Bu tədqiqat, betonun sıxılma altında zədələnərkən mikroçat başlanğıcından qeyri-sabit çat inkişafına və son dağılmaya qədər keçdiyi kritik mərhələləri daha erkən və daha obyektiv müəyyən etmək üçün akustik emissiya məlumatlarına Critical Slowing Down (CSD) yanaşmasını tətbiq edir.

Tədqiqatda akustik emissiya enerjisi, AE counts və signal strength əsas zədələnmə göstəriciləri kimi seçilmişdir. Bu siqnalların ardıcıl zaman pəncərələrində hərəkətli dispersiyası hesablanır və dispersiyada baş verən qəfil yüksəlişlər sistemin kritik zədələnmə keçidlərinə yaxınlaşmasının göstəricisi kimi şərh olunur.

150 mm beton kublar üzərində üç fərqli su/bağlayıcı nisbətində aparılan bir oxlu sıxılma sınaqlarında CSD əsaslı dispersiya göstəricisi mikroçat başlanğıcı, subkritik qırılma və dağılma keçidlərini fərqləndirmişdir. Xüsusilə subkritik qırılma nöqtəsi üç qarışıqda təxminən %76–85 pik gərginlik intervalında ortaya çıxmış və mənbə bunu təxminən %80 pik gərginlik ətrafında etibarlı erkən xəbərdarlıq göstəricisi kimi qiymətləndirmişdir.

Minimum AE b-value ilə müqayisədə CSD əsaslı subkritik qırılma göstəricisi daha erkən xəbərdarlıq vermişdir. Üç qarışıq üçün CSD xəbərdarlıq intervalları 60, 63 və 71 saniyə olduğu halda minimum b-value xəbərdarlıqları yalnız 23, 28 və 6 saniyə əvvəl baş vermişdir.

Bununla belə, tədqiqat kiçik beton kublar üzərində bir oxlu laboratoriya sınağına əsaslanır. Tammiqyaslı körpü, bina, tunel və ya sahə konstruksiyalarında eyni hədd və xəbərdarlıq müddətlərinin keçərli olduğu hələ göstərilməmişdir.

Akustik Emissiya Betonun İçindəki Çatları Necə Aşkarlayır?

Betonun içində yeni bir çat yarandıqda və ya mövcud çat irəlilədikdə materialda toplanmış elastik enerjinin bir hissəsi qısamüddətli gərginlik dalğaları şəklində açığa çıxır. Bu dalğalar pyezoelektrik akustik emissiya sensorları ilə aşkarlana bilər.

AE sistemi bu siqnalı yalnız bir “səs səviyyəsi” kimi qeydə almır. Bir AE hadisəsindən çoxsaylı xarakterik parametr çıxarıla bilər.

Tədqiqat bunların içindən energy, counts və signal strength parametrlərini seçir. Səbəb budur ki, bu üç göstərici çat aktivliyinin miqyasını, tezliyini və ümumi enerji məzmununu müxtəlif aspektlərdən təmsil edir.

Critical Slowing Down Nədir?

Critical Slowing Down, dinamik bir sistem kritik vəziyyət dəyişikliyinə yaxınlaşdıqda pozuntulardan sonra əvvəlki tarazlıq vəziyyətinə qayıtma sürətinin getdikcə yavaşlamasıdır.

Sistem sabit vəziyyətdən uzaqlaşmağa başladıqda kiçik təsadüfi dəyişmələr daha uzun müddət təsirli olur. Nəzəriyyədə bunun iki tipik statistik nəticəsi vardır:

• ardıcıl ölçmələrin bir-birinə daha çox bənzəməsi, yəni avtokorrelyasiyanın yüksəlməsi;
• ölçülən vəziyyət dəyişəninin dalğalanma böyüklüyünün və dispersiyasının artması.

Beton baxımından fikir belədir: çat sistemi yeni bir zədələnmə rejiminə yaxınlaşdıqca AE siqnallarının statistik davranışı dəyişə bilər. Əgər AE energy, counts və ya signal strength dispersiyası sürətlə artırsa, sistem kritik zədələnmə keçidinə yaxınlaşır ola bilər.

Tədqiqat hansı CSD göstəricisindən istifadə edir?

Nəzəri bölmə həm avtokorrelyasiyanı, həm də dispersiyanı müzakirə etsə də, eksperimental analizdə əsas göstərici hərəkətli dispersiyadır.

AE zaman sırası qısa pəncərələrə bölünür və hər pəncərədə dispersiya hesablanır. Pəncərə zaman boyunca sürüşdürülərək dispersiyanın yükləmə ərzində necə dəyişdiyi izlənir.

Tədqiqatda:

Pəncərə uzunluğu = 100 AE hit

Sürüşdürmə addımı = 10 AE hit

olaraq seçilmişdir.

Beton Nümunələri Necə Hazırlandı?

Sınaqlarda kənar uzunluğu 150 mm olan kub beton nümunələrdən istifadə edilmişdir.

Üç fərqli su/bağlayıcı nisbəti tətbiq edilmişdir:

Hər qarışım üçün üç təkrar hazırlanmışdır.

Sınaqda Beton Necə Yükləndi və AE Necə Ölçüldü?

Bir oxlu sıxılma yüklənməsi RMT-201 qaya və beton mexaniki sınaq sistemində yerdəyişmə nəzarətli şəkildə həyata keçirilmişdir.

AE və mexaniki ölçmələr eyni vaxtda başladılmışdır. Beləliklə, müəyyən bir çat aktivliyinin hansı gərginlik səviyyəsində yarandığı zaman baxımından birbaşa müqayisə edilə bilmişdir.

Tədqiqatın Metodu və Nəticələri

CSD Metodu Beton Zədələnməsini Hansı Kritik Nöqtələrə Ayırdı?

Eksperimental nəticələrdə üç əsas keçid nöqtəsi xüsusilə ön plana çıxır:

Point A — Mikroçat başlanğıcı

İlk aydın dispersiya yüksəlişi. Betonun ilkin məsamə sıxılmasından və aşağı AE aktivliyindən sabit çat inkişafına keçdiyi nöqtə kimi şərh olunur.

Point C — Subkritik qırılma

İkinci kritik dispersiya yüksəlişi. Sabit çat inkişafının qeyri-sabit çat böyüməsinə çevrildiyi nöqtə kimi qiymətləndirilir.

Point E — Dağılma

Daşıma qabiliyyətinin əhəmiyyətli dərəcədə itirildiyi və makroskopik zədələnmənin aydın hala gəldiyi keçiddir.

Mikroçat başlanğıcı niyə qarışığa daha həssasdır?

Su/bağlayıcı nisbəti artdıqca mənbədə mikroçat başlanğıc nöqtəsinin həm vaxtı, həm də gərginlik nisbəti artır.

Müəlliflərin izahına görə, daha yüksək su miqdarı hidratasiya sonrasında daha çox məsamə və başlanğıc qüsuru buraxa bilər. Yükləmənin ilk hissəsində bu boşluqların sıxılması daha uzun çəkdiyi üçün aydın mikroçat başlanğıcı daha yüksək gərginlik səviyyəsinə keçə bilər.

Point C niyə daha vacibdir?

Point A ilkin mikrozədələnməni göstərdiyi halda, Point C sabit çat inkişafından qeyri-sabit qırılma rejiminə keçidi təmsil edir.

Buna görə erkən xəbərdarlıq baxımından əsas kritik nöqtə Point C-dir.

Üç qarışığın Point C nisbətləri təxminən %76–85 intervalındadır. Mənbə bunun təxminən %80 pik gərginlik ətrafında təkrarlanan erkən xəbərdarlıq həddi olduğunu irəli sürür.

Beton Neçə Zədələnmə Mərhələsinə Ayrılır?

Mənbənin eksperimental nəticələr və nəticə bölməsində istifadə olunan əsas dörd mərhələ belədir:

Məqalənin əvvəlki nəzəri metod bölməsində isə beş mərhələli daha ətraflı təsnifat mövcuddur. Buna görə mənbədə mərhələ sayı baxımından iki fərqli təqdimat vardır. Eksperimental nəticələrin yekun xülasəsi dörd əsas mərhələni əsas götürür.

Xam AE Parametrlərinə Baxmaq Niyə Kifayət Etmir?

Energy, counts və signal strength zaman tarixçələrində beton dağılmaya yaxınlaşdıqca ümumilikdə artan aktivlik görünür. Lakin AE siqnalları təbiətinə görə fasiləli və təsadüfi dalğalanmalar ehtiva edir.

Buna görə yalnız xam əyrinin vizual şəkildə araşdırılması kritik keçidlərin hansı anda başladığını müəyyən etməkdə subyektiv ola bilər.

CSD metodu eyni məlumatı hərəkətli dispersiya üzərindən yenidən qiymətləndirərək qəfil paylanma dəyişikliklərini daha aydın etməyi hədəfləyir.

Mənbənin müqayisəsinə görə mikroçat başlanğıcı və son dağılma xam AE parametrlərindən də görünə bildiyi halda, subkritik qırılma Point C ənənəvi parametr zaman sıralarında xeyli çətin fərqləndirilir.

b-Value ilə CSD Metodu Arasındakı Fərq Nədir?

AE b-value analizi AE hadisələrinin amplituda paylanmasını Gutenberg–Richter tipli loqarifmik-xətti əlaqə üzərindən araşdırır.

Yüksək b-value kiçik çatların daha üstün olduğu paylanmalarla, aşağı b-value isə iri miqyaslı çat aktivliyinin artması ilə əlaqələndirilə bilər.

Tədqiqatda b-value başlanğıcda yüksəlmiş, sonra sürətlə azalaraq minimuma çatmış və dağılmadan sonra təxminən 1 ətrafında dalğalanmışdır.

Üç qrup üçün minimum dəyərlər:

0,20 — 0,19 — 0,41

olaraq bildirilmişdir.

Lakin minimum b-value CSD ilə müəyyən edilən Point C-dən daha sonra yaranır.

CSD Erkən Xəbərdarlığı Nə Qədər Öncəyə Çəkdi?

Bu dəyərlər xəbərdarlıq nöqtəsindən pik gərginliyə qədər qalan müddəti ifadə edir.

Xüsusilə RW/B=0,50 qrupunda minimum b-value yalnız 6 saniyə əvvəl siqnal verdiyi halda Point C 71 saniyəlik erkən xəbərdarlıq intervalı təmin etmişdir.

Xəbərdarlıq hansı yük səviyyəsində gəlir?

Point C üçün mənbədə orta hesabla:

Xəbərdarlıq gərginliyi / pik gərginlik ≈ %80,85

verilir.

Minimum b-value üçün bu nisbət:

≈ %97,02

səviyyəsindədir.

Beləliklə, b-value minimumu yarandıqda beton pik daşıma qabiliyyətinə xeyli daha çox yaxınlaşmış olur.

Bu Metod Həqiqi Körpü və ya Binada İstifadə Oluna Bilərmi?

Mənbə bunun potensial olduğunu bildirir; lakin bu, hələ təsdiqlənmiş sahə tətbiqi deyil.

Bu tədqiqatda:

• kiçik beton kublar;
• nəzarətli bir oxlu yük;
• laboratoriya sensor yerləşdirilməsi;
• müəyyən beton qarışıqları

istifadə edilmişdir.

Həqiqi konstruksiyalarda nəqliyyat, temperatur, rütubət, çoxoxlu gərginlik, armatur, müxtəlif çat mənbələri və ətraf mühit səs-küyü AE siqnallarını daha mürəkkəb edə bilər.

Müəlliflərin gələcək iş hədəfi də tammiqyaslı konstruksiyalarda və müxtəlif yükləmə şəraitlərində doğrulamadır.

Tədqiqatın dəstəklədiyi nəticələr

• AE energy, counts və signal strength dispersiyası beton kritik zədələnmə keçidlərinə yaxınlaşdıqca nəzərəçarpacaq şəkildə dəyişə bilər.
• Sürüşən pəncərə dispersiya analizi kritik keçidləri xam AE zaman sıralarına nisbətən daha sistemli şəkildə görünən edə bilər.
• Mikroçat başlanğıcı, subkritik qırılma və dağılma nöqtələri sınaqlarda bir-birindən ayrılmışdır.
• Subkritik qırılma Point C üç qarışıqda təxminən %76–85 pik gərginlik intervalında ortaya çıxmışdır.
• Point C minimum b-value göstəricisindən daha erkən xəbərdarlıq vermişdir.
• CSD ilə müəyyən edilən zədələnmə mərhələləri klassik AE parametrləri və b-value meylləri ilə ümumilikdə uyğun gəlir.

Tədqiqatın dəstəkləmədiyi nəticələr

• %80 pik gərginliyin bütün betonlar üçün universal dağılma həddi olduğu göstərilməmişdir.
• 60–71 saniyəlik xəbərdarlıq müddətinin həqiqi konstruksiyalarda eyni şəkildə əldə ediləcəyi göstərilməmişdir.
• CSD metodunun körpü, bina və ya tunellərdə sahə miqyasında doğrulandığını söyləmək olmaz.
• b-value metodunun ümumiyyətlə yararsız olduğu göstərilməmişdir; tədqiqat yalnız bu sınaqlarda CSD-nin daha erkən xəbərdarlıq verdiyini göstərir.
• Dispersiya artımının hər şəraitdə yalnız beton çat inkişafından qaynaqlandığı göstərilməmişdir.
• Məqalə resenziyadan keçmiş yekun metod standartı deyil.

Mənbə və Metod Qeydi

Orijinal başlıq:Damage Evolution Analysis of Concrete Based on Critical Slowing Down Characteristic of Acoustic Emission Parameters.

Müəlliflər: Jian Liang, Yuxuan Shi, Qian Ma, Weiwei Xie, Bo Yu.

Mənbə növü: SSRN preprint tədqiqat məqaləsi.

SSRN: 6963435.

Resenziya statusu: PDF açıq şəkildə “Preprint not peer reviewed” kimi işarələnmişdir.

Tədqiqat sahəsi: Beton zədələnmə mexanikası, akustik emissiya, dağıdıcı olmayan sınaq və struktur sağlamlığının monitorinqi.

Sınaq nümunəsi: 150 mm beton kublar.

Qarışıqlar: Su/bağlayıcı nisbətləri 0,40, 0,45 və 0,50; hər biri üçün üç təkrar.

Yükləmə: Bir oxlu sıxılma, yerdəyişmə nəzarətli, 0,005 mm/s.

AE qeyd sistemi: Physical Acoustics Corporation Micro-II Digital AE System.

Nümunə götürmə: 1 MHz.

Aşkarlama həddi: 45 dB.

Təhlil edilən AE parametrləri: Energy, counts və signal strength.

CSD meyarı: 100-hit pəncərə və 10-hit sürüşdürmə addımı ilə hesablanan hərəkətli dispersiya.

Əsas erkən xəbərdarlıq göstəricisi: Point C — subkritik qırılma.

Point C gərginlik nisbətləri: %75,76, %85,18 və %81,59.

CSD erkən xəbərdarlıq intervalları: 60, 63 və 71 saniyə.

Minimum b-value erkən xəbərdarlıq intervalları: 23, 28 və 6 saniyə.

Mənbədaxili metod qeydi: Nəzəri metodologiya bölməsində beş zədələnmə mərhələsi izah edildiyi halda eksperimental nəticələr və Conclusion bölməsində dörd əsas zədələnmə mərhələsi istifadə olunur. Verianla bu iki təqdimatı səssiz şəkildə vahid təsnifata çevirməmişdir.

Gələcək iş: Tammiqyaslı konstruksiyalar, müxtəlif yükləmə şəraitləri və digər dağıdıcı olmayan sınaq üsulları ilə inteqrasiya.

Maraqlar toqquşması: Müəlliflər məlum maliyyə və ya şəxsi maraqlar toqquşması bildirmirlər.

Məlumatlara çıxış: Bəzi və ya bütün məlumatların, modellərin və kodların əsaslandırılmış sorğu əsasında məsul müəllifdən əldə edilə biləcəyi bildirilmişdir.

Maliyyələşdirmə: Inner Mongolia University of Science and Technology Keju Plan; National Natural Science Foundation of China; Guangxi Key Research and Development Project; Guangxi Science and Technology Major Project.

Lisenziya: Yüklənmiş preprintdə yoxlanıla bilən açıq Creative Commons lisenziyası görünmədiyi üçün açıq təkrar istifadə hüququ fərz edilməmişdir.

Verianla metod qeydi: Bu məzmun mənbə preprintin paraqraf-paraqraf tərcüməsi deyil. CSD nəzəriyyəsi, sınaq quruluşu, AE parametrləri, kritik keçid nöqtələri, erkən xəbərdarlıq performansı, b-value müqayisəsi və məhdudiyyətlər müstəqil öyrədici quruluşda yenidən təşkil edilmişdir. Laboratoriya nəticələri həqiqi sahə konstruksiyalarında doğrulanmış universal hədlər kimi təqdim edilməmişdir.