CC BY
1УДК 691.32:624.012.45/.46 DOI 10.52928/2070-1683-2024-38-3-19-27
РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ЗАВИСИМОСТИ НАЧАЛЬНОЙ КАРБОНИЗАЦИИ БЕТОНОВ
КЛАССОВ ПО ПРОЧНОСТИ НА СЖАТИЕ С12/15...С5%ю
канд. техн. наук, доц. А.А. ВАСИЛЬЕВ, Ю.К. КАБЫШЕВА, М.И. ТКАЧЕВА (Белорусский государственный университет транспорта, Гомель)
В статье обоснована необходимость исследования начальной карбонизации бетона. На основании лабораторных исследований образцов бетонов классов по прочности на сжатие С12/15...С50/б0, составов смесей марки по удобоукладываемости П1 (ОК = 4 см) получена система расчетно-экспериментальных зависимостей начальной карбонизации КС0 = f(U). Выполнена проверка зависимостей методами математической статистики, показавшая адекватность полученных зависимостей.
Получены зависимости начальной карбонизации КС0 = f(fC^cu^e) от гарантированной прочности бетона
на сжатие для смесей марки по удобоукладываемости П1.
Путем математической обработки коэффициентов полученных выражений выведены зависимости начальной карбонизации КС0 = ДЦр) и КС0 = f(fCGcube) для бетонов классов по прочности на сжатие С12/15.С50/б0, составов смесей марок по удобоукладываемости Ж1 (8 с) и Ж2 (15 с).
Ключевые слова: бетон, карбонизация, карбонатная составляющая, начальная карбонизация бетона.
Введение. Карбонизация бетона - основной вид его коррозии в любых воздушных средах [1]. Разработка (построение) модели карбонизации, адекватно описывающей (определяющей) ее развитие во времени по сечению бетона для любых эксплуатационных условий - одна из важнейших задач долговечности бетона и, в первую очередь, железобетона [2].
Существующие методы оценки (прогнозирования) карбонизации бетона базируются на фенолфталеиновом тесте (ФФТ) [3-12]. На его основе, соответственно, созданы различные модели карбонизации бетона. Наиболее известна сегодня в Европе модель, разработанная Пападакисом [4], учитывающая 11 параметров. Однако, на наш взгляд, наиболее объективной (с учетом того, что она базируется на ФФТ) является модель, разработанная профессором В.В. Бабицким1. Все модели в зависимости от различных параметров (окружающей среды, состава бетона и т.д.) позволяют условно прогнозировать карбонизацию. Условно, потому что зона перемещения слоя резкого изменения окраски происходит при значении pH ~ 10,3 (а при карбонизации бетона значения рН водной вытяжки цементного камня изменяются на практике, как минимум, в пределах 13,2...8,4), и ФФТ является частным случаем оценки и прогнозирования карбонизации [2].
Необходимо отметить, что все модели не учитывают начальную карбонизацию бетона, а еще в начале двухтысячных годов профессор И.А. Кудрявцев и доцент В.П. Богданов в своих исследованиях показали, что уже на стадии перемешивания бетонной смеси карбонизация достигает весомых значений. Справедливости ради необходимо отметить, что оценка карбонизации ФФТ и не дает возможности (практически) учитывать начальную карбонизацию бетона.
Доцентом А.А. Васильевым по результатам многолетних исследований параметров карбонизации (реакции, механизма, изменения во времени по сечению бетона в различных эксплуатационных условиях) показано и полностью доказано, что существующие методы исследования карбонизации бетона не позволяют ни оценивать, ни тем более прогнозировать карбонизацию бетона [1; 2]. Соответственно, они не дают возможность оценивать начальную карбонизацию бетона (сразу после его изготовления), оказывающую значительное влияние на ход развития карбонизации и ее абсолютные значения [2].
Карбонизация бетона сегодня оценивается показателем «степень карбонизации», определяющим количество поглощенного углекислого газа воздуха. Таким образом, она оценивается косвенно (не по количеству образовавшихся карбонатов), кроме того, трудно (скорее невозможно) найти еще направление науки, в котором степень определяется количеством. Не говоря уже о том, что отсутствуют количественные и качественные критерии оценки количества поглощенного углекислого газа воздуха.
Карбонизацию необходимо исследовать на основе определения количества образующихся карбонатов в цементно-песчаной фракции бетона, что абсолютно логично [1]. Такой подход позволяет оценивать карбонизацию количественно и качественно в любом сечении бетона и на любом временном отрезке ее развития. Получение системы расчетно-экспериментальных зависимостей развития карбонизации во времени по сечению бетонов различных классов по прочности на сжатие для разных эксплуатационных условий является базой для создания фактической модели карбонизации. Исследование карбонизации для создания расчетно -экспериментальной
1 Бабицкий В.В. Структура и коррозионная стойкость бетона и железобетона: дис. ... д-ра техн. наук: 05.23.05 / БНТУ. - Минск, 2005. - 540 л.
модели развития карбонизации во времени по сечению бетонов необходимо выполнять в несколько этапов. Первым из них является исследование изменения карбонизации по сечению бетонов различных составов для основных классов по прочности на сжатие сразу после изготовления бетона (начальной карбонизации). Второй этап - получение регрессионных зависимостей развития карбонизации во времени по сечению бетонов основных классов по прочности на сжатие для различных эксплуатационных условий [2].
Основная часть. Карбонизацию бетона исследовали на основе определения карбонатной составляющей (показателя КСо) цементно-песчаной фракции бетона сразу после его изготовления с применением тепловлаж-ностной обработки (ТВО).
Показатель КС0 получали объемно-газовым методом (экспресс-метод определения показателя КС0 приведен в [13]). Статистическую обработку экспериментальных данных производили при помощи табличного процессора «Ехсе1».
Для определения показателя КС0 исследовали кубики размером 100*100x100 мм, выполненные в заводских условиях из бетонов основных классов по прочности на сжатие С12/15, С16/2о, С18/22 5, С20/25, С22/27 5, С25/зо, С28/з5, С30/37, С32/40, С35/45, С40/50, С45/55 и С50/б0.
Поскольку у бетона любого класса по прочности на сжатие значения количества использованного цемента для составов марок по удобоукладываемости П1 ...П5 отличаются до 35%, марок по удобоукладываемости Ж1...Ж4 - до 18% [14], при прогнозировании начальной карбонизации (показателя КС0) целесообразно использовать расчетные значения использованного цемента (Цр) в зависимости от массовости применения бетонов в железобетонных элементах (ЖБЭ) и конструкциях (ЖБК). Так, поскольку для наиболее часто выпускаемых ЖБЭ используют смеси марок по удобоукладываемости П1 (ОК = 1.4 см), Ж1 (5-10 с) и Ж2 (11-20 с), целесообразно принимать Цр для смесей П1 (ОК = 4 см), Ж1 - (7 с), Ж2 - (15 с).
При выборе составов учитывались требования2 в части рекомендуемых: марок цемента, количества цемента и параметров бетонной смеси для различных типов ЖБЭ.
Для изготовления кубиков использовали цемент М500 активностью 28-32 МПа. При расчете составов бетона применялся вычислительный комплекс «Технолог», основанный на многофакторном методе подбора состава бетона, разработанном профессором В.В. Бабицким.
Составы бетона для наиболее часто применяемой отпускной прочности бетона (70%) приведены в таблице 1.
Таблица 1. - Составы образцов бетона
Класс бетона В/Ц Осадка Состав смеси, кг/м3
по прочности на сжатие конуса, см Ц П Щ В
С12/15 0,866 213 827 1154 184
С16/20 0,666 275 766 1164 183
С18/22,5 0,599 305 741 1165 183
С20/25 0,546 334 718 1163 182
С22/27,5 0,502 364 695 1158 183
С25/30 0,466 397 670 1149 185
С28/35 0,409 4 465 624 1126 190
С30/37 0,391 490 608 1116 192
С32/40 0,366 529 584 1099 194
С35/45 0,334 592 548 1070 198
С40/50 0,307 654 517 1039 201
С45/55 0,286 714 488 1006 205
С50/б0 0,268 774 462 973 208
Примечание. В/Ц - водоцементное отношение; Ц, П, Щ, В - массы цемента, песка, щебня, воды, добавки, кг.
После изготовления кубики подвергали ТВО по стандартному режиму. Для каждого состава бетона на определенный класс по прочности на сжатие исследовали по 2 кубика. Образцы бетона отбирали по двум противоположным граням кубиков.
Отбор образцов бетона, приготовление проб и определение карбонатной составляющей (показателя КС0) выполняли в соответствии с методиками [2].
Значения КС0 определяли по сечению кубиков с шагом 2,5 мм. Так как в процессе эксплуатации ЖБЭ (ЖБК) в любых воздушных средах в поверхностном слое бетона под воздействием кислых газов происходит разложение образовавшихся карбонатов, в расчетно-экспериментальных зависимостях изменения карбонатной составляющей во времени по сечению бетона в различных эксплуатационных условиях фактические значения карбонатной составляющей на поверхности бетона будут значительно отличаться от прогнозных. Для учета вышеприведенного за начальное значение КС0 принимали глубину сечения бетона 2,5 мм.
2 СТБ 1544-2005. Бетоны конструкционные тяжелые. Технические условия. - Введ. 01.07.2005. - Минск: М-во архи-
тектуры и стр-ва Респ. Беларусь, 2005. - 17 с.
Для каждого сечения (2,5-25 мм) был получен набор значений показателя КСо (по 10 значений с учетом отбраковки с погрешностью более 8% - удвоенной погрешности приготовления образцов цементно -песчаной фракции бетона). По полученным значениям КС0 были построены усредненные экспериментальные регрессионные зависимости /-КСо для каждого класса бетона по прочности на сжатие составов с ОК = 4 см.
Так, зависимость /-КС0 для класса бетона по прочности на сжатие С18/225 (бетона, массово применяемого для изготовления массивных ЖБЭ - колонн) приведена на рисунке 1.
Рисунок 1.
• - средневзвешенные значения КСо; — - прогнозная зависимость КСо = Д/)
- Гистограмма остатков с нанесенной функцией плотности нормального распределения для сечений
Проверка значимости регрессионной модели для каждого класса бетона по прочности на сжатие выполнялась методами математической статистики. По полученным экспериментальным значениям КС0 для всех классов бетона по прочности на сжатие с шагом 2,5 мм (по сечению 2,5.25 мм) строились гистограммы остатков. Для доказательства того, что неучитываемые в модели факторы взаимно компенсируются и среди них нет значимо влияющих (помимо уже учтенных), проверялась гипотеза о нормальном распределении остатков с нулевым математическим ожиданием.
На рисунках 2 и 3 и в таблице 2 представлена, соответственно, оценка значимости регрессионной модели /-КС0 для сечений 5,0 и 20 мм бетона класса по прочности на сжатие С18/225 с ОК = 4 см.
-5 4 \
\
Л*)
\
/ \ ч
1 -0,5 0 0,5
5
3 \
Л*) 3
/ \
у / -0- \ ч
-5
\
Л*)
1 1
у \
-0,5 0 х -:
0,5
х
а
в
а - 2,5 мм; б - 12,5 мм; в - 22,5 мм Рисунок 2. - Гистограмма остатков с нанесенной функцией плотности нормального распределения для сечений
Таблица 2. - Статистическая проверка остатков регрессионной модели
«Нормальность» остатков Отсутствие систематической ошибки Попадание в 95%-й интервал, % значений КСо Попадание в 50%-й интервал, % значений КСо
Параметр Статистика Шапиро-Вилка, Р-Уа1ие Статистика Колмогорова-Смирнова, Р-Уа1ие Г-статистика Стьюдента, Р-Уа1ие
Сечение 2,5 мм
Остаток 0,906760 0,965678 0,934210 10 5
Сечение 12,5 мм
0,811967 0,959118 0,838677 10 4
Сечение 22,5 мм
0,892828 0,983681 0,724790 10 4
Проверка «нормальности» остатков осуществлялась критериями Шапиро-Вилка, Колмогорова-Смирнова, реализованными в пакете «Statgraphics». Отсутствие систематической ошибки определялось критерием Стъюдента. Значимость регрессионной модели оценивалась критерием Фишера.
Результаты статистической проверки остатков регрессионной модели для бетона класса по прочности на сжатие С18/22,5 состава с ОК = 4 см приведены в таблице 3.
Таблица 3. - Статистическая проверка остатков регрессионных моделей для бетона класса по прочности на сжатие С18/22,5 состава с ОК = 4 см
Статистическая проверка «Нормальность» остатков Отсутствие систематической ошибки Адекватность модели
Параметр Сечение, мм Статистика Шапиро-Вилка, Р-Уа1ие Статистика Колмогорова-Смирнова, Р-Уа1ие Г-статистика Стьюдента, Р-Уа1ие Статистика Фишера
Е-гайо Р-Уа1ие
Остатки 2,5 0,906760 0,965678 0,934210 1038,47 <0,01000
5,0 0,867493 0,857346 0,876819
7,5 0,882650 0,999813 0,950833
10,0 0,228906 0,578319 0,351257
12,5 0,811967 0,959118 0,838677
15,0 0,8766901 0,998773 0,381408
17,5 0,937936 0,994325 0,798246
20,0 0,923755 0,996482 0,436714
22,5 0,892828 0,983681 0,724790
25,0 0,793704 0,998996 0,417182
По результатам проверки получено, что по всем сечениям значения показателя Р^а1ие (критерии Шапиро-Вилка, Колмогорова-Смирнова и Стъюдента) значительно больше 0,05, а для критерия Фишера значения показателя Р^а1ие значительно меньше 0,05. Это свидетельствует о том, что гипотезы о нормальном распределении остатков и нулевом математическом ожидании остатков согласуются с фактическими данными, а также о том, что с вероятностью, превышающей 0,95 (принятой в инженерной практике для оценки уровня значимости), можно утверждать, что все полученные регрессионные модели адекватно описывают предложенные зависимости.
Полученные регрессионные зависимости для классов бетона по прочности на сжатие С12/15.. .С50/60 (смеси П1 ОК = 4 см) в графическом виде представлены на рисунке 3.
Для построения математической модели, адекватно отражающей процесс начальной карбонизации бетона по его сечению, на основе экспериментальных данных использовали методы регрессионного и корреляционного анализа. Подбор аппроксимирующей кривой подробно описан в [15].
Полученная регрессионная зависимость изменения показателя КС0 (начальной карбонизации) по сечению для свежеизготовленных бетонов (после ТВО) [7]:
кс0 (l/t = 0; = р 0 + в1е
Н2 ^
вз
(1)
где р0-р4 - коэффициенты, определяющие соответственно: р0 - наименьшее значение КС(/) [обычно р0 = = КС (I > 100 мм)];
Р1 - разность минимального и максимального значений КС(/}; р2 - минимальное значение глубины I (обычно р2 = 0); Рз - форму кривой и координаты точек перегиба, р3 > 0; р4 - форму кривой и координаты точек перегиба, р4 > 0.
12,00
10,00
| 8,00 КСо
6,00
4,00
2,00
2,5 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0 17,5 20,0 22,5 мм 25,0
Рисунок 3. - Распределение карбонатной составляющей по сечению образцов бетона составов с ОК = 4 см сразу после ТВО для классов бетона по прочности на сжатие: 1 - С12/15; 2 - С16/2о; 3 - С18/22,5; 4 - С20/25;
5 - С22/27,5; 6 - С25/зо; 7 - С28/з5; 8 - С30/зт; 9 - С32/4о; 10 - С35/45; 11 - С40/5о; 12 - С45/55; 13 - С50/бо
Параметры р,- (, = 0.4) нелинейной функции (1) определялись численно на ЭВМ методом наименьших квадратов.
При описании регрессионных уравнений были подобраны параметры р, (, = 0.4), позволившие получить максимальные значения коэффициента детерминации (Я2) для каждого уравнения, однако параметры Р0-Р4 для каждого класса бетона по прочности на сжатие близки, но отличаются, что не дает возможность их использовать при создании единой системы уравнений - модели, позволяющей прогнозировать изменение генерального элемента (показателя КСо) для любого класса бетона по прочности на сжатие по значению показателя, в первую очередь определяющего карбонизацию бетона (количеству использованного цемента). Параметры р2-р4 для каждого класса бетона по прочности на сжатие отличаются незначительно, поэтому в дальнейшем подбор параметров р, осуществляли из условия равенства показателей р2, р3 и р4 для всех составов бетона. Это несколько снизило показатель Я2 для каждого регрессионного уравнения, но позволило создать систему взаимосвязанных уравнений с достаточной точностью.
Полученные параметры регрессионных уравнений для различных классов бетона по прочности на сжатие для составов с ОК = 4 см приведены в таблице 4.
Таблица 4. - Значения параметров регрессионных уравнений 1-КС0 для бетонов различных классов по прочности на сжатие смесей П1 с ОК = 4 см
Класс бетона по прочности на сжатие Р0 Р1 Р2 Р3 Р4 Я2
С12/15 2,43 785959 -100 5,05 0,85 0,978652
С16/20 2,91 895662 0,985486
С18/22,5 3,14 948744 0,986994
С20/25 3,37 1000057 0,987364
С22/27,5 3,60 1053139 0,989376
С25/з0 3,85 1111529 0,988291
С28/35 4,37 1230079 0,988758
С30/з7 4,57 1276083 0,990212
С32/40 4,87 1345090 0,993648
С35/45 5,35 1456562 0,994876
С40/50 5,83 1566265 0,986144
С45/55 6,29 1672429 0,973328
С50/б0 6,75 1778593 0,998611
Регрессионные зависимости изменения показателя КСо по сечению для бетонов сразу после ТВО для составов с ОК = 4 см представлены в таблице 5.
Таблица 5. - Регрессионные зависимости начальной карбонизации по сечению различных классов бетона по прочности на сжатие сразу после ТВО составов с ОК = 4 см
Класс бетона по прочности на сжатие Зависимость КС0 = ХЦр) Класс бетона по прочности на сжатие Зависимость КС0 = ХЦр)
С12/15 2,43+785959е Г (1+100У'85' 1 5,05 ) V ) С30/з7 4,57+1276083е ( (1+100108 1 5,05 ) V )
С16/20 2,91 + 895662е (1+100 10-85 1 [ 5,05 ) ^ С32/40 4,87 + 1345090е ' (1+10010,85 V 5,05 ) V )
С18/22,5 3,14 + 948744е (1+100 10,851 1 5,05 ) ) С35/45 5,35 + 1456562е ( (1+10010,85' 1 5,05 V )
С20/25 3,37 + 1000057е Г (1+100108 1 5,05 ) \ ) С40/50 5,83+1566265е ' (1+10010,851 1 5,05 V )
С22/27,5 3,60 +1053139е Г (1+10010,85 1 5,05 ) у\ \ ) С45/55 6,29 +1672429е ' (1+1001081 1 5,05 V )
С25/з0 3,85+1111529е (1+1001а851 1 5,05 ) С50/б0 6,75 + 1778593е ' (1+10010,85 V 5,05 ] V )
С28/з5 4,37 + 1230079е (1+100V"851 1 5,05 ) )
Полученные зависимости (таблица 2) возможно использовать при проектировании ЖБЭ (ЖБК) при известных (заданных) классах бетона по прочности на сжатие.
Путем математической обработки коэффициентов р0 и Р1 получены зависимости их значений от количества использованного цемента:
в0 = 0,0077Ц + 0,7932; (Я2 = 0,9969); (2)
0! = 1769,4Ц + 409077; (Я2 = 0,9959), (3)
где Ц - содержание цемента, кг/м3.
В общем виде зависимость начальной карбонизации бетона (для смесей П1) от количества использованного цемента
КС0 (l/t = 0; = (0,0077Ц + 0,7932; + (1769Ц + 409077)е
(1+100 10,85 1 "I 5,05 )
(4)
Таким образом, при проектировании состава бетона при известном (заданном) количестве цемента возможно использование зависимости (4).
Путем математической обработки коэффициентов р0 и р1 получены прогнозные регрессионные зависимости их изменения от гарантированной прочности бетона на сжатие для бетонных смесей различных марок по удобо-укладываемости. Так, для смесей марки по удобоукладываемости П1
р0 = 0,0970/?^ +0,9641; (5)
р1 = 22287/Съе +447979, (6)
где /ссСиЪе - гарантированная прочность бетона на сжатие, МПа.
24
Расчетно-экспериментальная зависимость начальной карбонизации КСо = Д/с,сиЬе) для бетонных смесей марки по удобоукладываемости П1
КСо = 0,0970/ЯиЬе +0,9641 + (22287//сиЬе +447979)е
((/+юо^085 У I 5,05
(7)
С учетом того, что количественное содержание цемента в первую очередь определяет абсолютные значения карбонатной составляющей сразу после изготовления бетона, путем математической обработки аналогично получены зависимости КС0 = ДЦ) для смесей марок по удобоукладываемости Ж1 и Ж2. Расчетные содержания цемента (Цр) приняты для смесей Ж1 для 7 с, смесей Ж2 - 15 с (таблица 6).
Таблица 6. - Регрессионные зависимости начальной карбонизации по сечению различных классов бетона по прочности на сжатие сразу после ТВО составов смесей Ж1 и Ж2
Класс бетона по прочности на сжатие Регрессионная зависимость КС0 = Д(Цр) начальной карбонизации для смесей Ж1 (7 с) Регрессионная зависимость КС0 = Д(Цр) начальной карбонизации для смесей Ж2 (15 с)
С12/15 2,30 + 754110е ' (1+100Уа85 ] 1 5,05 ) V ) / 2,23 + 739955е^ (1+100 У0,85 ] 1 5,05 ) )
С16/20 2,73 + 854966е (1+100 ^0'85 ' 1 5,05 ) ) / 2,65 + 835502е^ (1+100 У0,85' 1 5,05 ) )
С18/22,5 2,94+902740е (1+100 Уа85' 1 5,05 ) ) / 2,86 + 883276е' (1+100 У0,85' 1 5,05 ) )
С20/25 / 3,15 + 950513е' (1+100 У0-85 ] 1 5,05 ) ) 3,05+9275116е ' (1+100 У0,85 V 5,05 ) V )
С22/27,5 3,35 + 996518е (1+100У085У 1 5,05 ) ) 3,24 + 971746е (1+100 У085У 1 5,05 )
С25/зо 3,54 + 1040753е ' (1+100 У0'85 , 1 5,05 J 3,42 + 1012442е ( (1+100 У0,85 , V 5,05 J
С28/з5 4,01 +1148686е ' (1+100 У0,85 , 1 5,05 J 3,85 +1111529е ( (1+100У0,85л . V 5,05 J
С30/37 4,18 + 1187613е ' (1+100 У0,85 1 5,05 ) V ) 4,02+1150456е ( (1+100 У085 л V 5,05 ) V )
С32/40 4,46 +1251311е ' (1+100 У0,85 , V 5,05 J 4,27 +12088466< ' (1+100 У0,85 1 5,05 ) У )
С35/45 4,90 + 1352167е ( (1+100 У0,85 , V 5,05 J 4,70 + 1306163е ( (1+100 У0,85 , V 5,05 J
С40/50 5,33 +11451254е ' (1+100У0,85 1 5,05 J У ) 5,11 + 1399941е (1+100 У0,85 ] [ 5,05 ) ^
С45/55 5,74 + 1546801е ' (1+100У0,85 [ V 5,05 ) 5,50 +1490180е ' (1+100У0,85 [ V 5,05 )
С50/б0 6,16 + 1642349е ' (1+100У0,85 [ V 5,05 ) 5,90 + 1582189е ' (1+100У0,85 [ V 5,05 )
Аналогично выведены зависимости КС0 = Д/с,сиъе) для прогнозирования начальной карбонизации для бетонных смесей марок по удобоукладываемости Ж1 и Ж2.
Расчетно-экспериментальная зависимость начальной карбонизации КС0 = Д /СсСиъе) для бетонных смесей: - марки по удобоукладываемости Ж1
КСо = 0,0865 fcGcube +0,9866 + (19858fcGcube +454249je
r (I+100>1085^ l 5,05 J
- марки по удобоукладываемости Ж2
( (I+100>>085^ "l 5,05 J
КС0 = 0,0818/с°сиЪе +1,001 + (18776/ССсиЪе +457312)е
Заключение. Результаты исследований позволили получить системы расчетно-экспериментальных зависимостей начальной карбонизации от количества использованного цемента (КС0 = ДЦ)) бетонов классов по прочности на сжатие С12/12...С50/60 для бетонных смесей марок по удобоукладываемости П1, Ж1 и Ж2; расчетно-экспериментальные зависимости начальной карбонизации от гарантированной прочности бетона на сжатие
(КС0 = Д /(
хмЪе)) для бетонных смесей марок по удобоукладываемости П1, Ж1 и Ж2. Полученные зависимости (КС0 = ДЦ)) являются базовыми для создания системы расчетно-экспериментальных зависимостей карбонизации бетона (изменения карбонатной составляющей во времени по сечению бетонов различных классов по прочности на сжатие в разных эксплуатационных средах).
ЛИТЕРАТУРА
1. Васильев А.А. Карбонизация и оценка поврежденности железобетонных конструкций: моногр. - Гомель: БелГУТ, 2012. - 263 с.
2. Васильев А.А. Оценка и прогнозирование технического состояния железобетонных конструкций с учетом карбонизации бетона: моногр. - Гомель: БелГУТ, 2019. - 215 с.
3. Васильев А.А. К вопросу объективности современной оценки и прогнозирования карбонизации бетона на основе индикаторного метода // Вестн. Брестского гос. техн. ун-та. Сер. Стр-во и архитектура. - 2020. - № 1. - С. 77-80.
4. Papadakis V.G., Vayenas C.G., Fardis M.N. Fundamental Modeling and Experimental Investigation of Concrete Carbonation // ACI Materials Journal. - 1991. - Vol. 88, № 4. - P. 363-373.
5. Prediction model for carbonation of concrete structure considering heat and moisture transfer / Y. Kishimoto, Sh. Hokoi, K. Harada et al. // J. of Structural and Construction Engineering. - 2005. - № 70(595). - Р. 17-23.
6. Czarnecki L., Woyciechowski P. Methods of concrete carbonation testing // Construction and Building Materials. - 2008. -№ 426. - P. 5-7.
7. Czarnecki L., Woyciechowski P. Modelling of concrete carbonation; is it a process unlimited in time and restricted in space? // Bulletin of the Polish academy of sciences technical sciences. - 2015. - Vol. 63, № 1. - P. 43-54.
8. Ishida T., Maekawa K., Kishi T. Multi-scale Modeling of concrete performance // Journal of Advanced Concrete Technology. -2003. - Vol. 1, № 2. - P. 91-126.
9. Wang X. Lee H. A model for predicting the carbonation depth of concrete containing low-calcium fly ash // Constr. and Build. Mater. - 2009. - Vol. 23, iss. 2. - Р. 725-733. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2008.02.019.
10. Do Lago Helene P.R., Castro-Borges P. A novel method to predict concrete carbonation // Concreto y cemento. Investigación y Desarrollo. - 2009. - Vol. 1, № 1. - P. 25-35.
11. Galan I., Andrade C. Comparison of Carbonation Models // 3rd International RILEM PhD Student Workshop on modeling the Durability of Reinforced Concrete, Guimaraes, Portugal, University of Minho, 22-24 October 2009 / ed.: R.M. Ferreira, J. Gulikers, C. Andrade. - Guimaraes, 2009. - P. 41-49.
12. Васильев А.А. К вопросу необходимости учета карбонизации бетона в нормативных документах Республики Беларусь по оценке технического состояния железобетонных элементов и конструкций // Вестн. БелГУТа: наука и транспорт. - 2017. -№ 1(34). - С. 87-88.
13. Васильев А.А. Экспресс-метод определения карбонатной составляющей (показателя КС) цементно-песчаной фракции бетона // Вестн. БелГУТа: наука и транспорт. - 2021. - № 1(42). - С. 94-97.
14. Определение начальной максимальной величины карбонизации бетона / А.А. Васильев, Ю.К. Кабышева, Н.А. Леонов и др. // Лучшая научная работа 2022: сб. ст. VII междунар. науч.-исслед. конкурса; под общ. ред. Г.Ю. Гуляева. - Пенза: МЦНС «Наука и просвещение», 2022. - С. 23-30.
15. Васильев А.А. Расчетно-экспериментальная модель карбонизации бетона: моногр. - Гомель: БелГУТ, 2016. - 263 с.
REFERENCES
1. Vasil'ev, A.A. (2012). Karbonizatsiya i otsenkapovrezhdennosti zhelezobetonnykh konstruktsii: monogr. Gomel': BelGUT. (In Russ.).
2. Vasil'ev, A.A. (2019). Otsenka i prognozirovanie tekhnicheskogo sostoyaniya zhelezobetonnykh konstruktsii s uchetom karbonizatsii betona: monogr. Gomel': BelGUT. (In Russ.).
3. Vasil'ev, A.A. (2020). K voprosu ob"ektivnosti sovremennoi otsenki i prognozirovaniya karbonizatsii betona na osnove indikator-nogo metoda [On the issue of objectivity of modern assessment and prediction of concrete carbonization based on the indicator method]. Vestn. Brestskogo gos. tekhn. un-ta. Ser. Str-vo i arkhitektura, (1), 77-80. (In Russ., abstr. in Engl.).
4. Papadakis, V.G., Vayenas, C.G. & Fardis, M.N. (1991). Fundamental Modeling and Experimental Investigation of Concrete Carbonation. ACIMaterials Journal, 88(4), 363-373.
5. Kishimoto, Y., Hokoi, Sh., Harada, K. & Takada, S. (2005). Prediction model for carbonation of concrete structure considering heat and moisture transfer. J. of Structural and Construction Engineering, 70(595), 17-23.
6. Czarnecki, L. & Woyciechowski, P. (2008). Methods of concrete carbonation testing. Construction and Building Materials, (426), 5-7.
7. Czarnecki, L. & Woyciechowski P. (2015). Modelling of concrete carbonation; is it a process unlimited in time and restricted in space? // Bulletin of the Polish academy of sciences technical sciences, 63(1), 43-54.
8. Ishida, T., Maekawa, K. & Kishi, T. (2003). Multi-scale Modeling of concrete performance. Journal of Advanced Concrete Technology, 1(2), 91-126.
9. Wang, X. & Lee, H. (2009). A model for predicting the carbonation depth of concrete containing low-calcium fly ash. Constr. and Build. Mater, 23(2), 725-733. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2008.02.019.
10. Do Lago Helene, P.R. & Castro-Borges, P. (2009). A novel method to predict concrete carbonation. Concreto y cemento. Investigación y Desarrollo, 1(1), 25-35.
11. Galan, I. & Andrade C. (2009). Comparison of Carbonation Models. In R.M. Ferreira (Eds.), J. Gulikers (Eds.) & C. Andrade (Eds.) 3rd International RILEMPhD Student Workshop on modeling the Durability of Reinforced Concrete (41-49). Guimaraes: University of Minho.
12. Vasil'ev, A.A. (2017). K voprosu neobkhodimosti ucheta karbonizatsii betona v normativnykh dokumentakh Respubliki Belarus' po otsenke tekhnicheskogo sostoyaniya zhelezobetonnykh elementov i konstruktsii [On the issue of the need to take into account the carbonation of concrete in the regulatory documents of the Republic of Belarus on the assessment of the technical condition of reinforced concrete elements and structures]. Vestn. BelGUTa: nauka i transport [Bulletin of BSUT: science and transport], 1(34), 87-88. (In Russ., abstr. in Engl.).
13. Vasil'ev, A.A. (2021). Ekspress-metod opredeleniya karbonatnoi sostavlyayushchei (pokazatelya KS) tsementno-peschanoi fraktsii betona [Express method of determination of carbonate component (СС index) of cement-sand fraction of concrete]. Vestn. BelGUTa: nauka i transport [Bulletin of BSUT: science and transport], 1(42), 94-97. (In Russ., abstr. in Engl.).
14. Vasil'ev, A.A., Kabysheva, Yu.K., Leonov, N.A. & Dolya, V.A. (2022). Opredelenie nachal'noi maksimal'noi velichiny karbonizatsii betona [Definition of initial maximum concrete carbonization]. In G.Yu. Gulyaev (Eds.) Luchshaya nauchnaya rabota 2022: sb. st. VII mezhdunar. nauch.-issled. konkursa (23-30). Penza: MTsNS «Nauka i prosveshchenie». (In Russ., abstr. in Engl.).
15. Vasil'ev, A.A. (2016). Raschetno-eksperimental'naya model' karbonizatsii betona: monogr. Gomel': BelGUT. (In Russ.).
Поступила 01.07.2024
CALCULATION AND EXPERIMENTAL DEPENDENCIES OF INITIAL CARBONATION OF CONCRETE COMPRESSIVE STRENGTH CLASSES C12/i5...C5760
A. VASILIEV, U. KABYSHEVA, M. TKACHEVA (Belarusian State University of Transport, Gomel)
The article substantiates the need to study the preliminary carbonization of concrete. Based on laboratory studies of concrete samples of compressive strength classes С12/15...С50/60, mixture compositions of workability grades P1 (OK = 4 cm), a system of calculated and experimental dependencies of initial carbonization КС0 = f(U) was obtained. The dependencies were checked using mathematical statistics methods, which showed the adequacy of the obtained dependencies.
G
Obtained depending on the preliminary carbonization КС0 = f( fG'cube) on the guaranteed compressive strength
of concrete for mixtures of workability grade P1.
By mathematical processing of the dependence coefficients derived from the dependence of the initial carbonization
КС0 = ДЦР) and КС0 = f( fG'cube ) for classes of concrete in terms of compressive strength С12/15...С50/60, mixture compositions of workability grades G1 (8 s) and G2 (15 s).
Keywords: concrete, carbonation, carbonate component, initial carbonation of concrete.
