 |
Российские ученые разработали метод ранней диагностики влажности в мостовых конструкциях
Ученые ПНИПУ, МАДИ и РОСДОРНИИ усовершенствовали георадарное сканирование, создав специальное программное обеспечение, которое выявляет скопления влаги на ранней стадии в мостах, до появления видимых деформаций.
По данным Росавтодора, из 35 000 мостовых сооружений в России около 4000 находятся в аварийном или предаварийном состоянии. Это означает, что практически каждый девятый мост в стране требует повышенного контроля и ремонта. Одной из ключевых причин такой статистики является влага. Ее способность проникать вглубь строительных материалов считается одной из главных причин их преждевременного старения и разрушения.
Вредоносное воздействие воды проявляется через два основных механизма. Во-первых, она провоцирует коррозионные процессы в стальной арматуре, снижая ее прочностные характеристики. Во-вторых, циклы замерзания и оттаивания влаги в бетонном массиве создают внутренние напряжения, приводящие к образованию и развитию трещин. Эти процессы имеют накопительный эффект — с каждым сезоном повреждения усугубляются, постепенно снижая прочность конструкции и увеличивая риск обрушения.
Особую тревогу вызывает то, что все эти опасные процессы долгое время остаются совершенно невидимыми под слоем асфальта. Для оценки состояния мостовых сооружений применяются различные методы. Однако они имеют некоторых ограничения в выявлении скрытых угроз. Например, визуальный осмотр позволяет обнаружить только поверхностные дефекты, в то время как внутренние остаются незамеченными. Вскрытие покрытия является точечным и повреждающим — оно нарушает целостность гидроизоляционного слоя и требует последующей реконструкции поверхности, что может затянуться на долгий срок.
Более перспективным считается георадарное обследование (технология, использующая радиоволны для сканирования подземных структур), которое является бесконтактным способом. Георадары работают следующим образом: излучают короткие импульсы электромагнитных волн определенной частоты в исследуемый материал (например, грунт, асфальт, бетон) и регистрируют отраженные волны в виде черно-белых изображений (радарограмма). Анализируя разницу во времени прохождения сигнала и амплитуде отраженных сигналов, они способны определить наличие пустот, дефектов, изменение плотности основания, расположение арматуры и трубопроводов.
Однако такое обследование имеет ограниченную разрешающую способность: оно позволяет выявить только грубые деформации (прогибы слоев, смещения конструкций) и крупные полости (пустоты, трещины), но не способно обнаружить начальные стадии увлажнения материалов. Это означает, что к моменту обнаружения проблемы разрушительные процессы уже могут быть необратимыми.
Ученые Пермского Политеха, МАДИ и РОСДОРНИИ усовершенствовали данную технологию, создав специальное программное обеспечение, которое выявляет скопления влаги на ранней стадии, до появления видимых деформаций.
Суть технологии заключается в частотном анализе данных — математическом методе, который работает подобно музыкальному слуху. Программа анализирует не просто громкость отраженного сигнала, а его «тембр» (уникальную окраску звука). Поскольку влажная среда поглощает высокие частоты, делая сигнал более «глухим», это позволяет находить скрытые скопления воды, невидимые на стандартных радарограммах.
— Система работает по четкому алгоритму. Сначала георадар собирает данные, сканируя самые уязвимые места — границы между слоями дороги на пяти глубинах, от нижней части асфальта (6-9 см) до основания конструкции (18-21 см). Затем информация автоматически загружается в программу, где применяется ключевое правило: если «звонкий» сигнал 1200 МГц возвращается «оглушенным» на 400 МГц и ниже — это точный признак воды, — рассказал Андрей Кочетков, доктор технических наук, профессор кафедры «Автомобильные дороги и мосты» ПНИПУ.
То есть программа автоматически анализирует физические свойства материалов на разных глубинах и выявляет малейшие изменения влажности по объективным частотным характеристикам сигнала.
— Дальше результаты визуализируются в виде цветных спектральных карт, где красные области показывают сухие участки, а синие и фиолетовые зоны указывают на скопление влаги. Это позволяет проводить поточечное сканирование всей конструкции и выдавать готовый «диагноз» с точными координатами проблемных мест, — объяснил Андрей Кочетков.
Это значит, что диагностика мостов становится похожей на анализ тепловизора: вместо сложных графиков инженер видит наглядную цветную карту, где синие зоны четко показывают проблемные участки с влагой. Система не просто обнаруживает воду, а точно определяет ее местоположение по глубине и площади, формируя готовое техническое заключение с координатами для ремонта.
Главное преимущество разработки — ее практичность. Программа устанавливается на обычный компьютер, подключенный к георадару, не требуя доработки или изменения самого прибора. Инженер получает не сырые данные для анализа, а готовое заключение с конкретными рекомендациями по ремонту. Это значительно ускоряет процесс обследования и позволяет выявлять проблемы на ранней стадии, когда для их устранения требуются минимальные затраты, что значительно повышает безопасность и продлевает срок службы транспортной инфраструктуры.
Уникальность данного метода заключается также в том, что его можно легко сочетать с другими способами диагностики, например, с вибрационными испытаниями или тепловизорным сканированием. Его главная особенность — использование вероятностного анализа, который позволяет прогнозировать, как будут меняться ключевые параметры конструкции со временем и в разных ее точках.
На практике это означает переход от простой оценки прочности и трещиностойкости элементов моста к комплексному анализу рисков. Теперь можно определять опасные комбинации факторов (например, вибрация, перепады температур, коррозия, усталость материалов), которые по отдельности не критичны, и устанавливать минимально допустимый уровень риска для безопасности сооружения.
Контактное лицо: Фазлетдинова Эллина Руслановна (написать письмо автору)
Компания: ПНИПУ (все новости этой организации)
Добавлен: 10:29, 10.11.2025
Количество просмотров: 147
Страна: Россия
| Грибная перезагрузка: ученый Пермского Политеха рассказал, что меняется в лесу в конце лета, ПНИПУ, 11:07, 18.08.2026, Россия |
496 |
| Многие люди привыкли считать, что в августе лес продолжает давать те же грибы, что и в июле, только в больших количествах, но реальность гораздо сложнее. Ученый ПНИПУ рассказал, как меняется тихая охота в августе, почему сейчас так легко ошибиться и сорвать ядовитый двойник, и как правильно готовить августовские грибы. |
|
| Учёные ПНИПУ создали умные капсулы, которые удешевляют добычу нефти втрое, ПНИПУ, 17:05, 17.08.2026, Россия |
590 |
| Для добычи трудноизвлекаемой нефти используют специальный гель, чтобы создать трещины. После операции его нужно удалить, однако существующие средства срабатывают слишком рано или не выдерживают высоких температур. Учёные ПНИПУ создали новые капсулы для добычи, которые стоят в 3 раза дешевле аналогов. |
|
|
|
