Научная статья на тему 'Вероятностный расчет глубины и распространения фронта карбонизации в бетоне гидротехнических сооружений'

Вероятностный расчет глубины и распространения фронта карбонизации в бетоне гидротехнических сооружений Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
208
36
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
етон / арматура / хлориды / коррозия / concrete / reinforcement / chlorides / corrosion

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Е Е. Шалый, Л В. Ким, С Н. Леонович, А В. Степанова

На побережье Дальнего Востока России климат носит муссонный характер, который наиболее ярко выражен на юге, а к северо-востоку постепенно ослабевает. Сезонная смена океанического и континентального влияния отражается на характере климата: лето умеренно теплое и дождливое, зима холодная и малоснежная. С развитием Северного морского пути и наращиванием нефтедобычи на шельфе сегодня проблема определения долговечности инженерных гидротехнических и портовых сооружений является крайне актуальной. Согласно официальной статистике, больше половины портовых сооружений находятся в неудовлетворительном состоянии и нуждаются в ремонте или реконструкции, в свою очередь это требует значительных капиталовложений. Опыт эксплуатации показал, что средний срок службы большинства гидротехнических сооружений составляет 30–40 лет, тогда как нормативный срок службы должен составлять минимум 50–100 лет. Сегодня около 90 % железобетонных портовых сооружений имеют дефекты бетона и арматуры, которые снижают долговечность и несущую способность. В процессе эксплуатации эти сооружения, как правило, подвергаются комплексу тяжелых агрессивных воздействий, поэтому на стадии проектирования важно предусмотреть целый ряд факторов, которые могут повлиять на фактический срок службы их железобетонных элементов. Существующие методики проектирования не в полном объеме отражают реальные условия эксплуатации гидротехнических сооружений. Это особенно ярко проявляется в районах, где одновременное воздействие таких факторов, как низкие температуры воздуха и большое число ясных дней в зимнее время при сильной солнечной радиации, приводит к резкому изменению реальных условий эксплуатации по сравнению с расчетными. Бетоны многих сооружений и конструкций испытывают большее число агрессивных воздействий, чем это предусматривается нормами проектирования. Поэтому из вышесказанного следует, что проблема прогноза ресурса железобетонных элементов как на этапе проектирования, так и в процессе эксплуатации всегда была наименее изученной в теории сооружений и наиболее весомой в социально-экономическом плане. В статье рассматривается модель воздействия окружающей среды юга Дальнего Востока, связанная преимущественно с воздействием на гидротехнические железобетонные сооружения углекислого газа в окружающей среде и последующей коррозией бетона и арматуры.

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

Probabilistic Analysis of Depth and Carbonation Front Development in Concrete of Marine Structures

The climate on the coast of the Russian Far East is monsoonal which is strongly pronounced in the south, and it is gradually weakening to the northeast. Seasonal change of oceanic and continental influence affects the nature of the climate summer is moderately warm and rainy and winter is cold and with little snow. Determination of longevity for engineering hydro-technical and port facilities is considered presently as an extremely urgent problem due to development of the Northern Sea Route and an increase in oil production on the shelf. According to official statistics more than half of the port facilities are in unsatisfactory condition and require repair or reconstruction and, in its turn, it requires considerable capital investment. Operational experience has shown that the average service life of most hydraulic engineering structures is 30–40 years, whereas the normative service life should be at least 50–100 years. Today about 90 % of reinforced concrete port facilities have defects in concrete and reinforcement which reduce durability and bearing capacity. In the course of operation these structures are usually exposed to a complex of severe aggressive actions, therefore it is important at the design stage to provide for a number of factors that may affect the actual life of their reinforced concrete elements. The existing design techniques do not fully reflect the actual operating conditions of hydraulic engineering structures. This is particularly evident in the areas where simultaneous impact of such factors as low air temperatures and a large number of clear days in winter with strong solar radiation leads to a drastic change in the actual operating conditions compared to the calculated ones. Concretes of many facilities and structures are affected by a great number of aggressive impacts than it is provided for by design standards. Therefore, from the above, it follows that the problem of forecasting the resource of reinforced concrete elements, both at the design stage and in the process of exploitation, has always been the least studied in the theory of structures and the most significant in the socioeconomic sense. The paper considers a model of the environmental impact of the south of the Far East, which is mainly associated with the action of carbon dioxide on hydraulic engineering reinforced concrete structures in the environment and subsequent corrosion of concrete and reinforcement.

Текст научной работы на тему «Вероятностный расчет глубины и распространения фронта карбонизации в бетоне гидротехнических сооружений»

DOI: 10.21122/2227-1031-2018-17-2-106-113 УДК 666.972.55

Вероятностный расчет глубины и распространения фронта карбонизации в бетоне гидротехнических сооружений

Асп. Е. Е. Шалый1*, канд. техн. наук, доц. Л. В. Ким1*, докт. техн. наук, проф. С. Н. Леонович2*, инж. А. В. Степанова3*

^Инженерная школа ФГАОУ ВПО «Дальневосточный федеральный университет» (Владивосток, Российская Федерация),

2)Белорусский национальный технический университет (Минск, Республика Беларусь),

3)Белорусский государственный университет транспорта (Гомель, Республика Беларусь)

© Белорусский национальный технический университет, 2018 Belarusian National Technical University, 2018

Реферат. На побережье Дальнего Востока России климат носит муссонный характер, который наиболее ярко выражен на юге, а к северо-востоку постепенно ослабевает. Сезонная смена океанического и континентального влияния отражается на характере климата: лето умеренно теплое и дождливое, зима холодная и малоснежная. С развитием Северного морского пути и наращиванием нефтедобычи на шельфе сегодня проблема определения долговечности инженерных гидротехнических и портовых сооружений является крайне актуальной. Согласно официальной статистике, больше половины портовых сооружений находятся в неудовлетворительном состоянии и нуждаются в ремонте или реконструкции, в свою очередь это требует значительных капиталовложений. Опыт эксплуатации показал, что средний срок службы большинства гидротехнических сооружений составляет 30-40 лет, тогда как нормативный срок службы должен составлять минимум 50-100 лет. Сегодня около 90 % железобетонных портовых сооружений имеют дефекты бетона и арматуры, которые снижают долговечность и несущую способность. В процессе эксплуатации эти сооружения, как правило, подвергаются комплексу тяжелых агрессивных воздействий, поэтому на стадии проектирования важно предусмотреть целый ряд факторов, которые могут повлиять на фактический срок службы их железобетонных элементов. Существующие методики проектирования не в полном объеме отражают реальные условия эксплуатации гидротехнических сооружений. Это особенно ярко проявляется в районах, где одновременное воздействие таких факторов, как низкие температуры воздуха и большое число ясных дней в зимнее время при сильной солнечной радиации, приводит к резкому изменению реальных условий эксплуатации по сравнению с расчетными. Бетоны многих сооружений и конструкций испытывают большее число агрессивных воздействий, чем это предусматривается нормами проектирования. Поэтому из вышесказанного следует, что проблема прогноза ресурса железобетонных элементов как на этапе проектирования, так и в процессе эксплуатации всегда была наименее изученной в теории сооружений и наиболее весомой в социально-экономическом плане. В статье рассматривается модель воздействия окружающей среды юга Дальнего Востока, связанная преимущественно с воздействием на гидротехнические железобетонные сооружения углекислого газа в окружающей среде и последующей коррозией бетона и арматуры.

Ключевые слова: бетон, арматура, хлориды, коррозия

Для цитирования: Вероятностный расчет глубины и распространения фронта карбонизации в бетоне гидротехнических сооружений / Е. Е. Шалый [и др.] // 2018. Т. 17, № 2. С. 106-113. DOI: 10.21122/2227-1031-2018-17-2-106-113

Probabilistic Analysis of Depth and Carbonation Front Development in Concrete of Marine Structures

E. E. Shalyi1*, L. V. Kim1*, S. N. Leonovich2*, A. V. Stepanova3)

^School of Engineering Far Eastern Federal University (Vladivostok, Russian Federation),

2)Belarusian National Technical University (Minsk, Republic of Belarus),

3)Belarusian State University of Transport (Gomel, Republic of Belarus)

Abstract. The climate on the coast of the Russian Far East is monsoonal which is strongly pronounced in the south, and it is gradually weakening to the northeast. Seasonal change of oceanic and continental influence affects the nature of the climate:

Адрес для переписки

Шалый Евгений Евгеньевич Инженерная школа ФГАОУ

ВПО «Дальневосточный федеральный университет» ул. Пушкинская, 37,

690014, г. Владивосток, Приморский край, Российская Федерация Тел.: +7 423 226-88-18 [email protected]

Address for correspondence

Shalyi Evgeny E.

School of Engineering

Far Eastern Federal University

37 Pushkinskaya st.,

690014, Vladivostok, Primorskiy krai,

Russian Federation

Tel.: +7 423 226-88-18

[email protected]

Наука

итехника. Т. 17, № 2 (2018)

summer is moderately warm and rainy and winter is cold and with little snow. Determination of longevity for engineering hydro-technical and port facilities is considered presently as an extremely urgent problem due to development of the Northern Sea Route and an increase in oil production on the shelf. According to official statistics more than half of the port facilities are in unsatisfactory condition and require repair or reconstruction and, in its turn, it requires considerable capital investment. Operational experience has shown that the average service life of most hydraulic engineering structures is 30-40 years, whereas the normative service life should be at least 50-100 years. Today about 90 % of reinforced concrete port facilities have defects in concrete and reinforcement which reduce durability and bearing capacity. In the course of operation these structures are usually exposed to a complex of severe aggressive actions, therefore it is important at the design stage to provide for a number of factors that may affect the actual life of their reinforced concrete elements. The existing design techniques do not fully reflect the actual operating conditions of hydraulic engineering structures. This is particularly evident in the areas where simultaneous impact of such factors as low air temperatures and a large number of clear days in winter with strong solar radiation leads to a drastic change in the actual operating conditions compared to the calculated ones. Concretes of many facilities and structures are affected by a great number of aggressive impacts than it is provided for by design standards. Therefore, from the above, it follows that the problem of forecasting the resource of reinforced concrete elements, both at the design stage and in the process of exploitation, has always been the least studied in the theory of structures and the most significant in the socioeconomic sense. The paper considers a model of the environmental impact of the south of the Far East, which is mainly associated with the action of carbon dioxide on hydraulic engineering reinforced concrete structures in the environment and subsequent corrosion of concrete and reinforcement.

Keywords: concrete, reinforcement, chlorides, corrosion

For citation: Shalyi E. E., Kim L. V., Leonovich S. N., Stepanova A. V. (2018) Probabilistic Analysis of Depth and Carbona-tion Front Development in Concrete of Marine Structures. Science and Technique. 17 (2), 106-113. DOI: 10.21122/ 2227-1031-2018-17-2-106-113 (in Russian)

Обзор исследований

Начало изучения процессов газовой коррозии бетона и железобетона положено в [1-4], однако проблема до сих пор остается актуальной. Проникновение газов в железобетонные конструкции стимулирует коррозию арматуры. Глубина проникновения углекислого газа и условия его контакта с арматурой характеризуют долговечность бетона. Главные факторы, влияющие на протекание газовой коррозии в железобетонных конструкциях, следующие: отсутствие на поверхности арматуры пленки воды, минимальное содержание влаги, высокая температура, неоднородность химического состава арматуры.

Действие на железобетон газовых сред определяется видом и концентрацией кислоты, конденсирующейся на поверхности и в порах защитного слоя бетона. Агрессивное воздействие распространенных кислых газов СО2 состоит в нейтрализации поверхностного слоя бетона и образовании в нем соединений, влияющих на его свойства. Углекислый газ в бетоне соединяется с растворенным гидроксидом кальция, нейтрализуя его и обусловливая потерю защитных свойств поверхностного слоя. Для решения вероятностной задачи за основу модели карбонизации принята модель Dura Crete [5-7], которая описывает осредненные данные и тенденции их изменения с течением времени.

Наука

итехника. Т. 17, № 2 (2018)

Описание расчетной модели

Модель Dura Crete взята в [8]. Она удобна для практического применения инженерами и дает хорошую сходимость с испытаниями на коррозионную стойкость. Модель карбонизации, уточненная в [1, 2, 9], основана на первом законе диффузии Фика [3, 4, 10] и рассматривает влияние факторов окружающей среды

X =

\j2kRH К (к,RACC,0 +Sf) Cs

хЛ t.

( PsR[oW ) *

it ^ 2 tri

\ tSL J

(1)

где хс — глубина карбонизации, м, кс — коэффициент твердения (уход за бетоном, т. е. сохранение при твердении бетона его влажностного состояния, которое исключает раннее высушивание, повышает степень гидратации, а проницаемость бетона для газов с увеличением длительности ухода снижается); — погрешность, обусловленная использованием ускоренного метода карбонизации, мм2; Ядсс о — обратное

эффективное сопротивление карбонизации в бетоне, определенное в условиях ускоренной карбонизации (АСС), м5/(с-кг СО2); — время эксплуатации конструкции или расчетный срок службы, год.

х

Таким образом, на основании первого закона Фика [3, 4, 10] из (1) получено уравнение

■( ^ xc (fP )) = a - xc (fP ):

= a -

yj2kmkc (ktRACC.0 + st) Cs ■flW ((Р ), (2)

где хс^р) - глубина карбонизации за время 1Г, мм; С5 - концентрация СО2 в окружающем воздухе, кг/м3; №г(1р) - функция, учитывающая влияние климатических параметров.

Предполагается, что коэффициент диффузии для углекислого газа через материал является константой материала. Однако в общем случае коэффициент диффузии СО2 в бетоне в течение времени эксплуатации может зависеть от большого количества факторов. Уравнение (2) лежит в основе полного вероятностного расчетного метода для коррозии карбонизации в бетоне без трещин, в котором толщина защитного слоя бетона сравнивается с глубиной карбонизации хс(р за определенное время 1Р.

Развитие карбонизации в значительной степени зависит от периодичности и длительности периодов увлажнения (табл. 1, 2)

w = aJoW,

(3)

где ак - параметр регрессии (т = 0,50); Ь„ -параметр регрессии при нормальном распределении (т = 0,446; 5 = 0,163).

Вероятность увлажнения поверхности дождем определяем по уравнению [11]

PSR =

I d (W П г)

X d (r) '

(4)

где £ йП г) - количество дней в течение

одного года с ветром в направлении / во время дождя (при выпадении осадков к > 2,5 мм); £ й (г) - то же в течение одного года с дождем.

Верификация модели карбонизации

Принятые в расчетах вероятностные модели базисных переменных, входящих в функции состояния (2), представлены в табл. 3. Принятое условие: железобетонная конструкция экс-

плуатируется в различных районах Дальнего Востока и выполнена из бетона на портландцементе с расходом 450 кг/м3 при В/Ц = 0,37. Расчетные районы Дальнего Востока показаны на рис. 1, а глубины карбонизации хс и распространение фронтов карбонизации ик по принятой математической модели для этих районов представлены в табл. 4-12.

Таблица 1

Статистические параметры среднегодовой относительной влажности RHreal для Дальнего Востока

Statistical parameters of average annual relative humidity RHreal for Far East

Название местности Значение относительной влажности, %

Среднее ц Минимальное аг Максимальное br

Северо-восточная часть о. Сахалин 84 77 100

Восточная часть о. Сахалин 79 75 100

Юго-восточная часть о. Сахалин 81 74 100

Ванино 81 75 100

Пос. Де-Кастри 80 77 100

Николаевск-на-Амуре 83 74 100

Владивосток 84 61 100

Пос. Славянка 73 64 100

Находка 83 72 100

Таблица 2 Среднее количество дней с дождем и влажное время Average number of rainy days and humid period

Название местности Количество дней с осадками за 2013 г., hNd > 2,5 мм/год Влажное время T0W

Северо-восточная часть о. Сахалин 167 0,464

Восточная часть о. Сахалин 147 0,408

Юго-восточная часть о. Сахалин 99 0,275

Ванино 153 0,452

Пос. Де-Кастри 95 0,264

Николаевск-на-Амуре 137 0,381

Владивосток 166 0,461

Пос. Славянка 130 0,361

Находка 103 0,286

Наука

итехника. Т. 17, № 2 (2018)

Таблица 3

Вероятностные модели базисных переменных, характеризующих свойства материалов, условия эксплуатации конструкции, применяемые для вероятностного расчета глубины и скорости карбонизации

железобетонного элемента

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

РгоЬаЬШз1к models of base variables characterizing material properties, operational conditions of structures which are applied for probability calculation of depth and rate

of reinforced element carbonization

Параметр Единица измерения Тип распределения Среднее значение (ц), стандартное отклонение (ст), нижняя и верхняя абсолютные границы (а, Ь)

Северовосточная часть о. Сахалин Восточная часть о. Сахалин Юго-восточная часть о. Сахалин Ванино Де- Кастри Никола-евск-на-Амуре Владивосток Славянка Находка

RHreai(kc) % Бета (с верхним и нижним пределами) ц = 84 ст = 4,6 аг = 77 br= 100 ц = 79 ст = 3,9 аг = 75 br= 100 ц = 81 ст = 5,2 аг = 74 br = 100 I = 81 ст = 6,1 аг = 75 br = 100 I = 80 ст = 3,5 аг = 77 br= 100 I = 83 ст = 5,7 аг = 74 br = 100 ц = 84 ст = 12,58 аг = 61 br = 100 ц = 73 ст = 6,18 аг = 64 br= 100 ц = 83 ст = 10,69 аг = 72 br= 100

RHrelkc) % det 65/(-)

- det 2,5

fe - det 5,0

tc дни det 1

bc - N I = -0,567 / ст = 0,024

k, - ЬЫ I = 1,25 / ст = 0,35

RACC,0 (мм2/год)/ (кг/м3) LN | = 1552

St (мм2/год)/ (кг/м3) ЬЫ | = 315,5 / ст = 48

c, кг/м3 ЬЫ | = 8,15 • 10-4 / ст = 1 • 10-4

bw ЬЫ I = 0,446 / ст = 0,163

T0W - det 0,464 0,408 0,275 0,452 0,264 0,381 0,461 0,361 0,286

Psr(W) - det 0,240 0,359 0,239 0,248 0,190 0,300 0,367 0,338 0,267

to(W) годы det 0,0767 (равно 28 дней)

a мм det 50

Aa мм N ц = +5 / ст = 5

tP годы det 1-100

• - Владивосток о - Ванино • - северо-восточная часть о. Сахалин

• - Славянка О - Де-Кастри • - восточная часть о. Сахалин

• - Находка • - Николаевск-на-Амуре р - юго-восточная часть о. Сахалин

Рис. 1. Расчетные районы Дальнего Востока Fig. 1. Calculation regions of Far East

В Наука

итехника. Т. 17, № 2 (2018)

Таблица 4

Глубина карбонизации хс и распространение фронта карбонизации ик по принятой математической модели для северо-восточной части о. Сахалин

Carbonation depth xc and carbonation front development uK according to accepted mathematical model for North-Eastern part, Sakhalin Island

Срок эксплуатации, годы хс, мм ик, мм/год

10 10,54 1,0540000

25 16,67 0,6668000

30 18,26 0,6086667

50 23,57 0,4714000

100 33,33 0,3333000

Таблица 5

Глубина карбонизации хс и распространение фронта карбонизации ик по принятой математической модели для восточной части о. Сахалин

Carbonation depth xc and carbonation front development uK according to accepted mathematical model for Eastern part, Sakhalin Island

Срок эксплуатации, годы хс, мм ик, мм/год

10 12,970 1,2970000

25 20,500 0,8200000

30 22,460 0,7486667

50 28,996 0,5799200

100 41,010 0,4101000

Таблица 6

Глубина карбонизации хс и распространение фронта карбонизации ик по принятой математической модели для юго-восточной части о. Сахалин

Carbonation depth xc and carbonation front development uK according to accepted mathematical model for South-Eastern part, Sakhalin Island

Срок эксплуатации, годы хс, мм ик, мм/год

10 11,88 1,1880

25 18,78 0,7512

30 20,58 0,6860

50 26,56 0,5312

100 37,57 0,3757

Таблица 7

Глубина карбонизации хс и распространение фронта карбонизации ик по принятой математической модели для г. Ванино Carbonation depth хс and carbonation front development ик according to accepted mathematical model for town Vanino

Срок эксплуатации, годы хс, мм ик, мм/год

10 28,5000 2,850000

25 45,0544 1,802176

30 49,3500 1,645000

50 63,7200 1,274400

100 90,1100 0,901100

Таблица 8

Глубина карбонизации хс и распространение фронта карбонизации ик по принятой математической модели для пос. Де-Кастри

Carbonation depth xc and carbonation front development uK according to accepted mathematical model for township De-Kastri

Срок эксплуатации, годы хс, мм ик, мм/год

10 18,51 1,8510000

25 29,26 1,1704000

30 32,05 1,0683333

50 41,38 0,8276000

100 58,52 0,5852000

Таблица 9

Глубина карбонизации хс и распространение фронта карбонизации ик по принятой математической модели для г. Николаевска-на-Амуре

Carbonation depth xc and carbonation front development uK according to accepted mathematical model for town Nikolayevsk-on-Amur

Срок эксплуатации, годы хс, мм ик, мм/год

10 23,780 2,37800

25 37,597 1,50388

30 41,190 1,37300

50 53,170 1,06340

100 75,190 0,75190

Таблица 10

Глубина карбонизации хс и распространение фронта карбонизации ик по принятой математической модели для г. Владивостока

Carbonation depth хс and carbonation front development ик according to accepted mathematical model for town Vladivostok

Срок эксплуатации, годы хс, мм ик, мм/год

10 20,76 2,076000000

25 32,83 1,313200000

30 35,96 1,198666667

50 46,42 0,928400000

100 65,65 0,656500000

Наука

итехника. Т. 17, № 2 (2018)

Таблица 11

Глубина карбонизации хс и распространение фронта карбонизации ок по принятой математической модели для пос. Славянка

Carbonation depth хс and carbonation front development ик according to accepted mathematical model for township Slavyanka

Срок эксплуатации, годы хс, мм ик, мм/год

10 26,37 2,637000000

25 41,69 1,667600000

30 45,67 1,522333333

50 58,96 1,179200000

100 83,38 0,833800000

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

Таблица 12

Глубина карбонизации хс и распространение фронта карбонизации ик по принятой математической модели для г. Находки

Carbonation depth хс and carbonation front development ик according to accepted mathematical model for town Nakhodka

Срок эксплуатации, годы хс, мм ик, мм/год

10 17,2 1,720000000

25 27,2 1,088000000

25 27,2 1,088000000

30 29,8 0,993333333

50 38,47 0,769400000

100 54,4 0,544000000

100 хс, мм

Экспериментальные исследования карбонизации на портовых сооружениях о. Сахалин. Проверка адекватности модели карбонизации

Для уточнения результатов вероятностного моделирования (рис. 2, 3) проникновения углекислого газа в бетон гидротехнических сооружений отдельно выполнено обследование причальных сооружений острова Сахалин и определение карбонизации бетона посредством фенолфталеиновой пробы (рис. 4).

Пробы показали, что на гидротехнические сооружения со стороны моря карбонизация оказывает незначительное воздействие. Однако со стороны территории портов, а также в зоне переменного уровня наблюдается проникновение углекислого газа на всю глубину защитного слоя бетона (рис. 4).

Измерение прочностных характеристик причального сооружения выполняли с помощью ультразвукового прибора «Пульсар 2.1» и склерометра Original-Schmidt. Результаты исследований приведены в табл. 13.

По результатам табл. 13 можно сделать вывод, что наибольшие потери прочности произошли в бетоне зоны переменного уровня надстройки. Потеря прочности случилась из-за отслоения гидроизоляции с последующей коррозией бетона в результате воздействия на сооружение углекислого газа воздуха, хлоридов и сульфатов морской воды.

-северо-восток о. Сахалин восток о. Сахалин юго-восток о. Сахалин -Ванино -Де-Кастри

-Николаевск-на-Амуре

Владивосток -Славянка Находка

20

40

60

80

100

i;: t, годы

Рис. 2. Рост глубины карбонизации с течением времени для различных районов Дальнего Востока Fig. 2. Carbonation depth growth due to time period for various regions of Far East

Наука

итехника. Т. 17, № 2 (2018)

северо-восток о. Сахалин восток о. Сахалин юго-восток о. Сахалин Ванино Де-Кастри

Николаевск-на-Амуре Владивосток Славянка Находка

О 20 40 Ъ0 .50 100 120 t, годы

Рис. 3. Изменение скорости перемещения фронта карбонизации с течением времени для различных районов Дальнего Востока

Fig. 3. Changes in displacement rate of carbonation front due to time period for various regions of Far East

Таблица 13

Результаты испытаний защитного слоя бетона методами неразрушающего воздействия Test results for concrete protective layer while using method without destructiveness

Способ и характеристика измерения Место измерения

Холмский морской торговый порт Корсаковский морской торговый порт

Лицевая причальная стенка Железобетонная надстройка Лицевая причальная стенка Железобетонная надстройка

Склерометр (Ят, МПа) 40,0 33,7 36,2 32,6

Пульсар 2.1 (Кт, МПа) 40,4 41,9 41,7 30,8

Общая оценка прочности (Ят, МПа) 40,2 37,8 38,95 31,7

Соответствие классу бетона B30 B30 B30 B25

Класс бетона по проекту B30 B30 B30 B30

Рис. 4. Фенолфталеиновая проба Fig. 4. Phenolphthalein sample

ВЫВОДЫ

1. На основе предложенных вероятностных моделей и при использовании полученных мо-

делей базисных переменных выполнены моделирование глубины и скорости карбонизации бетона, а также анализ концентрации хлоридов на некоторой глубине защитного слоя бетона для условий о. Сахалина.

2. Различия по карбонизации для вероятностного подхода при натурном определении глубины проникновения углекислого газа в бетон защитного слоя и натурных исследованиях на период 30 лет составляют до 7 %. Поэтому в дальнейшем, оперируя значениями, полученными в ходе вероятностного моделирования, можно достаточно точно рассчитать срок службы бетона шельфовых конструкций в данном районе и надежно определить возможность эксплуатации конструкции без специальной (вторичной) защиты.

Наука

итехника. Т. 17, № 2 (2018)

ЛИТЕРАТУРА

1. Gehlen, C. Probabilistic Lebensdauerberechnung von Stahlbetonbauwerken - ZuverLassigkeitsbetrachtungen zur Wirksamen Vermeidung von Bewehrungskorrosion. RWTH-Aachen, 2000.

2. Dura Crete: Probabilistic Performance Based Durability Design of Concrete Structures: Statistical Quantification of the Variables in the Limit State Functions. Report No BE 95-1347-2000. P. 62-63.

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

4. Долговечность железобетона в агрессивных средах / С. Н. Алексеев [и др.]. М.: Стройиздат, 1990. 247 с.

5. Dura Crete: Brite EuRam III Project BE95-1347, Report R4-5, Modeling of Degradation, 1998.

6. Eurocode 1: DIN V ENV 1991. Grundlagen der Trag-werksplanung und Einwirkung auf Tragwerke. Teil 1-4. 1991.

7. Eurocode 2: Design of Concrete Structures. Part 1-1: General Rules and Rules for Buildings: EN 1992-1-1:2004 (E). Brussels: European Committee for Standardization, 2004. 225 p.

8. Roberts, M. H. Carbonation of Concrete Made with Dense Natural Aggregates, BRE, Information Sheet. 1981.

9. Durable Concrete Structures: Design Guide / СЕВ - Comite Euro International du Beton. London: Thomas Tel-ford, 1992.

10. Несущие и ограждающие конструкции: СНиП 3.03.01-87. Введ. 01.07.1988. М.: ЦНИИОМТП, 1987. 190 с.

11. Методика расчетного прогнозирования срока службы железобетонных пролетных строений автодорожных мостов. М.: Информавтодор, «Росавтодор» Минтранса, 2002. 140 с.

Поступила 10.06.2016 Подписана в печать 26.01.2017 Опубликована онлайн 30.03.2018

REFERENCES

1. Gehlen C. (2000) Probabilistic Lebensdauerberechnung von Stahlbetonbauwerken - ZuverLassigkeitsbetrachtungen zur Wirksamen Vermeidung von Bewehrungskorrosion. RWTH-Aachen (in German).

2. Dura Crete: Probabilistic Performance Based Durability Design of Concrete Structures: Statistical Quantification of the Variables in the Limit State Functions. Report No BE 95-1347-2000, 2000, 62-63.

3. Alexeev S. N., Rozental N. К. (1976) Corrosion Resistance of Reinforced Concrete Structures in Aggressive Industrial Environment. Moscow, Stroyizdat Publ. 205 (in Russian).

4. Alekseev S. N., Ivanov F. M., Modry S., Shissl' P. (1990) Durability of Reinforced Concrete in Aggressive Environments. Moscow, Stroyizdat Publ. 247 (in Russian).

5. Dura Crete: Brite EuRam III Project BE95-1347, Report R4-5, Modeling of Degradation, 1998.

6. Eurocode 1: DIN V ENV 1991. Grundlagen der Trag-werksplanung und Einwirkung auf Tragwerke. Teil 1-4. 1991.

7. Eurocode 2: Design of Concrete Structures. Part 1-1: General Rules and Rules for Buildings: EN 1992-1-1:2004 (E). Brussels: European Committee for Standardization, 2004. 225.

8. Roberts M. H. (1981) Carbonation of Concrete Made with Dense Natural Aggregates, IP6/81. Building Research Establishment, Garston, 1981.

9. СЕВ - Comite Euro International du Beton (1992). Durable Concrete Structures: Design Guide. London, Thomas Telford.

10. SNiP [Construction Norms and Regulations] 3.03.01-87. Bearing and Enclosing Structures. Moscow, Central Scientific Research Institute of Organization, Mechini-zation and Assistance to Construction, 1987. 190 (in Russian).

11. Methodology for Computed Prediction of Service Life for Reinforced Concrete Superstructures of Highway Bridges. Moscow, Publishing House "Informavtodor", "Rosavto-dor", Ministry of Transport, 2002. 140 (in Russian).

Received: 10.06.2016 Accepted: 26.01.2017 Published online: 30.03.2018

Наука

итехника. Т. 17, № 2 (2018)

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.