Целта на тази статия е да покаже – как “мирният атом” помага в строителството и подържането на пътищата.
За първи път в света се появи установка, която дава възможност да се провери реално качеството на пътното покритие и структурата на дълбочина до 3 метра на новопостроените участъци от магистралите, както и степента на износване и деформиране на пътните настилки в експлоатация. Разработката е дело на предприятието на Държавната корпорация “Росатом”:
Как се роди идеята?
Разказва заместник генералният директор и директор на блока за управление на иновациите в Държавната корпорация “Росатом” – Вячеслав Першуков.
През 2011 година посещавах американските национални лаборатории за да се запозная с разработките им в областта на ядрените технологии. На е един от пътищата в Тексас вниманието ми беше привлечено от кола с характерната маркировка за радиационна опасност…Автомобилът просто беше спрял в зоната на пътните работи, но бях привлечен от факта на неговото присъствие. Такава картина да се види по руските пътища е практически невъзможно.
Обсъждайки този факт с член кореспондента на РАН Л.А.Большов, исках да разбера, съществуват ли методи за радиационен контрол и диагностика на състоянието на асфалтовото покритие. Тога ние разбрахме, че още никой не си отговорил на този прост въпрос. Така се роди идеята да пробваме с помощта на рентгеновото излъчване да видим (установим) структурата на пътното платно.
Защо рентген? Отговорът е много прост: тези методи за диагностика са широко известни при просветляване на телата и са достъпни за промишлено приложение.
Първите стъпки
В Държавната корпорация «Росатом» беше сформиран колектив за научно-изследователска и опитно-конструкторска работа (НИОКР) и само за половин година нашите специалисти извършиха редица експерименти с образци от пътни покрития за подбор на мощността и успяха да коректно да решат задачата, която априори се числеше към некоректните.
Непосредствената реализация
На следващия етап един от нашите институти се захвана с непосредствената реализация на проекта, слагайки необходимите електронни компоненти и микропроцесорни системи за приемане, обработка и предаване на данните; добавяйки технологията на георадара, която е широко известна не само в пътното строителство, но и при всякакви геоложки проучвания.
Така се получи ето такъв интересен образец на техниката. Най-главното – той може да работи в динамика, тоест дава възможност да се извършват измервания в движение с достатъчна за пътното строителство точност.
След направените лабораторни изследвания, ние заедно с пътните служби извършихме изпитания в реални условия и получихме забележително съвпадение на резултатите на измерванията в определени точки, чрез използване на стандартните технологии (сондиране с изваждане на ядро по цялата дълбочина и лабораторните му изследвания). Проверката за автентичност на разработката показва, че действително няма аналози.
Епилог
А що се отнася до колата, която ме вдъхнови в Америка, – тя просто е била предназначена за превоз на радиационни материали и не е имала никакво отношение към контролирането на състоянието на пътната настилка.
Какво в същност представлява и може КОНДОР?
Пълното наименование на изделието е: Многоканален скенер за динамичен контрол на пътното покритие
Основни задачи, които се решават
1. Динамичен контрол на плътността на горния слой на пътното покритие;
2. Динамичен контрол на коефициента на уплътняване на горния слой на пътното покритие;
3. Контрол на дебелината на слоевете на пътното покритие;
4. Динамичен контрол на надлъжния профил на пътното покритие;
5. Откриване на зони на овлажняване и неплътност на грунта, кухини, промити (отнесени от водата) участъци, чужди включвания и подземни комуникации
6. Геологично привързване на резултатите от изследванията.
Функционални блокове и възли
- Рентгенов измерител на плътност «X-road»;
- Георадар «GeoScan»с три антенни блока;
- Блок за събиране, обработка, съхраняване и визуализация на данните;
- Датчици за преместване;
- Датчик за измерване на профила;
- Датчик на системата за позициониране – GPS
Технически характеристики
1. Диапазон на контролираната плътност – 1000 до 3000 kg/m3 ;
2. Допустима неточност при измерване на плътността – до 50 kg/m3;
3. Максимална дълбочина на сондиране – 3 m;
4. Разрешаваща способност по дълбочина – 0,01 до 0,05 m;
5. Работен температурен диапазон – 0 до 40 оС;
6. Работна скорост – до 10 km/h.
7. Цялата информация, постъпваща от датчиците, включително и данните от GPS, се предава в лабораторията и се обработва, както в режим «on-line», така и дистанционно;
8. Електрозахранване – автономно, от акумулатор, осигуряващ 8 часа непрекъсната работа.
Конструкция
Установката «Кондор» се монтира в малко стандартно ремарке или в закрита каросерия на автомобил. За целите на изпитанията беше предпочетен първият вариант, поради възможността в автомобила да се разположи екипът с необходимото оборудване.
Радиационна защита
Установката има вграден генератор на рентгеново излъчване, което налага монтирането на два блока за биологична защита – вътрешен и външен. Мощността на дозата на разстояние 1 метър е по-малко от 1 μSv/h. В «Кондор» няма монтирани, традиционните за контролните прибори от този тип, радиоактивни източници и в изключено състояние, тя не представлява източник на радиационно излъчване, а емисии на радиоактивни продукти в околната среда са просто невъзможни поради отсъствието им в изделието.
Точно затова установката «Кондор» може да се причисли към екологично чистите технологии.
Принцип на действие
Принципът на работата на установката «Кондор», относно контрола на плътността на пътното покритие, се основава на ефекта на обратното разсейване на излъчването от рентгеновата тръба, насочено вертикално надолу. Резултатът е, че след специалната обработка на сигналите от датчиците се създава достоверна информация за състоянието на пътното покритие. Тази функция прави установката уникална.
За определяне разпределението на слоевете и дебелината на “пътното облекло”, което включва не само пластовете асфалт, но и пластовете от чакъл и пясък, установката използва георадар «GeoScan». Използват се общоизвестните принципи за измерване на разстояния, чрез радиовълни.
Трябва да се отбележи фактът, че именно електромагнитното сканиране дава реална възможност за предотвратяване на такива рискове, като пропадане на пътното платно. Сега благодарение на тази установка строителите ще могат точно да видят наличието на кухини и промити места. Сканирането в дълбочина се извършва в динамичен режим.
И още една немаловажна характеристика на пътното платно, която се измерва изключително прецизно са неравностите му.
Резултати от първите изпитания
Първите изпитания на опитния образец на установката “Кондор” са извършени на строящата се магистрала Москва – Санкт-Петербург. За тях са били избрани различни участъци с обща дължина около 3,5 километра.
Измерване на плътността на асфалта
Измерване на неравностите на пътното платно
Сканиране в дълбочина
структура на пътната настилка на участъка в дълбочина
Практически изводи за нашите условия
При използването на установката «Кондор»ще могат:
Да се проверяват всички готови участъци, като се откриват скритите дефекти в дълбочина и влошената плътност на асфалта. Последното води до появяване на язви по повърхността още след първите 1-2 зими, вследствие на замръзването на навлязлата в шуплите вода.
При сканиране на трасетата за строеж на пътища, много преди започването на реалното строителство, ще могат да се идентифицират архитектурните находки. Да се вземат решения за запазването им и да се отвори фронт за работа на археолозите. Така няма да има забавяне на строителството.
Превантивно да се изследват критичните участъци по пътищата за предсказване на очаквани свлачищни процеси или пропадане на част от пътното платно.
