RAS PhysicsДефектоскопия Russian Journal of Nondestructive Testing

  • ISSN (Print) 0130-3082
  • ISSN (Online) 3034-4980

CONTROL OF THE TECHNICAL CONDITION OF REINFORCED CONCRETE PRODUCTS AND STRUCTURES BY THE METHOD OF ACOUSTIC-ELECTRIC TRANSFORMATIONS

PII
S30344980S0130308225060034-1
DOI
10.7868/S3034498025060034
Publication type
Article
Status
Published
Authors
Volume/ Edition
Volume / Issue number 6
Pages
23-37
Abstract
The article discusses the possibility of using the acoustic-electrical transformation method to detect cracks and mechanical compressive strength of concrete. Numerical and experimental studies of changes in the parameters of the electromagnetic response of model samples of concrete made of a cement-sand mixture with a crack to a deterministic pulsed acoustic impact are presented. It is shown that the presence of a crack is determined by changes in the amplitude-frequency parameters of the electromagnetic response from the sample. An example of determining the locations of weakening of the mechanical strength of a concrete construction beam based on the parameters of electromagnetic signals is given. The results of comparative tests for determining the mechanical compressive strength of concrete, obtained using a calibrated sclerometer and an acoustoelectric method, are shown. The results of monitoring the mechanical strength of concrete structures of an operating bridge crossing over a river are also presented based on the parameters of the electromagnetic response that arise during impact probing with acoustic pulses.
Keywords
метод акустико-электрического контроля цементно-песчаные смеси бетон трещины напряженно-деформированное состояние
Date of publication
07.05.2025
Year of publication
2025
Number of purchasers
0
Views
8

References

  1. 1. Lysett Tim. Everything You Need тo Know About Concrete Strength (Standard Test Method for Compressive Strength of Cylindrical Concrete Specimens. The standard ASTM C39 American Society for Testing & Materials). 2019.
  2. 2. ГОСТ 18105—2018. Бетоны. Правила контроля и оценки прочности. Россия. М.: Стандартинформ, 2020.
  3. 3. Physical Acoustics (edited by W.P. Mason). V. 1. New York: Academic Press, 1964. 532 р.
  4. 4. Клюев В. В. Неразрушающий контроль. Справочник в 8 т. М.: Машиностроение, 2008.
  5. 5. Мурашов В.В., Генералов А.С. Контроль многослойных клееных конструкций низкочастотными акустическими методами // Авиационные материалы и технологии. 2014. № 2. С. 59—67. DOI: 10.18577/2071-9140-2014-0-2-59-67
  6. 6. Niederleithinger Ernest, Sodeikat Christian, Epple Niklas, Liao Chun-Man and Hindersmann Iris. Acoustic Emission and Monitoring of a Prestressed Concrete Bridge in its Final Years. 2021. Conference: Eurostruct. Padua, Italy. Project: Ultrasonic monitoring of concrete constructions.
  7. 7. Blitz J. Electrical and Magnetic Methods of Nondestructive Testing. eBook Published, 2020. 238 p. https://doi.org/10.1201/9781003062905
  8. 8. Ida N. Numerical Modeling for Electromagnetic Non-Destructive Evaluation. Нью-Йорк: Springer Нью-Йорк, 2013. 511 p.
  9. 9. Михеев М.Н., Горкунов Е.С. Магнитные методы структурного анализа и неразрушающего контроля. М.: Наука, 1993. 266 с.
  10. 10. Francesco Ficilli. Non-Destructive Testing by Magnetic Techniques. LAP Lambert Academic Publishing, 2012. 140 p.
  11. 11. Косарина Е.И., Демидов А.А., Крупнина О.А., Михайлова Н.А., Смирнов А.В., Осияненко Н.В. Неразрушающий контроль методами цифровой радиографии и рентгеновской компьютерной томографии. М.: Спектр, 2025. 136 с.
  12. 12. Арленинов П.Д., Крылов С.Б., Калмакова П.С. Система контроля сплошности бетона сталежелезобетонных конструкций на основе тепловизионного метода // Academia: Архитектура и строительство. 2024. № 2. С. 150—156. DOI: 10.22337/2077-9038-2024-2-150-156
  13. 13. Неразрушающий контроль (под ред. В.В. Сухорукова). Кн. 4. М.: Высшая школа, 1992. 321 с.
  14. 14. СП 35.13330.2011 Мосты и водопропускные трубы. Россия. М.: ФГУП «Стандартинформ», 2020.
  15. 15. Перельман М.Э., Хатиашвили Н.Г. О радиоизлучении при хрупком разрушении диэлектриков // ДАН СССР. 1981. Т. 256. № 4. С. 824—826.
  16. 16. Гордеев В.Ф., Малышков Ю.П., Чахлов В.Л., Баумбах Х., Каплан Г., Славик В., Бирхольц В. Электромагнитно-эмиссионный контроль прочности бетона // Дефектоскопия. 1992. № 7. С. 76—80.
  17. 17. Rabinovitch A., Frid V., Goldbaum J., Bahat D. Polarization-depolarization process in glass during percussion drilling // Philosophical Magazine. 2003. V. 83. No. 25. P. 2929—2939. DOI: 10.1080/1478643031000152843
  18. 18. Lacidogna G., Carpinteri А., Manuello A., Durin G., Schiavi A., Niccolini G., Agosto A. Acoustic and electromagnetic emissions as precursor phenomena in failure processes // Strain. 2010. V. 47. P. 144—152. DOI:10.1111/j.1475-1305.2010.00750.x
  19. 19. Мирошниченко М. И., Куксенко В. С. Излучение электромагнитных импульсов при зарождении трещин в твердых диэлектриках // Физика твердого тела. 1980. Т. 22. № 5. С.1531—1534.
  20. 20. O’Keefe S.G., Thiel D.V. A mechanism for the production of electromagnetic radiation during fracture of brittle materials // Phys. Earth and Planet. Inter. 1995. V. 89. No.11. P.127—135.
  21. 21. Petrenko V.F. On the nature of electrical polarization of materials caused by cracks, application to ice // Philosophical Magazine В. 1993. V. 67. No. 3. P. 301—315. DOI:10.1080/13642819308220134
  22. 22. Yan W., Wei M., Song D., He X., Khan M., Qin M. Effects of rock pore and micromorphology on electromagnetic radiation characteristics // Journal of Applied Geophysics. 2024. V. 230. P. 105518. https://doi.org/10.1016/j.jappgeo.2024.105518
  23. 23. Bespal’ko A.A., Surzhikov A.A., Fedotov P.I., Pomichin E.K., Stary O. Polarization and Electromagnetic Emissions of Natural Crystalline Structures upon Acoustic Excitation // Modern problems of materials processing, production, testing and quality assurance II. Scientific Journal Materials Science Forum: [Electronic resource]. 2019. V. 970. P. 153—166. DOI:10.4028/www.scientific.net/MSF.970.153
  24. 24. Bespal’ko A.A., Isaev Y.N., Dann D.D., Pomishin E.K., Fedotov P.I., Petrov M.V., Utsyn G E. Transformation of Acoustic Pulses into Electromagnetic Signals in Defective Structures // Journal of Nondestructive Evaluation. 2020. V. 39. No. 4. Article No. 82. P. 1—14. DOI: 10.1007/s10921-020-00727-9
  25. 25. Машков Ю.К., Кропотин О.В. Трибофизика и структурная модификация материалов трибосистем. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2009. 324 с.
  26. 26. Sobarso Juan Carlos, Pertl Felix, Balazs Daniel M., Costanzo Tommaso, Sauer Markus, Foelske Annette, Ostermann Markus, Pichler Christian M., Wang Yongkang, Nagata Yuki, Bonn Mischa, Vaitukaitis Scott. Spontaneous ordering of identical materials into a triboelectric series // Nature. 2025. V. 638 (8051). P. 664—669. DOI: 10.1038/s41586-024-08530-6. www.nature.com/articles/s41586-024-08530-6
  27. 27. Malyshkov Yu.P., Malyshkov S.Yu., Gordeev V.F., Shtalin S.G., Polivach V.I., Krutikov V.A., Zaderigolova M.M. Earth’s Natural Electromagnetic Noises: Their Deep-Seated Origin, Effect on People, Recording and Application in Geophysics Editors: Reimer, A // Horizons in World Physics. 2015. V. 283. P. 43—128. Nova Science Publishers, ISBN: 978-163482662-4;978-163482661-7.
  28. 28. Bespal’ko A.A., Isaev Y.N., Yavorovich L.V. Transformation of acoustic pulses into electromagnetic response in stratified and damaged structures // Journal of Mining Science. 2016. Т. 52. No. 2. С. 279—285. DOI:10.1134/S1062739116020418
  29. 29. Хатиашвили Н.Г. Генерация электромагнитного излучения при прохождении акустических волн через кристаллические диэлектрики и некоторые горные породы // ДАН СССР. 1982. Т. 263. № 4. С. 839—842.
  30. 30. Yamada I., Masuda K., Mizutani H. Electromagnetic and acoustic emission associated with rock fracture // Phys. Earth Planet. Int. 1989. V. 57. No. 1—2. P. 157—168.
  31. 31. Bespal’ko A.A., Utsyn G.E., Fedotov P.I. Experimental Studies of Mechanical-Electrical Transformations during the Destructive Processes Developing in Dielectric Materials // Bulletin of the Karaganda University. “Physics” Series. 2022. No. 2 (106). P. 58—67.
  32. 32. Ziman J.M. Principles of the Theory of Solids. London: Cambridge University Press, 1972. 435 р.
  33. 33. Warming R.F., Kutler P., Lomax H. Second-and Third-Order Noncentered Difference Schemes for Nonlinear Hyperbolic Equations // AIAA Journal. 1973. V. 11. P. 189—196. https://doi.org/10.2514/3.50449
  34. 34. Хемминг Р.В. Численные методы для научных работников и инженеров. Изд. RUGRAM, серия ЁЁ Медиа, 2025. 400 с.
  35. 35. Hoffman J.D. Numerical methods for engineers and scientists / Second edition revised and expanded. New York: Marcel Dekker, Inc., 2001. 840 р.
  36. 36. Hairer E., Wanner G. Solving ordinary differential equations II: Stiff and differential-algebraic problems / 2nd ed. Berlin, New York: Springer—Verlag, 1996.
  37. 37. Лайонс Р. Цифровая обработка сигналов. М.: Бином, 2015. 656 с.
  38. 38. Gan Woon Siong. Signal Processing and Image Processing for Acoustical Imaging. Springer Singapore, 2020. 83 p. https://doi.org/10.1007/978-981-10-5550-8.
QR
Translate

Indexing

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Higher Attestation Commission

At the Ministry of Education and Science of the Russian Federation

Scopus

Scientific Electronic Library