vestnikcstroyВестник НИЦ «Строительство»Bulletin of Science and Research Center of Construction2224-94942782-3938АО «НИЦ «Строительство»10.37538/2224-9494-2023-3(38)-62-81PGTEGQvestnikcstroy-335Research ArticleСТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ, ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯBUILDING CONSTRUCTIONS, BUILDINGS AND STRUCTURESТехнологии мониторинга бетонных и железобетонных конструкций методом акустической эмиссииTechnologies for acoustic emission monitoring of concrete and reinforced concrete structuresСагайдакА. И.SagaidakA. I.

Александр Иванович Сагайдак, канд. техн. наук, ведущий научный сотрудник центра № 20

e-mail: sagaidak-niizhb@mail.ru

Alexandr I. Sagaidak, Cand. Sci. (Engineering), Leading Researcher of the Center No. 20

e-mail: sagaidak-niizhb@mail.ru

sagaidak-niizhb@mail.ruНаучно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт бетона и железобетона (НИИЖБ) им. А.А. Гвоздева АО «НИЦ «Строительство»РоссияResearch Institute of Concrete and Reinforced Concrete (NIIZHB) named after A.A. Gvozdev, JSC Research Center of ConstructionRussian Federation2023290920233836281Copyright © Сагайдак А.И., 20232023Сагайдак А.И.Sagaidak A.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.cstroy.ru/jour/article/view/335Введение

Введение. Метод акустической эмиссии (АЭ) с успехом применяется для диагностики и мониторинга в различных отраслях: нефтегазовой, атомной, аэрокосмической промышленности, контроле процесса сварки, коррозии конструкций. При контроле железобетонных конструкций метод АЭ используется не так часто. Основная причина – отсутствие нормативных документов и конкретных методик контроля.

В 2021 году был выпущен ГОСТ Р 59938-2021 «Бетоны. Метод акустико-эмиссионного контроля». За последние несколько лет получены новые данные по эффективному применению метода акустической эмиссии по неразрушающему контролю и технической диагностики состояния строительных конструкций. В НИИЖБ им. А.А. Гвоздева проведены исследования на опытных образцах и фрагментах конструкций (железобетонных балках, бетонных образцах в виде плит, стеновых панелях и др.). Проводились исследования на конструкциях в условиях строительства Курской АЭС-2.

Цель работы

Цель работы: представить результаты разработанных в последнее время в АО «НИЦ «Строительство» методик технической диагностики и неразрушающего контроля бетонных и железобетонных конструкций методом АЭ.

Материалы и методы

Материалы и методы. Исследования проводились на бетонных и железобетонных образцах, изготовленных как из обычного (В15–В40), так и высокопрочного (В60–В100) бетонов. Ряд балок изготавливался из фибробетона. Конструкции испытывались в силовой установке. Исследования твердения бетонов методом АЭ проводились на бетонных смесях, изготовленных из тяжелого, мелкозернистого, цементного бетона с минеральными и химическими добавками. Твердение бетонов исследовалось дистанционно, с передачей данных по сети Wi-Fi.

Результаты

Результаты. По результатам проведенного исследования разработаны технологии мониторинга и технической диагностики строящихся и эксплуатируемых конструкций методом акустической эмиссии.

Выводы

Выводы. Приведенные акустико-эмиссионные технологии могут применяться для мониторинга и технической диагностики строящихся и эксплуатируемых конструкций. Эффект от реализации технологий в строительстве выразится в повышении безопасности и надежности строительных конструкций за счет внедрения технологий акустико-эмиссионного контроля.

Introduction

Introduction. The acoustic emission (AE) method is successfully used for diagnostics and monitoring in various industries including oil and gas, nuclear, aerospace as well as in welding processes and structural corrosion. However, inspection of reinforced concrete structures seldom involves the AE method. The main reason behind is the lack of regulatory documents and specific control procedures.

State Standard R 59938-2021 “Concretes. Acoustic emission testing method” was issued in 2021. Over the past few years, new data on effective application of the acoustic emission method for non-destructive testing and technical diagnostics of the building structures have been obtained. The studies were carried out on specimens and fragments of structures (reinforced concrete beams, concrete samples in the form of slabs, wall panels, etc.) in NIIZHB named after A.A. Gvozdev. The studies were conducted on the structures under construction at Kursk NPP-2.

Aim

Aim. To present the results of the recently developed methods of technical diagnostics and non-destructive AE testing of concrete and reinforced concrete structures.

Materials and methods

Materials and methods. The investigations were carried out on concrete and reinforced concrete specimens made of both normal (B15–B40) and high-strength (B60–B100) concrete. A number of beams were made of fiber concrete. Structures were tested in the power unit. AE monitoring of concrete hardening involved concrete mixtures made of heavy, fine-grained, cement concrete with mineral and chemical additives. Concrete hardening was investigated remotely, with online data transmission.

Results

Results. Based on the results of the conducted study, the technologies for acoustic emission monitoring and technical diagnostics of the structures under construction and in operation have been developed.

Conclusions

Conclusions. The given acoustic emission technologies can be used for monitoring and technical diagnostics of structures under construction and in operation. The implementation of technologies in construction will lead to the increase in safety and reliability of building structures due to the introduction of acoustic emission monitoring.

акустическая эмиссиябетонные и железобетонные конструкциинеразрушающий контроль твердения бетонатехническая диагностикаacoustic emissionconcrete and reinforced concrete structuresnon-destructive testing of concrete hardeningtechnical diagnosticsИсследования частично финансировались ФАУ «ФЦС».A partial funding was provided by the FAU “FCC.”References<i>Сагайдак А.И.</i> Состояние и перспективы использована метода акустической эмиссии в современном строительстве. Взгляд в будущее. В : Бетон и железобетон - взгляд в будущее: научные труды III Всероссийской (II Международной) конференции по бетону и железобетону: Москва, 12–16 мая 2014 г. Т. 2. Москва: Московский государственный строительный университет; 2014, с. 427–438.<i>Sagaidak A.I.</i> Condition and prospects of using acoustic emission method in modern construction. Concrete and Reinforced concrete – a look into the future: Scientific papers of the III All-Russian (II International) Conference on Concrete and Reinforced Concrete: Moscow, May 12–16, 2014. Vol. 2. Moscow: Moscow State University of Civil Engineering; 2014, pp. 427–438. (In Russian).<i>Сагайдак А.И., Елизаров С.В</i>. Связь сигналов акустической эмиссии с процессами деформирования и разрушения строительных конструкций. Дефектоскопия. 2004;(11):32–39.<i>Sagaidak A.I., Elizarov S.V.</i> The relationship of acoustic-emission signals with the processes of deformation and fracture of building structures. Russian Journal of Nondestructive Testing. 2004;(11):739–745. (In Russian).<i>Бардаков В.В., Сагайдак А.И., Елизаров С.В</i>. Акустическая эмиссия переармированных железобетонных балок. Контроль. Диагностика. 2019;(9):4–12. https://doi.org/10.14489/td.2019.09.pp.004-012<i>Bardakov V.V., Sagaydak A.I., Elizarov S.V.</i> Acoustic emission behaviour of over-reinforced concrete beams. Kontrol’. Diagnostika = Testing. Diagnostics. 2019;(9):4–12. (In Russian). https://doi.org/10.14489/td.2019.09.pp.004-012ГОСТ Р 59938-2021. Бетоны. Акустико-эмиссионный метод контроля. Москва: Российский институт стандартизации; 2022.State Standard R 59938-2021. Concretes. Acoustic emission testing method. Moscow: Russian Institute for Standardization; 2022. (In Russian).<i>Буйло С.И.</i> Физико-механические, статистические и химические аспекты акустико-эмиссионной диагностики. Ростов-на-Дону: Изд-во ЮФУ; 2017.<i>Builo S.I.</i> Physico-mechanical, statistical and chemical aspects of acoustic emission diagnostics. Rostov-on-Don: SFU Publishing House; 2017. (In Russian).<i>Буйло С.И.</i> Об информативности метода инвариантов сигналов акустической эмиссии в задачах диагностики предразрушающего состояния материалов. Дефектоскопия. 2018;(4):18–23.<i>Builo S.I.</i> On the Information Value of the Method of Invariants of Acoustic-Emission Signals in the Diagnostics of Pre-Failure State in Materials. Russian Journal of Nondestructive Testing. 2018;(4):237–242. (In Russian). https://doi.org/10.1134/s1061830918040034<i>Иванов В.И., Барат В.А.</i> Акустико-эмиссионная диагностика. Москва: Спектр; 2017.<i>Ivanov V.I., Barat V.A.</i> Acoustic emission diagnostics. Moscow: Spectrum Publ.; 2017. (In Russian).<i>Сагайдак А.И.</i> Способ определения предельного состояния строительных конструкций. Пат. RU2417369C2. Опубл. 27.04.2011.<i>Sagaydak A.I.</i> Method for determining the limit state of building structures. Patent No RU2417369C2. Publ. date 27 April 2011. (In Russian).ISO 16838. Non-destructive testing — Acoustic emission testing — Test method for classification of active cracks in concrete structures [internet]. International Organization of Standards; 2019. Available at: https://www.iso.org/standard/68781.htmlISO 16838. Non-destructive testing — Acoustic emission testing — Test method for classification of active cracks in concrete structures [internet]. International Organization of Standards; 2019. Available at: https://www.iso.org/standard/68781.html<i>Сагайдак А.И</i>. Исследование эффекта Кайзера в сжатых железобетонных элементах. В: Экспериментальные и теоретические исследования строительных конструкций. Сб. научн. тр. ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко. Москва; 1991, с. 127–129.<i>Sagaydak A.I</i>. And The study of the Kaiser effect in compressed reinforced concrete elements. In: Experimental and theoretical studies of building structures. Collection of scientific tr. TSNIISK named after V.A. Koucherenko. Moscow; 1991, pp. 127–129. (In Russian).<i>Сагайдак А.И., Бардаков В.В., Боровкова Е.С</i>. Разработка методики и прогноза прочности бетона в раннем возрасте методом акустической эмиссии. Бетон и железобетон. 2023;(1):33–42. https://doi.org/10.37538/0005-9889-2023-1(615)-33-42<i>Sagaydak A.I., Bardakov V.V., Borovkova E.S</i>. Development of methods and prediction of concrete strength at an early age by acoustic emission method. Beton i zhelezobeton = Concrete and Reinforced Concrete. 2023;615(1):33–42. (In Russian). https://doi.org/10.37538/0005-9889-2023-1(615)-33-42Разработка методики контроля и прогноза прочности бетона в раннем возрасте методом акустической эмиссии. Эксперимент на Курской АЭС-2, сентябрь 2022 года. Отчет по НИОКР.Development of methods for monitoring and predicting the strength of concrete at an early age by acoustic emission method. Experiment at Kursk NPP-2, September 2022. R&D Report. (In Russian).<i>Сагайдак А.И., Бардаков В.В., Елизаров С.В., Иванов В.И.</i> Стандарты по контролю технического состояния железобетонных конструкций методом акустической эмиссии. Контроль. Диагностика. 2020;23(6):32–39. https://doi.org/10.14489/td.2020.06.pp.032-039<i>Sagaydak A.I., Bardakov V.V., Elizarov S.V., Ivanov V.I.</i> Standards for the technical state testing of reinforced concrete structures by means of acoustic emission method. Kontrol’. Diagnostika = Testing. Diagnostics. 2020;23(6):32–39. (In Russian). https://doi.org/10.14489/td.2020.06.pp.032-039

The authors declare that there are no conflicts of interest present.