Co można uzyskać dzięki wynalazkowi

Wprowadzenie do praktyki diagnostycznej tego innowacyjnego systemu ma duże znaczenie w pracach nad oceną bezpieczeństwa użytkowania obiektów budowlanych. Pomiary georadarowe umożliwiają wykrycie wad ukrytych materiału konstrukcyjnego, identyfikację położenia i liczby stalowych prętów zbrojeniowych, a także ocenę stopnia ich korozji, która może świadczyć o stopniu zniszczenia obiektu zagrażającemu bezpieczeństwu.
W Polsce urządzenie według wynalazku zostało zastosowane do badania pionowych ścianach wiaduktów kolejowych. Na podstawie wykonywanych pomiarów georadarowych, możliwa była wizualizacja położenia i przebiegu głębokich prętów zbrojeniowych o dużej średnicy, wychwycenie znamion prawdopodobnej delaminacji na powierzchni usytuowania prętów, czy też analiza wewnętrznej geometrii oblicowania podpory kamiennymi blokami. Na podstawie zebranych danych dokonano analizy stanu technicznego badanych obiektów i określono miejsca na które należy zwrócić uwagę w przyszłości.

Według opinii krajowego zarządcy infrastruktury kolejowej, Spółki PKP PLK S.A., stosowanie takiego skanera może w istotny sposób zwiększyć bezpieczeństwo istniejących podpór mostowych poprzez wskazywanie obszarów o największym stopniu zniszczenia wewnątrz konstrukcji.
Powyższy przykład obrazuje zakres możliwych aplikacji, który obejmuje monitorowanie stanu obiektów budowlanych,obiektów hydrotechnicznych, monitorowanie bezpieczeństwa, planowanie remontów i napraw w oparciu o analizę rzeczywistych zmian zachodzących w strukturze wewnętrznej konstrukcji.
W przypadku konieczności wykonania badań inwazyjnych np. wykonania odwiertów w celu ustalania stopnia uszkodzeń konstrukcji, system pozwala wytypować miejsca w których badania inwazyjne przyniosą jak najwięcej danych.
System znajduje również zastosowanie w pozyskaniu informacji o konstrukcji obiektów budowlanych o niepełnej dokumentacji technicznej.

Istota wynalazku

Skaner do pomiarów georadarowych (GPR – Ground Penetrating Radar) na obiektach budowlanych, zwłaszcza mostowych, przeznaczony jest do obrazowania trójwymiarowej struktury podpowierzchniowej materiału konstrukcyjnego, z którego zbudowane są płaskie pionowe ściany obiektu.

Wykonywanie pomiarów georadarowych na ścianach pionowych oraz pochylonych pod różnymi kątami wiążą się z wieloma trudnościami do pokonania. Zależnie od miejsca posadowienia obiektu dostęp do przestrzeni badanej może wymagać zastosowania specjalnego sprzętu, takiego jak podwieszane podesty, podnośniki specjalistyczne itp. Nawet zastosowanie specjalistycznego sprzętu nie gwarantuje wykonanie prawidłowego pomiaru, z uwagi na wymagania stawiane przez system GPR. Istotą dobrego pomiaru jest zachowanie właściwej siatki skanowania, tzn zachowania równych odstępów pomiędzy skanami w płaszczyźnie poziomej i pionowej.

Dla lepszego zobrazowania problemu wyobraźmy sobie, że skanujemy kartkę papieru A4 o wymiarach (210mm x 297mm) zapełnioną tekstem, przesuwając nad kartką skaner o szerokości 2cm.
Linie pionowe ( liter ) są skanowane podczas skanowania wzdłuż dłuższej krawędzi (pionowo ), linie poziome podczas skanowania wzdłuż krótszej krawędzi ( poziomo ), a linie które nie są pionowe i nie są poziome, powstają dopiero po nałożeniu skanu pionowego na poziomy.
Podsumowując, musimy wykonać 10 skanów wzdłuż dłuższego boku i 15 skanów wzdłuż krótszego boku, precyzyjnie ze sobą zsynchronizowanych, aby odczytać tekst!

Teraz proszę wyobrazić sobie, że skaner ma 15m szerokości i 9m wysokości, a pole skanowania 6mx8 m i znajduje się 15m nad powierzchnią rzeki.

Dopiero pokonanie powyższych trudności pozwala na uzyskanie precyzyjnego trójwymiarowego obrazu wewnętrznej struktury badanego obiektu.
Zastosowanie skanera według wynalazku pozwala na techniczną realizację takich zadań.
Ponadto w przypadku zlokalizowania w badanej strukturze miejsca, które wymaga badania przy pomocy anteny o innych parametrach , system pozwala na precyzyjną lokalizację “interesującego” miejsca obiektu po wymianie anteny.
W przypadku cyklicznego badania obiektów, w określonych odcinkach czasu, system pozwala wykonanie powtarzalnych skanów w celach porównawczych, a wykonywanie badań cyklicznie pozwala na określenie szybkości zmian degradacji materiału, zachodzących w wewnętrznej strukturze.

Potencjał komercjalizacji

Prezentowany system osiągnął pełną zdolność operacyjną w kategorii gotowości technologicznej TRL 9 podczas badań. Przedstawiciele Spółki PKP PLK S.A. byli pod wrażeniem jego działania. W przesłanym liście intencyjnym stwierdzono, że Spółka PKP PLK S.A. jest żywotnie zainteresowana wdrożeniem wytworzonych w ramach projektu systemów do monitoringu wytypowanych mostów kolejowych. W przypadku systemu skaningowego nadwodnej części podpór mostowych potencjał komercjalizacyjny wynosi 6892 mosty i wiadukty zlokalizowane na liniach eksploatowanych zarządzanych przez Spółkę PKP PLK S.A.
Zapotrzebowanie na wdrożenie wyników uzyskanych podczas projektu zadeklarowali również na samym początku instytucje zarządzające mostami drogowymi, takie jak: GDDKiA Szczecin oraz GDDKiA Lublin, a także Zarząd Dróg i Transportu Miejskiego w Szczecinie.