Nie niszcz

W pierwszym tegorocznym numerze Buduj z Głową, w artykule pt. "W podziemnym kręgu" mogliśmy zapoznać się z urządzeniami służącymi do lokalizacji elementów uzbrojenia podziemnego. Z ich pomocą niestraszne nam wykopy, cięcie betonu i asfaltu bez uszkodzenia podziemnej infrastruktury. Tym razem zajmiemy się lokalizatorami, dzięki którym "przenikniemy" przez ściany, sufity i podłogi. Bo ileż to razy zastanawialiśmy się, czy wiercąc w ścianie otwór pod przysłowiową "szafkę", za chwilę nie pozbawimy prądu całego mieszkania. Nie zaskoczą nas również pustki powietrzne, instalacje wodociągowe w ścianach i ogrzewanie podłogowe. Z kolei, jeżeli nie chcemy trafić w pręt zbrojeniowy lub chcemy znać jego "kondycję" i rozkład siatki zbrojeniowej, użyjemy urządzeń, o których za chwilę będzie mowa. Tytułowe "Nie niszcz" oznacza nie tyle szkody, których moglibyśmy dokonać, wykonując prace budowlane, co metody nieniszczące stosowane w diagnostyce obiektów budowlanych.
 

Metody nieniszczące przydatne w diagnostyce obiektów budowlanych możemy podzielić na dwie zasadnicze grupy: metody oceny wytrzymałości i jej zmienności w czasie oraz metody oceny innych cech niż wytrzymałość. Nas będzie interesowała ta druga grupa. W niej mamy dalszy podział na metody:

W dwóch pierwszych grupach stosowane są metody akustyczne, radiologiczne, elektromagnetyczne i elektryczne. Skupimy się przede wszystkim na tych, które w sposób skuteczny przyczynią się do lokalizacji "przedmiotów" znajdujących się w ścianie lub pod podłogą.
 

Do tego celu najczęściej wykorzystywane są metody elektromagnetyczne. Wykorzystują one zjawisko rozchodzenia się w przestrzeni pola elektromagnetycznego, powstającego w wyniku wzajemnego indukowania się energii elektrycznej i magnetycznej. W trakcie rozchodzenia się energii elektromagnetycznej jej część jest tracona. W zależności od właściwości ośrodka następują różne straty energetyczne, pozwalające na określenie cech badanego materiału. Metody magnetyczne, zwane są metodami prądów wirowych i określają zmiany pola magnetycznego, a więc skalę indukujących się w przewodniku prądów, na podstawie których dokonuje się interpretacji pomiaru. Podczas badań z zastosowaniem metody wiroprądowej, prąd przemienny, który płynie przez cewkę, powoduje powstanie zmiennego pola elektromagnetycznego zarówno wewnątrz cewki, jak i wokół niej. Cewki w sondzie są okresowo ładowane przez impulsy prądowe i tym samym generują pole magnetyczne. Na powierzchni dowolnego materiału przewodzącego prąd elektryczny, który jest w polu magnetycznym, wytwarzane są prądy wirowe. Prądy wirowe indukują pole magnetyczne o kierunku przeciwnym, a powstała zmiana napięcia wykorzystana jest do pomiarów.
 

Detektory działające w oparciu o indukcję prądów wirowych służą między innymi do lokalizacji zbrojenia, a także lokalizowania punktu środkowego między prętami, szacowania średnicy pręta, czy grubości otuliny. Wyróżniamy detektory zbrojenia mierzące pole magnetyczne oraz multidetektory, działające na zasadzie prądów wirowych oraz radaru. Dzięki połączeniu technologii radaru i indukcji, multidetektor rozróżnia automatycznie materiały ferromagnetyczne i nieferromagnetyczne, jak również takie materiały jak drewno, PVC, przewody elektryczne lub pustki powietrzne. Przy użyciu nowoczesnych przyrządów pomiarowych zaprojektowanych do określania lokalizacji i pomiaru betonu zbrojeniowego uzyskujemy doskonały zasięg i dokładność wykrywania. Praca w trybie lokalizacji wykrywa położenie i kierunek zbrojenia, mierząc średnicę pręta i głębokość osłony.
 

Czyli w skrócie, wykorzystując specjalistyczne detektory możemy:

• wskazać w konstrukcji miejsca, gdzie nie przechodzi sieć instalacyjna, elektryczna, zbrojenie, kotwy, ogrzewanie podłogowe (co ułatwia decyzję o lokalizacji wykonania nawierceń, przewiertów, cięć),
• przeprowadzać badania kontrolno-odbiorowe, w tym:

• wykonać badania konstrukcji, o nieznanym rozkładzie zbrojenia i przebiegu instalacji dla wykonania projektu remontu lub przebudowy istniejących konstrukcji,
• wykonać inwentaryzację i identyfikację zbrojenia,
• wykonać weryfikację zgodności rozstawu, średnic i grubości otulin prętów w istniejącej konstrukcji, z dokumentacją archiwalną,
• wykryć głębsze warstwy zbrojenia,
• dokonać pomiaru grubości elementów dostępnych z jednej strony np. posadzek, ścian oporowych, basenów, zbiorników.

Wśród dostępnych na rynku lokalizatorów znajdują się urządzenia proste, jak i przyrządy specjalistyczne. Dlatego przed podjęciem decyzji o zakupie/ użyciu konkretnego urządzenia, powinniśmy zastanowić się, w jakich wyżej wymienionych sytuacjach chcemy go użyć. Czy wystarczy nam prosty lokalizator przebiegu przewodów pod napięciem, czy potrzebne będą urządzenia do obrazowania 3D. Czy interesuje nas np. zgrubna ocena rozkładu zbrojenia w konstrukcji, czy potrzebujemy wskazania z milimetrową dokładnością. Wybór spory, a i ceny od kilkuset złotych po kilkanaście/ kilkadziesiąt tysięcy złotych.
 

Specjalistyczne przyrządy do pomiaru grubości otuliny umożliwiają precyzyjny pomiar oraz oszacowanie średnicy prętów zbrojeniowych. Przyrządy wyposażone w głowice pomiarowe umożliwiają wykrycie i lokalizację elementów stalowych do głębokości ok. 20 cm oraz pomiar grubości otuliny do głębokości ok. 15 cm. Zakres grubości pręta może wynosić od 6 do 50 mm. W zależności od przyrządu i głębokości pomiaru, dokładność lokalizacji może wynieść od +/-1 mm, +/- 3 mm do +/-5 mm, a minimalna odległość pomiędzy dwoma sąsiednimi obiektami powinna wynosić 30÷40 mm. Lokalizacja, pomiar prętów zbrojeniowych i ich średnic, odległość między sąsiednimi prętami – najczęściej są wyświetlane w czasie rzeczywistym, mogą też być zapisywane do pamięci urządzenia i podlegać dalszej obróbce. Opcjonalnie, urządzenia mogą być wyposażone w głowice do pomiarów w miejscach znacznego zagęszczenia zbrojenia oraz w sondy umożliwiające ocenę stanu korozji stali. Mogą być wyposażone w odłączane kołowe wózki skanujące, przedłużacze teleskopowe, dzięki którym gromadzenie danych na podłogach lub obszarach nad głową jest bardziej wydajne i mniej męczące. Dostępne funkcje skanowania krzyżowego 2D umożliwiają łączenie skanów liniowych na osi X i Y w jedną reprezentację pierwszej i drugiej warstwy prętów zbrojeniowych. Wyświetlane są szczegóły pokrycia, średnicy pręta i siły sygnału. Można dostosować wzmocnienie i przesunięcie siły sygnału, aby zdefiniować określone cechy (np. umożliwienie wyświetlania tylko pierwszej warstwy prętów zbrojeniowych). Aby szybko wyróżnić obszary budzące obawy, można przypisać na ekranie kolory wskazujące parametry pokrywy i średnicy pręta.
 

Czujnik wiroprądowy jest specjalnie zaprojektowany tak, aby reagował na zewnętrzną powierzchnię przedmiotu metalowego, pozwala również urządzeniu zlokalizować zarówno metale kolorowe, jak i metale nieżelazne w betonie. Na prawidłowość odczytu nie wpływają małe cząstki metalu w betonie, ani fakt czy beton jest świeży czy utwardzony, mokry czy suchy. W ten sposób można znaleźć nie tylko stalowe pręty zbrojeniowe, ale również cięgna, rury miedziane, rury instalacyjne i inne. Zastosowane technologie mikroprocesorowe regulują sygnał z czujnika, poprawiając dokładność wyników, i czynią urządzenie bardziej niezawodnym. W pełni zintegrowane oprogramowanie pozwala na przechowywanie danych w pamięci urządzenia lub przesyłanie ich (przez port USB, RS-232 lub bezprzewodowo) do komputera i dalszą obróbkę.
 

Dokładną lokalizację zbrojenia można również uzyskać używając georadarów (GPR). Posłużą nam one do wysokorozdzielczego skanowania i analizy obiektów betonowych w czasie rzeczywistym i pozwalają zajrzeć w głąb betonowej struktury. Metoda georadarowa oparta jest na emitowaniu w głąb badanego ośrodka fal radiowych oraz rejestracji ich odbić od warstw charakteryzujących się różnymi właściwościami dielektrycznymi. Najpowszechniejszy radar impulsowy emituje sygnał elektromagnetyczny w zakresie częstotliwości od 10 MHz do 4 GHz. Dobór częstotliwości anteny zależy od wymaganej głębokości penetracji. Im większa częstotliwość tym większe tłumienie energii, dlatego w razie potrzeby zbadania warstw głębokich, bądź o silnej przewodności (zawilgoconych, zbrojonych) konieczne jest zastosowanie georadaru o niższej częstotliwości. Jednocześnie należy mieć na uwadze, że niższa częstotliwość anteny wiąże się z uzyskaniem obrazu o słabej rozdzielczości pionowej.
 

Za pomocą georadaru możemy badać infrastrukturę podpowierzchniową, mierzyć grubość poszczególnych warstw konstrukcji, lokalizować zbrojenie, pustki, miejsca zawilgocone. Zasadniczym problemem, na jaki można napotkać podczas badania, jest brak możliwości pomiaru w konstrukcji o gęstej siatce zbrojeniowej. Następuje wówczas załamanie promieni padających, uniemożliwiając penetrację tego, co znajduje się poniżej. Możemy to pokonać, stosując podwójną polaryzację anten, która umożliwia optymalne wykrywanie zarówno pierwszego, jak i głębszych poziomów prętów zbrojeniowych.
 

Wśród dostępnych georadarów mamy radary szerokopasmowe, pracujące z kilkunastoma/ kilkudziesięcioma antenami jednocześnie i generujące sygnał pokrywający częstotliwości od 0,2 do 4 GHz z określonym krokiem lub z wymiennymi antenami dla określonych częstotliwości. Mamy też możliwość zastosowania sondy zintegrowanej (anteny GPR z układem cewek indukcyjnych) do dodatkowej detekcji zbrojenia metodą elektromagnetyczną. Urządzenia te najczęściej posiadają wbudowany, automatyczny, laserowy system dokładnego pozycjonowania. Mogą być wyposażone w odłączane kołowe wózki skanujące oraz przedłużacze teleskopowe. Ich wymiary i masa (ok. 2,5 kg) sprawiają, że posługiwanie się nimi nie jest tak męczące.
 

Obecne georadary umożliwiają analizę struktur i ich właściwości w formacie 3D oraz mogą prezentować dane w rozszerzonej rzeczywistości. Maksymalny zakres głębokości dla betonu może wynieść 80 cm.
 

Nowoczesne georadary wraz z profesjonalnym oprogramowaniem dają nam możliwość łączenia wielu skanów w widoki wielkopowierzchniowe do celów prezentacji wizualnej (widoki w 2D i 3D). Pozwalają oceniać i wizualizować powierzchnie do maksymalnych rozmiarów około 45 x 45 m. Dane możemy zapisywać w formatach graficznych i cadowskich. Zastosowane oprogramowanie pozwala na analizę zbrojenia lub grubości warstwy betonu wraz ze statystyką i protokołami oceny. Może posłużyć przy odbiorach prac budowlanych, weryfikacji zbrojenia oraz kontroli jakości widoków wielkopowierzchniowych. Pozwala na ocenę otuliny betonowej na dużych powierzchniach, aby wykryć miejsca, gdzie głębokość pokrycia jest niewystarczająca (w celu przeprowadzenia prac naprawczych). Może tworzyć dokładny model 3D obejmujący wszystko, co rzeczywiście znajduje się w konstrukcji betonowej, i pozwala na zintegrowanie tego modelu z platformą BIM, aby umożliwić bardziej wydajne, dokładne i efektywne kosztowo zaplanowanie prac w ramach wsparcia projektowania, odnawiania lub rozbudowy istniejących konstrukcji.
 

W pracy instalatora/ elektryka niezbędnym może być lokalizator umożliwiający:

• wykrywanie przewodów pod napięciem i nie pod napięciem,
• identyfikowanie wyłączników i bezpieczników,
• lokalizowanie przerw w przewodach,
• śledzenie przebiegu instalacji całego budynku,
• wykrywanie gniazd wtyczkowych i przełączników w instalacji budynku,
• śledzenie trasy kabli ekranowanych,
• śledzenie trasy przewodów w rurkach metalowych,
• śledzenie przebiegu przewodzących rur instalacji wodnej lub c.o., ogrzewania podłogowego,
• bezdotykowe wykrywanie przewodów pod napięciem.

Lokalizatory najczęściej wyposażone są w automatyczną kalibrację, która pozwala dostosować urządzenie do różnych powierzchni natychmiast po włączeniu. Obsługę dodatkowo ułatwiają sygnał dźwiękowy oraz sygnały wizualne i podświetlany wyświetlacz.
 

Przed zakupem/ użyciem powinniśmy zapoznać się z informacjami o możliwościach wykrywania konkretnych materiałów oraz maksymalnymi głębokościami, na których mogą się znaleźć. Np. wykrywane metale żelazne (do 100 mm), metale nieżelazne (do 100 mm), przewody miedziane pod prądem (do 50 mm), drewno (do 20 mm) itd. Są to najczęściej urządzenia mniej skomplikowane, tańsze i w związku z tym zapewniające mniejszą dokładność "wyszukiwania" niewidocznych obiektów, ale w wielu przypadkach o wystarczających parametrach.
Dla każdego coś innego .