مقاله تحلیلی:‌ کاربرد رادار نفوذ به زمین

فناوری رادار نفوذ به زمین که اخیراً رایج شده در حال تبدیل به یک استاندارد جدید در فرآیند ارزیابی شرایط سازه است. رادار نفوذ به زمین یا GPR یک روش کلیدی برای تجمیع اطلاعات کلیدی از جزئیات سازه است. بااین‌حال این فناوری محدودیت‌هایی هم دارد. آنچه اهمیت دارد این است که درک خوبی از قابلیت‌های GPR داشته باشیم و کاستی‌های آن را با روش‌هایی همچون پالس اولتراسونیک جبران کنیم. در این مقاله به‌طور خلاصه به بررسی قابلیت‌های فناوری رادار نفوذ به زمین یا GPR در ارزیابی سازه می‌پردازیم.

ارزیابی سازه معمولاً به فرآیند جمع‌آوری مشاهدات و داده‌ها در خصوص شرایط فعلی سازه از طریق روش‌های سیستماتیک و علمی اطلاق می‌شود. این فرآیند شامل جمع‌آوری اطلاعات در موارد زیر است:

• شرایط بصری المان‌های سازه‌ای و غیر سازه‌ای
• تعیین نواقص احتمالی زیرسطحی
• تعیین جزئیات سازه
• تعیین ویژگی‌های مصالح
• ارزیابی دوام مصالح

برای اینکه بدانیم GPR چگونه به مهندسان در ارزیابی شرایط بتن کمک می‌کند ابتدا باید بدانیم گه GPR چگونه عمل می‌کند.

GPR چگونه عمل می‌کند؟

رادار نفوذ به زمین شامل یک آنتن فرستنده و یک آنتن گیرنده (باسیم یا بی‌سیم) است که به واحد پردازش سیگنال متصل هستند. GPR پالس‌های الکترومغناطیسی با فرکانس خاصی ساطع می‌کند تا از این طریق محیط زیرسطحی را اسکن کند. امواج منعکس‌شده از محیط زیرسطحی (میلگردها، نقص‌ها و منافذ) توسط آنتن گیرنده دریافت و ضبط می‌شود. بسته به فرکانس ورودی، GPR قادر است اعماق مختلفی را بررسی کند. اسکن سطح بتنی به‌صورت خطی یا سطحی انجام می‌شود.

در حالت کلی وقتی نیاز به اسکن با رزولوشن بالاست، به آنتن‌هایی با فرکانس بالا نیاز است. بااین‌حال عمق نفوذ کم می‌شود. برای حالتی که نیاز است سطوح عمیق‌تر بررسی شود باید دستگاه فرستنده پالس‌هایی با فرکانس کم ارسال کند.

قابلیت‌های GPR در ارزیابی سازه

در حالت کلی GPR برای ارزیابی عمق دال یا عرشه بتنی، برآورد ضخامت کاور بتنی، تعیین نحوه میلگرد گذاری و تعیین احتمال ورقه ورقه شده استفاده می‌شود.

در ادامه به سه کاربرد اصلی GPR در ارزیابی سازه‌ها می‌پردازیم.

۱- تعیین موقعیت میلگردها – اسکن میلگرد

GPR به‌طور گسترده برای تعیین نحوه میلگرد گذاری و نحوه توزیع آن در بتن استفاده می‌شود. یک آنتن با فرکانس بالا می‌تواند به‌طور دقیق موقعیت آرماتورها را مشخص کند. برای تخمین دقیق عمق میلگردها می‌توان نقشه‌ها را کالیبره کرد.

• موقعیت آرماتورها
• تعداد میلگردها در طول
• تعیین عمق تقریبی میلگرد
• تعیین ضخامت المان‌های بتنی (المان‌هایی باضخامت کم)

۲- شناسایی حفره‌ها یا لایه‌لایه شدگی بتن

GPR قادر است حفره‌های زیرسطحی را شناسایی کند البته به شرطی که حفره‌ها در مقایسه ابعاد مقطع عرضی المان به‌اندازه کافی بزرگ باشند. برای تعیین احتمال لایه‌لایه شدگی در بتن باید به‌دقت از GPR استفاده کرد.

۳- تعیین ناهنجاری‌های زیرسطحی

از GPR می‌توان برای بررسی سریع سطوح بتنی بزرگ مثل دال‌های پارکینگ یا دال‌های بتنی پل‌ها استفاده کرد.

 آنتن‌های GPR را می‌توان بر روی وسایل نقلیه نصب و متصل کرد تا اسکن عرشه با سرعت بیشتری انجام شود. از این روش می‌توان برای برآورد کل سطح بتنی استفاده کرد. فرکانس دستگاه باید بر اساس اهداف خاصی که مدنظر هستند، تعیین شود.

محدودیت‌های عملی GPR در ارزیابی سازه‌ها

۱- خصوصیات مکانیکی بتن

 از امواج الکترومغناطیسی برای اسکن زیرسطحی المان‌های بتنی استفاده می‌شود. در این روش هیچ‌گونه اطلاعاتی درباره خصوصیات مکانیکی بتن مثل سختی یا مقاومت ارائه نمی‌شود.

به‌منظور اطمینان از نتایج GPR توصیه می‌شود که از روش چکش اشمیت یا اسکن اکو پالس اولتراسونیک برای ارزیابی کیفیت بتن و مقاومت آن استفاده گردد.

۲- خوردگی میلگردها

 هیچ روش مستقیمی برای تعیین خوردگی آرماتورها با استفاده از GPR وجود ندارد. بااین‌حال مهندسان و متخصصان تست‌های غیر مخرب می‌توانند با استفاده از روش‌های مستقیمی مثل بررسی لایه‌لایه شدگی گسترده و تجمع رطوبت، اطلاعاتی در مورد خوردگی به دست آورند.

توصیه می‌شود که به‌منظور اطمینان از نتایج GPR از پتانسیل خوردگی نیم سلول برای بررسی خوردگی در میلگردهای فولادی استفاده شود.

منبع

نوشته شده توسط تیم مترجمین موسسه 808

اگر دوست دارید به تیم مترجمین 808 بپیوندید، با ما تماس بگیرید.

دریافت فایل PDF مقاله برای اعضای VIP رایگان است. سایر کاربران با پرداخت ۵۰۰ تومان می توانند اقدام به دریافت این فایل کنند.