Подсветка микротрещин в бетоне

Для того, чтобы разрушение бетонных конструкций не привело к катастрофическим последствиям, важно своевременно выявлять микротрещины в бетоне.

Команда ученых из Университета Райса в Техасе и Кувейтского НИИ недавно провели исследование по использованию углеродных нанотрубок для оптического обнаружения деформации в бетонных конструкциях.

При визуализации бетона, покрытого нанотрубками, ученые с удивлением обнаружили, что внутри него что-то флуоресцирует. При дальнейшем исследовании было обнаружено, что это светятся микроскопические кристаллы кремния, которые содержатся в портландцементе, одного из составляющих бетонной смеси. Такие кристаллы образуются в цементе во время высокотемпературного производственного процесса и флуоресцируют в ближнем ИК-диапазоне при воздействии видимого света.

Команда нанесла непрозрачную черную краску на поверхность небольших бетонных блоков и просверлила в них отверстия – точки распространения трещин при сжатии блоков. Эти трещины образовывались как в бетоне, так и в краске, которая стала своего рода маркером, пропуская свет в поврежденных местах блоков.

Когда находящиеся под нагрузкой блоки подвергались воздействию видимого света, а затем сканировались лазером, чувствительным к ближнему ИК-диапазону, было обнаружено, что даже мельчайшие трещины ярко светятся на темном фоне. Учитывая результаты экспериментов, ученые предложили следующий метод определения микротрещин в бетоне: сначала наносится тонкий слой краски на новые бетонные конструкции, а затем периодически осматриваются эти конструкции, подвергая их воздействию источника видимого света и фотографируя их камерой ближнего ИК-диапазона.

По словам профессора Райс Сатиш Нагараджайа, получение четкого представления о том, где находятся трещины, очень важно особенно в критических местах бетонных конструкций, где, они будут подвергаться нагрузке.

Статья об исследовании была недавно опубликована в журнале Scientific Reports.