Mail.RuПочтаМой МирОдноклассникиИгрыЗнакомстваНовостиПоискВсе проекты
Рассылка
Получайте главные новости дня от Mail Hi-Tech
, Источник: N + 1

Томские ученые увидели дефекты в подогретых столбах

Разрушения, возникающие со временем в железобетонных столбах и снижающие их механическую прочность, можно разглядеть, разогревая конструкцию индукционным током и записывая ее термограмму.

Разрушения, возникающие со временем в железобетонных столбах и снижающие их механическую прочность, можно разглядеть, разогревая конструкцию индукционным током и записывая ее термограмму. Томские ученые проверили этот способ на четырнадцати опорах Транссибирской железнодорожной магистрали и показали, что он позволяет быстро и точно находить разрушения конструкций. Статья опубликована в Applied Sciences.

Фотография одного из авторов, записывающих термограмму(D.Sannikov et. Al./Appl.Sci)

Железные дороги играют важную роль в жизни России — по ним перевозится около 27 процентов пассажиров и 45 процентов грузов (если исключить из рассмотрения трубопроводный транспорт — 87 процентов грузов). Важной особенностью российских железных дорог является высокая электрификация: при суммарной протяженности около 86 тысяч километров длина электрифицированных путей составляет примерно 43 тысячи километров (кстати, по этому показателю Россия занимает первое место в мире). При этом основная волна электрификации железных дорог пришлась на 1970−80 годы, в течение которых было электрифицировано около 20 тысяч километров.

Средний срок службы железобетонных столбов, на которые подвешиваются контактные провода, составляет около пятидесяти лет. Это значит, что часть опор будут терять прочность и разрушаться уже в ближайшее время — причем такие разрушения могут происходить не только на поверхности, но и внутри материала, где их нельзя увидеть невооруженным глазом. Поэтому важно контролировать состояние конструкций и заменять их при необходимости, чтобы избежать непредвиденных расходов.

Обычно состояние железобетонных конструкций проверяют с помощью ультразвуковой дефектоскопии (ultrasonic testing). В ходе такой проверки исследователь прикрепляет к поверхности конструкции ультразвуковой излучатель и детектор, а затем измеряет скорость распространения звука в различных направлениях. Поскольку акустическое сопротивление различных материалов отличается, это позволяет исследовать внутреннюю структуру объекта. К сожалению, этот способ требует значительной подготовки и отнимает довольно много времени — как правило, на ультразвуковое исследование уходит около дня.

Группа ученых под руководством Дмитрия Санникова предлагает использовать для контроля состояния железобетонных конструкций инфракрасную термографию, которая позволяет выявить дефекты железобетонной конструкции в течение всего одного часа. В этом способе железобетонные столбы предварительно разогреваются индукционным током, который наводит в железной арматуре скользящая по нему индукционная катушка. Затем инфракрасная камера регистрирует исходящее от столба тепловое излучение. Поскольку участки с дефектами (например, ржавчиной) разогреваются хуже, это позволяет увидеть их на записанной термограмме.

Термограммы участков столба после одной (слева) и двух (справа) минут. Участок с дефектом находится справа в обеих случаях (D.Sannikov et. Al./Appl.Sci)

Сначала ученые численно смоделировали разогревание целого столба и столба с дефектом — проржавевшим участком арматуры, который не проводит ток, — чтобы убедиться в том, что предложенный способ будет работать. Моделирование показало, что для отчетливого проявления дефекта на термограмме столб достаточно разогревать в течение всего одной минуты. В рассмотренной модели толщина железобетонной оболочки составляла примерно 55 миллиметров.

Зависимость температуры участка столба от времени для случая целой арматуры (1), арматуры с утончениями (сечение уменьшилось на 25%) (2) и с дефектом (3) (D.Sannikov et. Al./Appl.Sci)

Затем ученые проверили предложенный способ «в жизни», проинспектировав четырнадцать железобетонных столбов Транссибирской железнодорожной магистрали. Для этого они закрепляли на столбе катушку индуктивности и двигали ее со скоростью около одного сантиметра в секунду, чтобы разогреть его, а затем записывали термограмму. В результате исследователям удалось разглядеть дефекты на двух опорах. Особенно сильные разрушения наблюдались в подземной части конструкций.

После исследования два железобетонных столба, в которых ученые обнаружили дефекты, были заменены, причем дальнейшая проверка показала, что они действительно проржавели и потеряли механическую прочность. Надежность остальных двенадцати столбов, на которых исследователи ничего не разглядели, была подтверждена с помощью ультразвуковой дефектоскопии. Таким образом, авторы заключают, что предложенный способ позволяет не только быстро, но и надежно определять состояния железобетонных опор.

Стоит отметить, что томские ученые не первыми предложили использовать комбинацию индукционного разогревания и инфракрасной термографии для исследования состояния железобетонных конструкций. Впервые этот способ запатентовал еще в 1982 году Бернд Хиллемайер (Bernd Hillemeier).

В прошлом месяце мы писали, как томские ученые пообещали разработать прототип 3D-принтера, работающего на акустической левитации. На данный момент ученые уже создали прибор для акустической левитации, который может удерживать в одном положении несколько частиц пенопласта и перемещать их по заданной траектории.

Дмитрий Трунин.

Читайте также:

Поделитесь с друзьями необычным открытием российских ученых, нажмите на кнопки соцсетей ниже.
Обзоры новинок
Подробности о главных премьерах
Вы подписались на рассылку.Отменить
Подписаться на рассылку
Комментарии
10
Букозя...
В ответ на комментарий от Партия №7 ННБ ССК-Технологии
Партия №7 ННБ ССК-Технологии
Ох уж эти российские учёные! Открытия и изобретения так и сыпятся, как из рога изобилия! Весь мир в изумлении и восхищении!
СсылкаПожаловаться
ты не перепутал российских учёны с английскими ?
СсылкаПожаловаться
Партия №7 ННБ ССК-Технологии
Ох уж эти российские учёные! Открытия и изобретения так и сыпятся, как из рога изобилия! Весь мир в изумлении и восхищении!
СсылкаПожаловаться
Сергей
А в чем открытие-то, если метод уже известен?
СсылкаПожаловаться
Чтобы оставить комментарий, вам нужно авторизоваться.
Обнаружили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.
Подпишитесь на нас
Новости Mail Hi-Tech