Бетон является наиболее широко используемым строительным материалом во всем мире со средним глобальным ежегодным потреблением 1 м3 на человека. Пожар — одна из наиболее серьезных потенциальных опасностей для многих бетонных конструкций, таких как мосты, туннели и здания.Хотя известно, что бетон является материалом с высокой огнестойкостью, способным сохранять большую часть своей несущей способности; его физические, химические и механические свойства претерпевают серьезные изменения при воздействии высоких температур. Существенная потеря прочности происходит при нагревании бетона выше 300 ° C.
Оценка структурной безопасности предоставляет информацию, необходимую для оценки остаточной несущей способности и долговечности бетонных конструкций, поврежденных огнем. Они также используются, чтобы предложить соответствующие методы ремонта или решить, нужен ли снос.
Существует несколько традиционных методов оценки поврежденного огнем бетона на месте и за его пределами. Некоторые методы на месте включают визуальный контроль изменения цвета и физических характеристик, тогда как методы за пределами площадки включают инвазивные тесты, такие как колонковое бурение или лабораторные методы, однако все методы имеют свои достоинства и недостатки.Уоллес Мукупа, аспирант Ноттингемского геопространственного института при UNNC, читатель по геопространственной инженерии в Университете Ноттингема, Гетин Робертс и доцент кафедры геопространственной инженерии в UNNC, Крейг Хэнкок изучал использование наземного лазерного сканирования (TSL) в качестве альтернативы. разрушительный способ оценки и обнаружения поврежденного огнем бетона при оценке структурной безопасности.Уоллес сказал: «Сканирование может выполняться на расстоянии, что повышает безопасность объекта.
Сканирование также происходит быстро: миллионы точек измеряются за несколько секунд, а пространственное разрешение достигается за короткое время. Это выгодно для инженерных сооружений, учитывая их масштаб или величину. . "«Неразрушающий метод оценки состояния поврежденных огнем бетонных элементов с использованием наземного лазерного сканирования» был опубликован в Журнале мониторинга состояния гражданских конструкций.В ходе исследования изучалось влияние угла падения сканирования и расстояния на возврат интенсивности лазерного излучения. Также было изучено изменение цвета бетона.
Данные были собраны и интерпретированы на неотапливаемом и нагретом бетоне, чтобы установить исходное состояние материала.Исследовательские эксперименты проводились в контролируемой лаборатории с использованием наземных лазерных сканеров с двухфазным сдвигом (Leica HDS7000 и FARO Focus 120) для сканирования бетонных образцов перед нагревом, а затем после их повторного охлаждения.Образцы бетона нагревали в печи до повышенных температур до 1000 ° C, поскольку достигнутая температура является важным фактором при оценке поврежденного огнем бетона.Чтобы оценить изменение цвета нагретого бетона, изображения образцов были сняты с помощью камеры M-Cam, прикрепленной к лазерному сканеру Leica HDS7000.
Планшетный сканер (HP Scanjet G2410) также использовался для сканирования нагретых бетонных поверхностей и получения изображений. Именно эти изображения использовались для анализа из-за их лучшего разрешения.В ходе экспериментов было обнаружено, что измерение углов падения бетонных блоков зависит от расстояния.
По мере увеличения расстояния сканирования угол падения уменьшался, и оба используемых сканера показывали ту же тенденцию.«Измерение углов падения сканирования с различных расстояний оказалось независимым от длины волны для обоих сканеров, и это многообещающий фактор с точки зрения разработки стандартизированных инструментов анализа угла падения, хотя несколько сканеров необходимо протестировать», — сказал д-р Робертс. .Уоллес сказал: «Сравнительный анализ интенсивности лазерного излучения для нагретого и ненагретого бетона показал, что зарегистрированные значения интенсивности для нагретого бетона выше, чем для ненагретого бетона. Фактически, значения интенсивности лазерного излучения для нагретого бетона показали значительное увеличение в бетоне. температура воздействия от 250 ° C до 1000 ° C.«Такая корреляция между интенсивностью и температурой воздействия имеет кардинальное значение при оценке состояния и степени повреждения бетона. Этот вывод подразумевает, что можно использовать интенсивность лазера для определения состояния бетона независимо от того, был он нагрет или нет. . "Исследование также показало, что данные RGB улучшают визуальную идентификацию объектов и дают приблизительное представление о состоянии бетона после пожара.
Преимущество лазерных сканеров в том, что у большинства из них есть внутренняя или внешняя камера, которую можно использовать для захвата конкретных изображений, если может быть достигнуто хорошее разрешение.«Хотя используемые лазерные сканеры имеют разные длины волн, результаты продемонстрировали возможность использования TLS в качестве подхода к оценке уровней огнестойкого бетона и обеспечивают понимание состояния бетона в связи с изменениями прочности бетона при его нагревании. к повышенным температурам ", — сказал Уоллес.