УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВЕННОГО СОСТАВА ПРОДУКТОВ КОРРОЗИИ АРМАТУРЫ НА ТРУДНОДОСТУПНЫХ ПОВЕРХНОСТЯХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ

Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике средствами спектрального анализа материалов и может быть использована для определения продуктов коррозии на труднодоступных поверхностях железобетонных изделий, в том числе на внутренней поверхности подземной части железобетонных опор линий электропередач и контактной сети без их откопки, прямым инструментальным методом на основе лазерно-искровой эмиссионной спектрометрии (ЛИЭС).
Известен способ определения коррозионного состояния подземной части железобетонных опор контактной сети методом визуального осмотра путем откопки грунта (Указания по техническому обслуживанию и ремонту опорных конструкций контактной сети. Департамент электрификации и электроснабжения Министерства путей сообщения Российской Федерации. -М.: Трансиздат, 2003. 88 с). Визуальное обследование подземной части опор производится после откопки опоры на глубину до 1 м, при обнаружении повреждений в подземной части опор глубину откопки увеличивают для обеспечения устойчивости конструкций в этих случаях устанавливают временные оттяжки [1].
Недостатком данного способа является низкая точность за счет того, что в зависимости от стадии коррозионного разрушения арматуры на поверхности опоры может не быть явных признаков коррозии, а также высокая трудоемкость за счет необходимости откопки опоры.
Наиболее близким аналогом является способ определения коррозионного состояния подземной части железобетонных опор контактной сети, основанный на визуальном обследовании подземной части железобетонной опоры при помощи видеоэндоскопической системы. Через вентиляционное отверстие внутрь опоры опускается эндоскоп, видеоинформация о состоянии внутренней поверхности выводится на экран оператору и передается системе обработки изображений для автоматического распознавания дефектов и определения их размеров (Кандаев В.А., Авдеева К.В., Никифоров М.А. Способ определения коррозионного состояния подземной части железобетонных опор линий электропередач и контактной сети. МПК G01N 21/88, №2460062).
Недостатком данного метода является низкая достоверность, так как он основан на визуальном осмотре и затруднительно дать правильную оценку причин возникновения бурых пятен на внутренней поверхности железобетонной опоры.
Целью полезной модели является повышение достоверности при определении качественного и количественного состава продуктов коррозии на труднодоступных поверхностях железобетонных изделий, в том числе на поверхности подземной части железобетонных опор линий электропередач и контактной сети без их откопки путем применения инструментального метода диагностирования на основе лазерно-искровой эмиссионной спектрометрии (ЛИЭС).
Коррозия металлической арматуры может произойти вследствие воздействия на него атмосферных факторов, химических веществ, в частности карбонатов, хлоридов, сульфатов - эти вещества являются агрессивными. В железобетонных изделиях при образовании внутри бетона продуктов коррозии происходит его разрушение, появляются трещины, через которые проникает влага. В этом случае стальная арматура, ранее находившаяся под защитой бетона, попадет в агрессивную кислую среду. После окисления стали на ней образуются продукты коррозии, увеличивающие объем арматуры и приводящие в конечном итоге к разрушению бетона за счет повысившегося давления [2].
Продукты коррозии появляются на поверхности бетона при их переходе из внутренних слоев, содержащих стальную арматуру. Следовательно, проведение прямого инструментального метода оценки продуктов коррозии и их концентрации на труднодоступных поверхностях железобетонных изделий, в том числе на поверхности подземной части железобетонных опор, может дать достоверную информацию о коррозионном состоянии изделий и определить в дальнейшем остаточный ресурс их эксплуатации.
Полезная модель (фиг. 1) содержит лазер 1, спектрометр 2, волоконно-оптический кабель 3, на конце которого закреплено фокусирующее устройство 4, блок согласования 7 и управляющий компьютер 8. Объект исследования рассмотрим на примере внутренней поверхности полой железобетонной опоры 6, имеющей вентиляционное отверстие 5. Устройство позволяет проводить испытания внутренней поверхности подземной части опоры в ограниченном пространстве.
На фиг. 2 показана инструментальная часть устройства, содержащая лазер Л; спектрограф СП; детектор излучения ДТ (прибор с зарядовой связью); волоконно-оптический кабель ВОК; делитель пучка Д; вход В в волоконно-оптический кабель; фокусирующее устройство в виде сферических линз СЛ [3].
Устройство для определения количественного состава продуктов коррозии арматуры на труднодоступных поверхностях железобетонных изделий на основе лазерно-искровой эмиссионной спектрометрии (ЛИЭС) работает следующим образом (фиг. 1): через вентиляционное отверстие 5 опускается волоконно-оптический кабель 3, на конце которого закреплена фокусирующее устройство 4. ВОК с фокусирующим устройством 4 перемещают вдоль внутренней поверхности опоры 6 и делают необходимое количество измерений. Лазером Л (фиг. 2) вырабатывается импульс оптического излучения, который поступает на вход В волоконно-оптического кабеля ВОК, передается к участку исследуемой внутренней поверхности железобетонной опоры М и фокусируется при помощи фокусирующего устройства в виде сферических линз СЛ, взаимодействуя с которой образует микровспышку облака низкотемпературной плазмы П. В облако плазмы переходят химические элементы с поверхности контроля. По волоконно-оптическому кабелю отраженный свет попадает в спектрометр СП, проходя через делитель пучка Д и разлагается в линейчатый спектр, регистрируемый детектором ДТ. На выходе спектрометра информация о спектре представляется в виде цифровых отсчетов, содержащих информацию о количественном содержании продуктов коррозии. Полученные данные при помощи устройства согласования 7 (фиг. 1) передаются в управляющий компьютер 8, программное обеспечение которого осуществляет расчет количественного содержания продуктов коррозии.
Данное устройство повышает точность и достоверность при определении коррозионного состояния труднодоступных поверхностей железобетонных изделий, в том числе подземной части железобетонных опор линий электропередач и контактной сети за счет прямого инструментального метода контроля, снижения влияния человеческого фактора. Уменьшение трудоемкости заключается в отсутствии необходимости откопки опоры и снижения времени, необходимого на проведение анализа.
Список литературы
1. Кандаев А.В. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук: Совершенствование эксплуатационного контроля коррозионного состояния подземной части железобетонных опор контактной сети / Омский гос. ун-т путей сообщения, Омск. 2009. 20 с.
2. Кандаев В.А., Авдеева К.В., Никифоров М.А. Способ определения коррозионного состояния подземной части железобетонных опор линий электропередач и контактной сети. Патент №2460062, МПК G01N 21/88.
3. D.A. Cremers, L.J. Radziemski, Handbook of Laser-Induced Breakdown Spectroscopy, Second edition John Wiley & Sons, 2013. 388 p.