Разработан новый метод выявления коррозии металла в железобетонных конструкциях

Группа ученых из Национального института стандартов и технологий США разработала новую методику, при помощи которой можно обнаружить коррозию в армированном бетоне на начальных стадиях. Официальные результаты исследования опубликовал журнал Applied Magnetic Resonance.

Ежегодные финансовые потери, которые терпит экономика в результате коррозионных процессов, разрушающих строительные конструкции, специалисты оценивают в 3,5% от мирового ВВП (суммарно для всех стран). Сегодняшние методы неразрушающего контроля, в основе которых лежит механизм микроволнового излучения, позволяют оценить состояние металлического каркаса зданий, мостов и других железобетонных сооружений с достаточной точностью. Однако для реализации большинства таких способов необходимо наличие базовых данных — характеристик конструкции, получаемых сразу после ее возведения. Подобные измерения вошли в строительную практику лишь около 20-25 лет назад, а стало быть, для объектов, возведенных в более ранние годы, это неподходящий вариант.

При атмосферной коррозии железо переходит в вещество гетит. Если же металлоконструкция закрытого типа, как, в частности, арматура в толще бетонных блоков, деструктивный процесс сопровождается образованием гематита. И гетит, и гематит обладают свойствами так называемых антиферромагнетиков, с характерной для данного рода веществ ориентацией спинов электронов: они располагаются антипараллельно друг другу (↑↓) в каждой паре оказавшихся рядом атомов. Как выяснили ученые, направление элементов (спинов) в этих соединениях способно меняться под воздействием волн терагерцевого (Тгц) излучения, частота которого от 10 до 100 раз превышает частоту микроволн. Серия проведенных опытов показала, что поглощение волн при этом отмечается только в узких частотных промежутках, также имеется зависимость от температурного режима — в результате наблюдений удалось выявить уникальные для гематита и гетита спектры поглощения терагерцевого излучения.

Основываясь на полученных данных, ученые сконструировали лабораторную установку, основным элементом которой стал излучатель Тгц-волн. При рабочей мощности около 2 милливатт прибор смог обнаружить гематит под 25-миллиметровым слоем бетона. Как утверждают разработчики, с повышением мощности излучателя до 100 мВт продукты коррозии будут определяться сквозь 50 мм бетона — чаще всего, именно такой интервал отделяет первый слой арматуры в ж/б конструкциях от поверхности сооружения.

Инновационная методика дает возможность с точностью определить присутствие деструктивных веществ даже при малой их концентрации. Таким образом, процесс коррозии легко отслеживается уже на ранних ее стадиях, что позволяет своевременно принять меры для защиты конструкции любого возраста от дальнейшего разрушения.

Исследования продолжаются, и следующая цель американских ученых — выяснить, каков спектр поглощения Тгц-волн для акагенита. Это вещество образуется при коррозии металла в присутствии соленой воды.

Завод железобетонных изделий "ПКФ СТРОЙГРУПП" отслеживает и внедряет инновации в свое производство.