Научная статья на тему 'ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗГИБАЕМЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, ИМЕЮЩИХ ПОВРЕЖДЕНИЯ АРМАТУРЫ ВСЛЕДСТВИЕ КОНТАКТА С ХЛОРИДНОЙ АГРЕССИВНОЙ СРЕДОЙ'

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗГИБАЕМЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, ИМЕЮЩИХ ПОВРЕЖДЕНИЯ АРМАТУРЫ ВСЛЕДСТВИЕ КОНТАКТА С ХЛОРИДНОЙ АГРЕССИВНОЙ СРЕДОЙ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
36
9
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ / ХЛОРИДНАЯ СРЕДА / КОРРОЗИЯ / АРМАТУРА / ДЕГРАДАЦИЯ / НЕСУЩАЯ СПОСОБНОСТЬ / УСИЛЕНИЕ / ЭКСПЕРИМЕНТ / СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Римшин Владимир Иванович, Сулейманова Людмила Александровна, Амелин Павел Андреевич, Крючков Андрей Александрович

В статье описана методика экспериментального исследования, основанная на проведении испытаний, поврежденных изгибаемых железобетонных элементов в зоне чистого изгиба. Была разработана методика испытания, основанная на применении ускоренного электрохимического метода повреждения элемента. В ходе исследования были определены физико-механические характеристики и построены диаграммы деформирования вспомогательных образцов бетона и арматуры, проанализированы параметры повреждения стальной арматуры растянутой зоны, такие как уменьшение поперечного сечения и деградация материала. Использовались различные методы контроля и измерений для оценки степени повреждений и определения прочностных характеристик образцов. Результаты экспериментальных исследований позволили построить диаграммы деформаций по высоте сечения элементов, деформации сжатой и растянутой зоны элементов серии по граням, опытные диаграммы момент-прогиб, выявить характер протекания коррозионных процессов, трещинообразования и разрушения элемента, что показало степень влияния хлоридной агрессивной среды на повреждения арматуры и определить параметры, которые приводят к ухудшению несущей способности и увеличению деформативности железобетонных элементов. Полученные данные являются ценными для оценки повреждений, разработки методов реконструкции и усиления железобетонных конструкций, подверженных воздействию хлоридных агрессивных сред.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Римшин Владимир Иванович, Сулейманова Людмила Александровна, Амелин Павел Андреевич, Крючков Андрей Александрович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

EXPERIMENTAL STUDIES OF BENT REINFORCED CONCRETE ELEMENTS WITH REINFORCEMENT DAMAGE DUE TO CONTACT WITH AN AGGRESSIVE CHLORIDE ENVIRONMENT

The article describes a method of experimental research based on testing damaged bent reinforced concrete elements in the zone of pure bending. A test procedure was developed based on the use of an accelerated electrochemical method of damage to the element. In the course of the study, the physical and mechanical characteristics were determined and deformation diagrams of auxiliary concrete and reinforcement samples were constructed, the parameters of damage to steel reinforcement of the stretched zone, such as a reduction in cross-section and degradation of the material, were analyzed. Various control and measurement methods were used to assess the degree of damage and determine the strength characteristics of the samples. The results of experimental studies made it possible to construct diagrams of deformations along the cross-section height of elements, deformations of the compressed and stretched zones of the series elements along the faces, experimental moment-deflection diagrams, to identify the nature of corrosion processes, cracking and destruction of the element, which showed the degree of influence of the chloride aggressive environment on damage to the reinforcement and to determine the parameters that lead to deterioration of the bearing capacity and to increase the deformability of reinforced concrete elements. The data obtained are valuable for damage assessment, development of methods for reconstruction and reinforcement of reinforced concrete structures exposed to chloride aggressive environment.

Текст научной работы на тему «ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗГИБАЕМЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, ИМЕЮЩИХ ПОВРЕЖДЕНИЯ АРМАТУРЫ ВСЛЕДСТВИЕ КОНТАКТА С ХЛОРИДНОЙ АГРЕССИВНОЙ СРЕДОЙ»

МЕХАНИКА ДЕФОРМИРУЕМОГО ТВЕРДОГО ТЕЛА

Научная статья УДК 69.059

ГРНТИ: 67 Строительство и архитектура

ВАК: 1.1.8. Механика деформируемого твердого тела; 2.1.1 Строительные конструкции, здания

и сооружения, 2.1.9. Строительная механика

doi:10.51608/26867818_2023_3_138

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗГИБАЕМЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, ИМЕЮЩИХ ПОВРЕЖДЕНИЯ АРМАТУРЫ ВСЛЕДСТВИЕ КОНТАКТА С ХЛОРИДНОЙ АГРЕССИВНОЙ СРЕДОЙ

© Авторы 2023 РИМШИН Владимир Иванович

SPIN: 9629-5322 член-корреспондент РААСН, Заслуженный строитель РФ,

AuthorlD: 420903 доктор технических наук, профессор

ORCID 0000-0003-0209-7726 Научно-исследовательский институт строительной физики

Аннотация. В статье описана методика экспериментального исследования, основанная на проведении испытаний, поврежденных изгибаемых железобетонных элементов в зоне чистого изгиба. Была разработана методика испытания, основанная на применении ускоренного электрохимического метода повреждения элемента. В ходе исследования были определены физико-механические характеристики и построены диаграммы деформирования вспомогательных образцов бетона и арматуры, проанализированы параметры повреждения стальной арматуры растянутой зоны, такие как уменьшение поперечного сечения и деградация материала. Использовались различные методы контроля и измерений для оценки степени повреждений и определения прочностных характеристик образцов. Результаты экспериментальных исследований позволили построить диаграммы деформаций по высоте сечения элементов, деформации сжатой и растянутой зоны элементов серии по граням, опытные диаграммы момент-прогиб, выявить характер протекания коррозионных процессов, трещинообразования и разрушения элемента, что показало степень влияния хлоридной агрессивной среды на повреждения арматуры и определить параметры, которые приводят к ухудшению несущей способности и увеличению деформативности железобетонных элементов. Полученные данные являются ценными для оценки повреждений, разработки методов реконструкции и усиления железобетонных конструкций, подверженных воздействию хлорид-ных агрессивных сред.

Ключевые слова: железобетонные элементы; хлоридная среда; коррозия; арматура; деградация; несущая способность; усиление; эксперимент; строительные конструкции

Для цитирования: Экспериментальные исследования изгибаемых железобетонных элементов, имеющих повреждения арматуры вследствие контакта с хлоридной агрессивной средой / В.И. Римшин, Л.А. Сулейманова, П.А. Амелин, А.А. Крючков // Эксперт: теория и практика. 2023. № 3 (22). С. 138-146. Сок10.51608/26867818_2023_3_138.

SPIN: 6591-4603

AuthorlD: 737314

ORCID 0000-0002-1732-2650

SPIN: 7156-3920

AuthorlD: 445219

ORCID 0000-0002-1180-558X

SPIN: 8237-9002 AuthorID: 1144529 ORCID 0000-0002-7104-3214

РААСН (НИИСФ РААСН);

Национальный исследовательский Московский государственный

строительный университет

(Россия, Москва, e-mail: v.rimshin@niisf.ru)

СУЛЕЙМАНОВА Людмила Александровна

доктор технических наук, профессор

Белгородский государственный технологический университет

имени Владимира Григорьевича Шухова

(Россия, Белгород, e-mail: ludmilasuleimanova@yandex.ru)

АМЕЛИН Павел Андреевич

аспирант

Белгородский государственный технологический университет

имени Владимира Григорьевича Шухова

(Россия, Белгород, e-mail: p.amelin@inbox.ru)

КРЮЧКОВ Андрей Александрович

кандидат технических наук, доцент

Белгородский государственный технологический университет имени Владимира Григорьевича Шухова (Россия, Белгород, e-mail: krjuchkow@yandex.ru)

fi

ЭКСПЕРТ: J EXPERT:

ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА 2023. № 3 (22) THEORY AND PRACTICE

Original article

EXPERIMENTAL STUDIES OF BENT REINFORCED CONCRETE ELEMENTS WITH REINFORCEMENT DAMAGE DUE TO CONTACT WITH AN AGGRESSIVE CHLORIDE ENVIRONMENT

© The autors 2023 RIMSHIN Vladimir Ivanovich

Corresponding Member of RAACS, Honored Builder of the Russian Federation, Dr. of Technical, Prof.

Research Institute of Building Physics of the Russian Academy of Architecture and Building Sciences;

National Research Moscow State University of Civil Engineering (Russia, Moscow, e-mail: v.rimshin@niisf.ru) SULEYMANOVA Lyudmila Aleksandrovna Doctor of Technical Sciences, Professor

Belgorod State Technological University named after Vladimir Grigoryevich Shukhov (Russia, Belgorod) AMELIN Pavel Andreevich PhD Candidate

Belgorod State Technological University named after Vladimir Grigoryevich Shukhov

(Russia, Belgorod, e-mail: p.amelin@inbox.ru)

KRYUCHKOV Andrey Aleksandrovich

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor

Belgorod State Technological University named after Vladimir Grigoryevich Shukhov (Russia, Belgorod, e-mail: krjuchkow@yandex.ru)

Abstract. The article describes a method of experimental research based on testing damaged bent reinforced concrete elements in the zone of pure bending. A test procedure was developed based on the use of an accelerated electrochemical method of damage to the element. In the course of the study, the physical and mechanical characteristics were determined and deformation diagrams of auxiliary concrete and reinforcement samples were constructed, the parameters of damage to steel reinforcement of the stretched zone, such as a reduction in cross-section and degradation of the material, were analyzed. Various control and measurement methods were used to assess the degree of damage and determine the strength characteristics of the samples. The results of experimental studies made it possible to construct diagrams of deformations along the cross-section height of elements, deformations of the compressed and stretched zones of the series elements along the faces, experimental moment-deflection diagrams, to identify the nature of corrosion processes, cracking and destruction of the element, which showed the degree of influence of the chloride aggressive environment on damage to the reinforcement and to determine the parameters that lead to deterioration of the bearing capacity and to increase the deformability of reinforced concrete elements. The data obtained are valuable for damage assessment, development of methods for reconstruction and reinforcement of reinforced concrete structures exposed to chloride aggressive environment.

Keywords: reinforced concrete elements; chloride environment; corrosion; reinforcement; degradation; bearing capacity; reinforcement; experiment; building structures

For citation: Experimental studies of bent reinforced concrete elements with reinforcement damage due to contact with an aggressive chloride environment / V.I. Rimshin, L.A. Suleymanova, P.A. Amelin, A.A. Kryuchkov // Expert: theory and practice. 2023. № 3 (22). Рр. 138-146. (In Russ.). doi:10.51608/26867818_2023_3_138.

Введение. Эксплуатация железобетонных изгибаемых элементов различных по назначению зданий и сооружений подвержена воздействию агрессивных несиловых нагрузок, что приводит к появлению коррозионных процессов в бетоне и арматуре, и раннему достижению предельных состояний конструкций [1-3].

Особенно чувствительны к этому воздействию конструкции морских сооружений, мостов и паркингов, станций обеззараживания, резервуаров, некоторых химических предприятий, а также монолитных зданий, возведенных в зимний период и под-

вергаемых постоянному воздействию хлоридосо-держащих агрессивных сред [4-6].

Теоретические и экспериментальные исследования изгибаемых железобетонных элементов при совместном действии эксплуатационных и сре-довых нагрузок посвящены работы Москвина В.М., Алексеева С.Н. Бондаренко В. М., Пухонто Л.М., Ро-зенталя Н.К., Попеско А.И., Колчунова В.И., Овчинникова И.Г., Смоляго Г.А., Селяева В.П., Леоновича С.Н., Федосова С.В., Румянцевой В.Е., Степановой В.Ф., Сеткова В.Ю. и др. [1-15].

Одной из характерных особенностей взаимодействия хлоридной среды и железобетона является коррозия стальной арматуры. Критическое содержание хлорид-ионов в бетоне снижает щелочность защитного слоя вокруг арматуры, нарушая пассивное состояние стали и вызывая локальные процессы коррозии стержня. Это приводит к уменьшению фактической площади поперечного сечения арматуры [78]. Кроме того, продукты коррозии арматуры значительно повышают внутреннее напряжение в бетоне, что в итоге приводит к появлению трещин и отслаиванию защитного слоя [9-11]. Уменьшение поперечного сечения арматуры сокращает срок службы изгибаемого элемента, так как снижается несущая способность и увеличивается деформативность.

Накопление экспериментальных данных повреждений изгибаемых элементов позволяет разработать механизм необходимого способа усиления по длительности воздействия и степени поврежден-ности данных элементов. Решение данной задачи отображено в работах Клевцова В.А., Шилина А.А., Маиляна Д.Р., Морозова В.И., Неровных А.А., Бока-рева С.А., Польского П.П., Чернявского В.Л., Аксель-рода А.В., Анпилова С.М., Карпенко Н.И., Травуша В.И. и др. [12-30].

С целью оценки напряженно-деформированного состояния коррозионно-поврежденных изгибаемых железобетонных элементов и разработки методики их усиления в лаборатории кафедры строительства и городского хозяйства БГТУ им. В. Г. Шухова были проведены испытания железобетонных балок - не находящихся под влиянием агрессивных сред и поврежденных в результате воздействия электрохимической хлоридной коррозии стальной арматуры.

Методология. Для достижения поставленной цели разработана программа проведения экспери-

мента, в соответствие с которой предусматривалось проведение следующих испытаний 2 серий изгибаемых элементов и вспомогательных образцов к ним, а именно:

- испытание вспомогательных бетонных образцов проектного класса по прочности на сжатие В15 в виде кубов размером 10х10х10 см и призм размером 10х10х40 см на сжатие, изгиб, определение начального модуля упругости в количестве 6 шт. на серию;

- испытание вспомогательных образцов в виде арматурных стержней В500 и А500;

- испытание контрольных образцов на статический изгиб (серия БК);

- испытание образцов на статический изгиб до момента достижения нагрузки, равной 70% от расчетной несущей способности сечения, повреждение растянутой зоны сечения под воздействием хлоридной среды с последующим разрушением элемента (серия БП).

Для проведения эксперимента были изготовлены опытные образцы железобетонных изгибаемых элементов в количестве 15 штук в лаборатории завода АО «Белгородстройдеталь» (г. Белгород). Образцы были изготовлены из тяжёлого бетона класса В15. Размеры опытных образцов составили 120 х 220(И) х 1290 мм. Расчетный пролет составил 1100 мм.

Опытные образцы балок армированы плоским сварным каркасом из арматурной стали А500 012 мм в растянутой зоне и В500 05 мм в сжатой зоне. В качестве поперечной арматуры приняты стержни из арматурной стали А500 06 мм. Шаг поперечной арматуры по длине балки переменный: в крайних четвертях - 100 мм, в средних - 200 мм. Схема армирования образцов приведена на рисунке 1.

Рисунок 1. Опалубочный чертеж исследуемой опытной конструкции

ЭКСПЕРТ:

ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА

2023. № 3 (22)

Параллельно с основными образцами, автором были изготовлены и испытаны вспомогательные бетонные образцы кубической и призменной формы из бетона класса по прочности на сжатие В15, состав которого определялся по ГОСТ 27006-86. Кубы размером 100х100х100 мм в количестве 4 штук были из-меряны с помощью штангенциркуля, взвешены, испытаны на прочность согласно ГОСТ 10180-2012 с помощью универсальной гидравлической разрывной машины WEW-600D.Призмы размером 100х100х400 мм в количестве 6 штук испытывались для определения призменной прочность бетона на сжатие и растяжение с изгибом по ГОСТ 10180-2012, начального модуля упругости согласно ГОСТ 24452-80 (рис. 2). В результате была простроена диаграмма деформирования бетона (рис. 3).

Испытание призм на растяжение с изгибом выполнялось на испытательном прессе П-50, с использованием оснастки для проведения четырехточечного изгиба. Результаты испытаний физико-механических характеристик бетона и представлены в табл. 1.

Таблица 1. Физико-механические характеристики применяемого бетона

Проектный класс бетона на сжатие Средняя кубическая прочность бетона, МПа Средняя призмен-ная прочность бетона, МПа Начальный модуль упругости, МПа Прочность на растяжение при изгибе, МПа

В15 19,6 17,2 24 650 4,11

Рисунок 2. Испытание призм по прочности на сжатие и определение модуля упругости:

а - до испытания, б - после испытания

К

0.000000 0.000500 0.001000 0.001500 Относительная деформация

0.002000

Рисунок 3. Диаграмма а-Е бетона В15 при сжатии

В результате были построены диаграммы (ст-е) работы для сталей А500 и В500 (рис. 4), определены такие характеристики как временное сопротивление, предел текучести, модуль упругости и относительное удлинение (табл. 2).

0 0.05 0.1 0.15

Относительная деформация £,°/о

Рисунок 4. Диаграмма a-s арматуры класса А500 и В500

Таблица 2. Физико-механические характеристики арматуры

Класс арматуры ael,, МПа ay, МПа Su, МПа ¿200, %

А500 509,б2 514,34 б53,93 11

В500 б15,57 - 723,04 3

Далее балка разгружалась, при этом разгрузка производилось ступенчато, по 10% от предельной разрушающей нагрузки, фиксировались величины остаточных относительных деформаций, прогибов, производился опрос тензодатчиков. Разгруженная балка перемещалась в посудину для осуществления коррозионных повреждений.

Повреждение основных изгибаемых образцов осуществлялосьв 5 % растворе хлористого натрия одновременно с использованием электрического источника питания для проведения катодно-анодного процесса на протяжении трех дней при силе тока 3А. Для осуществления возможности протекания электрохимической коррозии, наружу балки из раствора была выведена арматура, являющаяся анодом. После проведения испытаний второй серии образцов, поврежденная арматура, находящаяся на приопорных участках элемента, изымалась из тела бетона для определения фактической площади сечения, физико-механических характеристик и проведения поверочных расчетов несущей способности балок перед этапом усиления.

Результаты и обсуждение. Контрольные образцы изгибаемых элементов серии БК в ходе испытания были доведены до разрушения. Разрушение в элементах произошло вследствие образования нормальных трещин с последующим выколом бетона сжатой зоны (рис. 5).

Испытание балок серии БП проводилось до достижения нагрузки на изгибаемый элемент в размере 70-80% от проектной разрушающей нагрузки.

Рисунок 5. Внешний вид контрольных образцов серии БК после разрушения

25

н о

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

о

2

«

-0.0050000000-0.0040000000-0.0030000000-0.0020000000-0.00100000000.0000000000 0.0010000000

Относительная деформация £

Рисунок 6. Деформации по высоте сечения элементов серии БК

ф

ЭКСПЕРТ:

ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА

2023. № 3 (22)

Диаграммы распределения относительных деформаций по высоте поперечного сечения балок на всех этапах нагружения представлены на рис. 6.

Также были построены диаграммы относительных деформаций по сжатой и растянутой граням (рис. 7).

-0.0060 -0.0040 -0.0020

Относительная деформация £

Рисунок 7. Деформации сжатой и растянутой зоны элементов серии БК по граням

Фиксация прогибов на каждом этапе загруже-ния позволила построить экспериментальные диаграммы растянутой зоны «МТ» (момент - прогиб), приведенные на рисунке 8. Величина максимального прогиба элемента перед разрушением - 14 мм.

Рисунок 9. Внешний вид образца серии БП после прохождения электрохимической коррозии

Характер разрушения образцов серии был схож на контрольные, разрушение произошло результате выкола бетона сжатой зоны, однако величины разрушающего момента были меньше контрольных на 6%, а момент достижения предельного прогиба образца на 7% выше, чем у контрольных образцов БК. Так как испытание производилось в двух этапах, и при разгрузке балки после 1-го этапа образовались остаточные деформации и прогибы, представлены диаграммы распределения относительных деформаций по высоте поперечного сечения балок для двух этапов испытаний (рис. 10).

£

20 15

W

Y

-0.004 -0.003 -0.002 -0.001 0 0.001 0.002

Относительная деформация г

0 160 -too 720

1040 1520 -2600 -2800

-2000 -3000

2400

-3200

14.00 12.00 10.00 8.00

6 00 -«-БК

4.00 2.00 0.00 ! -♦-БК

—•—БК-

-2.00 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 Прогиб/^ мм

Рисунок 8. Опытные диаграммы «М-/» для образцов марки БК

Образцы изгибаемых элементов серии БП после первого этапа нагружения и прохождения электрохимической коррозии в хлоридной агрессивной среде совместно с источником питания имели характерные следы развития продуктов коррозии растянутой арматуры в бетоне. После прохождения процесса коррозии образцы были доведены до разрушения ( рис . 9).

■в со

-0.006 -0.004

-0.002

о

0.002

^)тносите.^;1я дефощация г

-720 1040 -1520 -2000

- 2400 -3000-3400 -3600

3760 3400 3560 3480

Рисунок 10. Деформации по высоте сечения элементов серии БП на первом и втором этапе нагружения

Диаграммы относительных деформаций по сжатой и растянутой граням для балок серии БП показаны на рис. 11.

Результаты испытаний в характерных точках с нагрузкой трещинообразования, достижением предельно допустимого раскрытия трещин и предельных прогибов, конечного разрушения элементы представлены в табл. 3.

Таблица 3. Результаты испытаний элементов серии БК и БП

-0.01 -0005 0

Относительные деформации е

Рисунок 11. Деформации сжатой и растянутой зоны элементов серии БП по граням: 1.1 - 1 сторона 1 этап; 1.2 - 1 сторона 2 этап; 2.1 -2 сторона 1 этап; 2.2 - 2 сторона 2 этап

Опытные диаграммы прогибов растянутой зоны «М-Ь (момент - прогиб), для образцов серии БП на двух этапах нагружения приведены на рисунке 12.

Марка балки

БК-1

БК-2

БК-3

БП-1

БП-2

БП-3

^

го 3

13,8

14,3

14

13,15

13,2

13,11

í *

ü * го

3

& а.

14

13,16

iros

i го-^

J

S Ю (j SO i-

io У

U ш о.

5,26

4,76

о

i-

S¡ÍS тт

а

Mü & if i

ш W

о. 3t ° ¡

¡I

7,44

8,4

0 1 S

1— .0 *

X <U X

<U эс

S о S <U . la u

IS с :>

s DC

x s ro

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

et <U . I g Ю s l_ 0

и s .

ь с

о

10,8

11,62

После испытания второго этапа стальная арматуры, расположенная в растянутой арматуре, доставалась из образца, делилась на три части по длине, замерялся диаметр, проводилось испытание на разрыв (рис. 13).

Прогиб/: мм

Рисунок 12. Опытные диаграммы «М-/» Для образцов марки БП:

1 - первый этап нагружения; 2 - второй этап нагружения

Величина максимального прогиба элемента перед разрушением - 12,7 мм.

Развитие повреждений в балках серии БП имеет выраженный затухающий с течением времени характер, так как выделяющиеся продукты коррозии с течением времени заполняют трещины и пустоты в бетоне, через которые хлоридная среда поступает в элемент.

-1 образец - 2 образец -3 образец

О 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 Относительные деформации £,%

Рисунок 13. Диаграмма a-e арматуры класса А500 после испытания образцов серии БП

Как видно из диаграммы работы стали А500, образцы после испытания балки потеряли выраженную площадку текучести, особенно арматура, находящаяся в средине пролета. При этом предельная деформативность образцов практически не изменилась. Диаметр растянутой арматуры уменьшился на 0.5 мм.

Выводы. На основе экспериментальных исследований получены новые опытные данные по кинетике развития коррозионных повреждений арматуры в образцах железобетонных балок;

1.Характер разрушения образцов серии БП схож на результаты контрольных неповрежденных образцов, разрушение произошло результате вы-кола бетона сжатой зоны, однако величины разру-

ftl

ЭКСПЕРТ:

ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА

2023. № 3 (22)

шающего момента были меньше контрольных на 6%, а момент достижения предельного прогиба образца на 7% выше, чем у контрольных образцов БК;

2. Результаты экспериментальных исследований позволили построить диаграммы деформаций по высоте сечения элементов, деформации сжатой и растянутой зоны элементов серии по граням, опытные диаграммы момент-прогиб, выявить характер протекания коррозионных процессов, трещинообра-зования и разрушения элемента;

3. Развитие повреждений имеет выраженный затухающий с течением времени характер, так как выделяющиеся продукты коррозии с течением времени заполняют трещины и пустоты в бетоне, через которые хлоридная среда поступает в элемент;

4. Полученные данные являются ценными для оценки повреждений, разработки методов реконструкции и усиления железобетонных конструкций, подверженных воздействию хлоридных агрессивных сред.

Библиографический список

1. Коррозия бетона и железобетона. Методы их защиты / Москвин В.М. [и др.]. М., 1980. 536 с.

2. Алексеев С.Н., Розенталь Н.К. Коррозионная стойкость железобетонных конструкций в агрессивной промышленной среде. М.: Стройиздат. 1976. 205 с.

3. Римшин, В. И. Аналитическая оценка силового сопротивления железобетона, поврежденного коррозионными воздействиями / В. И. Римшин, Ю. О. Кустикова, Д. Н. Котельников // Вестник Мордовского университета. 2005. Т. 15. № 1-2. С. 149-153.

4. Розенталь, Н. К., Степанова В. Ф., Чехний Г. В. Хлориды в бетоне и их влияние на развитие коррозии стальной арматуры // Промышленное и гражданское строительство. 2017. № 1. С. 92-96.

5. Длительные деградационные процессы, влияющие на снижение грузоподъемности и долговечности мостовых сооружений в период их эксплуатации / А. И. Васильев, Ш. Н. Валиев, В. С. Шмидт, И. Г. Овчинников // Вестник евразийской науки. 2022. Т. 14, № 2. С. 50.

6. Попеско А. И. Работоспособность железобетонных конструкций, подверженных коррозии. СПб.: СПб гос. архит.-строит, ун-т, 1996. 182 с.

7. Мигунов, В. Н. Влияние переменной ступенчатой повторной изгибающей нагрузки и сильноагрессивной жидкой хлоридсодержащей среды на кривизну непредварительно напряжённых изгибаемых железобетонных конструкций / В. Н. Мигунов, К. В. Шамшина // Транспортные сооружения. 2018.

8. Моделирование работы железобетонных конструкций с учетом совместного действия механических нагрузок и агрессивных сред / В. П. Селяев, П. В. Селяев, Е. Л. Кечуткина [и др.] // Эксперт: теория и практика. - 2021.

- № 1(10). - С. 19-24. - DOI 10.51608/26867818_2021_1_19.

- EDN ЦЗВЦиА.

9. Смоляго, Г. А. Моделирование величины коррозионных повреждений арматуры железобетонных конструкций в условиях хлоридной агрессивной среды / Г. А. Смоляго, А. В. Дронов, Н. В. Фролов // Известия Юго-Запад-

ного государственного университета. 2017. № 1(70). С. 4349. DOI 10.21869/2223-1560-2017-21-1-43-49.

10. Леонович, С. Н. Железобетон в условиях хлоридной коррозии: деформирование и разрушение / С. Н. Леонович, А. В. Прасол // Строительные материалы. 2013. № 5. С. 94-95

11. Бондаренко, В. М., Римшин В. И. Усиление железобетонных конструкций при коррозионных повреждениях: учебное пособие. Москва: Московская государственная академия коммунального хозяйства и строительства, 2009. 87 с.

12. Клевцов, В. А., Коровин Н. Н. Разработка, исследование, диагностика и усиление железобетонных конструкций // Бетон и железобетон. 1997. № 5. С. 21-22.

13. Меркулов, С. И. Усиление железобетонных конструкций эксплуатируемых зданий и сооружений / С. И. Меркулов, А. И. Татаренков, В. Г. Стародубцев // БСТ: Бюллетень строительной техники. - 2017. - № 4(992). - С. 4143.

14. Римшин В. И., Меркулов С. И., Есипов С. М. Бетонные конструкции, усиленные композитным материалом // Вестник Инженерной школы Дальневосточного федерального университета. 2018. № 2(35). С. 93-100. DOI 10.5281/zenodo. 1286034.

15. Римшин В.И., Меркулов С.И. К вопросу усиления железобетонных конструкций внешним армированием композитным материалом // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2018. т. 20. № 5. С. 92-100.

16. Римшин В. И., Кузина Е. С. Анализ расчётного метода усиления конструкций системой внешнего армирования // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер.: Материалы. Конструкции. Технологии. 2018. № 3(7). С. 70-79.

17. Маилян Д.Р, Польской П.П., Михуб Ахмад. Вопросы исследования прочности нормальных сечений балок, усиленных различными видами композитных материалов // Инженерный вестник Дона. 2013. № 2. С. 99.

18. Морозов В.И., Юшин, А. В. Экспериментальные исследования двухпролетных железобетонных балок, усиленных композитными материалами по наклонному сечению // Вестник гражданских инженеров. СПб: СПбГАСУ. 2014. №5 (46). С 77-84.

Композитное усиление железобетонных изгибаемых элементов, поврежденных под воздействием хлоридной агрессивной среды / В. И. Римшин, Л. А. Сулейманова, П. А. Амелин, Н. В. Фролов // Эксперт: теория и практика. -2023. - № 1(20). - С. 29-34. - DOI 10.51608/26867818_2023_1_29. - EDN YUOKZK.

20. Кришан А.Л., Римшин В.И., Астафьева М.А. Сжатые трубобетонные элементы. Теория и практика - М., 2020.

21. Римшин В.И., Бикбов Р.Х., Кустикова Ю.О. Некоторые элементы усиления строительных конструкций композиционными материалами // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2005. № 10. С. 381-383.

22. Римшин В.И., Кустикова Ю.О. Теоретические основы расчета сцепления стеклобазальтопластиковой арматуры с бетоном // Известия Орловского государственного технического университета. Серия: Строительство и транспорт. 2009. № 2-22. С. 29-33.

23. Римшин В.И., Галубка А.И., Синютин А.В. Инженерный метод расчета усиления железобетонных плит покрытия композитной арматурой // Научно-технический вестник Поволжья. 2014. № 3. С. 218-220.

24. Римшин В.И., Шубин Л.И., Савко А.В. (Доступ к полному тексту закрыт)

Ресурс силового сопротивления железобетонных конструкций инженерных сооружений // Academia. Архитектура и строительство. 2009. № 5. С. 483-491.

25. Berrocal C. G., Lundgren K., Lundgren I. Corrosion of steel bars embedded in fibre reinforced concrete under chloride attack: state of the art . Cement and Concrete Research, 2016, vol. 80, pp. 69-85.

26. Telichenko V.I., Rimshin V.I., Karelskii A.V., Labudin B.V., Kurbatov V.L.

Strengthening technology of timber trusses by patch plates with toothed-plate connectors // Journal of Industrial Pollution Control. 2017. Т. 33. № 1. С. 1034-1041.

27. Karpenko N.I., Eryshev V.A., RimshinV.I.The limiting values of moments and deformations ratio in strength calculations using specified material diagrams В сборнике: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Vladivostok, 2018. С. 032024.

28. Kuzina E., Cherkas A., Rimshin V. Technical aspects of using composite materials for strengthening constructions В сборнике: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 21, Construction - The Formation of Living Environment. 2018. С. 032053.

29. Telichenko V., Rimshin V., Eremeev V., Kurbatov V. Mathematical modeling of groundwaters pressure distribution in the underground structures by cylindrical form zone В сборнике: MATEC Web of Conferences. 2018. С. 02025.

30. Rimshin V.I., Labudin B.V., Melekhov V.I., Orlov A., Kurbatov V.L. Improvement of strength and stiffness of components of main struts with foundation in wooden frame buildings ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2018. Т. 13. № 11. С. 3851-3856.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Статья поступила в редакцию 03.07.2023; одобрена после рецензирования 21.08.2023; принята к публикации 21.08.2023.

The authors declare no conflicts of interests. The authors made an equivalent contribution to the preparation of the publication. The article was submitted 03.07.2023; approved after reviewing 21.08.2023; accepted for publication 21.08.2023.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.