Tin tức

Sử dụng GPR trong đánh giá kết cấu

Phương pháp tiếp cận đa công nghệ sử dụng các công nghệ Thử nghiệm Không phá hủy (Nondestructive Testing – NDT) khác nhau đang trở thành tiêu chuẩn mới trong đánh giá tình trạng kết cấu. Radar xuyên đất (Georadar/GPR) đã được chứng minh là một phương pháp hiệu quả trong việc thu thập thông tin quan trọng về các chi tiết cấu trúc, tuy nhiên, công nghệ thú vị này đi kèm với những hạn chế cố hữu. Điều quan trọng là phải hiểu rõ về các khả năng của GPR và khắc phục những thiếu sót của nó bằng các phương pháp khác như phương pháp dựa trên Xung siêu âm (Ultrasonic Pulse). Trong bài viết này, chúng tôi sẽ đánh giá ngắn gọn các khả năng của Radar xuyên mặt đất – GPR trong đánh giá kết cấu.
Các câu hỏi chính trong đánh giá kết cấu
Đánh giá kết cấu thường đề cập đến quá trình thu thập các quan sát và dữ liệu về tình trạng hiện có của kết cấu thông qua các phương pháp khoa học và hệ thống. Điều này bao gồm việc thu thập thông tin về:
• Điều kiện trực quan của các thành phần cấu trúc và phi cấu trúc,
• Phát hiện các khiếm khuyết tiềm ẩn bên dưới bề mặt
• Xác định các chi tiết cấu trúc
• Xác định đặc điểm vật liệu
• Đánh giá độ bền của vật liệu
Để biết GPR có thể giúp các kỹ sư đánh giá tình trạng của bê tông kết cấu như thế nào, ngay từ đầu người ta cần biết GPR hoạt động như thế nào.
Quét bê tông với ăng ten 1000MHz Quét sàn bê tông dày với ăng ten 500Hz
GPR hoạt động như thế nào?
Một thiết bị Radar xuyên đất hiện đại điển hình bao gồm một ăng ten phát và một ăng ten thu (có hoặc không có màn chắn), được kết nối (qua dây hoặc không dây) với một bộ phận xử lý tín hiệu. GPR phát ra các xung điện từ từ ăng ten phát (xung radar) với tần số trung tâm cụ thể để quét môi trường dưới bề mặt. Các sóng phản xạ từ các mục tiêu dưới bề mặt (cốt thép, ống dẫn, khuyết tật) được thu lại bởi ăng ten thu. Tùy thuộc vào tần số xung, GPR có thể phát hiện mục tiêu ở các độ sâu khác nhau. Quét GPR hoặc được thực hiện trong một mảng quét tuyến tính hoặc quét khu vực. Quét khu vực kết hợp nhiều lần quét tuyến (thu thập theo hai hướng vuông góc) để cung cấp bản đồ lát cắt của bề mặt theo độ sâu.
Nhìn chung, khi cần quét độ phân giải cao thì cần có anten với tần số cao; tuy nhiên, độ sâu của sự xâm nhập sẽ thấp. Các tần số thấp hơn được yêu cầu khi các mục tiêu nằm ở các tầng sâu hơn.
Khả năng của GPR trong Đánh giá kết cấu
Báo cáo SHRP2 cung cấp một cái nhìn tổng quan thú vị về việc sử dụng GPR trong đánh giá kết cấu. Nói chung, GPR có thể được sử dụng để đánh giá độ dày của sàn bê tông hoặc lớp lót bê tông, ước tính độ dày của lớp phủ bê tông, xác định lưới cốt thép và đặc trưng của khả năng tách lớp. Sau đây sẽ tập trung vào 3 ứng dụng chính của GPR trong đánh giá kết cấu.
1 – Định vị cốt thép – lưới cốt thép
GPR được sử dụng rộng rãi để xác định Vị trí và Phân bố của cốt thép trong bê tông. Một ăng-ten tần số cao có thể giúp các kiểm định viên vạch ra cốt thép ngay tại chỗ. Bản đồ có thể được hiệu chỉnh để ước tính chính xác độ sâu của các thanh thép.
• Vị trí của các thanh cốt thép
• Số lượng thanh cốt thép theo chiều dài
• Xác định độ sâu gần đúng của cốt thép thanh
• Xác định độ dày của bê tông 
2 – Phát hiện lỗ rộng và tách lớp
Về lý thuyết, GPR sẽ có khả năng phát hiện các khoảng trống lớn nếu các khoảng trống đủ lớn so với kích thước mặt cắt ngang của kết cấu.
Khi phát hiện sự tách lớp, việc sử dụng GPR cần được xử lý cẩn thận.
3 – Phát hiện các dị thường dưới bề mặt kết cấu
GPR có thể được sử dụng để kiểm tra nhanh các bề mặt bê tông lớn, chẳng hạn như sàn nhà để xe hoặc sàn cầu bê tông.
Ăng-ten GPR có thể được gắn trên các phương tiện cho phép quét trên mặt sàn hay đường băng với tốc độ cao hơn nhiều. Phương pháp này có thể được sử dụng để ước tính tổng diện tích có thể cần điều tra thêm. Đối với từng ứng dụng cụ thể, điều quan trọng là phải chọn tần số phù hợp.
Giới hạn của GPR trong Đánh giá kết cấu
1 – Tính chất cơ học của bê tông
GPR sử dụng sóng điện từ để quét lớp dưới bề mặt của các kết cấu bê tông. Phương pháp này không cung cấp bất kỳ thông tin nào về các đặc tính cơ học của bê tông, chẳng hạn như độ cứng hoặc cường độ.
Để bổ sung cho kết quả GPR, chúng tôi khuyến khích sử dụng Rebound Hammer và / hoặc quét xung siêu âm để đánh giá chất lượng bê tông, tính đồng nhất và các đặc tính cường độ.
2 – Ăn mòn cốt thép
Không có cách nào trực tiếp để xác định tình trạng ăn mòn của thép thanh bằng GPR. Tuy nhiên, các kỹ sư và chuyên gia NDT có thể tùy chỉnh các phương pháp kiểm tra để thu thập thông tin về tình trạng ăn mòn thông qua các phương pháp gián tiếp, chẳng hạn như nghiên cứu sự hiện diện của sự tách lớp lớn và tích tụ hơi ẩm.
Các khảo sát GPR nhạy cảm với môi trường ăn mòn và kết quả có thể được đánh giá bởi chuyên gia NDT có kinh nghiệm để xác định khu vực có khả năng bị ăn mòn (Lưu ý: trên cơ sở so sánh, được tinh chỉnh bằng cách so sánh trực tiếp với các phương pháp NDT khác hoặc các thử nghiệm xâm nhập nhỏ để xác nhận).
Kiến nghị: Bạn nên bổ sung quét GPR với Bản đồ tiềm năng ăn mòn half-cell để nghiên cứu tình trạng ăn mòn của thanh thép.
Nguồn bài viết: https://www.fprimec.com/how-to-use-gpr-in-structural-assessment/
Chân thành cảm ơn chuyên gia Hamed Layssi từ FPrimeC Solutions (https://www.fprimec.com/ ) đã đồng ý để S.L.S Tech dịch và đăng bài viết trên website!