Корейские исследователи сообщают, что недавно разработали первый в мире инструмент для анализа бетонных конструкций, поврежденных огнем.
Исследования, которыми руководил Янсун Хео, проводились Департаментом пожарной безопасности Института компьютерных технологий (KICT). Считается, что институт располагает самым крупным исследовательским центром, посвященным пожарной безопасности в Корее, который был создан корейским правительством для улучшения стандартов пожарной безопасности и повышения качества жизни.
Согласно Национальной ассоциации пожарной безопасности, в 2020 году пожары нанесли ущерб различному имуществу на сумму 12,1 миллиардов долларов. Если рассматривать, какие повреждения огонь наносит бетону, то, как правило, продукты гидратации материала в цементной матрице химически разлагаются. Это, в свою очередь, приводит к растрескиванию и резкому снижению прочности.
В зависимости от объема повреждений, срок службы бетонной конструкции может быть полностью исчерпан.
До того, как в институте KICT были проведены эти исследования, не существовало общепринятого подхода к точной оценке степени повреждения бетона огнем. Хотя уже выходили статьи об исследованиях, направленных на такие аспекты, как визуальное наблюдение, испытание на сжатие, УФ-спектр и измерение объема кислорода, ни в одном из них не дается четких рекомендаций о замене или ремонте конструкций, переживших пожар.
Специалисты института KICT заявляют, что их инструмент для анализа бетонных конструкций (F2IS) может ответить на этот вопрос. Исследователи обнаружили, что, взяв образцы поврежденного огнем бетона весом всего 1-2 грамма с каждых 10 мм, можно сделать весьма ценные выводы.
Например, F2IS может успешно спрогнозировать температуру повреждения огнем с точностью более 80% и построить кривую зависимости температуры от времени для поверхности бетона. Инструмент также воспроизводит температуропроводность, используя метод трехмерного моделирования.
Чтобы выдать окончательное заключение, F2IS использует ряд протоколов:
- во-первых, инструмент размещается на месте пожара;
- во-вторых, составляется план отбора образцов бетонной конструкции, поврежденной огнем;
- в-третьих, составляется план экспериментов и подбираются средства для анализа конкретных образцов;
- в-четвертых, с помощью алгоритма определения химических свойств выделяются основные особенности образцов;
- и наконец, инструмент использует алгоритм технологии глубокого обучения для сравнения результатов определения химических свойств и стандартных данных, заложенных в базу.
Инструменту F2SI нужно менее двух недель на выполнение всех упомянутых выше процедур.
"После воздействия огня срок службы бетонных конструкций может истечь в течение двух недель в зависимости от степени повреждения. Чем больше объем пор в бетоне, вызванных воздействием огня, тем быстрее истечет срок службы", — говорит Хео. "Если конструкцию не собираются перестраивать, даже при небольших повреждениях необходимо незамедлительно провести диагностику и последующий ремонт".
Команда исследователей уже зарегистрировала оригинальную технологию, однако планирует продолжать поиск компаний, которым требуется инструмент F2IS для оценки поврежденных огнем бетонных конструкций. Помимо оценки поврежденного огнем бетона, инструмент F2IS помогает определить тип пожара, чем, как правило, занимаются специалисты.
Команда также планирует разработать систему химического восстановления разложившихся продуктов гидратации и физического заполнения трещин, вызванных воздействием огня, что, в свою очередь, поможет продлить оставшийся срок службы поврежденной бетонной конструкции.
