Исследователи из Томского политехнического и Томского государственного университетов предложили новый метод поиска дефектов в железобетонных конструкциях. Он сочетает индукционный нагрев арматуры через бетон и последующее инфракрасное обследование. Его уже успели опробовать на критически важных конструкциях Транссиба. Соответствующая статья опубликована в Applied Sciences.
Подавляющее большинство всех железнодорожных грузовых перевозок в России осуществляют по электрифицированным железным дорогам. В их работе важнейшую роль играют железобетонные столбы, по которым идут провода, питающие электропоезда. Однако основная масса таких столбов в нашей стране была установлена в конце 60-х и 70-х годах прошлого века, когда стеклопластиковая арматура была не в ходу и использовалась только стальная.
Постепенно металлическая арматура в некоторых из опор корродирует, но определить это снаружи предельно сложно. В то же время менять все столбы слишком дорого и неэффективно — во многих из них коррозия незначительна. Раньше для выявления коррозии использовалось ультразвуковое обследование, но оно очень длительно и трудоемко, а столбов на железных дорогах довольно много.
Томские ученые предложили использовать в подобной диагностике индукционный нагрев. Для этого по катушке, скользящей на специальном устройстве вдоль железобетонного столба, пускают ток. Находящиеся близко к катушке электропроводящие предметы тоже начинают пропускать через себя ток, из-за чего нагреваются. Наблюдая столб в инфракрасном диапазоне с помощью типовых устройств, можно заметить, что местами нагрев арматуры внутри опор не идет. Это значит, что в таких точках сталь превратилась в оксид железа (ржавчина), который ток практически не проводит.
Новый метод не только простой и остроумный, но и быстрый. Во время испытания на опорах электропередач для Транссиба авторы работы добивались нужной для диагностики степени прогрева арматуры всего за минуту, в то время как ультразвуковые методы могут потребовать многих часов.
Интересно, что индукционный нагрев перед инфракрасным обследованием железобетонных конструкций был придуман давно, за рубежом он запатентован в 1970-х годах. Однако тогда им предлагалось выяснять расположение и ориентацию арматуры в старых нетиповых конструкциях. Для экспресс-диагностики до томских исследователей данный метод не применялся.
Следует отметить, что у метода есть ограничения. В ряде современных конструкций из армированного бетона применяют стеклопластиковую арматуру. Ее нагревать индукционно бесполезно, поскольку она диэлектрик. С другой стороны, она практически не подвержена коррозии, что снимает и остроту проблемы ее диагностики. В то же время объем железобетонных конструкций советского времени в отечественной инфраструктуре все еще очень велик и будет оставаться таким как минимум до конца XXI века, из-за чего актуальность диагностики железобетона вряд ли снизится и в будущем.