Хотя бетон можно изменить, чтобы помочь крошечным трещинам проявиться до того, как они станут катастрофическими, ученые обнаружили, что обычный бетон сам по себе довольно хорошо справляется с этой задачей. Ему просто нужен слой обычной краски и источник света.
Работая с коллегами из Кувейтского института научных исследований, исследователи из Университета Райса в Техасе недавно провели исследование по использованию углеродных нанотрубок для оптического обнаружения деформации в бетонных конструкциях.
При визуализации бетона, покрытого нанотрубками, ученые с удивлением обнаружили, что что-то еще внутри него флуоресцирует. При дальнейшем расследовании было обнаружено, что ответственность за это несут микроскопические кристаллы кремния в обычно используемом в бетоне портландцементе. Такие кристаллы, вероятно, образуются в цементе во время высокотемпературного производственного процесса и флуоресцируют в ближнем инфракрасном диапазоне при воздействии видимого света.
Команда нанесла непрозрачную черную краску на поверхность небольших бетонных блоков, а затем просверлила отверстия в этих блоках, чтобы они служили точками распространения трещин, которые образовывались при сжатии блоков. Эти трещины образовывались бы как в бетоне, так и в краске, идея заключалась в том, что краска защитит бетон от видимого света там, где он не поврежден, но пропустит свет там, где образовались трещины.
Конечно же, когда нагруженные блоки подвергались воздействию видимого света, а затем сканировались лазером, чувствительным к ближнему инфракрасному диапазону, было обнаружено, что даже самые мельчайшие трещины ярко флуоресцируют на темном фоне. Забегая вперед, ученые предполагают, что более практичным подходом было бы сначала наносить тонкий слой краски на новые бетонные конструкции, а затем периодически осматривать эти конструкции, подвергая их воздействию источника видимого света и фотографируя их камерой ближнего инфракрасного диапазона.
«Бетонные конструкции нуждаются в мониторинге, и это один из способов их мониторинга», — сказал профессор Райс Сатиш Нагараджайа. «Получить четкое представление о том, где находятся трещины, может быть очень важно в конструкциях, особенно в критических местах, где, как мы знаем, они будут подвергаться нагрузке».
Статья об исследовании была недавно опубликована в журнале Scientific Reports.
Источник: Rice University
