Сталь з ефектом пам’яті може закривати тріщини в бетоні.
Дослідники зі Швейцарських федеральних лабораторій матеріалознавства та технологій (EMPA) розробили інноваційну систему зміцнення бетонних конструкцій, здатну самостійно усувати пошкодження.
В основі методу лежить використання розумної сталі із сплаву на основі заліза з ефектом пам’яті форми (Fe-SMA), яка при нагріванні до 190-200 градусів Цельсія відновлює свою структуру, затягуючи тріщини та суттєво підвищуючи несучу здатність об’єктів.
Актуальність розробки обумовлена станом критичної інфраструктури: більшість мостів у Європі та світі було збудовано до 1980-х років і зараз вичерпують свій проектний ресурс. Нова технологія пропонує поєднання надміцного фібробетону (UHPFRC) з арматурними стрижнями із спеціального сплаву. Цей бетон відрізняється надзвичайною щільністю та водостійкістю, що дозволяє його наносити безпосередньо на дорожні плити.
Принцип дії системи ґрунтується на фізичних властивостях сплаву Fe-SMA. Після закріплення стрижнів у конструкції їх піддають термічній обробці. Під впливом температури близько 200 градусів Цельсія арматури починає стискатися, намагаючись повернутись до своєї первісної форми. Оскільки стрижні жорстко утримуються бетоном, усередині конструкції виникає контрольована напруга. Це створює ефект пресування, що закриває тріщини, що вирівнюють деформовані елементи і фактично подвоюють міцність плити без використання громіздких механічних натяжних пристроїв.
Для перевірки концепції інженери провели випробування на повнорозмірних бетонних плитах довжиною 5 метрів та на моделях консольних настилів. Щоб максимально наблизити умови до реальних, дослідники навмисне пошкодили плити до появи тріщин. Процес оновлення відстежувався за допомогою високоточних цифрових камер та вбудованих волоконно-оптичних датчиків. Останні працюють за принципом телекомунікаційних кабелів, проте замість передачі даних аналізують розсіювання світла, що дозволяє фіксувати найменші деформації металу як реального часу.
Анжела Секвейра Лемос, наукова співробітниця Лабораторії структурної інженерії наголосила на простоті впровадження методу: достатньо закріпити стрижні та нагріти їх, після чого система спрацьовує автоматично. Випробування підтвердили, що подібний гібридний підхід значно перевершує традиційне армування за умов інтенсивного дорожнього руху.
Незважаючи на те, що матеріал Fe-SMA зараз дорожчий за звичайну сталь, розробники рекомендують використовувати його для точкової модернізації найбільш пошкоджених ділянок інфраструктури. Це дозволить суттєво продовжити термін експлуатації споруд, уникаючи витратних робіт з їхнього повного демонтажу та заміни.
