Ученые разработали метод выявления влаги в мостах до появления деформаций
Каждый девятый мост в России находится в аварийном состоянии, и основная причина разрушений — влага. Проникая вглубь конструкций, вода вызывает коррозию арматуры и разрушает бетон при замерзании. Эти процессы остаются невидимыми под слоем асфальта до момента серьезных повреждений. Современные методы диагностики имеют некоторые ограничения в выявлении угроз: визуальный осмотр позволяет обнаружить только поверхностные дефекты, а вскрытие дорожного полотна повреждает конструкцию. Георадарное сканирование, хотя и является бесконтактным, обнаруживает лишь крупные дефекты, но не начальные стадии увлажнения. В результате проблемы часто выявляются слишком поздно, когда структурные повреждения уже необратимы. Ученые Пермского Национального Исследовательского Политехнического Университета (ПНИПУ), Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ) и Российского дорожного научно-исследовательского института (РОСДОРНИИ) усовершенствовали данную технологию, создав специальное программное обеспечение, которая выявляет скопления влаги на ранней стадии, до появления видимых деформаций.
Статья опубликована в журнале «Транспорт. Транспортные сооружения. Экология» №2, 2025 год. Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
По данным Росавтодора, из 35 тысяч мостовых сооружений в России около четырех тысяч находятся в аварийном или предаварийном состоянии. Это означает, что практически каждый девятый мост в стране требует повышенного контроля и ремонта. Одна из ключевых причин такой статистики — влага. Ее способность проникать вглубь строительных материалов считается одной из главных причин их преждевременного старения и разрушения.
Вредоносное воздействие воды проявляется через два основных механизма. Во-первых, она провоцирует коррозионные процессы в стальной арматуре, снижая ее прочностные характеристики. Во-вторых, циклы замерзания и оттаивания влаги в бетонном массиве создают внутренние напряжения, приводящие к образованию и развитию трещин. Эти процессы имеют накопительный эффект — с каждым сезоном повреждения усугубляются, постепенно снижая прочность конструкции и увеличивая риск обрушения.
Особую тревогу вызывает то, что все эти опасные процессы долгое время остаются совершенно невидимыми под слоем асфальта. Для оценки состояния мостовых сооружений применяются различные методы. Однако они имеют некоторых ограничения в выявлении скрытых угроз. Например, визуальный осмотр позволяет обнаружить только поверхностные дефекты, в то время как внутренние остаются незамеченными. Вскрытие покрытия — точечное и повреждающее — оно нарушает целостность гидроизоляционного слоя и требует последующей реконструкции поверхности, что может затянуться на долгий срок.
Более перспективным считается георадарное обследование (технология, использующая радиоволны для сканирования подземных структур). Это бесконтактный способ. Георадары работают следующим образом: излучают короткие импульсы электромагнитных волн определенной частоты в исследуемый материал (например, грунт, асфальт, бетон) и регистрируют отраженные волны в виде черно-белых изображений (радарограмма). Анализируя разницу во времени прохождения сигнала и амплитуде отраженных сигналов, они способны определить наличие пустот, дефектов, изменение плотности основания, расположение арматуры и трубопроводов.
Однако такое обследование имеет ограниченную разрешающую способность: оно позволяет выявить только грубые деформации (прогибы слоев, смещения конструкций) и крупные полости (пустоты, трещины), но не способно обнаружить начальные стадии увлажнения материалов. Это означает, что к моменту обнаружения проблемы разрушительные процессы уже могут быть необратимыми.
Ученые Пермского Политеха, МАДИ и РОСДОРНИИ усовершенствовали данную технологию, создав специальное программное обеспечение, выявляющее скопления влаги на ранней стадии, до появления видимых деформаций.
Суть технологии заключается в частотном анализе данных — математическом методе, который работает подобно музыкальному слуху. Программа анализирует не просто громкость отраженного сигнала, а его «тембр» (уникальную окраску звука). Поскольку влажная среда поглощает высокие частоты, делая сигнал более «глухим», это позволяет находить скрытые скопления воды, невидимые на стандартных радарограммах.
— Система работает по четкому алгоритму. Сначала георадар собирает данные, сканируя самые уязвимые места — границы между слоями дороги на пяти глубинах, от нижней части асфальта (от шести до девяти сантиметров) до основания конструкции (от 18 до 21 сантиметра). Затем информация автоматически загружается в программу, где применяется ключевое правило: если «звонкий» сигнал 1200 мегагерц возвращается «оглушенным» на 400 мегагерц и ниже — это точный признак воды, — рассказал Андрей Кочетков, доктор технических наук, профессор кафедры «Автомобильные дороги и мосты» ПНИПУ.
То есть программа автоматически анализирует физические свойства материалов на разных глубинах и выявляет малейшие изменения влажности по объективным частотным характеристикам сигнала.
— Дальше результаты визуализируются в виде цветных спектральных карт, где красные области показывают сухие участки, а синие и фиолетовые зоны указывают на скопление влаги. Это позволяет проводить поточечное сканирование всей конструкции и выдавать готовый «диагноз» с точными координатами проблемных мест, — объяснил Андрей Кочетков.
Это значит, что диагностика мостов становится похожей на анализ тепловизора: вместо сложных графиков инженер видит наглядную цветную карту, где синие зоны четко показывают проблемные участки с влагой. Система не просто обнаруживает воду, а точно определяет ее местоположение по глубине и площади, формируя готовое техническое заключение с координатами для ремонта.
Главное преимущество разработки — ее практичность. Программа устанавливается на обычный компьютер, подключенный к георадару, не требуя доработки или изменения самого прибора. Инженер получает не сырые данные для анализа, а готовое заключение с конкретными рекомендациями по ремонту. Это значительно ускоряет процесс обследования и позволяет выявлять проблемы на ранней стадии, когда для их устранения требуются минимальные затраты, что значительно повышает безопасность и продлевает срок службы транспортной инфраструктуры.
Уникальность данного метода заключается также в том, что его можно легко сочетать с другими способами диагностики, например, с вибрационными испытаниями или тепловизорным сканированием. Его главная особенность — использование вероятностного анализа, который позволяет прогнозировать, как будут меняться ключевые параметры конструкции со временем и в разных ее точках.
На практике это означает переход от простой оценки прочности и трещиностойкости элементов моста к комплексному анализу рисков. Теперь можно определять опасные комбинации факторов (например, вибрация, перепады температур, коррозия, усталость материалов), которые по отдельности не критичны, и устанавливать минимально допустимый уровень риска для безопасности сооружения.
Telegram 
Дзен 
VK Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Нуклеосомы — основные «катушки» упаковки ДНК — почти всегда находятся в искаженном состоянии, а не в аккуратной и стабильной форме, как считалось десятилетиями. Именно через такие микроскопические изменения, как выяснили ученые, клетка регулирует работу генов — а значит, управляет развитием, реакцией на внешние раздражители и даже возникновением болезней.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
На границе возможностей оптоволокна лазерный пучок самоорганизовывается в мощный, сфокусированный луч-иглу. Параметры этого излучения таковы, что позволяют в реальном времени без дополнительных ухищрений рассматривать клеточные процессы.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно