Διερεύνηση δυνατοτήτων συμβολής μεθόδων μη καταστρεπτικού ελέγχου στη διάγνωση και στον έλεγχο ποιότητας δομικών υλικών με έμφαση στην αειφόρο κατασκευή
Authors: Κατσιώτης Νικόλαος 
Published: August 2021

Στην παρούσα Διδακτορική Διατριβή παρουσιάζεται η διερεύνηση των δυνατοτήτων συμβολής μεθόδων μη-καταστρεπτικού ελέγχου στη διάγνωση και στον έλεγχο ποιότητας δομικών υλικών με έμφαση στην Αειφόρο Κατασκευή. Ως προς το παραπάνω σκοπό, πραγματοποιήθηκε εκτενής μελέτη των υπό έρευνα δομικών υλικών (δοκιμίων σκυροδεμάτων 5 συνθέσεων, έκαστη σύνθεση αποτελούμενη από διαφορετικό τύπο, ποιότητα και κατηγορία αντοχών του περιεχόμενου τσιμέντου) μέσω τόσο συμβατικών/παραδοσιακών (καταστρεπτικών) τεχνικών ανάλυσης όσο και καινοτόμων μη-καταστρεπτικών τεχνικών χαρακτηρισμού.Η μέθοδος που αναπτύχθηκε στα πλαίσια της παρούσας Διδακτορικής Διατριβής αφορά την συνδυαστική και συνεργατική εφαρμογή των μη-καταστρεπτικών τεχνικών της Μικροσκοπίας Οπτικών Ινών και της Ψηφιακής Επεξεργασίας Εικόνας. Περισσότερο συγκεκριμένα, παρασκευάσθηκαν δοκίμια σκυροδεμάτων στον ξυλότυπο (“καλούπι”) των οποίων είχε προσαρμοστεί κατάλληλο πλαίσιο (“παράθυρο”) παρατήρησης και λήψης εικόνων μέσω του οποίου εφαρμόστηκε Μικροσκοπία Οπτικών Ινών σε τακτά διαστήματα πραγματικού χρόνου (“real-time”) κατά την διάρκεια της τοποθέτησης/σκυροδέτησης αυτών. Εν συνεχεία, οι εικόνες υφής αυτές επεξεργάστηκαν κατάλληλα μέσω αλγορίθμου Ψηφιακής Επεξεργασίας Εικόνας (ο οποίος αναπτύχθηκε και αριστοποιήθηκε για τις ανάγκες της συγκεκριμένης Έρευνας και εφαρμογής) σε υπολογιστικό περιβάλλον MatLab®, και εξήχθησαν ποσοτικές πληροφορίες χαρακτηρισμού της δεδομένης εικόνας ανά χρονική στιγμή λήψης αυτής.Τα πειραματικά αποτελέσματα αυτά τροφοδοτήθηκαν αυτομάτως (και σε πραγματικό χρόνο - “real-time”) σε κατάλληλη πληροφοριακή γνωσιακή βάση δεδομένων, η οποία αποτέλεσε το έναυσμα για περαιτέρω αξιοποίηση των περιεχόμενων πληροφοριών, υπό την μορφή εύρεσης και έκφρασης κατάλληλου μαθηματικού συσχετισμού (“correlation”). Εν συνεχεία και βάσει του αναπτυχθέντος ημιεμπειρικού μαθηματικού μοντέλου, έλαβε χώρα μετάβαση σε έμπειρο σύστημα υποστήριξης απόφασης (“expert system”), ικανό να ανταποκρίνεται στις ανάγκες της Κατασκευής (σε πραγματικό τόπο, χρόνο και κλίμακα).Στα Συμπεράσματα της παρούσας Διδακτορικής Διατριβής συμπεριλαμβάνεται η επιτυχής συνδυαστική αξιοποίηση μη-καταστρεπτικών τεχνικών Μικροσκοπίας Οπτικών Ινών και Ψηφιακής Επεξεργασίας Εικόνας ως προς την λήψη αντιπροσωπευτικών επιφανειακών εικόνων υφής/μικροδομής (“image patterns”) σε ορισμένες χρονικές στιγμές αμέσως μετά την έναρξη της σκυροδέτησης (αρχή,+ 5, +10, +15, +20, +25, +30, +40, +50, 60λεπτά). Οι ληφθείσες ψηφιακά επεξεργασμένες εικόνες μικροδομής συσχετίστηκαν (μέσω εκτεταμένου προγράμματος γραμμικών παλινδρομήσεων) με τις τελικές μηχανικές αντοχές των παραχθέντων σκυροδεμάτων και συμπεραίνεται η εντονότερη βαρύτητα/σχέση των μορφολογικών παραμέτρων του “κεντροειδούς” και του “αριθμού Euler” (καθόλες τις χρονικές στιγμές), σε μεγέθυνση 25x και όριο κατωφλίωσης/threshold 110. Πέραν αυτών, η αποτίμηση της μικροδομής από τα ληφθέντα image pattern ενσωματώνεται επιτυχώς σε εξειδικευμένη γνωσιολογική βάση δεδομένων και η Γνώση αυτή μετατρέπεται (μέσω τεχνητής νοημοσύνης και εφαρμογής γενετικών αλγορίθμων σε περιβάλλον MatLab®) σε έμπειρο σύστημα (“expert system”) υποβοήθησης/υποστήριξης αποφάσεων (“decision support system”) Αειφορίας στην Κατασκευή.