Praktické zjištění emisivity a povrchové teploty u lesklých materiálů pomocí infračervené termografie se v současné době provádí tak, že se jejich povrch opatří materiálem se známou hodnotou emisivity. Obr. 1. Toto je však poměrně problematické u lesklých materiálů. To proto, že na pořízeném termogramu měřené plochy lesklého materiálu se nám infračervené záření okolních objektů odráží. Tento problém nastává také v případě zjišťování hodnoty emisivity prováděného za použití kontaktního teploměru tak, jak je uvedeno v [1].
Následkem toho a působením zdánlivě odražené teploty (oblohy, okolních budov či vegetace) zde dochází k rozdílnému ochlazování (resp. ohřívání) v důsledku sdílení tepla sáláním mezi měřenými body a okolím. To pak způsobuje rozdílné povrchové teploty v obou uvedených místech. Rozdíl zjištěných povrchových teplot je tím větší, čím větší je rozdíl hodnot emisivity obou materiálů. Nepřesné určení povrchových teplot zapříčiněné rozdílnými hodnotami emisivity obou materiálů se projevuje také při praktických termografických měřeních v exteriéru.
Pořídíme termografický snímek oblohy a okolních objektů (např., které se nám na měřeném lesklém materiálu odrážejí - viz [1]. Na tomto termogramu vybereme čtyři referenční body s rozdílnou teplotou - např. v místě oblohy, okolní zástavby či vegetace (Obr. 2.). Následně provedeme měření na lesklém povrchu. Termokamerou zaostříme odraz tak, aby odpovídal zrcadlově termogramu okolí pro určení odražené teploty přímou metodou (viz bod 1.).
Na tomto termogramu vybereme čtyři totožné zrcadlově obrácené referenční body (Obr. 3. až Obr. 6.). Základní podmínkou pro použití této metody je schopnost zaostřit odrazy infračerveného záření na měřeném povrchu. To je možno za předpokladu, že měřený povrch je dostatečně hladký a lesklý (například sklo, leštěný plech z jakéhokoliv kovu apod.). Pokud tomu tak není, nelze pomocí termografického systému ostře zaměřit příslušné body, což má za následek nepřesnost v určení emisivity měřeného povrchu.
V termografickém systému pak u čtyř měřených bodů simulujeme výsledky měření povrchových teplot v závislosti na různých hodnotách odražené teploty a emisivity povrchu. Ty hodnoty povrchových teplot, které termografický systém vyhodnotil jako stejné, nebo přibližně stejné s určitou přesností, jsou konečnou povrchovou teplotou lesklého materiálu. Tomu pak odpovídá příslušná emisivita (Tabulka 2. a Tabulka 3.).
Pro měření povrchové teploty a hodnoty emisivity lesklého materiálu bylo určeno izolační dvojsklo. Tabulka 1. V termografickém systému je třeba zadat hodnotu vzdálenosti měřených čtyř bodů. A to nejen na termografickém snímku okolních objektů, které se na měřeném lesklém materiálu odrážejí, ale také na termografickém snímku lesklého povrchu. Je třeba si uvědomit, že měřena není plocha lesklého povrchu, která je vzdálena od termokamery pouze cca 1 m, ale mnohem vzdálenější odraz (Obr. 3. až Obr. 6.).
Tabulka 2. Tabulka 3. Graf 1. Z porovnání hodnot povrchové teploty změřené pomocí kontaktního povrchového čidla, která činila θkont = +4,9 °C (viz Tabulka 1.) a povrchové teploty zjištěné termokamerou metodou čtyř bodů, kde θir,4 = +3,8 °C (Tabulka 3., resp. Graf 1.) plyne, že se liší o 1,1 °C, což potvrzuje správnost uvedeného postupu. Tento rozdíl mezi určenou povrchovou teplotou pomocí kontaktního čidla θkont = +4,9 °C a povrchovou teplotou zjištěnou termokamerou metodou čtyř bodů θir,4 = +3,8 °C je způsoben zřejmě rozdílnou hodnotou emisivity samolepicí hliníkové pásky, fixující teplotní čidlo k povrchu lesklého materiálu a hodnotou emisivity povrchu lesklého materiálu. Rozdíl zjištěných povrchových teplot je tím větší, čím větší je rozdíl hodnot emisivity obou materiálů. Velký vliv na výslednou povrchovou teplotu pak má velikost průměrné zdánlivě odražené teploty. Hodnota emisivity určená termokamerou metodou čtyř bodů činila ε4 = 0,89 (Tabulka 3., resp.
Výhodou výše uvedené metody čtyř bodů je skutečnost, že v důsledku detekce odraženého infračerveného záření dojde k eliminaci nepřesností v určení povrchových teplot, která je zapříčiněna rozdílnými hodnotami emisivity etalonu a měřené plochy. Celý tento proces termografického zjišťování povrchové teploty a emisivity u lesklých materiálů je poměrně pracný. Proto by bylo vhodné rozšířit příslušné programy v termografických systémech o algoritmy umožňující propojení termogramu okolí s termogramem odrazu. Na základě vhodně zvolených čtyř bodů okolí a odrazu by pak termografické systémy vyhodnotily povrchové teploty v závislosti na různých hodnotách odražené teploty a emisivity povrchu. Ty hodnoty povrchových teplot, které by algoritmus vyhodnotil jako stejné (s určitou přesností), by byly skutečnými povrchovými teplotami měřeného lesklého materiálu.
Komentář recenzenta prof. Ing. Josef Chybík, CSc., VUT Brno: Článek přináší nové poznatky, které mohou být významným přínosem pro aplikaci výsledků v termografickém diagnostikování stavebních konstrukcí, chápaném jako metoda nedestruktivního zkušebnictví. Je výsledkem dlouhodobé experimentální a tvůrčí činnosti oběma autory pěstované na výše uvedeném akademickém pracovišti. Zároveň mohu konstatovat, že článek jak svým zaměřením, tak způsobem a úrovní zpracování lze považovat za vhodný ke zveřejnění a doporučuji jej zařadit k publikování na portále TZB-info.
Součásti praktické zrání betonu a doba tvrdnutí: klimatické podmínky a technologie zpracování
Aby mohl beton plnit svou funkci, musí nejprve řádně uzrát. Schnutí betonu, neboli zrání betonu, je závislé na několika faktorech. Nicméně, v procesu schnutí existuje mnoho proměnných, které mohou výsledek značně ovlivnit. Co ovlivňuje dobu zrání betonu?
Ideální teplota pro schnutí betonu se pohybuje v rozmezí 15-25 °C. Vysoké teploty schnutí urychlují, stoupá ale i riziko popraskání. Nízké teploty pod 5 °C naopak způsobí zamrzání vody, zastavení procesu hydratace a tím i kompletní znehodnocení Betonové plochy.
Dobu tvrdnutí betonu ovlivňuje výše zmíněná teplota okolního prostředí, ale také jiné povětrnostní podmínky, jako je intenzita větru a slunečního záření, které se podílí na rychlosti odpařování vody z konstrukce. To je však v mnoha případech nežádoucí a betonovou konstrukci je třeba před slunečním zářením chránit plachtou či kartonem.
Vodní součinitel betonu jednoduše říká, kolik vody směs obsahuje v poměru ke své hmotnosti. Čím vyšší vodní součinitel je, tím více vody směs obsahuje a tím déle bude beton tuhnout. Mimo to je betonová konstrukce náchylná na tvorbu trhlin vlivem nadměrného smršťování betonu.
Přísady a příměsi v betonu zaujímají maximálně 5 % z celkové směsi. Některé z nich, především chloridy a dusičnany, mohou proces zrání značně urychlit. Především se jedná o chlorid vápenatý, který zkracuje čas tuhnutí, což má výsledný vliv na celkové tvrdnutí.
Tuhnutí vs. tvrdnutí betonu: Tuhnutí je chemický proces, při kterém směs vody a cementu tvoří cementovou kaši, která ve finále tuhne na pevnou hmotu. Doba tuhnutí se reguluje již při samotné výrobě a mletí cementu a to přidáním sádrovce, maximálně 5 % hmotnosti cementu.
Betonování v zimě: Při nízkých teplotách dochází ke zpomalení hydratace a tedy i tvrdnutí. Podle ČSN 73 2400 nesmí teplota povrchu betonu klesnout pod 5 °C po dobu nejméně 72 hodin. Je možné pracovat i při teplotách pod 5 °C, ale je nutné zajistit teplotu při výrobě i tuhnutí a tvrdnutí. Technologicky jsou betonárny vybavené pro zimní betonáž - často používají teplou vodu a ohřáté kamenivo, nebo betony s vyšším hydratačním teplem.
Ochrana betonu po uložení: Čerstvý beton je citlivý na sluneční svit, vítr, déšť a mráz. Zabránit vysoušení povrchu lze zakrytím fólií, vodním mlžením či vlhčením přes geotextílii. Ochranu před zamrznutím lze zajistit ohřevem záměsové vody, kameniva, použitím betonů s vyšším hydratačním teplem, zakrytím konstrukce či foukáním horkého vzduchu. V zimě bývá ošetřování betonu delší, často až několik týdnů, zejména u stropních desek.
Vliv teploty na hydrataci cementu: Snižováním teploty se zpomalují procesy hydratace cementu a tím i vývoj pevnosti betonu. Při optimální teplotě kolem 20 °C dosahuje beton po 28 dnech uvedenou pevnost; při nižších teplotách se vývoj pevnosti zpomaluje. Pokles teploty pod 0 °C může mít fatální dopad na strukturu betonu kvůli zamrzání pórové kapaliny.
Dalším důležitým faktorem je technologie zhutňování čerstvého betonu. Nejpoužívanější metody na staveništi zahrnují pěchování, ubíjení, vibrování a vakuování. Správná hutnost zvyšuje počáteční i konečnou pevnost betonu a ovlivňuje jeho strukturu. Vliv na výsledek má rovněž bednění a rozkmitání výztuže.
V článku se zaměřujeme na dva nejdůležitější vnější činitele ovlivňující rychlost nárůstu pevnosti betonu: klimatické podmínky (teplota během výstavby) a technologie zpracování (zhutňování). Při snížené teplotě dochází ke zpomalení hydratace cementu a k prodloužení doby tvrdnutí, naopak vyšší teploty zrychlují hydrataci a nárůst pevnosti.
Optimální řízení teplotních podmínek a hutnění jsou klíčové pro efektivní výstavbu monolitických konstrukcí. Podrobnosti o klimatických vlivech a technikách ošetřování betonu nacházíme v odborné literatuře a normách (např. STN EN 1992-1-1, STN EN 13670/NA, ACI 306R-88, NRMCA).
Praktické shrnutí poznatků z literatury
- Teplota 15-25 °C umožňuje optimální zrání betonu; vyšší teploty urychlují hydrataci, ale zvyšují riziko praskání.
- Teploty pod 5 °C zpomalují hydrataci a mohou ohrozit pevnost; teploty pod 0 °C mohou způsobit zamrzání pórové kapaliny.
- Vodní součinitel ovlivňuje délku tvrdnutí: více vody = delší tvrdnutí; přísady (chloridy, dusičnany) mohou zrátí urychlit.
- Tuhnutí a tvrdnutí jsou rozdílné procesy; tuhnutí souvisí s počátkem pevnosti, tvrdnutí s konečnou pevností po hydrataci.
- Technologie hutnění (pěchování, vibrování) zásadně ovlivňuje konečnou pevnost a homogenitu konstrukce.
Text obsahuje poznámky o klinichých aspektech a praktických postupech, které lze využít pro diagnostiku stavebních konstrukcí a optimalizaci zimní i letní betonáže. Článek zahrnuje odborná poznámky, doporučení a citace na normy a literaturu, které lze použít při plánování a realizaci výstavby.
Harta tahta demi kekayaan ‼️
Využití termografických metod pro měření emisivity a odrazů na lesklých površích má v praxi své opodstatnění při diagnostice povrchů stavebních konstrukcí a zajištění kvality montážních a povrchových vrstev. U leštěných povrchů kovů a skel je nutné brát v úvahu odraz okolí a vhodně kalibrovat hodnoty emisivity pro spolehlivé měření.
Na závěr dodejme, že výsledky a postupy popsané v textu vycházejí z výzkumů a doporučení autorů a zahrnují i expertní hodnocení recenzenta. Pro praktické využití je vhodné doplnit programy termografických systémů o algoritmy pro propojení termogramů okolí a jejich odrazů, aby bylo možné přesně určovat skutečné povrchové teploty měřených lesklých materiálů.