Швейцарски учени постигат значителен напредък в подобряването на експлоатационния срок на остаряващите бетонни мостове, след като разработват интелигентна стомана, която „запомня“ първоначалната си форма. При нагряване материалът се свива, затваря пукнатините и повишава здравината на конструкцията до два пъти.
Новата укрепваща система, която съчетава ултрависокопроизводителен фиброармиран бетон (UHPFRC) със стомана с памет за формата, може да се активира чрез нагряване, за да възстанови първоначалната си форма. Тя е разработена от учени от Швейцарските федерални лаборатории за наука и технологии за материалите (Empa).
Според екипа този високоякостен бетон може да се нанася директно върху плочите на мостовото покритие и е изключително плътен и устойчив на вода. В него е вградена конвенционална армировка от стомана, за да се увеличи неговата носеща способност.
Ангела Секейра Лемос, докторант и изследовател, работещ в Лабораторията за структурни инженерни изследвания, заявява, че красотата на усилващата система се крие в нейната простота.
Мостове, които се самовъзстановяват
При изпитванията хибридната система възстановява повредените плочи на мостовете, затваря съществуващите пукнатини и удвои тяхната носеща способност. Според информацията тя идва в критичен момент, тъй като много мостове в страната са построени преди 80-те години и наближават края на проектния си живот.
При сегашните реконструкции на мостове се полага слой ултрависокоякостен бетон (UHPFRC), подсилен с обикновена стоманена армировка, която новият подход заменя със специални стоманени пръти (Fe-SMA), които при нагряване до 200°C се стремят да се върнат към първоначалната си форма, създават вътрешно напрежение, затварят пукнатините в конструкцията и повишават здравината и експлоатационния живот на конструкцията без нужда от сложни обтягащи системи.
Нов стандарт за модернизация
За да възпроизведат реални повреди, изследователите умишлено напукват плочи, преди да ги укрепят. Една плоча е оставена непокътната като контролна. Останалите са модернизирани, като се използваше само UHPFRC или UHPFRC в комбинация с интелигентна стомана.
След това инженерите непрекъснато проследяват деформациите на плочите. Цифрови камери наблюдаваха пукнатините по бетонната повърхност, а по дължината на стоманените пръти (Fe-SMA) са вградени миниатюрни оптични сензори.
„Успяхме да покажем, че нашата система не само работи, но и може действително да възстанови съществуващите мостове“, заявява Секейра Лемос в изявление.
Материалът Fe-SMA е относително скъп, затова екипът препоръчва системата да се използва за силно деформирани или вече повредени инфраструктурни съоръжения. Възможните приложения включват балкони, плоски покриви и други бетонни части, където са необходими компактни решения за укрепване.
„Ако успеем да подсилим реален мост с нашата система, интересът от страна на индустрията вероятно ще нарасне бързо“, казва Секейра Лемос. „И с нарастването на търсенето, разходите за материали вероятно също ще спаднат – тогава тази технология би могла да доведе до трайна промяна в реновирането на мостове.“
Проектът е финансиран от Innosuisse – Швейцарската агенция за иновации – и е реализиран в партньорство с University of Applied Sciences of Eastern Switzerland, Empa spin-off re-fer, както и с Swiss Cement Industry Association.
Източник: InterestingEngineering
