تشخیص فرسودگی فولادهای درون بتون

زمانی که از یک بلندی می افتید و یا با خودرویی تصادف می کنید، اولین کاری که یک پزشک انجام می دهد، انجام عکس برداری از استخوان هایتان برای ردیابی صدمه احتمالی است. اخیرا محققان با استفاده از همین اصل، البته به روشی مؤثرتر، سعی در شناسایی فرسودگی چارچوب های فولادی پل ها، جاده ها و دیگر ساختارهایی که دیگر کلنگی محسوب می شوند، قبل از اینکه تهدیدی به حساب آیند، دارند. این محققان روش غیرتهاجمی اثرانگشت طیفی را ایجاد کردند که به وسیله آن می توانند فرسودگی های بتونی را از همان اولین مراحل فرسودگی شناسایی کنند. وقتی آب و اکسیژن آهن را فرسوده می کنند، محصولات متفاوت اکسید آهن به همراه دو محصول معمول گوتیت و هماتیت تولید می شود. به طور مثال وقتی یک چکش زیر باران مدتی باقی می ماند، دچار زنگ زدگی می شود و این زنگ زدگی قهوه ای رنگ، نوعی ماده شیمیایی به نام گوتیت است. اما میله های فولادی کار گذاشته شده در بتون، هنگام فرسوده شدن، تولید ماده شیمیایی دیگری به نام هماتیت می کنند. محققان در حال حاضر با استفاده از تشعشع امواج در اندازه تراهرتز- امواج الکترومغناطیس با فرکانس های 10 تا 100 برابر بیشتر از امواج مایکروفر- می توانند وجود هر دو نوع ماده شیمیایی گوتیت و هماتیت را شناسایی کنند. با روش های تصویربرداری فعلی برای تشخیص فرسودگی ها، مقدار تغییرات موجود در میلگردهای درون بتون پل ها و یا هر ساختار دیگر، مانند ضخامتشان، بررسی می شوند. اما تشخیص فرسودگی با این روش، فقط زمانی جواب می دهد که فرسودگی تا حد ایجاد ترک در بتون پیش رفته باشد. روش شناسایی امواج ترا هرتز که اخیرا محققان ابداع کرده اند، به خوبی کار می کند و فرسودگی فولاد را بسیار زود نشان می دهد. زیرا گوتیت و هماتیت ماده های شیمیایی ضد فرو مغناطیس هستند. به عبارت دیگر یک جفت الکترون که در اتم های آهن این مواد کنار یکدیگر نشسته اند، در جهت های مخالف می چرخند و آن ها تحت تأثیر میدان های مغناطیسی بیرونی قرار نمی گیرند. اما الکترون های موجود در اتم های آهنربای خانگی که فرو مغناطیس است، در یک جهت می چرخند و آن ها یا جذب میدان های مغناطیسی بیرونی و یا از آن ها دور می شوند. امواج ترا هرتز جلوی چرخش یکی از این جفت الکترون ها را گرفته و جذب هماتیت یا گوتیت موجود در فولاد می شود. سپس با استفاده از ردیاب امواج میلی متری می توان شاهد جذب ضد فرو مغناطیس و ردیابی اولین مراحل فرسودگی در فولادهای درون بتون شد. محققان نام این روش را اثرانگشت طیفی گذاشته اند.