Мост можно проверить, прислушавшись к падающим на него каплям дождя

Брайан Маццео и Спенсер Гатри из Университета им. Бригама Янга (США) модернизировали ударно-эховый способ анализа повреждений мостов таким образом, что он не потребует ни закрытия движения, ни длительной и непростой процедуры простукивания, выполняемой вручную.

Брайан Маццео (слева) и Спенсер Гатри. Масштаб в экспериментальных условиях, конечно, не тот, зато на одном участке можно проверить все типы дефектов. (Здесь и ниже фото Mark A. Philbrick / BYU.)

Методов анализа состояния мостов и дамб много, и все они имеют те или иные недостатки. Активные способы, включающие рентгеновские и ультразвуковые, отличаются либо слишком малой проникающей способностью, а потому позволяют видеть лишь дефекты в наружных слоях — либо, наоборот, так легко «пронизывают» бетон, что могут оповестить только о проблемах стальной арматуры, но не о небольших, а осерьёзных трещинах в покрытии.

Пассивные методы в теории весьма просты и эффективны. Если сплошная железобетонная структура дала где-то трещины и слои разошлись, то распространение звуковых волн через них изменится. Сравнивая распространение волн через дефектный участок с распространением через нормальный, выявить проблему можно на ранней стадии. Именно так и делают. Берутся молотки и цепи, и использующий их персонал медленно переходит с места на место, простукивая поверхности, а другая часть команды «слушает» (при помощи приборов), затем результаты сопоставляют и выявляют повреждения. Увы, на это время мост надо закрывать. Опять же полная проверка столь масштабных сооружений длится очень долго. Но есть способ попроще.

«Всё дело в разнице между тем, как вода, ударяет по сплошной структуре, и тем, как она бьётся о структуру с дефектами, — поясняет Брайан Маццео. — Именно так мы можем обнаружить не видимые глазом разрушения внутри моста».

Когда обычная пипетка не справляется, моделирование падения особо крупных капель переходит в «ручной режим».

Звук, вызываемый падением обычной дождевой капли, оказывается достаточным индикатором наличия пустот и трещин в железобетонной конструкции. Авторы работы доказали своими экспериментами, на что способны обычные капли. Сейчас они нацелены на разработку полевой системы анализа состояния мостового настила. «Мы хотели бы дать эксплуатационникам возможность проехать по мосту на скорости 40–48 км/ч, брызгая на него водой, чтобы в итоге вскрыть все его структурные дефекты, — говорит г-н Маццео. — Кажется, у этой технологии есть перспективы. Надо лишь до конца проработать её физику».

Помимо анализа состояния мостового настила, рассуждают исследователи, технология пригодится для неразрушающего контроля деталей и конструкций из композитных материалов, применяемых в авиационной и космической индустрии.

Соответствующее исследование опубликовано в журнале Non-Destructive Testing and Evaluation International.

Подготовлено по материалам Phys.Org.