Như chúng ta đã biết, rỉ sét là một quá trình không thể tránh khỏi trong các cấu trúc xây dựng. Đặc biệt đối với các cơ sở hạ tầng như những cây cầu bê tông cốt thép, những hư hại do phần thép bên trong bị rỉ có thể dẫn tới một kết cục thảm khốc. Phát hiện những chỗ rỉ sét trước khi quá muộn luôn là một thử thách khó khăn đối với các kỹ sư và các nhà khoa học. Tuy nhiên, mối lo ngại này có thể phần nào được giải tỏa bởi gần đây, các chuyên gia tại viện nghiên cứu hệ thống và bản mạch vi điện tử Fraunhofer IMS, Duisburg, CHLB Đức đã phát triển một hệ thống báo động rỉ sét sớm và kịp thời nhất.
Những cây cầu bê tông được thiết kế để có thể tồn tại trong thời gian rất lâu. Chúng phải đủ vững chắc để chống lại băng giá, nhiệt độ cao, mật độ giao thông lớn và khí xả từ các phương tiện lưu thông. Tại các quốc gia có mùa đông lạnh và tuyết rơi dày đặc, người ta sử dụng nhiều loại muối rải đường khác nhau để làm tan băng và đương nhiên, muối sẽ gây ảnh hưởng đến thép.
Trên các cây cầu tại Đức, lớp băng đóng trên mặt đường được rải muối và khi tan ra, chúng phân rã thành các thành phần ion, ion này xâm nhập vào lớp kiềm bảo vệ dày 5cm của bê tông. Sau đó, muối tiếp tục ngấm vào các thanh thép vốn được sử dụng để gia cố bê tông. Thép bị muối ăn mòn khiến cấu trúc bê tông bị hư hại và làm cầu yếu đi. Những vết nứt bắt đầu xuất hiện và đây cũng là dấu hiệu cho biết cầu sắp sập.
Từ trước đến nay, cách kiểm tra hiệu quả nhất để xác định mức độ xâm nhập và phá hủy của ion lên kết cấu thép trong bê tông đó là người công nhân phải gõ lên khối bê tông cốt thép nhằm tìm kiếm những hốc rỗng vốn là dấu hiệu cho biết sự ăn mòn.
Tuy nhiên, các chuyên gia tại viện Frauhofer cho biết loại cảm biến-thu phát tín hiệu mới có thể liên tục đo đạt và theo dõi mức độ tấn công của ion xâm nhập vào bê tông.
Thiết bị phát hiện rỉ sét gồm 2 phần hoạt động: một cảm biến và một bộ thu phát không dây. Cảm biến bao gồm các dây dẫn rất mảnh bằng sắt đan chéo nhau và được đặt theo các khoảng cách đều nhau bên trong bê tông.
Theo nhà nghiên cứu Frederic Meyer: "Nếu muối tan tiếp xúc với những sợi dây bằng sắt này, dây sẽ bắt đầu bị rỉ và đứt gãy. Số lượng dây dẫn thiếu hụt sẽ cho biết tầm lan rộng của sự ăn mòn và độ sâu mà các ion xâm nhập qua lớp bảo vệ bê tông. Điêu này cho phép chúng tôi xác định khi nào cần phải sửa chữa bảo trì lại cây cầu."
Bộ thu phát sóng không giây sẽ truyền các dữ liệu đến một thiêt bị đọc do các công nhân công trình điều khiển,
Meyer cho biết: "Bộ thu phát sóng của chúng tôi thực hiện công tác đo đạt ăn mòn và chúng không lấy năng lượng từ pin mà từ một trường từ tính. Điều này có nghĩa bộ thu phát sóng không cần phải thay thế và có thể tồn tại trong kết cấu bê tông gần như vĩnh cửu."
Những cây cầu bê tông được thiết kế để có thể tồn tại trong thời gian rất lâu. Chúng phải đủ vững chắc để chống lại băng giá, nhiệt độ cao, mật độ giao thông lớn và khí xả từ các phương tiện lưu thông. Tại các quốc gia có mùa đông lạnh và tuyết rơi dày đặc, người ta sử dụng nhiều loại muối rải đường khác nhau để làm tan băng và đương nhiên, muối sẽ gây ảnh hưởng đến thép.
Trên các cây cầu tại Đức, lớp băng đóng trên mặt đường được rải muối và khi tan ra, chúng phân rã thành các thành phần ion, ion này xâm nhập vào lớp kiềm bảo vệ dày 5cm của bê tông. Sau đó, muối tiếp tục ngấm vào các thanh thép vốn được sử dụng để gia cố bê tông. Thép bị muối ăn mòn khiến cấu trúc bê tông bị hư hại và làm cầu yếu đi. Những vết nứt bắt đầu xuất hiện và đây cũng là dấu hiệu cho biết cầu sắp sập.
Từ trước đến nay, cách kiểm tra hiệu quả nhất để xác định mức độ xâm nhập và phá hủy của ion lên kết cấu thép trong bê tông đó là người công nhân phải gõ lên khối bê tông cốt thép nhằm tìm kiếm những hốc rỗng vốn là dấu hiệu cho biết sự ăn mòn.
Tuy nhiên, các chuyên gia tại viện Frauhofer cho biết loại cảm biến-thu phát tín hiệu mới có thể liên tục đo đạt và theo dõi mức độ tấn công của ion xâm nhập vào bê tông.
Thiết bị phát hiện rỉ sét gồm 2 phần hoạt động: một cảm biến và một bộ thu phát không dây. Cảm biến bao gồm các dây dẫn rất mảnh bằng sắt đan chéo nhau và được đặt theo các khoảng cách đều nhau bên trong bê tông.
Theo nhà nghiên cứu Frederic Meyer: "Nếu muối tan tiếp xúc với những sợi dây bằng sắt này, dây sẽ bắt đầu bị rỉ và đứt gãy. Số lượng dây dẫn thiếu hụt sẽ cho biết tầm lan rộng của sự ăn mòn và độ sâu mà các ion xâm nhập qua lớp bảo vệ bê tông. Điêu này cho phép chúng tôi xác định khi nào cần phải sửa chữa bảo trì lại cây cầu."
Bộ thu phát sóng không giây sẽ truyền các dữ liệu đến một thiêt bị đọc do các công nhân công trình điều khiển,
Meyer cho biết: "Bộ thu phát sóng của chúng tôi thực hiện công tác đo đạt ăn mòn và chúng không lấy năng lượng từ pin mà từ một trường từ tính. Điều này có nghĩa bộ thu phát sóng không cần phải thay thế và có thể tồn tại trong kết cấu bê tông gần như vĩnh cửu."
Nguồn: Gizmag
.
