Yksiulotteisen yhdistetyn lämmön- ja massansiirtomallin kelpoistaminen pienkokeilla

Suurin uhka betonirakenteiden paloturvallisuudelle on betonin räjähdysmäinen lohkeilu. Räjähdysmäinen lohkeilu on merkittävä riski erityisesti korkealujuusbetoneissa, joita käytetään mm. liikennetunneleissa ja korkeassa rakentamisessa. On todennäköistä, että lohkeilu on usean yhtäaikaisen fysikaalisen ilmiön seurausta. Monista tutkimuksista huolimatta räjähdysmäisen lohkeilun teoria ei ole valmis, ja lohkeilua esiintyy edelleen voimakkaissa tulipaloissa. Koska betonin palokäyttäytymisen kriittisten ilmiöiden teoria ei ole yhtenäistynyt, yleisesti käytössä olevia malleja ei ole. Kostean betonin simulointi edellyttää mm. lämmönjohtumisen sekä veden höyrystymisen ja kulkeutumisen mallintamista. Palosimulointeja tehdään yleisimmin Fire Dynamics Simulator (FDS) -ohjelmalla, jonka lämmönsiirtomalli pystyy nykyisellään laskemaan lämmönjohtumista 1D- tai 3D-rakenteissa, mutta muut betonin lohkeilun kuvaamiseen tarvittavat ominaisuudet puuttuvat. Nyt esiteltävä yksiulotteinen yhdistetty kosteuden- ja lämmönsiirtomalli, sekä mallin pohjalta toteutettu itsenäinen numeerinen ratkaisija, on ensiaskel betonin lohkeilun ennustamiseen huokospaineen avulla FDS:ssa. Malli ja sen numeerinen ratkaisija validoitiin lämmön- ja massansiirron osalta pienkokeilla, joiden tulosten perusteella mallin voidaan todeta mallintavan kokeissa havaittuja fysikaalisia ilmiöitä tarkasti.