The occurrence of building fires has risen dramatically in recent decades. To determine whether buildings exposed to high temperatures should be repaired or demolished, changes in the material’s physical, chemical, and mechanical properties must be known. In most circum-stances, concrete structures perform admirably in a fire and can be repaired, which is economic rather than demolished. The residual bearing capacity is the critical parameter to be assessed. With heating, the change in color from ordinary to pink in concrete usually coincides with the onset of a significant loss of strength. The mechanical and thermal properties of concrete at elevated temperatures are briefly discussed, along with some standard onsite and off-site Non-Destructive techniques for fire damage assessment in concrete structures. This thesis also comprises a technical review of different approaches by various authors to the colorimetry of concrete after a fire. This research proposes a novel way of evaluating concrete after a fire. In contrast to several previous literature-based suggestions, the color change was investigated using a low-cost spectroscopy sensor. In the proposed method, an experimental setup is developed to scan the concrete cores. And the behavior of concrete at elevated temperatures is studied at different wavelengths. The sensitive analysis is performed on uniformly heated cores at 200, 400, 600, and 800°C. For validation, the experimental results are compared with the results taken from a high-cost spectrophotometer under controlled conditions. It is observed that from 400°C, the concrete drops the color. On the other hand, the concrete beyond 600°C is getting reddish even though they drop in color. Finally, concrete panels exposed to high thermal gradients were evaluated, showing the potential of this method for assessing damage to concrete elements exposed to fire.
Il numero di incendi negli edifici è aumentato drammaticamente negli ultimi decenni. Per determinare se gli edifici esposti ad alta temperatura debbano essere riparati o demoliti, è necessario conoscere i cambiamenti nelle proprietà fisiche, chimiche e meccaniche del materiale. Nella maggior parte delle circostanze, le strutture in calcestruzzo si comportano egregiamente in caso di incendio e possono essere riparate, il che è più economico della demolizione. La capacità portante residua è il parametro critico da valutare. Con il riscaldamento, il cambiamento di colore del calcestruzzo verso tonalità rosa di solito coincide con l'inizio di una significativa perdita di resistenza. Nella Tesi vengono discusse brevemente le proprietà meccaniche e termiche del calcestruzzo a temperature elevate, insieme ad alcune tecniche non distruttive standard per applicazioni in sito e in laboratorio per la valutazione del danno da incendio nelle strutture in calcestruzzo. Questa tesi comprende anche una rassegna tecnica dei diversi approcci di vari autori alla colorimetria del calcestruzzo dopo un incendio. Questa ricerca propone anche un nuovo metodo per l'analisi colorimetrica dopo un incendio. Contrariamente a molti precedenti suggerimenti basati sulla letteratura, il cambiamento di colore è stato studiato utilizzando un sensore multispettrale a basso costo. Nel metodo proposto, viene sviluppato un setup sperimentale per scansionare delle carote di calcestruzzo, misurando la riflettività a diverse lunghezze d'onda. L'analisi di sensibilità è stata eseguita su carote ottenute da campioni riscaldati uniformemente a 200, 400, 600 e 800°C. Per una validazione, i risultati sperimentali vengono confrontati con i risultati ottenuti mediante uno spettrofotometro. Si osserva che a partire da 400°C, il colore della malta cementizia viene alterato. D'altra parte, il calcestruzzo oltre i 600°C tende verso tonalità rosseassieme ad un generale scurimento. Infine, sono stati valutati pannelli in calcestruzzo esposti ad alti gradienti termici, mostrando le potenzialità di questo metodo per la valutazione dei danni di strutture reali in calcestruzzo esposte al fuoco.
Spectral color analysis of fire damaged concrete
Udatha, Lokesh
2020/2021
Abstract
The occurrence of building fires has risen dramatically in recent decades. To determine whether buildings exposed to high temperatures should be repaired or demolished, changes in the material’s physical, chemical, and mechanical properties must be known. In most circum-stances, concrete structures perform admirably in a fire and can be repaired, which is economic rather than demolished. The residual bearing capacity is the critical parameter to be assessed. With heating, the change in color from ordinary to pink in concrete usually coincides with the onset of a significant loss of strength. The mechanical and thermal properties of concrete at elevated temperatures are briefly discussed, along with some standard onsite and off-site Non-Destructive techniques for fire damage assessment in concrete structures. This thesis also comprises a technical review of different approaches by various authors to the colorimetry of concrete after a fire. This research proposes a novel way of evaluating concrete after a fire. In contrast to several previous literature-based suggestions, the color change was investigated using a low-cost spectroscopy sensor. In the proposed method, an experimental setup is developed to scan the concrete cores. And the behavior of concrete at elevated temperatures is studied at different wavelengths. The sensitive analysis is performed on uniformly heated cores at 200, 400, 600, and 800°C. For validation, the experimental results are compared with the results taken from a high-cost spectrophotometer under controlled conditions. It is observed that from 400°C, the concrete drops the color. On the other hand, the concrete beyond 600°C is getting reddish even though they drop in color. Finally, concrete panels exposed to high thermal gradients were evaluated, showing the potential of this method for assessing damage to concrete elements exposed to fire.| File | Dimensione | Formato | |
|---|---|---|---|
|
2021_07_Udatha.pdf
accessibile in internet solo dagli utenti autorizzati
Descrizione: Thesis
Dimensione
5.95 MB
Formato
Adobe PDF
|
5.95 MB | Adobe PDF | Visualizza/Apri |
I documenti in POLITesi sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
https://hdl.handle.net/10589/177580