SLEDOVÁNÍ HYDRATACE BETONU V ODLIŠNÉM PROST EDÍ METODOU IMPEDAN NÍ SPEKTROSKOPIE



Podobné dokumenty
SLEDOVÁNÍ HYDRATACE BETONU IMPEDAN NÍ SPEKTROSKOPIÍ

CHOVÁNÍ STAVEBNÍCH MATERIÁLŮ VE STŘÍDAVÉM ELEKTRICKÉM POLI BUILDING MATERIALS PROPERTIES CHARACTERISED BY ALTERNATING ELECTRIC FIELD

DISKRÉTNÍ FOURIEROVA TRANSFORMACE P I NELINEÁRNÍ ULTRAZVUKOVÉ SPEKTROSKOPII

ELEKTROMAGNETICKÁ A AKUSTICKÁ EMISE P I TVORB TRHLIN V BETONOVÝCH VZORCÍCH

MĚŘENÍ ELEKTRICKÝCH PARAMETRŮ U BETONOVÝCH PLÁTŮ RŮZNÉHO SLOŽENÍ MEASUREMENTS OF ELECTRIC PARAMETERS OF CONCRETE SLABS OF DIFFERENT COMPOSITION

LABORATORNÍ CVIENÍ Stední prmyslová škola elektrotechnická

7. Rozdělení pravděpodobnosti ve statistice

Sítání dopravy na silnici II/432 ul. Hulínská Osvoboditel v Kromíži


Ovení zákonitostí radioaktivních pemn

Praktikum I Mechanika a molekulová fyzika

Diagnostika a zkušebnictví

Technické údaje podle EN/IEC CM-IWS.1 CM-IWS.2 Krytí: pouzdro svorky

2. PÍKLAD DÍLÍ ÁSTI SOUSTAVY - DÍLÍ ÁST SDÍLENÍ TEPLA

Prostedky automatického ízení

na zahrádce rodinného domku v malé osad, 3 km severn od Mariánských Lázní. - lokální topeništ osady možné zdroje kontaminace

LABORATORNÍ CVIENÍ Stední prmyslová škola elektrotechnická

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

vzorek vzorek

DIELEKTRIKA A IZOLANTY

OBECNÁ FYZIKA III (KMITY, VLNY, OPTIKA), FSI-TF-3

Přenos pasivního dvojbranu RC

ANALÝZA LIDSKÉHO HLASU

Podpora výroby energie v zaízeních na energetické využití odpad

Efektivní hodnota proudu a nap tí

Autor: Bc. Tomáš Zavadil Vedoucí práce: Ing. Jaroslav Pitter, Ph.D. ATG (Advanced Technology Group), s.r.o

VLASTNOSTI DRCENÉHO PÓROBETONU

2. M ení t ecích ztrát na vodní trati

Studium tranzistorového zesilovače

7. Kondenzátory. dielektrikum +Q U elektroda. Obr.2-11 Princip deskového kondenzátoru

Modelování parametrů metalických sdělovacích kabelů při extrémních teplotách

4 Monitoring návštěvnosti Cyklostezky Ohře SVATOŠSKÉ SKÁLY

Vliv vnit ní difúze na hydrogenaci styrenu a dicyklopentadienu

Pravdpodobnost výskytu náhodné veliiny na njakém intervalu urujeme na základ tchto vztah: f(x)

Měření relativní permitivity materiálu plastové láhve Projekt na volitelnou fyziku. 2011/2012 Gymnázium Trutnov Jaroslav Kácovský

W1- Měření impedančního chování reálných elektronických součástek

Aplikovaná numerická matematika

Algoritmus pro hledání vlastních čísel kvaternionových matic

ρ = 0 (nepřítomnost volných nábojů)

P. Petyovsk", MAPV Aplikace po"íta"ového vid#ní v dopravních úlohách2, Virtualizovaná realita

Fakulta přírodovědně-humanitní a pedagogická

Ústav fyziky a měřicí techniky Laboratoř chemických vodivostních senzorů. Měření elektrofyzikálních parametrů krystalových rezonátorů

ANALÝZA SIGNÁLŮ SPOJITÉ AKUSTICKÉ EMISE

PRAKTIKUM II. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. úloha č. 6. Název: Měření účiníku. dne: 16.

Identifikace kontaktní únavy metodou akustické emise na valivých ložiscích Zyková Lucie, VUT v Brně, FSI

III. CVIENÍ ZE STATISTIKY

Vliv realizace, vliv přesnosti centrace a určení výšky přístroje a cíle na přesnost určovaných veličin

HODNOCENÍ POVRCHOVÝCH ZMEN MECHANICKÝCH VLASTNOSTÍ PO ELEKTROCHEMICKÝCH ZKOUŠKÁCH. Klára Jacková, Ivo Štepánek

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ MĚŘENÍ VODIVOSTI KAPALIN BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

LABORATORNÍ CVIENÍ Stední prmyslová škola elektrotechnická

LEPENÉ SPOJE. 1, Podstata lepícího procesu

3. Kmitočtové charakteristiky

NESTABILITY VYBRANÝCH SYSTÉMŮ. Úvod. Vzpěr prutu. Petr Frantík 1

Stanovení fotokatalytické aktivity vzorků FN1, FN2, FN3 a P25 dle metodiky ISO :2013

5. Pro jednu pružinu změřte závislost stupně vazby na vzdálenosti zavěšení pružiny od uložení

Základní otázky pro teoretickou část zkoušky.

Mechanické kmitání Kinematika mechanického kmitání Vojtěch Beneš

Seminární práce 1. ZADÁNÍ - KOLENO ZADÁNÍ - KÍŽ ZADÁNÍ T KUS ZADÁNÍ T KUS ZADÁNÍ - CLONA ZADÁNÍ - DIFUZOR...

5.1. Amonolýza hexafluoro-cyklo-trifosfazenu Amonolýza P 3 N 3 F 6 v molárním pomru výchozích látek 1:2. Diskuse a výsledky

OPERATIVNÍ TEPLOTA V PROSTORU S CHLADICÍM STROPEM

CM-IWN.1. Návod k obsluze a montáži. Izolaní monitorovací relé ady CM

SIGNÁLY A LINEÁRNÍ SYSTÉMY

6. Střídavý proud Sinusových průběh

2. Změřte a nakreslete časové průběhy napětí u 1 (t) a u 2 (t). 3. Nakreslete převodní charakteristiku komparátoru

HYDROIZOLACE SPODNÍ STAVBY

VLASTNOSTI KOMPONENT MICÍHO ETZCE -ÍSLICOVÁÁST

Vysoká škola báská Technická univerzita Ostrava Institut geoinformatiky. Analýza dojíždní z dotazníkového šetení v MSK. Semestrální projekt

SIGNÁLY A LINEÁRNÍ SYSTÉMY

VODA 1. FYZIKÁLNÍ METODY. Charakteristické vlastnosti vody využívané v analytických metodách. chemická reaktivita. těkavost, rozpouštěcí schopnost

VLIV DÁVKY A FORMY DUSÍKATÉ VÝŽIVY NA VÝNOS A OBSAH DUSÍKATÝCH LÁTEK V ZRNU

2. přednáška. Petr Konvalinka

Rovinná harmonická elektromagnetická vlna

Úloha 1. Napište matici pro případ lineárního regresního spline vyjádřeného přes useknuté

Matematika. Kamila Hasilová. Matematika 1/34

fluktuace jak dob trvání po sobě jdoucích srdečních cyklů, tak hodnot Heart Rate Variability) je jev, který

Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně v rámci bakalářských a magisterských studijních programů CZ / /0292

DUSÍKATÁ VÝŽIVA JARNÍHO JEČMENE - VÝSLEDKY POKUSŮ V ROCE 2006 NA ÚRODNÝCH PŮDÁCH A MOŽNOSTI DIAGNOSTIKY VÝŽIVNÉHO STAVU

Automatická detekce anomálií při geofyzikálním průzkumu. Lenka Kosková Třísková NTI TUL Doktorandský seminář,

Laboratorní úloha č. 4 - Kmity II

Rozsah praktických aplikací LTC 1010 je velmi široký a používá se zejména pro:

(metalická vedení a vlastnosti) Robert Bešák

VÝVOJ NOVÉ GENERACE ZAŘÍZENÍ S POKROČILOU DIAGNOSTIKOU PRO STANOVENÍ KONTAKTNÍ DEGRADACE

Zefektivnění akumulace energie a zajištění stability rozvodné sítě rozšířením provozního pásma přečerpávacích vodních elektráren

Modelování systémů a procesů (11MSP) Bohumil Kovář, Jan Přikryl, Miroslav Vlček. 8. přednáška 11MSP pondělí 20. dubna 2015

Interpretace a korelace dynamické a statické penetrační zkoušky pro efektivnější navrhování dopravních staveb

10a. Měření rozptylového magnetického pole transformátoru s toroidním jádrem a jádrem EI

UNIVERZITA PARDUBICE. 4.4 Aproximace křivek a vyhlazování křivek

RADIÁLNÍ VYPÍNÁNÍ ZADÁNÍ: VUT - FSI, ÚST Odbor technologie tváení kov a plast

ešené píklady z fyzikální chemie III

ZÁKLADY AUTOMATICKÉHO ŘÍZENÍ

Modulace a šum signálu

Plazmatická úprava povrchu materiálů ve školní laboratoři

ešené píklady z fyzikální chemie VI

Západoceská univerzita v Plzni FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ

MÍRY ZÁVISLOSTI (KORELACE A REGRESE)

VYHODNOCENÍ M ENÍ SEIZMICKÉHO ZATÍŽENÍ P I HUTNÍCÍ PRÁCI EVALUTION OF SEISMIC LOADING MEASUREMENT DURING COMPACTING ACTIVITY

Proud ní tekutiny v rotující soustav, aneb prozradí nám vír ve výlevce, na které polokouli se nacházíme?

PRAKTIKUM II. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Název: Charakteristiky termistoru. stud. skup.

EXPERIMENTÁLNÍ METODY I. 1. Základy měření

Matematika I (KMI/PMATE)

Transkript:

SLEDOVÁNÍ HYDRATACE BETONU V ODLIŠNÉM PROSTEDÍ METODOU IMPEDANNÍ SPEKTROSKOPIE Miroslav Luák*, Ivo Kusák*, Luboš Pazdera*, Vlastimil Bílek** *Ústav fyziky, Fakulta stavební, Vysoké uení technické v Brn **Železniní a prmyslový stavební výzkum Sledování procesu hydratace betonu v odlišných okolních podmínkách metodou impedanní spektroskopie jsou známá. Ménasto jsou provádna sledování zrání betonu uvedenou metodou, kdy mrný odpor smsi pesahuje hodnoty 500 k. Na základ Debyeovy teorie[6, 7] vznikly modely dielektrika, jejich aplikací a obdrženými parametry dielektrika je charakterizován mený materiál a diskutována jednoznanost urení hodnot parametr. Úvod Analýza impedanních spekter nehomogenních materiál ve stavebnictví je doposud nerozvinutáást metody impedanní spektroskopie. Není zejmá míra píspvk jednotlivých složek materiálu k celkové vodivosti a polarizaci pi rzných frekvencích budícího elektrického pole. Materiál o vyšších hodnotách mrného odporu (>500k) lze pojímat pi vhodném zjednodušení jako dielektrikum. Pro homogenní materiály vybudoval teorii polarizace dielektrika Debye [6, 7]. Experimenty a závry na reálných látkách však vykazovaly odlišnosti od základních teorií. K. S. Cole a R. H. Cole, dále Fuoss a Kirkwood odvodili z Debyeovy teorie modely dielektrika, více se blížící experimentálním závrm [6]. Chování dielektrika ve stídavém elektrickém poli je vhodné popisovat pomocí komplexní relativní permitivity. Debye odvodil pro slab polární kapalná dielektrika vztah pro komplexní relativní permitivitu, ozn.*: *( j) s 1 j (1) Kde je relaxaní doba, nezávislá naase, závislá na teplot, s statická permitivita (frekvence 0 Hz), - optická permitivita (frekvence Hz), úhlová frekvence =2f, f - frekvence budícího elektrického signálu [6, 7] Pro ztrátový initel tg platí: ''( ) ( S ) tg 2 '( ) 2 S (2) V reálném dielektriku se vyskytuje více relaxaních dob. Jejich rozdlení je dáno distribuní funkcí. Pro obtížnost urení vhodné distribuní funkce se zavádí aproximace

zvolenou analytickou funkcí. Podle Coleových vyjádíme komplexní relativní permitivitu následovn: S * ( j) 1 1 ( j ) 1 (3) Kde 1 je nejpravdpodobnjší relaxaní doba, kolem níž jsou relaxaní doby rozloženy podle distribuní funkce f (), je distribuní parametr (0<<1). J. R. Macdonald [7] nastínil ekvivalenci mezi tvarem výraz pro komplexní relativní permitivitu ve smyslu (1), (3) a rovnic pro komplexní impedanci Z. Matematicky byly odvozeny vztahy pro reálnou a imaginární složku komplexní relativní permitivity a podle zmínné ekvivalence vyjádeny vztahy pro komplexní složky mrné impedance. Za použití matematického softwaru byly hledány hodnoty parametr tchto dvou typ model pro testovaný materiál. Míru lineární závislosti modelové a experimentální závislosti vyjaduje Pearsonv korelaní koeficient r. Popis meného materiálu Vzorky betonu 100 mm x 100 mm x 400 mm byly pro mení impedanní spektroskopií rozdleny na tloušku 10 mm tj. 100 mm x 100 mm x 10 mm. Složení vzork je uvedeno v tab. 1: C 30/37 XF4, S4, plocha NH 1 m 3 CEM I 42,5R 320 Struska 420 100 Voda 210 Spolostan 7L 4 Chrysoair 0,15 Halámky D5 0/4 800 Rejta 4/8 280 Rejta 8/16 500 Experiment Tabulka 1. Složení použitých vzork betonu (množství v kilogramech). Na stny vzork byly piloženy mosazné kontaktní elektrody o rozmru 40 x 23 mm. Metodou impedanní spektroskopie a s použitím generátoru sinusového signálu Agilent 33220A a osciloskopu Agilent 54645A byly charakterizovány vzorky betonu po 15 dnech zrání. Zrání každého vzorku probhlo v odlišném prostedí. Pomocí softwaru pro obsluhu uvedených pístroj a zpracování dat byla získána spektra ztrátového initele v závislosti na frekvenci, závislosti imaginární složky mrné impedance na reálné složce mrné impedance. Hodnoty složek mrné impedance každého vzorku byly vypoteny z experimentáln zjištných hodnot reálné a imaginární složky impedance, podlením dané složky impedance tlouškou vzorku a vynásobením plochou elektrod.

dále. Z model byly ureny hodnoty koeficient, uvedených v tabulce 2 a diskutovaných Výsledky mení a modelové parametry Obrázek 1 znázoruje experimentální spektra ztrátového initele pro uvedenou škálu frekvencí. Nejvyšších hodnot nabývá ztrátový initel pi nejnižších aplikovaných frekvencích elektrického pole budícího signálu. 4 3 hydratace ve vod hydratace ve folii hydratace na vzduchu - tg 2 1 0 10 1 10 2 10 3 10 4 10 5 10 6 / Hz Obrázek 1. Frekvenní spektra ztrátového initele betonu, hydratujícího v odlišných prostedích. Hodnoty ztrátového initele betonu ve sledovaném ase pro vzorky hydratované ve vod zstávají vyšší než u vzork hydratovaných ve folii a na vzduchu až po frekvenci pibližn 4 khz, kdy spektra nabývají navzájem blízkých hodnot. Vyšší hodnoty ztrátového initele v levéásti spektra indikují vyšší etnost relaxaních dob než v pravéásti spektra, maximum by pak urovalo nejpravdpodobnjší relaxaní dobu pro daný vzorek v aktuálním stavu (složení, míra hydratace, vlhkost). Z odlišnosti spekter usuzujeme na vyšší hodnotu nejpravdpodobnjší relaxaní doby u vzorku, hydratujícím na vzduchu. Nejblíže k nejpravdpodobnjší relaxaní dob uvedeného vzorku se nachází nejpravdpodobnjší relaxaní doba pro vzorek zrající ve folii, s rozložením relaxaních dob, podobným vzorku hydratujícím na vzduchu. Od frekvence 4 khz vykazují všechny prbhy ztrátového initele kolísání hodnot, je však pítomný trend. U vzorku, který hydratoval na vzduchu jsou patrné v intervalu frekvencí 9 khz až 100 khz odlišné hodnoty ztrátového initele, než u zbylých vzork. Všechna spektra vykazují v oblasti vyšších frekvencí mírný nárst hodnot ztrátového

initele. Vysvtlení lze hledat v pítomnosti vody v kamenivu nebo druhu použitého kameniva (kámen Halámky - frakce 0/4 druh žuly). Druhý argument více koresponduje se závry charakterizace druh žuly v suchém a navlhlém stavu metodou impedanní spektroskopie [8]. Na konci lánku bude srovnání uvedených rozbor spektra se závry na základ model. Zmená spektra hodnot mrné impedance pro sledovaný materiál jsou v souladu s teorií (Coleovi, Macdonald) plkružnice [6, 7], jejichž sted je stlaen pod vodorovnou osu. Obrázek 2. 8x10 5 f=40 Hz 6x10 5 -Im / m 4x10 5 f=40 Hz 2x10 5 f=40 Hz hydratace na vzduchu hydratace ve folii hydratace ve vod 0 0 0.4x10 6 0.8x10 6 1.2x10 6 Re / m Obrázek 2. Hodnoty mrné impedance použitých vzork v dob charakterizace metodou impedanní spektroskopie. Nejnižší hodnoty mrné impedance v celém spektru hodnot frekvence budícího elektrického signálu (nárst frekvence zprava doleva, obrázek 2) byly pozorovány u vzorku, zrajícím ve vod. Vzorek byl v dob experimentu vodivjší, ale imaginární složka mrné impedance nabývala v pomru k reálné složce vyšších hodnot, než u ostatních vzork. To koresponduje s popsanými závislostmi ztrátového initele. Kivky ve spektru mrné impedance nabývají maxima pi odlišných frekvencích. Kivka vzorku, který hydratoval na vzduchu, má maximum už pi frekvencích 50 Hz - 60 Hz, kivka uprosted dosahuje maxima pi 80 Hz - 120 Hz, poslední kivka má maximum kolem frekvence 250 Hz. Uvedená spektra byla modelována fyzikálním a matematickým modelem. Výsledky fitování shrnuje následující tabulka.

Tabulka 2. Hodnoty parametr model spekter ztrátového initele a mrné impedance vzork betonu, hydratujících v rzných prostedích... prostedí hydratace aproximované parametr spektrum voda folie vzduch jednotka pozn. 1 n 72,3 91,6 99,8 - model 1 2 s 5,30E+05 3,60E+04 1,30E+04-3 tg(f) 6,4 0,964 0,473 s 4 0,114 0,176 0,268-5 r 0,9924 0,9621 0,8837-6 poet bod N 46 46 46 - Ze spektra ztrátového initele byly získány hodnoty komplexní relativní permitivity* pro limitní pípady frekvence budícího signálu, nejpravdpodobnjší doba relaxace a distribuní parametr. Hodnoty dynamické permitivity pro hydrataci v rzných prostedích mají vzestupnou tendenci, naopak hodnoty statické permitivity mají klesající charakter. Nejpravdpodobnjší doba relaxace potvrzuje odhady z diskuse spekter ztrátového initele. Hodnoty distribuního parametru jsou vyšší s klesajícím obsahem vody v prostedí hydratace betonu. Korelaní koeficient byl nejnižší pro fitování spektra ztrátového initele betonu, zrajícího na vzduchu. Závr Metodou impedanní spektroskopie byl charakterizován beton, hydratující v rzných prostedích. Odlišnosti ve spektrech ztrátového initele svdili o nejpravdpodobnjších relaxaních dobách, umístných mimo využité spektrum frekvencí. Model spektra to potvrdil a uril tyto hodnoty. Obtížným a mén pesným oznaujeme fitování spektra ztrátového initele pro beton tuhnoucí na vzduchu, na základ nízké hodnoty Pearsonova korelaního koeficientu. Podkování Tento výzkum byl proveden za podpory projekt GAR 103/06/1711, GAR 103/06/0708 a MSM 0021630519. Literatura [1] Schauer, P.: Impedanní spektroskopie keramiky a žuly, sborník XI. Mezinárodní vdecké konference (str. 77-82), 18.-20. íjna 1999-VUT Brno, FAST [2] Schauer, P.: Model impedanní spektroskopie, sborník XI. Mezinárodní vdecké konference (str. 73-76), 18.-20. íjna 1999-VUT Brno, FAST [3] Kusák, I., Luák, M., Schauer P.: Aparatura pro testování metodou impedanní spektroskopie, in: Workshop NDT 2004, Non-Destructive Testing, 1.12.2004, ed. by Brno University of Technology, 2004, 99-101, ISBN 80-7204-371-4 [4] Luák, M., Kusák, I., Schauer P.: Metoda Impedanní spektroskopie, in: Workshop NDT 2004, Non-Destructive Testing, 1.12.2004, ed. by Brno University of Technology, 2004, 106-108, ISBN 80-7204-371-4

[5] Kusák, I., Luák, M., Schauer P.: Závislost impedanního spektra cementotískové desky cetris-basic na vlhkosti, in: Workshop NDT 2005, Non-Destructive Testing, 30.11.2005, ed. by Brno University of Technology, 78-81, ISBN 80-7204-420-6 [6] Mentlík, V: Dielektrické prvky a systémy, BEN technická literatura, Praha 2006, ISBN 80-7300-189-6 [7] Macdonald, J., R.: Impedance spectroscopy, emphasizing solid materials and systems, bibliography, Canada 1987 [8] Kusák, I., Luák, M., Schauer P.: Impedanní spektroskopie žuly, in: Workshop NDT 2004 Non-Destructive Testing, 1.12.2004, ed. by Brno University of Technology, 2004, 102-105, ISBN 80-7204-371-4