ИСТИНА

Проект направлен на разработку лазерно-искрового эмиссионного метода определения ряда неметаллов (хлора, серы, углерода) в строительных материалах и конструкциях. Известно, что изменение содержания вышеуказанных элементов оказывает влияние на прочностные характеристики и соответственно приводит к деструкции железобетонных изделий и конструкций. Для выполнения поставленной задачи будут проведены исследования по выявлению фундаментальной связи между механопрочностными свойствами (прочность, твердость, напряжения и т.д.) материалов и параметрами лазерно-индуцированной плазмы (интенсивностью линий, температурой и электронной плотностью), образующейся при воздействии лазерного излучения на исследуемый образец. Будет изучено изменение свойств лазерно-индуцированной плазмы (интенсивности аналитических линий, температуры и электронной плотности), формируемой на поверхности материалов, в зависимости от физико-химических свойств объектов. Будут найдены оптимальные условия регистрации эмиссионного S, C, Cl, а также и опорных сигналов (фоновый или суммарный эмиссионный, внутренний стандарт, оптоакустический). Поиск корреляций между эмиссионным и опорными сигналами будет использован для коррекции изменения эмиссионного сигнала от импульса к импульсу и от образца к образцу. В свою очередь выявление корреляций между прочностными характеристиками строительных материалов со свойствами лазерной плазмы позволит осуществлять экспертизу состояния эксплуатируемых железобетонных конструкций и сооружений как в стационарных лабораторных, так и в полевых условиях. Российские и белорусские участники проекта (Химический факультет МГУ имени М.В.Ломоносова и Институт физики им. Б.И.Степанова НАН Белоруссии) имеют большой опыт в разработке лазерных методов спектрального анализа, разработке и создании лазерных спектрометров. Результаты, полученные в результате выполнения настоящего проекта позволят разработать требования к лазерному микрозонду и создать макет мобильного варианта лазерного спектрометра, позволяющего в полевых условиях контролировать изменение компонентного состава материала бетона для ранней диагностики состояния потенциально аварийных строительных объектов. Мобильный лазерный спектрометр третьего поколения с двухимпульсной абляцией и диодной накачкой активной среды, а также разработанные методики планируется внедрить в контрольно-диагностическую деятельность органов МЧС.

Разработан корреляционный способ выбора внутреннего стандарта, позволяющий выбирать сигнал сравнения без предварительной идентификации спектров. Сигнал сравнения выбранный в соответствии с корреляционным критерием, улучшает воспроизводимость как при наличие локального термодинамического равновесия в плазме так и в его отсутствие. Впервые достигнуты пределы обнаружения хлора (80 ppm) в бетоне на воздухе методом ЛИЭС ниже уровня, вызывающего деградацию строительных конструкций. Показано, что процесс карбонизации бетонов можно оценивать с помощью ЛИЭС по содержанию углерода. Фоновый уровень углерода в бетонах после затвердевания оценен в 0,27 мас.% Создан прототип мобильной ЛИЭС системы для экспрессной диагностики состава материалов с двухимпульсной системой испарения пробы. Мобильная система может использоваться для диагностики наличия сульфатной коррозии в бетонах, а также выявлять опасные уровни накопленного хлора в ряде типов ненапряженных железобетонных конструкций. Показана возможность экспертизы строительных конструкций на наличие хлоридной коррозии непосредственно в процессе эксплуатации объекта (на примере купола аквапарка).