Ushbu tadqiqot beton siqilish ostida shikastlanayotganda mikroyoriq boshlanishidan beqaror yoriq rivojlanishi va yakuniy buzilishgacha o‘tadigan kritik bosqichlarni ertaroq va obyektivroq aniqlash uchun akustik emissiya ma’lumotlariga Critical Slowing Down (CSD) yondashuvini qo‘llaydi.

Tadqiqotda akustik emissiya energiyasi, AE counts va signal strength asosiy shikastlanish ko‘rsatkichlari sifatida tanlangan. Ushbu signallarning ketma-ket vaqt oynalaridagi siljuvchi dispersiyasi hisoblanadi va dispersiyadagi keskin ko‘tarilishlar tizim kritik shikastlanish o‘tishlariga yaqinlashayotganining belgisi sifatida talqin qilinadi.

150 mm beton kublarida uch xil suv/bog‘lovchi nisbatida o‘tkazilgan bir o‘qli siqish sinovlarida CSD asosidagi dispersiya ko‘rsatkichi mikroyoriq boshlanishi, subkritik sinish va buzilish o‘tishlarini farqlagan. Ayniqsa subkritik sinish nuqtasi uch aralashmada taxminan %76–85 cho‘qqi kuchlanish oralig‘ida yuzaga kelgan va manba buni taxminan %80 cho‘qqi kuchlanish atrofida ishonchli erta ogohlantirish ko‘rsatkichi deb baholagan.

Minimal AE b-value bilan taqqoslanganda, CSD asosidagi subkritik sinish ko‘rsatkichi ertaroq ogohlantirish bergan. Uch aralashma uchun CSD ogohlantirish oralig‘i 60, 63 va 71 soniya bo‘lgan, minimal b-value ogohlantirishlari esa atigi 23, 28 va 6 soniya oldin yuz bergan.

Biroq tadqiqot kichik beton kublarida o‘tkazilgan bir o‘qli laboratoriya sinoviga asoslanadi. To‘liq masshtabli ko‘prik, bino, tunnel yoki dala inshootlarida ayni chegara va ogohlantirish muddatlari amal qilishi hali ko‘rsatilmagan.

Akustik Emissiya Beton Ichidagi Yoriqlarni Qanday Aniqlaydi?

Beton ichida yangi yoriq paydo bo‘lganda yoki mavjud yoriq rivojlanganda materialda to‘plangan elastik energiyaning bir qismi qisqa muddatli kuchlanish to‘lqinlari ko‘rinishida ajralib chiqadi. Bu to‘lqinlarni pyezoelektrik akustik emissiya sensorlari aniqlashi mumkin.

AE tizimi bu signalni faqat bitta “tovush darajasi” sifatida qayd etmaydi. Bitta AE hodisasidan ko‘plab tavsiflovchi parametrlar olinishi mumkin.

Tadqiqot shular orasidan energy, counts va signal strength parametrlarini tanlaydi. Buning sababi ushbu uch ko‘rsatkich yoriq faolligining ko‘lami, takrorlanish chastotasi va umumiy energiya mazmunini turli jihatlardan ifodalashidir.

Critical Slowing Down Nima?

Critical Slowing Down — dinamik tizim kritik holat o‘zgarishiga yaqinlashganda tashqi buzilishlardan so‘ng avvalgi muvozanat holatiga qaytish tezligining asta-sekin sekinlashishidir.

Tizim barqaror holatdan uzoqlasha boshlaganda kichik tasodifiy o‘zgarishlar uzoqroq vaqt ta’sir ko‘rsatadi. Nazariyada buning ikki tipik statistik natijasi mavjud:

• ketma-ket o‘lchovlarning bir-biriga ko‘proq o‘xshashi, ya’ni avtokorrelyatsiyaning ortishi;
• o‘lchanayotgan holat o‘zgaruvchisining tebranish kattaligi va dispersiyasining ortishi.

Beton nuqtai nazaridan g‘oya shunday: yoriqlar tizimi yangi shikastlanish rejimiga yaqinlashganda AE signallarining statistik xatti-harakati o‘zgarishi mumkin. Agar AE energy, counts yoki signal strength dispersiyasi tez ortsa, tizim kritik shikastlanish o‘tishiga yaqinlashayotgan bo‘lishi mumkin.

Tadqiqot qaysi CSD ko‘rsatkichidan foydalanadi?

Nazariy bo‘limda avtokorrelyatsiya ham, dispersiya ham muhokama qilinsa-da, tajribaviy tahlilda asosiy ko‘rsatkich siljuvchi dispersiya hisoblanadi.

AE vaqt qatori qisqa oynalarga bo‘linadi va har bir oynada dispersiya hisoblanadi. Oyna vaqt bo‘ylab siljitilib, yuklash davomida dispersiya qanday o‘zgarishi kuzatiladi.

Tadqiqotda:

Oyna uzunligi = 100 AE hit

Siljitish qadami = 10 AE hit

deb tanlangan.

Beton Namunalari Qanday Tayyorlandi?

Tajribalarda qirrasi 150 mm bo‘lgan kub shaklidagi beton namunalari ishlatilgan.

Uch xil suv/bog‘lovchi nisbati qo‘llangan:

Har bir aralashma uchun uchta takroriy namuna tayyorlangan.

Tajriba Davomida Beton Qanday Yuklandi va AE Qanday O‘lchandi?

Bir o‘qli siqish yuklanishi RMT-201 tog‘ jinsi va beton mexanik sinov tizimida siljish nazorati ostida amalga oshirilgan.

AE va mexanik o‘lchovlar bir vaqtda boshlangan. Shu tariqa ma’lum yoriq faolligi qaysi kuchlanish darajasida yuzaga kelgani vaqt bo‘yicha bevosita taqqoslangan.

Tadqiqot Usuli va Natijalari

CSD Usuli Beton Shikastlanishini Qaysi Kritik Nuqtalarga Ajratdi?

Tajribaviy natijalarda uchta asosiy o‘tish nuqtasi ayniqsa ajralib turadi:

Point A — Mikroyoriq boshlanishi

Dispersiyaning birinchi aniq ko‘tarilishi. Betonning dastlabki g‘ovak siqilishi va past AE faolligidan barqaror yoriq rivojlanishiga o‘tgan nuqtasi sifatida talqin qilinadi.

Point C — Subkritik sinish

Dispersiyaning ikkinchi kritik ko‘tarilishi. Barqaror yoriq rivojlanishining beqaror yoriq o‘sishiga aylangan nuqtasi sifatida baholanadi.

Point E — Buzilish

Yuk ko‘tarish qobiliyati sezilarli darajada yo‘qolib, makroskopik shikastlanish yaqqol ko‘rinadigan o‘tish bosqichidir.

Mikroyoriq boshlanishi nima uchun aralashmaga ko‘proq sezgir?

Suv/bog‘lovchi nisbati oshgani sari manbada mikroyoriq boshlanish nuqtasining ham vaqti, ham kuchlanish nisbati ortadi.

Mualliflarning izohiga ko‘ra, suv miqdorining ko‘proq bo‘lishi gidratatsiyadan keyin ko‘proq g‘ovak va dastlabki nuqsonlarni qoldirishi mumkin. Yuklashning dastlabki qismida bu bo‘shliqlarni siqish ko‘proq vaqt olgani sababli, aniq mikroyoriq boshlanishi yuqoriroq kuchlanish darajasiga siljishi mumkin.

Point C nima uchun muhimroq?

Point A dastlabki mikroshikastlanishni ko‘rsatsa, Point C barqaror yoriq rivojlanishidan beqaror sinish rejimiga o‘tishni ifodalaydi.

Shu sababli erta ogohlantirish nuqtai nazaridan asosiy kritik nuqta Point C hisoblanadi.

Uch aralashmaning Point C nisbatlari taxminan %76–85 oralig‘ida. Manba buni taxminan %80 cho‘qqi kuchlanish atrofida takrorlanuvchi erta ogohlantirish chegarasi deb ta’kidlaydi.

Beton Nechta Shikastlanish Bosqichiga Ajratiladi?

Manbaning tajribaviy natijalar va xulosa bo‘limida ishlatilgan asosiy to‘rtta bosqich quyidagicha:

Maqolaning avvalgi nazariy usul bo‘limida esa besh bosqichli yanada batafsil tasnif mavjud. Shu sababli manbada bosqichlar soni bo‘yicha ikki xil bayon uchraydi. Tajribaviy natijalarning yakuniy xulosasi to‘rtta asosiy bosqichni asos qilib oladi.

Xom AE Parametrlariga Qarash Nima Uchun Yetarli Emas?

Energy, counts va signal strength vaqt tarixlarida beton buzilishga yaqinlashgani sari umuman olganda faollik ortadi. Biroq AE signallari tabiatan uzlukli va tasodifiy tebranishlarni o‘z ichiga oladi.

Shu sababli faqat xom egri chiziqni vizual ko‘rib chiqish kritik o‘tishlar qachon boshlanganini aniqlashda subyektiv bo‘lishi mumkin.

CSD usuli ayni ma’lumotlarni siljuvchi dispersiya orqali qayta baholab, taqsimotdagi keskin o‘zgarishlarni yanada ravshan qilishni maqsad qiladi.

Manbaning taqqoslashiga ko‘ra mikroyoriq boshlanishi va yakuniy buzilish xom AE parametrlaridan ham ko‘rinishi mumkin, biroq subkritik sinish Point C an’anaviy parametr vaqt qatorlarida ancha qiyin farqlanadi.

b-Value va CSD Usuli O‘rtasidagi Farq Nima?

AE b-value tahlili AE hodisalarining amplituda taqsimotini Gutenberg–Richterga o‘xshash log-chiziqli munosabat orqali o‘rganadi.

Yuqori b-value kichik yoriqlar ustun bo‘lgan taqsimotlar bilan, past b-value esa yirik ko‘lamli yoriq faolligining ortishi bilan bog‘lanishi mumkin.

Tadqiqotda b-value dastlab oshgan, keyin tez pasayib minimumga yetgan va buzilishdan keyin taxminan 1 atrofida tebrangan.

Uch guruh uchun minimal qiymatlar:

0,20 — 0,19 — 0,41

deb hisobot qilingan.

Biroq minimal b-value CSD bilan aniqlangan Point C dan keyinroq yuzaga keladi.

CSD Erta Ogohlantirishni Qanchaga Oldinga Surdi?

Bu qiymatlar ogohlantirish nuqtasidan cho‘qqi kuchlanishgacha qolgan vaqtni bildiradi.

Ayniqsa RW/B=0,50 guruhida minimal b-value atigi 6 soniya oldin signal bergan bo‘lsa, Point C 71 soniyalik erta ogohlantirish oralig‘ini ta’minlagan.

Ogohlantirish qaysi yuk darajasida keladi?

Point C uchun manbada o‘rtacha:

Ogohlantirish kuchlanishi / cho‘qqi kuchlanish ≈ %80,85

deb berilgan.

Minimal b-value uchun bu nisbat:

≈ %97,02

darajasida.

Demak, b-value minimumi yuzaga kelganida beton cho‘qqi ko‘tarish qobiliyatiga ancha yaqinlashib qolgan bo‘ladi.

Bu Usulni Haqiqiy Ko‘prik yoki Binoda Qo‘llash Mumkinmi?

Manba buning salohiyati borligini aytadi; biroq bu hali tasdiqlangan dala qo‘llanmasi emas.

Ushbu tadqiqotda:

• kichik beton kublari;
• nazorat qilinadigan bir o‘qli yuk;
• laboratoriya sensori joylashuvi;
• muayyan beton aralashmalari

qo‘llangan.

Haqiqiy inshootlarda transport, harorat, namlik, ko‘p o‘qli kuchlanish, armatura, turli yoriq manbalari va atrof-muhit shovqini AE signallarini murakkablashtirishi mumkin.

Mualliflarning kelajakdagi ish maqsadi ham to‘liq masshtabli inshootlarda va turli yuklash sharoitlarida tekshirishdir.

Tadqiqot qo‘llab-quvvatlaydigan xulosalar

• AE energy, counts va signal strength dispersiyasi beton kritik shikastlanish o‘tishlariga yaqinlashganda sezilarli o‘zgarishi mumkin.
• Siljuvchi oyna dispersiya tahlili kritik o‘tishlarni xom AE vaqt qatorlariga nisbatan tizimliroq ravishda ko‘rinadigan qilishi mumkin.
• Mikroyoriq boshlanishi, subkritik sinish va buzilish nuqtalari tajribalarda ajratilgan.
• Subkritik sinish Point C uch aralashmada taxminan %76–85 cho‘qqi kuchlanish oralig‘ida yuzaga kelgan.
• Point C minimal b-value ko‘rsatkichiga qaraganda ertaroq ogohlantirish bergan.
• CSD bilan aniqlangan shikastlanish bosqichlari klassik AE parametrlari va b-value tendensiyalari bilan umumiy holda mos keladi.

Tadqiqot qo‘llab-quvvatlamaydigan xulosalar

• %80 cho‘qqi kuchlanish barcha betonlar uchun universal buzilish chegarasi ekani ko‘rsatilmagan.
• 60–71 soniyalik ogohlantirish muddati haqiqiy inshootlarda aynan shunday olinishi ko‘rsatilmagan.
• CSD usuli ko‘prik, bino yoki tunnellarda dala masshtabida tekshirilgan deb bo‘lmaydi.
• b-value usuli umuman foydasiz ekani ko‘rsatilmagan; tadqiqot faqat ushbu tajribalarda CSD ertaroq ogohlantirish berganini ko‘rsatadi.
• Dispersiya ortishi har qanday sharoitda faqat beton yoriqlarining rivojlanishidan kelib chiqishi ko‘rsatilmagan.
• Maqola ekspertlar taqrizidan o‘tgan yakuniy uslubiy standart emas.

Manba va Usul Eslatmasi

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

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

Manba turi: SSRN preprint tadqiqot maqolasi.

SSRN: 6963435.

Taqriz holati: PDF aniq ravishda “Preprint not peer reviewed” deb belgilangan.

Tadqiqot sohasi: Beton shikastlanish mexanikasi, akustik emissiya, buzmasdan sinash va konstruksion salomatlik monitoringi.

Sinov namunasi: 150 mm beton kublari.

Aralashmalar: Suv/bog‘lovchi nisbatlari 0,40, 0,45 va 0,50; har biri uchun uchta takroriy namuna.

Yuklash: Bir o‘qli siqish, siljish nazoratida, 0,005 mm/s.

AE qayd etish tizimi: Physical Acoustics Corporation Micro-II Digital AE System.

Namuna olish: 1 MHz.

Aniqlash chegarasi: 45 dB.

Tahlil qilingan AE parametrlari: Energy, counts va signal strength.

CSD mezoni: 100-hit oyna va 10-hit siljitish qadami bilan hisoblangan siljuvchi dispersiya.

Asosiy erta ogohlantirish ko‘rsatkichi: Point C — subkritik sinish.

Point C kuchlanish nisbatlari: %75,76, %85,18 va %81,59.

CSD erta ogohlantirish oralig‘i: 60, 63 va 71 soniya.

Minimal b-value erta ogohlantirish oralig‘i: 23, 28 va 6 soniya.

Manba ichidagi usul eslatmasi: Nazariy metodologiya bo‘limida beshta shikastlanish bosqichi bayon qilingan bo‘lsa, tajribaviy natijalar va Conclusion bo‘limida to‘rtta asosiy shikastlanish bosqichi qo‘llanadi. Verianla bu ikki bayonni indamay yagona tasnifga aylantirmagan.

Kelajakdagi ish: To‘liq masshtabli inshootlar, turli yuklash sharoitlari va boshqa buzmasdan sinash usullari bilan integratsiya.

Manfaatlar to‘qnashuvi: Mualliflar ma’lum moliyaviy yoki shaxsiy manfaatlar to‘qnashuvini bildirmagan.

Ma’lumotlarga kirish: Ayrim yoki barcha ma’lumotlar, modellar va kodlarni asosli so‘rov asosida mas’ul muallifdan olish mumkinligi ko‘rsatilgan.

Moliyalashtirish: 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.

Litsenziya: Yuklangan preprintda tekshiriladigan ochiq Creative Commons litsenziyasi ko‘rinmagani sababli ochiq qayta foydalanish huquqi faraz qilinmagan.

Verianla usul eslatmasi: Ushbu mazmun manba preprintning paragrafma-paragraf tarjimasi emas. CSD nazariyasi, tajriba tuzilishi, AE parametrlari, kritik o‘tish nuqtalari, erta ogohlantirish samaradorligi, b-value taqqoslanishi va cheklovlar mustaqil o‘quv tuzilmasida qayta tashkil etilgan. Laboratoriya natijalari haqiqiy dala inshootlarida tasdiqlangan universal chegaralar sifatida taqdim etilmagan.