Системы контроля уникальных мостов
Мосты — сооружения повышенного риска. При строительстве мостов в России создана многоуровневая система контроля качества, включающая контроль как со стороны генподрядчика и заказчика, так и со стороны государственных надзорных ведомств. Спектр применяемых приборов на таких сооружениях очень большой. Юрий Сафонов, кандидат технических наук, главный инженер ФКУ Упрдор "Тамань", рассказал "Науке" о томографии монолитных железобетонных конструкций и сварных соединений.
Еще в 1928 году профессор Ленинградского электротехнического института Сергей Соколов предложил для контроля строительных работ использовать ультразвук. Суть идеи в следующем: в исследуемый объект подаются ультразвуковые волны, ультразвук отражается от противоположной стенки и от внутренних пустот. Отраженные волны принимаются и выводятся на экран в форме эхограмм. Дефекты, встречающиеся на пути волны, влияют на эхограмму. По форме принятого сигнала можно судить о внутреннем состоянии объекта. Идея Соколова в послевоенные годы была применена на практике. С 1950-х годов ультразвук используется для измерения толщины металла, контроля сварных швов и поиска внутренних дефектов в металлах.
Но бетон, в отличие от металла, крайне неоднородный материал. Заполнители разных размеров, формы и плотности порождают хаотичное волновое отражение и ослабляют ультразвук, рассеивая и поглощая его. Все эти проблемы были решены в низкочастотном ультразвуковом томографе А1040 MIRA разработки научно-производственной фирмы "Акустические контрольные системы". Он позволил провести контроль конструкций из бетона, железобетона и камня при одностороннем доступе к ним — для определения целостности материала, поиска инородных включений и полостей, а также измерения толщины объекта. Данные представляются в виде томограмм по разрезам и в трехмерном виде.
В состав приборного обеспечения в последние годы входит высокочастотный ультразвуковой томограф на фазированных решетках. Его применение в разы (до 20 раз) увеличивает скорость контроля, а электронное сканирование сводит к минимуму человеческий фактор. Цель применения ультразвуковой фазированной решетки — надежное выявление дефектов разных типов, форм и ориентаций. Для этого проводят контроль объекта с разными углами ввода ультразвука. В обычных же пьезоэлектрических преобразователях угол ввода задается конструктивно, и для его изменения нужно использовать разные преобразователи, то есть проводить многократный контроль. А с помощью ультразвуковой фазированной решетки можно практически одновременно генерировать лучи под любыми углами, нужными для надежного выявления дефектов.