Väittelijä kehitti kolme tapaa arvioida betonirakenteiden kestävyyttä ja korroosion vaikutuksia (Väitös: MSc Woubishet Zewdu Taffese, 18.6.2020, tietojenkäsittelytiede)
Korroosio vaikuttaa merkittävästi teräsbetonirakenteiden kestävyyteen, ja sen aiheuttamat maailmanlaajuiset taloudelliset kustannukset rakenteiden huolto- ja korjaustöitten takia ovat vuosittain miljardiluokkaa. MSc Woubishet Taffese kehitti väitöstutkimuksessaan viitekehyksen, jonka avulla voidaan entistä paremmin arvioida korroosiolta suojaavien ratkaisujen luotettavuutta.
Korroosion alkusyynä on usein hiilidioksidin tai kloridin tunkeutuminen huokoiseen betoniin. Taffesen mukaan perinteiset menetelmät korroosiota aiheuttavien tekijöiden arviointiin eivät ota riittävän hyvin huomioon eri tekijöiden ja parametrien vuorovaikutuksia.
Taffese kehitti väitöstutkielmassaan viitekehyksen, jonka avulla voi arvioida korroosiolta suojaavien ratkaisujen luotettavuutta. Kehyksen pohjalta on mahdollista rakentaa datavetoisia malleja karbonatisoitumisen ja kloridirasituksen sekä hygrotermisen suorituskyvyn ennustamiseen. Kaikkia malleja varten kerättiin dataa pitkältä aikaväliltä kolmesta eri kenttäkokeesta.
Karbonatisoitumista ennustetaan integroidulla mallilla, jossa käytetään neuroverkkoja sekä tehostettuihin kokoonpanomenetelmiin perustuvia päätöspuita. Kokoonpanopäätöspuuhun pohjautuva kloridirasituksen ennustemalli arvioi kloridien tunkeutumiseen vaikuttavien tekijöiden merkitystä monista eri näkökulmista.
Keskeisimmät betonin rakenteeseen vaikuttavista tekijöistä kloridirasituksen suhteen ovat soran raekoko, käytettyjen pehmittimien määrä ja laatu sekä käytetyt sementtimateriaalit.
Hygrotermisen vuorovaikutuksen mallintamiseen on mahdollista kehittää neuroverkko, joka pyrkii ennustamaan korroosiota ja muita odottamattomia betonirakenteiden vaurioita.
– Hygroterminen vuorovaikutus vaikuttaa vahvisterakenteiden korroosion etenemiseen, ja sitä pyritään estämään erilaisilla pinnoiteratkaisuilla. Näiden ratkaisujen suojaavat ominaisuudet vaihtelevat, ja osin ne saattavat jopa aiheuttaa ei-toivottua rakenteiden heikkenemistä, Taffese kertoo.
Tuloksista apua kunnossapitosuunnitelmiin ja betoninvalmistukseen
Karbonatisoitumista ennustavan mallin suorituskyky paljastui vertailussa paremmaksi kuin perinteisten menetelmien. Tutkimuksessa paljastui, että pehmittimen ja ilman koostumuksen vaikutukset karbonatisoitumiseen ovat kuuden tärkeimmän tekijän joukossa kahdestakymmenestäviidestä tutkitusta tekijästä.
Hygrotermisen suorituskyvyn mallin havaittiin ennustavan suorituskykyä hyvin. Integroitu hygrotermisen suorituskyvyn malli ja data-analyysimenetelmä tunnisti pinnan suojausmenetelmät, jotka suojaavat korroosiolta sekä kemiallisilta ja roudan aiheuttamilta vaurioilta.
– Kaikki tutkielmassa korroosion arviointiin kehitetyt menetelmät ovat luotettavia ja helposti toistettavia, mikä auttaa ennakoivien kunnossapitosuunnitelmien tekemisessä. Lisäksi tutkielmassa havaittujen merkittävien korroosiota aiheuttavien tekijöiden tunnistaminen auttaa yrityksiä optimoimaan sekoitussuhteita betoninvalmistuksessa niin, että tuloksena saatavat teräsbetonirakenteet kestävät entistä paremmin karbonatisoitumista sekä kloridirasitusta. Tämä myös vähentää rakennusten elinkaarikustannuksia, tiivistää Taffese.
***
MSc Woubishet Zewdu Taffese esittää väitöskirjansa ”Data-Driven Method for Enhanced Corrosion Assessment of Reinforced Concrete Structures” julkisesti tarkastettavaksi Turun yliopistossa torstaina 18.6.2020 klo 12.00.
Turun yliopiston väitöstilaisuuksia ei koronavirustilanteen vuoksi järjestetä yleisötilaisuuksina. Väittelijä, vastaväittäjä ja kustos ovat vähintään ääniyhteydessä. Yleisön on mahdollista seurata väitöstä etäyhteyden kautta: https://utu.zoom.us/j/69790045131
Vastaväittäjänä toimii professori Artūras Kaklauskas (Vilnius Gediminas Technical University, Liettua) ja kustoksena professori Jouni Isoaho (Turun yliopisto). Tilaisuus on englanninkielinen. Väitöksen alana on tietojenkäsittelytiede.
Väitöskirjan lukukappale on yliopiston Natura-rakennuksen infopisteessä (kulku Vesilinnantien puoleisen ulko-oven kautta: Vesilinnantie 3, 20500 Turku), josta sitä voi pyytää puhelimitse (numero ulko-ovessa) arkisin klo 9–15 päivystävältä henkilökunnalta paikan päällä tutustuttavaksi.
Turun yliopisto seuraa aktiivisesti koronavirustilannetta ja viranomaisten ohjeita. Yliopisto päivittää ohjeitaan tilanteen mukaan. Ohjeet ja linkit löytyvät osoitteesta: utu.fi/koronavirus
> Väittelijän kuva
