O método, desenvolvido no Instituto de Tecnologia Shibaura do Japão, oferece avaliação rápida e não destrutiva de falhas em materiais de concreto!
A detecção de falhas em materiais de concreto é vital para engenharia civil e aplicações estruturais, e um novo método baseado em laser para fazer isso pode ajudar a proteger a infraestrutura crítica contra falhas.
Desenvolvido no Instituto de Tecnologia Shibaura do Japão, o método baseia-se no princípio estabelecido de gerar vibrações controladas ou ondas de pressão no concreto e monitorar seu progresso na estrutura.
Conforme descrito no International Journal of Mechanical Sciences, o novo método utiliza ondas de choque geradas por plasma induzido por laser (LIP).
“Usamos ondas de choque LIP como uma excitação de impulso sem contato e não destrutiva”, comentou Naoki Hosoya, do instituto Shibaura. “Isso permite a detecção remota e completamente não destrutiva de defeitos em estruturas de concreto.”
Os lasers foram aplicados a tarefas semelhantes anteriormente, incluindo o uso de ablação a laser de superfícies sólidas como meio de aplicar as forças de excitação necessárias; mas a ablação da superfície impede que o ensaio seja não destrutivo.
Com o LIP a abordagem pode ser tanto não destrutiva quanto sem contato, através da criação de um plasma de alta temperatura próximo à superfície do material.
A resposta do material é então monitorada através da vibrometria Doppler a laser (LDV), uma técnica na qual a luz do laser refletida de volta de uma superfície vibratória experimenta um deslocamento Doppler que pode revelar a amplitude e a frequência das vibrações.
Menos medições necessárias e detecção mais rápida de defeitos
Nos testes, um laser Nd:YAG de 1064 nanômetros dirigiu pulsos de 5 nanossegundos para um bloco de teste de concreto, dentro do qual um defeito de delaminação foi deliberadamente criado.
A focalização dos pulsos para forçar a fluência do laser acima de um valor crítico levou à criação de um plasma de alta densidade e alta temperatura.
Fonte: Wakata e colaboradores, 2022.
No caso do experimento de Shibaura, este plasma foi formado a 5,5 milímetros da superfície da amostra, e a pressão da onda de choque resultante foi igual a 472 quilopascals.
As vibrações foram então analisadas em vários pontos da superfície de concreto dentro e fora da área do defeito.
Além de iniciar uma resposta de frequência natural dentro da estrutura de concreto, a onda de choque LIP também induziu ondas Rayleigh no local do defeito.
As ondas de Rayleigh são uma forma particular de onda de superfície caracterizada por velocidade relativamente rápida, e os pesquisadores conseguiram determinar com sucesso áreas de defeitos detectando os pontos onde essas ondas de Rayleigh foram refletidas.
Fonte da notícia: Laser-induced shock waves spot flaws in concrete. Optics.org. 02 de março, 2022.
Artigo: Defect detection of concrete in infrastructure based on Rayleigh wave propagation generated by laser-induced plasma shock waves. Sho Wakata, Naoki Hosoya, Noboru Hasegawa, Masaharu Nishikino. International Journal of Mechanical Sciences. 2022