Hitech logo

новые материалы

Умная сталь сама заделывает трещины в мостах

TODO:
Георгий ГоловановСегодня, 03:22 PM

Многие мосты Швейцарии, построенные до 1980-х годов, приближаются к окончанию срока службы. Традиционное решение включает нанесение дополнительного слоя высокопрочного бетона с обычной стальной арматурой. Новая технология заменяет арматуру стержнями из стали с памятью формы. В разработке впервые были объединены два передовых материала: сверхвысокопрочный фибробетон и сталь с памятью формы на основе железа.

Самые интересные технологические и научные новости выходят в нашем телеграм-канале Хайтек+. Подпишитесь, чтобы быть в курсе.

Принцип работы технологии основан на эффекте памяти формы: после установки стальные стержни нагревают до 200 °C, и они пытаются вернуться в исходную форму. Поскольку бетон препятствует движению, в материале возникают внутреннее напряжение, которое закрывает трещины, приподнимает деформированные элементы и продлевает срок службы моста без сложных натяжных устройств.

«Красота этой системы укрепления в ее простоте, — сказала Анжела Секейра Лемос из Швейцарской федеральной лаборатории материаловедения и технологий (Empa), руководитель исследования. — Вы закрепляете стержни, нагреваете их, и они делают все остальное сами».

В крупномасштабных испытаниях команда использовала пять пятиметровых бетонных плит, имитирующих консольные мостовые настилы. Исследователи сначала преднамеренно повредили плиты, имитируя реальное состояние мостов, а затем укрепили их. При нагреве стержней Fe-SMA существующие трещины закрылись, а остаточные деформации полностью исчезли.

Испытания показали, что как традиционное усиление, так и новая система повышают несущую способность как минимум вдвое. В условиях обычной эксплуатации — например, под воздействием дорожного движения — комбинация фибробетона и стали с памятью формы показала себя превосходно: плиты стали жестче, замедлилось накопление деформаций.

Материалы пока остаются дорогими, поэтому система наиболее эффективна для сильно деформированных или уже поврежденных мостов, где обычные методы реставрации перестают работать. Технология также может применяться в строительстве зданий — на балконах или плоских крышах, где требуются компактные решения и хорошая гидроизоляция.

Легкий и, одновременно, прочный материал разработали специалисты из США. Новый композитный пенометалл способен выдерживать многократные нагрузки при экстремально высоких температурах и может найти применение в автомобильной промышленности и атомной энергетике.