Új módszertan fejlesztése szerkezeti anyagok roncsolásmentes vizsgálataira / Development of new methodology for non-destructive testing of construction materials

Nyilvántartási szám: 
20/23
Témavezető neve: 
Témavezető e-mail címe:
nemes.rita@emk.bme.hu
A témavezető teljes publikációs listája az MTMT-ben:
A téma rövid leírása, a kidolgozandó feladat részletezése: 
Számos roncsolásmentes vizsgálatot alkalmazunk elsősorban szilárdságbecslésre, de egyéb fontos tartóssági jellemzők meghatározására is érdemes alkalmazni ezeket a módszereket az építőipari gyakorlatban. Az eredmények kiértékelésére tapasztalati képleteket veszünk figyelembe. Több évtizede dolgozták ki a ma is használatos módszereket, és ezek használhatósága mára már az anyaggyártási technológiák és az építőanyagok fejlődésének következtében jelentősen lecsökkent, kiterjesztésük szükséges.
 
A leggyakoribb vizsgálat a felületi keménység mérése: visszapattanással, felületi benyomódással, koptatással.
A betonokra leggyakrabban használt Schmidt-kalapácsos vizsgálat részletesen kidolgozott eredményei nem fedik le a mai gyakorlatban használt szilárdsági tartományt. A betonok szerkezete megváltozott az alkalmazott új, nagy teljesítőképességet lehetővé tevő kiegészítő anyagok, illetve az újrahasznosított nyersanyagok használata által, így ezekre a betonokra a rendelkezésre álló modellek nem érvényesek. Továbbá a ma is használt képletek laboratóriumi körülmények közötti vizsgálatok alapján lettek kidolgozva, ezzel szemben az építkezéseken használt módszerek esetén még a környezeti hatások (hőmérséklet, nedvességtartalom és ezek helyszíni mérési módszerei) is igen fontos szerepet játszanak. Különösen igaz ez a felületi keménység mérésén alapuló vizsgálatokra.
A fémek laboratóriumi és helyszíni vizsgálatára kidolgozott módszerek is többnyire egyszerűsített számításokat tartalmaznak. Több, párhuzamos szabványos módszer eredményei nincsenek egyeztetve. Ma már ezek a roncsolásmentes a vizsgálatok numerikusan is modellezhetők.
A roncsolásmentes vizsgálati módszerek gyakorlati alkalmazásához frissíteni kell a laboratóriumban mérhető eredményeket a modern anyagokkal, összevetni a helyszínen mérhető erősen környezetfüggő mérésekkel, illetve matematikai és számítástechnikai háttér kiterjesztésével lefedni a mai építési gyakorlatban alkalmazott tartományt a különböző szerkezeti anyagok esetén.
 
A kutatás módszerei: A szilárdságvizsgálat és az adott anyagra tipikus roncsolásmentes vizsgálatok párhuzamos elvézése szokványos betonok, kerámiák és természetes kőzetek estén különböző hőmérsékleti viszonyok mellett. Ezek kiegészítése különböző összetételű és korú betonok vizsgálatával. Építőipari gyakorlatban használt fémek (elsősorban különböző acélötvözetek) szilárdságvizsgálata és roncsolásmentes vizsgálata különböző hőmérsékleti tartományokban. 
 
A kutatás főbb lépései:
- a jelenleg használatos módszerek és a hozzájuk javasolt számítások áttekintése
- hőmérséklet hatása a vizsgálatokra különböző anyagok esetén,
- a betonokhoz felhasználható alap- és kiegészítőanyagok áttekintése, csoportosítása, előkísérletek ezen kategórák felállításához,
- a különleges összetételű betonok vizsgálata és az összetevők hatásának azonosítása,
- javaslattétel a számítási módszerre, elsősorban az eddigi módszerek figyelembevételével,
- numerikus modell készítése, ez alapján javaslattétel a lehetséges szilárdságbecslésre.
 
***
 
Many non-destructive test methods are applicable to estimate the strength properties and the durability of building materials in construction industry practice. These methods use empirical formulae. These formulae has been used for a long time but the building materials has changed a lot in the last decades, so the knowledge of the traditional formulae have to be extended.
The most popular non-destructive methods are the surface hardness measuring methods: rebound, surface pressure, abrasion. The rebound hammer test of concrete has detailed results but does not cover the nowadays used concrete strength range. The components of materials have changed, high-tech and recycled raw materials are used. There are no models which consider these cases. Nowadays used formulae were developed based on experiments in laboratory environment, but these methods are used in situ, in different environments (temperature, humidity). This is particularly true for surface hardness measurment. 
The in situ methods for metal strength estimation use simplified calculations. The results of more parallel standard methods are not harmonized. The methods can be modelled with numerical programs as well. 
The non-destructive estimation methods used in modern practice have to be updated by laboratory tests on modern materials and to cover the range used in today’s construction practice for various structural materials by the usage of mathematical and informatical background in the evaluation.
Research methodology: 
Carrying out the strength and non-destructive tests typical for normal concretes, ceramics, and stones under different temperature conditions. Extending them by testing concretes with different components and at different ages.
Carrying out strength and non-destructive tests of metals used in construction practice (mainly various steel alloys) at different temperatures.
 
The main steps of the research program are:
- literature review of the formulae and background of currently used methods,
- effect of temperature on tests in case of different materials,
- grouping of new components of concrete based on the first test series,
- test of special concretes depending on different component,
- proposing the method of calculation,
- creation of a numerical model based on tests, proposal on strength estimation.
 
A téma meghatározó irodalma: 
1. Borján József: Roncsolásmentes betonvizsgálatok, Műszaki Könyvkiadó, 1981
2. Szilágyi Katalin: Rebound surface hardness and related properties of concrete, PhD értekezés, BME 2013
3. Hossein Taheri: Nondestructive evaluation and in-situ monitoring for metal additive manufacturing, PhD értekezés Iowa State University 2018
4. Şebnem Karahan, Aydın Büyüksaraç, Ercan Işık: The Relationship Between Concrete Strengths Obtained by Destructive and Non‐destructive Methods Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Civil Engineering (2020) 44:91–105
5. Mostafa Kazemi, Mohammad Hajforoush, Pouyan Khakpour Talebi, Mohammad Daneshfar, Ali Shokrgozar, Soheil Jahandari, Mohammad Saberian, Jie Li In-situ strength estimation of polypropylene fibre reinforced recycled aggregate concrete using Schmidt rebound hammer and point load test JOURNAL OF SUSTANABLE CEMENT-BASED MATERIALS, Mar 2020
A téma hazai és nemzetközi folyóiratai: 
1. JOURNAL OF MATERIALS IN CIVIL ENGINEERING, WoS
2. CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS, WoS
3. ÉPÍTŐANYAG: JOURNAL OF SILICATE BASED AND COMPOSITE MATERIALS, WoS
4. PERIODICA POLYTECHNICA-CIVIL ENGINEERING, WoS
5. MATERIALS SCIENCE FORUM, Scopus
A témavezető utóbbi tíz évben megjelent 5 legfontosabb publikációja: 
1. Nagy, Balázs ; Károly Simon, Tamás ; Nemes, Rita: Effect of built-in mineral wool insulations durability on its thermal and mechanical performance JOURNAL OF THERMAL ANALYSIS AND CALORIMETRY 139 : 1 pp. 169-181. , 13 p. (2020) DOI WoS Scopus Google scholar 
 
2. Gyurkó, Zoltán  ; Jankus, Bence ; Fenyvesi, Olivér ; Nemes, Rita: Sustainable applications for utilization the construction waste of aerated concrete JOURNAL OF CLEANER PRODUCTION 230 pp. 430-444. , 15 p. (2019) DOI WoS
 
3. Gyurkó, Zoltán ; Nemes, Rita: Fracture modelling of normal concrete using different types of aggregates ENGINEERING FAILURE ANALYSIS 101 pp. 464-472. , 9 p. (2019) DOI WoS Scopus
 
4. Gyurkó, Zoltán ; Nemes, Rita: Discrete Element Modelling of Compressive Strength Testing of No-Fines Concrete PROCEEDINGS 2018 : 2 Paper: 555 , 7 p. (2018)
 
5. Gulyás, Gergely ; Kovács, Tamás ; Nemes, Rita: Feszítőpászma tapadása nagyszilárdságú normál- és könnyűbetonokban ÉPÍTÉS-ÉPÍTÉSZETTUDOMÁNY 42 : 3-4 pp. 261-280. , 20 p. (2014) DOI Scopus
A témavezető fenti folyóiratokban megjelent 5 közleménye: 
1. Mohammed, Abed ; Rita, Nemes ; Éva, Lublóy: Performance of Self-Compacting High-Performance Concrete Produced with Waste Materials after Exposure to Elevated Temperature JOURNAL OF MATERIALS IN CIVIL ENGINEERING 32 : 1 (2020) DOI WoS
 
2. Abed, Mohammed ; Nemes, Rita: Long-term durability of self-compacting high-performance concrete produced with waste materials CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS 212 pp. 350-361. , 12 p. (2019) DOI WoS
 
3. Nemes, Rita: Könnyűbetonok koptatóhatással szembeni ellenállása ÉPÍTŐANYAG: JOURNAL OF SILICATE BASED AND COMPOSITE MATERIALS 65 : 2 pp. 44-47. , 4 p. (2013) DOI
 
4. Abed, Mohammed ; Nemes, Rita: Mechanical Properties of Recycled Aggregate Self-Compacting High Strength Concrete Utilizing Waste Fly Ash, Cellular Concrete and Perlite Powders PERIODICA POLYTECHNICA-CIVIL ENGINEERING 63 : 1 pp. 266-277. , 12 p. (2019) DOI WoS
 
5. Nemes, Rita: Surface properties of lightweight aggregate concrete and its correlation with durability MATERIALS SCIENCE FORUM 812 pp. 207-212. , 6 p. (2015) DOI Scopus

A témavezető eddigi doktoranduszai

Abed Mohammed (2017/2019/2019)
Státusz: 
elfogadott