Томские ученые за минуту находят коррозию металла в бетоне

Объединенная группа ученых из двух Томских университетов – государственного и политехнического – разработала новый способ исследования железобетонных конструкций на наличие дефектов. Метод представляет индукционный нагрев арматуры через бетон с последующим инфракрасным обследованием. Уже проведены первые испытания на стратегически важных конструкциях Транссибирской магистрали.

Почему Транссиб?

Транссиб стал объектом испытаний в силу того, что данная железнодорожная магистраль идеально подходит на эту роль. Большинство грузоперевозок в России осуществляется с использованием электрифицированных железных дорог. Главным элементом их успешной работы являются железобетонные столбы, которые поддерживают питающие электропоезда провода. Но почти все они, за небольшим исключением, были установлены в 60х-70-х годах прошлого столетия, когда эра стеклопластика еще не наступила и использовалась исключительно стальная арматура.

Металл, как известно, подвержен коррозии, но выявить это снаружи – задача предельно сложная. Менять сразу все столбы, во-первых, слишком дорого, во-вторых – неэффективно, поскольку во многих коррозионные процессы незначительны. Ранее коррозию определяли с помощью ультразвука, но метод не получил распространения из-за трудоемкости и затратности по времени.

Что предложили ученые из Томска?
В основе разработки – диагностика через индукционный нагрев. Процесс проходит следующим образом: вдоль железобетонного столба на специальном устройстве скользит катушка, через которую пускают ток. Попадающие в зону действия катушки электропроводящие предметы также становятся проводниками тока, вследствие чего нагреваются. Раскаленный арматурный столб отслеживается в инфракрасном спектре; при этом выявляются места внутри опор, где арматура не нагревается. Это означает, что найдена точка, где сталь полностью превратилась в ржавчину (оксид железа), которая практически не проводит ток.

Достоинствами нового метода являются:

• Простота – обследование опор проводится с минимумом оборудования;
• Быстрота – при испытании на опорах электропередач транссибирского пути авторам работ удавалось достичь необходимого для диагностики уровня прогрева армирующих стержней всего за минуту. Для сравнения – аналогичное исследование ультразвуковыми методами нередко требует многих часов.

Прочие применения

Нельзя сказать, что Томские ученые изобрели что-то принципиально новое. Скорее, они нашли оригинальное применение уже существующему методу. Индукционный нагрев с последующим инфракрасным обследованием железобетонных конструкций изобретен и запатентован за рубежом в 1970-х годах. Способ применялся для выяснения расположения и ориентации арматуры в старых зданиях нетиповой конструкции. Томские ученые впервые применили данный метод для экспресс-диагностики.

Ограничения

Метод не работает для современных конструкций из армированного бетона, где используется стеклопластиковая арматура. Стеклопластик – диэлектрик, поэтому индукционный нагрев будет бесполезен. С другой стороны, он практически не подвержен коррозии, что автоматически устраняет необходимость диагностики. Тем не менее, объем железобетонных конструкций советского периода еще весьма велик, поэтому разработка томских ученых будет востребована еще длительное время – как минимум до конца 21 века.