Λογοθέτης) fc = R R 2 Κρουσίμετρο (Schmidt) Βαθμονόμηση κρουσιμετρήσεων με θλιπτική αντοχή σκυροδέματος Παρασκευή δοκιμίων σκυροδέματος (ίδιο με μελέτη σύνθεσης έργου) Δοκιμή θλιπτικής αντοχής (σε ξηρά δοκίμια, συνθήκες εργαστηρίου) Κρουσιμέτρηση σε 2 πλευρές δοκιμίου πριν την δοκιμή Δοκίμια με συντήρηση σε υγρές συνθήκες 2 ημέρες πριν δοκιμή σε συνθήκες εργαστηρίου 9 κρουσιμέτρησεις σε κάθε δοκίμιο (να απέχουν μεταξύ τους και από ακμές 30 mm) Υπολογισμός Μ.Ο. και διασπορά μετρήσεων πολυωνιμική ή εκθετική παλινδρόμηση 17

18 Κρουσίμετρο (Schmidt) Βαθμονόμηση κρουσιμετρήσεων με θλιπτική αντοχή σκυροδέματος Θλιπτική αντοχή (Mpa) y = 0,0303x 2 + 0,003x + 7,6841 R² = 0,7979 Θλιπτική αντοχή (Mpa) y = 6,8286e 0,0545x R² = 0, Δείκτης Κρουσιμέτρησης R Δείκτης Κρουσιμέτρησης R Κρουσίμετρο (Schmidt) 18

19 Κρουσίμετρο (Schmidt) Παράγοντες που επηρεάζουν τη σχέση αναπήδησης-αντοχής Ποιότητα επιφάνειας σκυροδέματος (συμπύκνωση, τελείωμα, ποιότητα/ποσότητα τσιμέντου) Παρουσία αδρανών/κενών στην επαφή με το έμβολο Διεύθυνση κρουσιμέτρησης: επηρεάζει σημαντικά μετρούμενο δείκτη επιφανειακής σκληρότητας. Διορθώσεις ανάλογα με διεύθυνση κρουσιμετρήσεως (+90, -90, ) Ενανθράκωση: αύξηση ενδείξεων κρουσίμετρου έως 50%. Διόρθωση αντοχής 4%/mm Υγρασία: μείωση ενδείξεων έως και 20 % Θερμοκρασία: 10 C - 30 C Καμπύλες συσχετισμού μετά από βαθμονόμηση Εξόλκευση Ήλου Έμμεση μέθοδο προσδιορισμού της θλιπτικής αντοχής του σκυροδέματος Έμπηξη στο σκυρόδεμα πρότυπου ήλου (μήκους 4cm, διαμέτρου 4mm) Εξόλκευση ήλου μετά από 10 min Σε κάθε θέση 6 επιτυχείς δοκιμές σε απόσταση 10cm μεταξύ τους. Μέτρηση δύναμη εξολκεύσεως, μετατροπή σε θλιπτική αντοχή σκυροδέματος βάση καμπυλών συσχέτισης Video 19

20 Εξόλκευση Ήλου Δοκιμή Διείσδυσης (Windsor probe) Αρχή: ευκολία διείσδυσης αντικειμένου στο σκυρόδεμα αντιστρόφως ανάλογη αντοχής του (ASTM C 803) (εφαρμόζεται κυρίως στις ΗΠΑ) Έμπηξη στο στοιχείο σκυροδέματος ακίδας ειδικής μορφής (ASTM C 803) Εκτίμηση μήκους ακίδας που προεξέχει συσχέτιση με αντοχής σκυροδέματος. Πιο αξιόπιστη μέθοδος σε σχέση με κρουσιμετρήσεις (μέτρηση σκληρότητας δεν περιορίζεται στην επιφάνεια) Εκτίμηση αντοχής σκυροδέματος σε μεγαλύτερο βάθος Δεν εξαρτάται από εξωτερική υφή και επιφανειακή υγρασία. 20

21 Δοκιμή Διείσδυσης (Windsor probe) Video Μέτρηση Επιφανειακής Αντοχής (Pull-off, Pull-out test) Εκτίμηση δύναμης που χρειάζεται για αποκόλληση επικάλυψης άκαμπτων επιφανειών. Η δοκιμή καθορίζει μέγιστη κάθετη δύναμη που μπορεί να αντέξει επιφάνεια πριν αποκόλληση επιστρωμένου υλικού. Έμμεσος προσδιορισμός εφελκυστικής, θλιπτικής αντοχής σκυροδέματος (ASTM C 1583, ASTM D ) 21

22 Μέτρηση Επιφανειακής Αντοχής (Pull-off, Pull-out test) Μέτρηση Επιφανειακής Αντοχής (Pull-off, Pull-out test) Video 22

23 Μέθοδοι Τασικών Κυμάτων - Υπέρηχοι Έμμεση Μη-καταστροφική Μέθοδος Μέτρηση σχετικής καταστάσεως σκυροδέματος με βάση ταχύτητα διάδοσης υπερήχων. Ταχύτητα κύματος (V) που διαδίδεται σε στερεό σώμα συνδέεται με μέτρο ελαστικότητας (Ε) και πυκνότητα (ρ) σώματος Δύο κρύσταλλοι, πομπός και δέκτης σε επαφή με σκυρόδεμα (μέσω λιπαντικής ουσίας), σε ορισμένη απόσταση. Πομπός: Ρεύμα Πιεζοηλεκτρικό κρύσταλλο ταλάντωση διάδοση τασικών κυμάτων Μέτρηση χρόνου όπου σήμα φθάνει στον δέκτη (για γνωστή απόσταση) υπολογισμός ταχύτητας υπερήχων Συσχέτιση ταχύτητας υπερήχων με αντοχή σκυροδέματος Μέθοδοι Τασικών Κυμάτων - Υπέρηχοι Καλύτερη ακρίβεια μεθόδου στην απευθείας μετάδοση (μόνο διαμήκη κύματα) 23

24 Μέθοδοι Τασικών Κυμάτων - Υπέρηχοι Προσδιορισμός μέτρου ελαστικότητας σκυροδέματος γνωστής πυκνότητας Έμμεσα προσδιορισμός θλιπτικής αντοχής Εντοπισμός κοιλοτήτων στο εσωτερικό δομικών στοιχείων Εκτίμηση βάθους επιφανειακών ρωγμών Αποτίμηση πάχους στρώματος δομικού στοιχείου που έχει υποστεί φθορά Video Μέθοδοι Τασικών Κυμάτων - Υπέρηχοι Σχέση ταχύτητας υπερήχων αντοχής εξαρτάται από πολλούς παράγοντες Παράγοντες Υγρασία RH V (Διορθωτικοί συντελεστές για V: ) Θερμοκρασία Μήκος διαδρομής: 5 30 C, < 5 C, πήξη νερού ( V ) > 30 C, μικρωρηγματώσεις ( V) Διορθωτικοί συντελεστές για V: -1,5 5 % (ξηρές συνθήκες) -7,5 4 % (υγρές συνθήκες) ελάχιστο, max (5 dmax, 150 mm), 200 khz μέγιστο, 1,5 m 15 m, 20 khz 24

25 Μέθοδοι Τασικών Κυμάτων - Υπέρηχοι Ανασταλτικός παράγοντας ύπαρξη οπλισμού στο μετρούμενο στοιχείο (Αυξάνεται σημαντικά ταχύτητα μετάδοσης κυμάτων, σφαλμένες τιμές θλιπτικής αντοχής) Περισσότερο αλλοιωμένα αποτελέσματα όταν οπλισμός είναι παράλληλος προς τη διεύθυνση μετάδοσης των κυμάτων Οπλισμός _l_ Διεύθυνση μέτρησης Οπλισμός // Διεύθυνση μέτρησης Μέθοδοι Τασικών Κυμάτων - Υπέρηχοι Μεγάλη διασπορά αποτελεσμάτων Δεν συνιστάται η άμεση εφαρμογή καμπυλών χωρίς προηγούμενη βαθμονόμηση Καμπύλες συσχετισμού θα έχουν προκύψει από μέτρηση αντοχών πυρήνων από παρόμοιο σκυρόδεμα (βαθμονόμηση) (Τρέζος) fc = V V 2 (Λογοθέτης) fc = V V 2 Στο έργο από μετρήσεις υπερήχων στα δομικά στοιχεία από τα οποία λαμβάνονται ταυτοχρόνως και πυρήνες Στο εργαστήριο από μετρήσεις υπερήχων σε κύβους 150 mm (σε 2 διευθύνσεις), στην συνέχεια δοκιμή θλίψης και προσαρμογή αποτελεσμάτων σε σχέση της μορφής fc=av 2 +bv+c ή fc=ae bv 25

26 Μέθοδοι Τασικών Κυμάτων - Υπέρηχοι Καμπύλες συσχετισμού θα έχουν προκύψει από μέτρηση αντοχών δοκιμιων από παρόμοιο σκυρόδεμα (βαθμονόμηση) Θλιπτική Αντοχή (MPa) y = 14,354x 2-102,07x + 194,69 R² = 0, ,4 4,5 4,6 4,7 4,8 4,9 5 5,1 5,2 Ταχύτητα Υπερήχων, V (km/sec) Μέθοδος χρήσιμη για ποιοτικό έλεγχο παρόμοιων σκυροδεμάτων και λιγότερο για εκτίμηση αντοχής σκυροδέματος σε υφιστάμενες κατασκευές. Κατάλληλη για εκτίμηση έκτασης επιφανειακών αλλοιώσεων, μέσω διαφοροποίησης ταχύτητας υπερήχων. Μέθοδοι Τασικών Κυμάτων Υπέρηχοι - Βαθμονόμηση Θλιπτική Αντοχή (Mpa) d 2d 28d 7d Τύπος Dmax Τσιμέντου C 1 αδρανών C 3 Υγρασία C 5 Ταχείας Πήξεως Χαμηλή 1.04 Portland Μέση 1.00 Με προσμίξεις Υψηλή 0.80 Ποσότητα Τσιμέντου (kg/m 3 ) C Ηλικία Σκυρ/τος C ημέρες d 14d Ταχύτητα Υπερήχων υ (km/s) Λεπτόκοκκο Υλικό (%) C f c,28 = 0.01 u u=u C 1 C 2 C 3 C 4 C 5 C 6 u : μετρούμενη ένδειξη έτος

27 Μέθοδοι Τασικών Κυμάτων - Υπέρηχοι Εκτίμηση βάθους επιφανειακών ρωγμών (εάν είναι εκ των προτέρων γνωστή η ύπαρξή τους) Σε αντίθετη περίπτωση ενδέχεται να εξαχθούν πλασματικά δεδομένα, εάν δεν συνδυαστεί με άλλες μεθόδους αποτίμησης Ύπαρξη ρωγμής μπορεί να διαπιστωθεί μόνο όταν μήκος της > από μήκος κύματος υπέρηχου. Χρόνος διαδόσεως υπερηχητικού κύματος εκατέρωθεν ρωγμής θα είναι σημαντικά αυξημένος σε σχέση με χρόνο διαδόσεως όταν κρύσταλλοι τοποθετημένοι σε γειτονικές θέσεις χωρίς ρωγμές. 2 C 4t t 150 t t Μέθοδοι Τασικών Κυμάτων - Υπέρηχοι 27

28 Μέθοδοι Τασικών Κυμάτων - Υπέρηχοι Εκτίμηση πάχους επιφανειακού προβληματικού στρώματος (π.χ. πυρκαγιά, παγετό) Μέτρηση χρόνου διαδόσεως υπερήχων συναρτήσει αποστάσεως μεταξύ πομπού και δέκτη. Υπόθεση ότι τα κύματα φθάνουν στον δέκτη κατά μήκος δύο διαδρομών: Ευθεία κατά μήκος του κατεστραμμένου σκυροδέματος Τεθλασμένη, διαμέσου του κατεστραμμένου, υγιούς και ξανά κατεστραμμένου Απόσταση κρυστάλλων Αλλαγή κλίσης σημαίνει ύπαρξη κατεστραμμένης επιφάνειας Απόσταση όπου χρόνοι διάδοσης 2 διαδρομών είναι ίσοι (τομή 2 ευθειών) Χρόνος διάδοσης Πάχος «κατεστραμμένου» στρώματος Μέθοδοι Τασικών Κυμάτων - Υπέρηχοι Τομογράφος (Εξοπλισμός για σάρωση επιφάνειας) 28

29 Μέθοδοι Τασικών Κυμάτων - Υπέρηχοι C-Scan σάρωση Μέθοδοι Τασικών Κυμάτων Κρουστικές Μέθοδοι Ή αλλιώς και μέθοδος αντήχησης Αντισταθμίζει μειονέκτημα άμεσης (απευθείας) μέτρησης χρόνου διαδόσεως υπερήχων (προσπελάσιμες αμφότερες πλευρές στοιχείου). Έλεγχος από μία πλευρά στοιχείου - Μετράται χρόνος επιστροφής κύματος μετά ανάκλαση του στο απέναντι ελεύθερο άκρο (μέθοδος αντήχησης ). Το παραγόμενο κύμα δεν είναι εστιασμένο (ώστε να διαδίδετε προς μία κατεύθυνση) αντανακλάται. Συνήθως για προσδιορισμό κακοτεχνιών στο εσωτερικό σκυροδέματος και Εκτίμηση πάχους δομικών στοιχείων Με Κρουστικά Κύματα: μηχανική κρούση ενός αντικειμένου στην επιφάνεια εξεταζόμενου στοιχείου (αντανάκλαση στο εσωτερικό του). Με Υπερηχητικά Κύματα: μικρής διάρκειας, χαμηλής συχνότητας ( 200kHz), μικρό βάθος διεισδύσεως (250mm). Μικρό βάθος διείσδυσης: 250 mm 29

30 Μέθοδοι Τασικών Κυμάτων Κρουστικές Μέθοδοι Video Μέθοδοι Τασικών Κυμάτων Κρουστικές Μέθοδοι Displacement wavelength Thickness frequency transformed into the frequency domain to produce an amplitude spectrum The thickness (T) of member is related to high peak frequency in amplitude spectrum (f) and wave speed (Cp), as: T=Cp/2f εκτίμηση πάχους δομικών στοιχείων 30

31 Συνδυασμοί μεθόδων (SONREB) Για μεγαλύτερη ακρίβεια χρήση συνδυαστικών μεθόδων για εκτίμηση αντοχής (π.χ. δοκιμή κρουσιμέτρου, μέτρηση ταχύτητας υπερήχων). Τελική αντοχή = + + Εθνικό Μουσείο Calabria, Italy πυρήνες SonReb κρουσίμετρο υπέρηχοι NUCERA and PUCINOTTI, 2007 Συνδυασμοί μεθόδων (SONREB) 50 Ταχύτητα Υπερήχων Θλιπτική Αντοχή (Mpa) R=45 R=40 R=35 R=30 R=25 R=20 R= Ταχύτητα Υπερήχων 31

32 Ηλεκτρομαγνητικές Μέθοδοι - Ραντάρ Ανάλογη με μεθόδους τασικών κυμάτων (διαφορά: εκπέμπονται ηλεκτρομαγνητικά κύματα). Καθαρά μη-καταστροφική μέθοδος. Προσδιορισμός πάχους πλακών σκυροδέματος Εντοπισμός ράβδων σκυροδέματος Έλεγχος εσωτερικών φθορών Βασίζεται στην ανάκλαση ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων όταν διέρχονται από υλικά με διαφορετική διηλεκτρική σταθερά. Στην διεπιφάνεια δύο υλικών με διαφορετικές διηλεκτρικές σταθερές, ένα μέρος ακτινοβολίας αντανακλάται (επιστρέφει) Το επιστρέφον σήμα περιέχει πληροφορίες σχετικά με είδος επιφάνειας στην οποία έγινε η ανάκλαση, χρόνος διαδρομής/απόσβεσης σήματος Ηλεκτρομαγνητικές Μέθοδοι - Ραντάρ Μεγάλη ικανότητα διεισδύσεως (750 mm), προσδιορισμός μή ορατών καταστάσεων Ικανότητα σάρωσης μεγάλων επιφανειών σε μικρό χρόνο Μεγάλη ευαισθησία στην υγρασία Μικρή διακριτική ικανότητα όταν ράβδοι οπλισμού στο σκυρόδεμα βρίσκονται κοντά Κατάλληλη για προσδιορισμό πάχους σκυροδέματος και στάθμης οπλισμών Λοιπά χαρακτηριστικά θα πρέπει να προσδιορισθούν με τομές ή πυρηνοληψίες 32

33 Ηλεκτρομαγνητικές Μέθοδοι - Ραντάρ Ηλεκτρομαγνητικές Μέθοδοι - Ραντάρ Βιντζηλαίου,

34 Ηλεκτρομαγνητικές Μέθοδοι - Μαγνητόμετρα Καθαρά μη-καταστροφική μέθοδος. Ανιχνεύεται οπλισμός σκυροδέματος, εκτιμάται πάχος επικάλυψης, διάμετρος ράβδου. Ηλεκτρομαγνητικές Μέθοδοι - Μαγνητόμετρα Καθαρά μη-καταστροφική μέθοδος. Ανιχνεύεται οπλισμός σκυροδέματος, εκτιμάται πάχος επικάλυψης, διάμετρος ράβδου. Βασίζεται στην αλληλεπίδραση ράβδων οπλισμού και χαμηλής συχνότητας ηλεκτρομαγνητικού πεδίου (ηλεκτρική αγωγιμότητα ράβδου) (ηλεκτρομαγνητική επαγωγή, ένα εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο προκαλεί ηλεκτρικό δυναμικό σε ένα κύκλωμα - με τον νόμο του Faraday ηλεκτρικό δυναμικό είναι ανάλογο ρυθμού μεταβολής μαγνητικής ροής). 34

35 Ηλεκτρομαγνητικές Μέθοδοι - Μαγνητόμετρα Ακρίβεια υπολογισμού επικάλυψης εξαρτάται και από παρουσία άλλων ράβδων πλησίον εξεταζόμενης. Αν απόσταση δύο διαδοχικών ράβδων < κρίσιμη απόσταση τότε το όργανο τις αντιλαμβάνεται ως μια ράβδο Ελαφριά, μεγάλη ευκολία χρήσης Video Ηλεκτρομαγνητικές Μέθοδοι - Μαγνητόμετρα 35

36 Ραδιογραφικές Μέθοδοι Έμμεση Μέθοδος (ιατρική επιστήμη) Ακτινογραφία εσωτερικού ελεγχομένου τμήματος κατασκευής (χρήση ραδιενέργιας). Ανιχνεύεται παρουσία οπλισμού (παρουσιάζεται ως λευκά σημεία στην ακτινογραφία) και ύπαρξη κενών στο σκυρόδεμα (παρουσιάζονται ως μαύρες περιοχές). Τοποθετείται ραδιενεργός πηγή στην μία πλευρά εξεταζόμενου στοιχείου Ειδικό φωτογραφικό φιλμ στο πίσω μέρος στοιχείου. Στο φιλμ καταγράφεται ένταση διερχομένης ακτινοβολίας. Όσο μεγαλύτερη ένταση ακτινοβολίας τόσο μεγαλύτερη έκθεση φιλμ. Ραδιογραφικές Μέθοδοι Επιλογή ραδιενεργού πηγής ανάλογα με πυκνότητα και πάχος ελεγχομένου στοιχείου. Κοβάλτιο-60 (60Co) εισχωρεί έως 500 mm στο σκυρόδεμα (πολύ ισχυρό). Ιρίδιο-192 (192Ir), Καίσιο-137 (137Cs), έως 150 mm Δυσχερής, Επικίνδυνη Video 36

37 Υπέρυθρη Φωτογράφιση Ανιχνεύεται εκπομπή θερμικής ακτινοβολίας και παράγεται οπτική απεικόνιση θερμικού σήματος (θερμογράφημα) ASTM D 4788 Επιφάνεια εκπέμπει ενέργεια υπό μορφή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας (μήκος κύματος εξαρτάται από θερμοκρασία) Εντοπισμός διαφορετικών υλικών σε επιφάνεια Έλεγχος ρωγμών αποφλοιώσεων σε γέφυρες Διαρροή υγρασίας στην θερμομόνωση, μέτρηση υγρασίας σκυροδέματος. Ελέγχονται μεγάλες επιφάνειες (σαρωτής) Ακριβός Εξοπλισμός Εξάρτηση από καιρικές συνθήκες Υπέρυθρη Φωτογράφιση Υγρασία σε τοιχοποιία (Μοροπούλου, 2008) 37

38 Ηλεκτρικές Μέθοδοι Ελαφρώς καταστρεπτικές καθώς απαιτούν την αποκάλυψη του οπλισμού Κίνδυνος διάβρωσης χάλυβα μπορεί να ελεγχθεί μετρώντας το ελεύθερο δυναμικό χάλυβα (με τεχνική γαλβανοστατικού παλμού) Εκτίμηση Υγρασίας σκυροδέματος μέσω μέτρησης μεταβολής της αντίστασης Εκτίμηση Ταχύτητας διάβρωσης χάλυβα μέσω μέτρησης αντίστασης πόλωσης Χρονική εξέλιξη δυναμικού διάβρωσης χάλυβα ως προς ηλεκτρόδιο αναφοράς (καλομέλανα, θειικού χαλκού) προσφέρει πληροφορίες για πιθανότητα διάβρωσης χάλυβα. Από τιμές μετρούμενου δυναμικού διάβρωσης, προκύπτουν ενδείξεις για προδιάθεση σιδηροπλισμού για διάβρωση (όχι για ταχύτητα διάβρωσης) Ηλεκτρικές Μέθοδοι Δυναμικό Χάλυβα Μέτρηση δυναμικού χάλυβα ως προς ηλεκτρόδιο αναφοράς προσφέρει πληροφορίες για πιθανότητα διάβρωσης χάλυβα Δεν μετριέται η τιμή δυναμικού στην άνοδο/κάθοδο, αλλά η διαφορά δυναμικού μεταξύ των δύο περιοχών Συσκευή συνδέεται με ράβδο όπου θα μετρηθεί το δυναμικό Υγραίνεται ελαφρά επιφάνεια σκυροδέματος Εφαρμογή sensor με ηλεκτρόδια. Επιβάλλεται παλμό ρεύματος, I, στον οπλισμό από το εσωτερικό ηλεκτρόδιο Ένταση ρεύματος (5-400 μα), τυπική διάρκεια παλμού (5 10 sec) 38

39 Ηλεκτρικές Μέθοδοι Δυναμικό Χάλυβα Αναμενόμενη αλλαγή στο ηλεκτροχημικό δυναμικό οπλισμού καταγράφεται συνάρτηση του χρόνου με τη βοήθεια του ηλεκτροδίου αναφοράς Ε> -200 mv, πιθανότητα 90% όχι διάβρωση Ε< -350 mv, πιθανότητα 90% διάβρωση -200 mv > Ε > -350 mv, δεν είναι βέβαιο αν συμβαίνει ή όχι διάβρωση <-350 mv mv mv mv mv mv mv > 50 mv Απλή στην εφαρμογή, γρήγορη, χρησιμοποιείται ευρέως. Εφαρμογή και ερμηνεία μεθόδου από ειδικευμένο προσωπικό. Ενανθρακωμένο ή χλωριωμένο περιβάλλον συνεπάγονται αλλοιώσεις στα αποτελέσματα μετρήσεων. Ηλεκτρικές Μέθοδοι Δυναμικό Χάλυβα Για αξιολόγηση καταστρωµάτων γεφυρών µετρήσεις να διενεργούνται ανά αποστάσεις έως 1,2 m. Μετρήσεις µπορούν να ακολουθούν κάναβο ή κάποιο τυχαίο µοτίβο. Απόσταση µεταξύ σηµείων µέτρησης πρέπει να µειώνεται όταν διαδοχικές αναγνώσεις εµφανίζουν απόλυτη διαφορά µεγαλύτερη των 150 mv (περιοχές έντονης διαβρωτικής δραστηριότητας). Γενικά απόσταση των σηµείων µέτρησης πρέπει να είναι τέτοια, ώστε διαφορές διαδοχικών αναγνώσεων να µην υπερβαίνουν 100 mv. 39

40 Ηλεκτρικές Μέθοδοι Μέτρηση Αντίστασης Πόλωσης Εκτίμηση ταχύτητας διάβρωσης του χάλυβα Προϋπόθεση να έχει προσδιοριστεί το δυναμικό διάβρωσης του χάλυβα Εφαρμόζονται διάφορα δυναμικά E (κατά 25 mv, > ή < δυναμικού διάβρωσης) στον χάλυβα και μετράται η ένταση του ρεύματος απόκρισης I (ma/cm 2 ) Υπολογισμός αντίστασης πόλωσης και ρεύματος διάβρωσης» χάλυβα icorr I (ma/cm 2 ) «ρεύμα διάβρωσης» χάλυβα icorr = B/Rp Σταθερά Β, εξαρτάται από χαρακτηριστικά σκυροσέματος (13 52 mv) Rp (Αντίσταση πόλωσης) ΔΕ (mv) Ηλεκτρικές Μέθοδοι 40

41 Ηλεκτρικές Μέθοδοι Μέτρηση Υγρασίας Σκυροδέματος Βασίζεται στην μεταβολή αντίστασης υλικού, όταν μεταβάλλεται η περιεχόμενη υγρασία του Εφαρμόζεται ρεύμα εντάσεως i, μέτρηση δυναμικού V, υπολογισμός αντίστασης σκυροδέματος R Υπολογισμός ειδικής αντίστασης σκυροδέματος (Ω.cm) ρ = 2παR (α: απόσταση μεταξύ ηλεκτροδίων) Ανάλογα με τιμή ρ, εκτίμηση υγρασίας σκυροδέματος (10 4 Ω.cm, Ω.cm για υγρό ή ξηρό σκυρόδεμα Ενανθράκωση (1) Διείσδυση CO 2 από ατμόσφαιρα και διάχυση στους πόρους σκυροδέματος CO 2 (1) CO 2 Το CO 2 (α) από αέρια φάση πόρων διαλύεται στο νερό των πόρων CO 2 (α) CO 2 (υ) Στερεή Φάση (σ) Υγρή Φάση (υ) Αέρια Φάση (α) (1) (2) Αντίδραση CO 2 με ενανθρακώσιμα συστατικά τσιμέντου Λαμβάνει χώρα στο νερό των πόρων του σκυροδέματος Προστατευτικό Στρώμα Οξειδίου του Σιδήρου (2Fe + 3H 2 O Fe 2 O 3 + 6H + + 6e - ) Εμπόδιο στον σχηματισμό της ανοδικής αντίδρασης διάλυσης ιόντων Fe 2+ 41

42 Ενανθράκωση CO 2 Αντίδραση CO 2 με ενανθρακώσιμα συστατικά τσιμέντου (2) Συνολική αντίδραση στερεής φάσης Ca(OH) 2 και αέριας φάσης CO 2 Ca(OH) Ca(OH) 2 (σ) + CO 2 (α) H 2 O CaCO 3 (σ) + H 2 O 2 Ca(OH) 2 (σ) Ca 2+ (aq) + 2OH - (υ) Διάλυση Ca(OH) 2 στο νερό των πόρων (α): Αντίδραση του CO 2 (α) με ιόντα OH - (α): Σχηματισμός στερεού CaCO 3 : CO 2 (υ) + OH - (υ) HCO - 3 (υ) HCO - 3 (υ) + OH - (υ) CO 2-3 (υ) + H 2 O Ca 2+ (υ) + CO 2-3 (υ) CaCO 3 (σ) CSH C 3 S C 2 S 3CaO 2SiO 2 3H 2 O + 3CO 2 3CaCO 3 2SiO 2 3H 2 O 3CaO 2SiO 2 + 3CO 2 + H2O SiO 2 H 2 O + 3CaCO 3 2CaO 2SiO 2 + 2CO 2 + H2O SiO 2 H 2 O + 2CaCO 3 Ενανθράκωση (1) CO 2 (1) (2) Αντίδραση CO 2 με ενανθρακώσιμα συστατικά τσιμέντου Λαμβάνει χώρα στο νερό των πόρων του σκυροδέματος (3) Πτώση ph, Aπο-παθητικοποίηση οπλισμού Έναρξη διαδικασίας διάβρωσης 42

43 Διάβρωση λόγω Ενανθράκωσης Διάβρωση προϋποθέτει συνύπαρξη παραγόντων: απώλεια παθητικότητας χάλυβα, παρουσία οξυγόνου και επαρκούς υγρασίας στο περιβάλλον σκυρόδεμα Σύνθετο χημικό, ηλεκτροχημικό φαινόμενο (περιλαμβάνει αντιδράσεις μεταφοράς ιόντων, ηλεκτρονίων) Προϋποθέσεις: Άνοδος, κάθοδος, ηλεκτρική και ηλεκτρολυτική σύνδεση CO 2 Η 2 Ο, O 2 Άνοδος OH - 4e - Νερό των πόρων Κάθοδος Μέσω του χάλυβα Το νερό των πόρων δρα σαν ηλεκτρολύτης Ηλεκτρική σύνδεση από την ράβδο του χάλυβα Άνοδος: τμήμα χάλυβα που έχει καταστραφεί προστατευτικό στρώμα οξειδίων Διάβρωση λόγω Ενανθράκωσης Άνοδο 2Fe 2Fe e - Ιόντα σιδήρου διαλύονται στο νερό των πόρων σκυροδέματος Κάθοδο 2H 2 O + O 2 + 4e - 4OH - Ηλεκτρόνια που ελευθερώνονται, καταναλώνονται σε άλλο σημείο στην επιφάνεια του χάλυβα Νερό των πόρων Άνοδο 2Fe OH - 2Fe(OH) 2 Ιόντα υδροξυλίου + σιδήρου Μορφές σκωρίας Παρουσία O 2 2Fe(OH) 2 + ½ O 2 Fe 2 O 3 H 2 O + H 2 O Ένυδρο οξείδιο σιδήρου (διπλάσιο όγκο από χάλυβα) O 2 Εκτίναξη σκυροδέματος Δημιουργία πολλών ανοδικών περιοχών κατά μήκος της ράβδου (ομοιόμορφη διάβρωση) 2Fe(OH) 2 Νερό των πόρων 4(OH) - 4(OH) - 2H 2 O+O 2 +4e - 4OH 2Fe(OH) 2 2H 2 O+O 2 +4e - 4OH 2Fe 2+ Κάθοδος 4e - 2Fe 2Fe 2+ +4e 4e - Κάθοδος - Άνοδος 43

44 Διάβρωση λόγω Ενανθράκωσης Ενανθράκωση Για να γίνει οξείδωση οπλισμού απαραίτητη παρουσία οξυγόνου Πόροι σκυροδέματος μερικώς γεμάτοι με νερό (όχι τελείως) για διάχυση οξυγόνου Για αυτό το λόγο δομικά στοιχεία μονίμως βυθισμένα στο νερό δεν έχουν πρόβλημα διάβρωσης Γενικά «ευδόκιμες» συνθήκες υγρασίας για ενανθράκωση 50% 75% Ενανθράκωση επιταχύνει τη δράση Cl - To Ca(OH) 2 δεσμεύει Cl - To Ca(OH) 2 αντιδρά με CO 2 και τα δεσμευμένα Cl - ελευθερώνονται 44

45 Μέτρηση Βάθους Ενανθράκωσης Ψεκασμός με διάλυμα φαινολοφθαλεΐνης Αλλαγή χρωματισμού σε ph 8-10 (μη ενανθρακωμένο τμήμα ροζ-βυσσινή). Η χρωματική μετάπτωση της φαινολεφθαλεϊνης επηρεάζεται από τον τύπου του τσιμέντου, την θερμοκρασία και την χημική σύσταση των αδρανών Μέτρηση Βάθους Ενανθράκωσης Δείκτες Ουρανίου τόξου Υγρή μορφή (ψεκασμού), στερεή (μολύβια) και ταινίες (strips), εντάσσονται στους λεγόμενους δείκτες μεγάλου εύρους ιδιαίτερα σημαντικό να διαπιστωθεί εάν πτώση αλκαλικότητας οφείλεται αποκλειστικά σε ενανθράκωση ή σε συνδυασμό με χημική προσβολή (συνήθως ph 8,2 σημαίνουν χημική προσβολή από άλλο αίτιο) 45

46 Εκτίμηση Ενανθράκωσης Μέσω μέτρησης ph Υγρή μορφή (ψεκασμού), στερεή (μολύβια) και ταινίες (strips), εντάσσονται στους λεγόμενους δείκτες μεγάλου εύρους ιδιαίτερα σημαντικό να διαπιστωθεί εάν πτώση αλκαλικότητας οφείλεται αποκλειστικά σε ενανθράκωση ή σε συνδυασμό με χημική προσβολή (συνήθως ph 8,2 σημαίνουν χημική προσβολή από άλλο αίτιο) Σύγκριση μετρήσιμων τιμών ph με χρωματισμό φαινολφθαλεϊνης Θαλάσσια Έκθεση ΕΥΑΙΣΘΗΣΙΑ ΤΡΩΤΟΤΗΤΑ Διαβρεχόμενη/Παλιρροιακή Ζώνη (XS3) κύκλοι ξήρανσης ύγρανσης Παραθαλάσσια Ζώνη (XS1) ψεκασμός / διαβροχή από θαλασσινό νερό Υποθαλάσσια Ζώνη (XS2) μόνιμα κάτω από στάθμη θάλασσας Πιο κρίσιμη Παγοπληξία, Διάβρωση Χημική προσβολή Χαμηλή διαπερατότητα σκυροδέματος (πρόσθετα τύπου ΙΙ) Επαρκής επικάλυψη 46

47 Διάβρωση λόγω Cl - Cl - O 2, H 2 O Fe 2+ Νερό των πόρων Fe Cl - FeCl 2 FeCl 2 +2H 2 O FeOH 2 +2H + +2Cl - Cl - Τοπική διάτρηση στρώματος οξειδίων από ιόντα χλωρίου όταν συγκέντρωσή τους ξεπεράσει κρίσιμη τιμή (~ 0,5 % κ.β. τσιμέντου). Άνοδος Anode Fe Fe 2+ +2e - Κάθοδος Άνοδο Διάλυση του σιδήρου: 2Fe 2Fe e - Απορρόφηση Cl - : Κάθοδο 2Fe Cl - 2FeCl 2 Οξείδωση: FeCl 2 + 2H 2 O Fe(OH) 2 + 2Cl - + 2H + Παρουσία O 2 2Fe(OH) 2 + ½ O 2 Fe 2 O 3 H 2 O + H 2 O Επιφάνεια του καθαρού χάλυβα απορροφά Cl - (σχηματίζεται FeCl 2 ) (ανοδική αντίδραση). Με την παρουσία του νερού, υδρόλυση των προϊόντων της διάβρωσης (καθοδική αντίδραση). Δεσμευμένα χλωριόντα από τα προϊόντα διάβρωσης επιστρέφουν πάλι στο διάλυμα των πόρων του σκυροδέματος με ταυτόχρονη τοπική οξύνιση του διαλύματος (αυτοαναλυόμενη αντίδραση). Διάβρωση λόγω Cl - (pitting) 47

48 Διάβρωση λόγω Cl - (pitting) Μέτρηση Χλωριόντων (Cl - ) Μέτρηση συγκέντρωσης Cl - από την εξωτερική επιφάνεια και κατά βάθος Απομάκρυνση Εξωτερικής επικάλυψης Συλλογή κονίας (και με ποτηροκορώνα), βάρος δείγματος 10 g, σε τακτά διαστήματα από εξωτερική επιφάνεια Μέτρηση συγκέντρωσης Cl - με χρήση χημικών διαλυμάτων 48

49 Μέτρηση Χλωριόντων (Cl - ) Μέτρηση συγκέντρωσης Cl - από την εξωτερική επιφάνεια και κατά βάθος Απομάκρυνση Εξωτερικής επικάλυψης Συλλογή κονίας (με ποτηροκορώνα) Μέτρηση συγκέντρωσης Cl - με χρήση χημικών διαλυμάτων Δημιουργία προφίλ συγκέντρωσης Cl- από την εξωτερική επιφάνεια Συγκέντρωση Χλωριόντων (kg/m 3 σκυροδέματος) 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0, Απόσταση από εξωτερική επιφάνεια (mm) Μέτρηση Χλωριόντων (Cl - ) Για ανίχνευση χλωριόντων χρήση χρωματικός δείκτης νιτρικού αργύρου (AgNO3) σε διάλυμα κανονικότητας 0,03-0,1Ν (πρότυπο ASTM C 1202). Λευκή απόχρωση υποδεικνύει περιοχές με ελευθέρα χλωριόντα, ενώ η καφέ τα δεσμευμένα 49

50 Διαπερατότητα Μη καταστροφική μέθοδος (επί τόπου) ημι-καταστροφική (εργαστήριο). Μέτρηση ροής ρευστού (αέρα ή ύδατος) δια μέσου σκυροδέματος υπό δεδομένες συνθήκες. Αποτίμηση ικανότητας επιφανειακής στρώσης σκυροδέματος να αποτρέπει είσοδο διαβρωτικών ουσιών Σύγκριση σκυροδεμάτων με διάφορες συνθέσεις Έλεγχος ωρίμανσης σκυροδέματος Μηχανισμοί εισχώρησης ξένων ουσιών: Απορρόφηση Διείσδυση Διάχυση (είσοδος υγρών λόγω τριχοειδών φαινομένων), (ροή ρευστού υπό πίεση) (κίνηση μορίων και ιόντων από περιοχές μεγαλύτερης συγκέντρωσης προς περιοχές μικρότερης συγκέντρωσης). Διαπερατότητα Μετράται ρυθμός με τον οποίο νερό απορροφάται από σκυρόδεμα υπό σχετικά χαμηλή υδροστατική πίεση 50

51 Διαπερατότητα Έλεγχος υδατοπερατότητας υπό πίεση. Καταγράφεται συναρτήσει χρόνου: Ποσότητα ύδατος που εισέρχεται στο σκυρόδεμα διατηρώντας σταθερή πίεση (0.15MPa) ή Πτώση πιέσεως συναρτήσει χρόνου έχοντας ξεκινήσει από αρχική πίεση (0.50MPa) για δεδομένο όγκο ύδατος + ευκολία, απλότητα, οικονομικότητα. - δυσκολία επιτόπου στεγάνωσης (για τις μεθόδους υπό πίεση), εξάρτηση από προϋπάρχουσα υγρασία εξάρτηση των αποτελεσμάτων από τοπικές συνθήκες περιοχής. Εμπειρική μέθοδος - Δεν μπορεί να ποσοτικοποιήσει συγκεκριμένη ιδιότητα σκυροδέματος. Δοκιμή Χαραγής (κονίαμα) Ημι-καταστροφική έμμεση μέθοδος ελέγχου θλιπτικής αντοχής κονιάματος. Μέθοδος για έμμεσο προσδιορισμό θλιπτικής αντοχής κονιάματος, έλεγχο ομοιομορφίας, επιφανειακής σκληρότητας και ομοιογένειας υλικών δομήσεως. Η μέθοδος βασίζεται στην επιφανειακή σκληρότητα του κονιάματος Μεταλλική ακίδα σύρεται (σταθερό θλιπτικό φορτίο) κατά μήκος αρμού κονιάματος Μέτρηση εύρους χαραγής σε τουλάχιστον είκοσι ισο-απέχοντα σημεία. Ιστόγραμμα, εύρους χαραγής - αριθμός μετρήσεων, υπό σταθερό θλιπτικό φορτίο (προσδιορισμός συχνότερης τιμής εύρους χαραγής). Με χρήση διαγραμμάτων βαθμονομήσεως, εκτίμηση θλιπτικής αντοχής κονιάματος 51

52 Δοκιμή Μικροθραυσμάτων (κονίαμα) Ημι-καταστροφική μέθοδος Τεμάχια κονιάματος αποσπώνται από έργο εγκιβωτίζονται σε ειδικές μήτρες στο εργαστήριο και υποβάλλονται σε εφελκυσμό για προσδιορισμό εφελκυστικής αντοχής κονιάματος Απαιτεί τοπικά καθαίρεση των επιχρισμάτων, αποκάλυψη της τοιχοποιίας και λήψη δειγμάτων (τεμαχίων) κονιάματος ακανόνιστου σχήματος και μορφής. Τα τεμάχια του κονιάματος αφού εγκιβωτισθούν σε κατάλληλες μήτρες με την βοήθεια κόλλας, δοκιμάζονται σε εφελκυσμό με κατάλληλη διάταξη Στην συνέχεια γίνεται εμβαδομέτρηση της θραυσιγενούς επιφανείας (Α) και με γνωστή την επιβαλλόμενη δύναμη Ρ υπολογίζεται η εφελκυστική αντοχή του κονιάματος σ=ρ/α. Μέθοδος Επιπέδων Γρύλλων (Τοιχοποιία) Ημι-καταστροφική μέθοδος (Δοκιμή θλίψης επί τόπου του έργου σε πραγματική κλίμακα) Προσδιορισμός μέτρου ελαστικότητας, θλιπτικής αντοχής τοιχοποιίας Επιβολή κατακόρυφου θλιπτικού φορτίου σε τμήματα τοιχοποιίας μέσω επίπεδων γρύλων με ταυτόχρονη καταγραφή οριζοντίων και κατακόρυφων παραμορφώσεων. Απαιτείται διάνοιξη οριζοντίων και κατακόρυφων σχισμών στην τοιχοποιία. 52

53 Μέθοδος Επιπέδων Γρύλλων (Τοιχοποιία) Επιλογή θέσης τοιχοποιίας στην οποία θα γίνουν μετρήσεις και που θα διανοιχθούν οριζόντιες οπές. Εγκατάσταση μετρητικών οργάνων παραμορφώσεως Καταγραφή μήκος αναφοράς (κυρίως θέσεις εγκαρσίως στις σχισμές) Διάνοιξη οριζοντίων οπών με πάχος όσο των επίπεδων γρύλων Καταγραφή παραμορφώσεων (από τοποθέτηση δικτύου μετρητικών οργάνων μέχρι Διάνοιξη οπών) ώστε να διαπιστωθεί ενδεχόμενη επιρροή θερμοκρασιακών συνθηκών στις μετρήσεις Πραγματοποιείται νέα μέτρηση μήκους αναφοράς δικτύου μετρητικών οργάνων (στην περιοχή σχισμών, λόγω της αποτονώσεως, θα είναι μικρότερες από αρχικό μήκος αναφοράς). εισάγονται επίπεδοι γρύλοι στις σχισμές (πλήρη επαφή γρύλων και επιφανειών σχισμών). επιβάλλεται κατακόρυφο θλιπτικό φορτίο στην τοιχοποιία (μέσω γρύλων) και καταγραφή παραμορφώσεων Θεωρούμε ότι φορτίο για το οποίο το μήκος αναφοράς γίνεται ίσο με το αρχικό (πριν την διάνοιξη της σχισμής), είναι ίσο με το φορτίο που ασκείται στον τοίχο. Οι μετρήσεις αυτές μας επιτρέπουν και την εκτίμηση του μέτρου ελαστικότητας της τοιχοποιίας Μέθοδος Επιπέδων Γρύλλων (Τοιχοποιία) Φόρτιση μέχρι εμφάνιση μικρορωγμών. Μέτρηση κατακόρυφων και οριζόντων παραμορφώσεων (μέτρο ελαστικότητας και λόγος Poisson) 53

54 Δοκιμαστικές Φορτίσεις Στατική Φόρτιση Πειραματικός έλεγχος φέρουσας ικανότητας (κατασκευή φορτίζεται με φορτίο μεγαλύτερο φορτίου λειτουργίας) Παρακολούθηση παραμορφώσεως υλικών (διαγράμματα σ-ε, P-ε, υπολογισμός μέτρου ελαστικότητας) Λαμβάνονται οι μετρήσεις αναφοράς πριν από την επιβολή των φορτίων Κατακόρυφα ή οριζόντια φορτία εφαρμόζονται σε τμήμα κατασκευής και μετριέται η απόκριση της (σάκοι τσιμέντου, σάκοι άμμου, σχηματισμός δεξαμενής και γέμισμα αυτής με νερό) Μετά παραμονή του φορτίου επί 24 ώρες λαμβάνονται οι αρχικές ενδείξεις Δυναμική φόρτιση Προσδιορισμός δυναμικών χαρακτηριστικών (ιδιοπερίοδος, απόσβεση, αλληλεπίδραση της κατασκευής με ενδοτικότητα της θεμελίωσης) Έλξη με καλώδιο ή σύστημα καλωδίων απότομη ελευθέρωσή προξενεί ελεύθερες αποσβενύμενες ταλαντώσεις γεννήτριες ταλαντώσεων, δονητικές τράπεζες (ελεγχόμενου αιτίου διεγέρσεις, Εργαστήριο) Έλεγχοι και Κανονισμοί 54

55 Έλεγχοι & ΚΑΝΕΠΕ Έλεγχοι & ΚΑΝΕΠΕ 55

56 Έλεγχοι & ΚΑΝΕΠΕ Συμπεράσματα Έλεγχοι Σκυροδέματος Σκληρότητα, Αντοχή Μηχανικοί Έλεγχοι Κρουσιμέτρηση Δοκιμή Εξόλκευσης Δοκιμή Διείσδυσης Πυρηνοληψία Ηλεκτρονικοί Έλεγχοι Υπέρηχοι Μέτρηση πάχους επικάλυψης Έλεγχοι Ασυνεχειών, Ρωγμών Χημικοί Έλεγχοι Μηχανικοί Έλεγχοι Ρωγμώμετρα Ενδοσκόπια Διαπερατόμετρα Ηλεκτρονικοί Έλεγχοι Υπέρηχοι Radar Θερμογραφία Ενανθράκωση Χλωριόντα Έλεγχοι Οπλισμού Ηλεκτρονικοί Έλεγχοι Εντοπισμός Οπλισμού Εκτίμηση μεγέθους διάβρωσης οπλισμού Εντοπισμό εστιών διάβρωσης (ειδική αντίσταση) Μέτρηση υγρασίας σκυροδέματος 56

57 Συμπεράσματα NDT έλεγχοι προσφέρουν γρήγορο, οικονομικό και ασφαλή έλεγχο ιδιοτήτων (ανάλογα επιδιωκόμενο αποτέλεσμα) Πρώτο βήμα: εξονυχιστικός Οπτικός Έλεγχος Επιθεώρηση ΒΑΘΕΙΑ ΓΝΩΣΗ αρχών και λειτουργίας των μεθόδων Πυρηνοληψία για ακριβέστερο προσδιορισμό μηχανικών χαρακτηριστικών σκυροδέματος Να συνοδεύονται και από άλλες έμμεσες μεθόδους (π.χ. υπέρηχοι) ώστε να ελέγχεται ομοιομορφία σκυροδέματος σε μεγαλύτερη έκταση Συνδυασμός των παραπάνω ώστε οι έμμεσες μέθοδοι να βαθμονομούνται με συνθήκες συγκεκριμένου έργου Κρουσίμετρο, Υπέρηχοι, Εξόλκευση Ήλου (πιο διαδεδομένες μέθοδοι) Αποτελέσματα μπορεί να έχουν μεγάλες διασπορές ή να είναι αντιφατικά μεταξύ τους. Μηχανικός πρέπει να είναι σε θέση να κατανοήσει αιτίες αποκλίσεων Προϋπόθεση όλων των παραπάνω ΓΝΩΣΗ και ΕΜΠΕΙΡΙΑ Εργαστηριακή Άσκηση 57

58 Εργαστηριακή Άσκηση Επανέλεγχοι σε σκληρύμενο σκυρόδεμα Όταν αμφισβητείται αντοχή παρτίδας σκυροδέματος Ελεγχόμενη περιοχή: δομικά στοιχεία τα οποία προέρχονται από ίδια παρτίδα σκυροδέματος Απαιτείται λήψη και κοπή πυρήνων Αν ικανοποιούνται οι παρακάτω σχέσεις σκυρόδεμα ικανοποιητικής αντοχής Λήψη 15 πυρήνων από τυχαίες θέσεις ελεγχόμενης περιοχής f f m(n),is is,μικρότερη 0.85(f ck 0.85(f 1.48s) ck 4) Λήψη 6 πυρήνων από τυχαίες θέσεις ελεγχόμενης περιοχής f f m(6),is is,μικρότερη 0.85(f ck 0.85(f 1.60s) ck 4) Λήψη 3 πυρήνων από τυχαίες θέσεις ελεγχόμενης περιοχής f f m(3),is is,μικρότερη 0.85f ck 0.85(f ck 4) f m(n),is : Μ.Ο. τιμών αντοχής (n) πυρήνων f is,μικρότερη : μικρότερη τιμή αντοχής (n) πυρήνων f ck : χαρακτηριστική θλιπτική αντοχή σκυροδέματος (κύβων ή κυλίνδρων) s: τυπική απόκλιση τιμών αντοχής (n) πυρήνων 58

59 Ευρετήριο Ελέγχων (Σπανός, 2006) Ευρετήριο Ελέγχων (Σπανός, 2006) 59

60 Ευρετήριο Ελέγχων (Σπανός, 2006) Ευρετήριο Ελέγχων (Σπανός, 2006) 60

61 Ευρετήριο Ελέγχων (Σπανός, 2006) Ευρετήριο Ελέγχων (Σπανός, 2006) 61

62 Ευρετήριο Ελέγχων (Σπανός, 2006) Ευρετήριο Ελέγχων (Σπανός, 2006) 62

63 Ευρετήριο Ελέγχων (Σπανός, 2006) Σας ευχαριστώ 63