Ваш регион: Санкт-Петербург 23:24 Мск 04.12.2016
Информационно-аналитический сервис
строительного сообщества
Публикации
18.09.2014

Технология Sensing skin: бетон, который может чувствовать трещины

Совсем недавно произошел очередной технологический прорыв в сфере "бетоностроения": в результате совместных исследований ученые из Институтов Северной Каролины и Восточной Финляндии изобрели технологию "чувствующей кожи" для бетонных конструкций.

Бетон - это всего лишь смесь щебня, песка, цемента, воды и химических присадок, которая по определению ничего чувствовать не может. И не может дать знать, когда с ним что-то не в порядке: например, если появилась трещина. Ведь, когда появляется трещина на коже (в морозную погоду), мы это чувствуем благодаря нервным импульсам, посылаемым из поврежденного места. Оно отзывается болью, которая заставляет нас на этот сигнал реагировать и как-то залечивать ранку. Было бы удобно, если бетонные здания могли бы действовать примерно также.

Так вот, теперь появилась технология, которая делает это возможным.

3d4a99a84676bab151ccdcdaf10567fe.png

По сути эта "кожа для бетона" - слой электропроводящего покрытия на основе краски, который наносится поверх установленных по всему периметру здания электродов. Далее вся система подключается к мощному компьютеру и специальная система пропускает слабый ток через пару близко расположенных электродов, постепенно перебирая все возможные их комбинации.

Когда ток проходит через электроды, компьютер фиксирует и записывает электрический потенциал всех электродов, входящих в систему. На основе этих данных высчитывается пространственно-распределенная удельная проводимость всего слоя "кожи". Если она уменьшается по сравнению со стандартным значением, значит - где-то возникло повреждение того или иного характера. 

Ученым удалось разработать алгоритм подсчетов, способный не только фиксировать наличие или отсутствие повреждений как таковых, но и алгоритм, позволяющий обнаружить точное местонахождение трещины.

Так как эта проблема является крайне сложной математической задачей, требующей не только выработки новых подходов, но и даже новых вычислительных методов, пока что система была протестирована лишь "лабораторно": на отдельных железобетонных балках около метра шириной. Однако ученые во главе с Акку Сеппаненом из Института Восточной Финляндии настроены более чем оптимистично и уже начали работу над тестированием и доработкой алгоритмов для применения на более сложных и объемных геометрических объектах, встречающихся в реальных условиях.

Отметим, что все сложности этой технологии на данный момент сосредоточены на вычислительной стороне. Что касается вопросов нанесения, тут все реально осуществимо без каких-либо существенных затруднений. Покрытие под пилотным название "Sensing skin" представляет собой краску, которую можно наносить как на строящиеся, так и на уже существующие конструкции. В него можно интегрировать различные проводящие материалы в зависимости от конкретных целей и задач. Например, использование медных компонентов серьезно удешевит технологию.

Так как четкое функционирование системы во многом зависит от грамотного размещения электродов, что, конечно же, потребует расчётов от квалифицированного специалиста, наверное ждать ее применения при строительстве каждой жилой многоэтажки, наверное, пока не стоит. Однако, такая технология может быть крайне полезна (если не сказать незаменима) для объектов, ассоциирующихся с высоким уровнем опасности, таких как АЭС, тоннели метрополитенов, транспортные тоннели большой протяженности, мосты и буквально любые объекты так-называемой "критической инфраструктуры" (такие как здравоохранение, экстренные службы, телеком и проч.).

(Полный текст исследования был опубликован в журнале "Smart Materials and Structures" за июнь 2014 года).
  0
  2467
Темы
Актуально
Обновляем внешний вид дома или квартиры: кладем декоративный камень
25.11 Обновляем внешний вид дома или квартиры: кладем декоративный камень
Отделка декоративной каменной плиткой сегодня становится популярным способом декора. Вот ряд советов по правильному применению этого материала.
 
  2508
Дом с мансардой. Особенности проектирования и строительства
25.11 Дом с мансардой. Особенности проектирования и строительства
Рассмотрим совместно с профессионалом основные нюансы возведения загородного дома с мансардой и выслушаем его рекомендации.
 
  3037