Як розпізнати мікротріщини в бетонних конструкціях: несподіване рішення

Хоча бетон можна модифікувати так, щоб він «підсвічував» мікротріщини, вчені виявили, що і звичайний матеріал сам по собі добре справляється з цим завданням. Йому просто потрібен шар найпростішої фарби і джерело світла.

Вчені розробили просту методику, яка без дорогого обладнання може підказати, де бетонна конструкція дала перші тріщини на мікрорівні

Працюючи з колегами з Кувейтського інституту наукових досліджень, команда з Університету Райса в Техасі вивчала питання щодо використання вуглецевих нанотрубок для оптичного виявлення деформації в бетонних конструкціях.

При візуалізації бетону, вкритого нанотрубками, вчені з подивом виявили, що щось ще всередині нього випускає легке світіння. При подальшому розслідуванні було виявлено, що відповідальність за це несуть мікроскопічні кристали кремнію з портландцементу, який становить частину бетонної суміші. Такі кристали, ймовірно, утворюються в цементі під час високотемпáного виробничого процесу і флуоресціюють в ближньому інфрачервоному діапазоні при впливі видимого світла.

Команда завдала непрозору чорну фарбу на поверхню невеликих бетонних блоків, а потім просверлила отвори в цих блоках, щоб вони служили точками поширення тріщин, які в звичайних умовах утворюються при стисненні блоків. Ці тріщини формувалися як в бетоні, так і в фарбі, а ідея полягала в тому, що фарба захищала бетон від видимого світла там, де він не був пошкоджений, але пропускала світло там, де утворювалися тріщини.

Коли блоки під тиском піддавалися впливу видимого світла, а потім були проскановані ІК-лазером, виявилося, що навіть найдрібніші тріщини яскраво флуоресціюють на темному тлі. Забігаючи вперед, вчені припускають, що більш практичним підходом було б спочатку нанести тонкий шар фарби на нові бетонні конструкції, а потім періодично оглядати їх, піддаючи впливу джерела видимого світла і фотографуючи камерою ближнього інфрачервоного діапазону.

Чому це важливо

Професор Райс Сатіш Нагараджайа зазначив, що для інженерів і будівельників надзвичайно важливо мати чітке уявлення про те, де бетон дав мікротріщини. Якщо своєчасно відстежити їх, то можна буде запобігти передчасному зносу або навіть великій катастрофі, якщо мова йде про багатотонні промислові споруди, магістральні колони та інші утилітарні споруди.