Тема: Оценка влияния водного раствора хлорида кальция на прочность бетона

Хлорид кальция представляет собой вещество белого цвета, нашел свое применение в различных сферах, таких как лабораторная практика (сырье для получения кальция, наполнитель для эксикаторов), пищевая промышленность (консервант, смягчитель баранины), медицине, дорож­ном хозяйстве (компонент противогололедных добавок) и инженерных коммуникациях зданий (теплоноситель в системах охлаждения).
Водный раствор хлорида кальция нашел свое применение в качестве теплоносителя в системах хладоснабжения по следующим причинам: низ­кая температура замерзания, высокий температурный диапазон использо­вания, сравнительно высокая теплопроводность, малая вязкость при низ­ких температурах, экологическая чистота при возможных утечках, взрыво- и пожаробезопасность.
Теплоноситель может использоваться в системах холодоснабжения ледовых катков, в холодильных установках, в специальных системах охлаждения продукции пищевых и иных производств.
Актуальность работы: При эксплуатации указанных инженерных систем возможно возникновение утечек теплоносителя, что является фак­тором, оказывающим влияние на прочность и надежность несущих кон­струкций зданий и сооружений. Утечки при открытой прокладке трубо­проводов не вызывают сложности в локализации и устранении, однако при скрытой прокладке трубопроводов возникает сложность в локализации участка трубопровода и ее ликвидации, что может привести к длительному замачиванию несущих конструкций.
Несущие железобетонные конструкции подверженные замачиванию теплоносителем требуют технического обследования для принятия реше­ния о возможности дальнейшей эксплуатации без проведения ремонтно­восстановительных мероприятий или с необходимостью их выполнения.
Техническое обследование определенных железобетонных конструкций может быть осложнено их геометрией (малое сечение элемента), доступно­стью к инструментальному контролю (скрытие другими элементами, например: верхняя полка ригеля, как правило, скрыта плитами перекры­тия).
Решение поставленной цели и задач исследования позволит решать задачи технической эксплуатации зданий и сооружений при повреждении конструкций в части быстрого и точного определения категории техниче­ского состояния конструкций, методов их защиты, возможности и способа усиления (восстановления).
Цель исследования: Экспериментальное обоснование зависимости изменения прочностных и деформативных характеристик бетона от перио­да воздействия водного раствора хлорида кальция, определяемого по визу­альным признакам.
Объект исследования: Тяжелый бетон класса по прочности на сжа­тие В25 на крупном заполнителе из щебня карбонатных пород марки М600.
Предмет исследования: Прочностные и деформативные характери­стики бетона после агрессивного воздействия водного раствора хлорида кальция (CaCl2).
Для достижения поставленной цели были сформулированы следую­щие задачи:
1. Проведение визуального и инструментального обследования несу­щих конструкций перекрытия на отм. +4.200 в осях «Т-Ф/25-29» производственного здания предприятия, обмерные работы;
2. Определение изменения прочностных и деформативных характери­стик бетона при циклическом воздействии водного раствора хлорида кальция (CaCl2) опытным путем;
3. Определение визуальных признаков повреждения конструкции, со­ответствующих циклам испытаний;
4. Сопоставление изменений прочностных и деформативных характе­ристик бетона с визуальными признаками повреждения конструкций. Методы исследования: Методы теоретического анализа и обобще­ния нормативной, учебной и научной литературы, синтеза имеющихся знаний в областях исследования.
Лабораторные опыты и экспериментальный методы при испытаниях образцов, согласно разработанным методикам автора и ГОСТ.
Научная новизна: Изучение процессов коррозии цементного камня при воздействии хлорида кальция (CaCl2) в условиях положительных тем­ператур с получением процентных значений изменения прочностных и деформативных характеристик бетона в сопоставлении с визуальными при­знаками разрушения конструкций.
Практическая значимость
1. Возможность определения степени поражения конструкции коррози­ей в сравнении с количеством опытных циклов воздействия водного раствора хлорида кальция и их соотношением с визуальными при­знаками разрушения бетона;
2. Получение процентных значений изменения механических характе­ристик бетона по визуальным признакам повреждений конструкций, при невозможности определения прочности бетона неразрушающи­ми методами;
3. Оценка возможности усиления конструкций после воздействия вод­ного раствора хлорида кальция.
Апробация результатов исследования. По результатам научно-исследовательской работы опубликовано две статьи, индексируемых в РИНЦ:
• Тошин, Д.С., Новиков, С.Н., Шигаранова, Е.В. Разработка расчетной модели поврежденного железобетонного элемента / Д.С. Тошин, С.Н. Новиков, Е.В. Шигаранова // Актуальные проблемы науки XXI века: сборник статей международной исследовательской организа­ции Cognitio по материалам XXX международной научно-практической конференции: - М., 2018. - С. 50-54.
• Тошин, Д.С., Новиков, С.Н. Оценка воздействия водного раствора хлорида кальция на прочность бетона / Д.С. Тошин, С.Н. Новиков // НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ: СОХРАНЯЯ ПРОШЛОЕ, СОЗДАЁМ БУДУЩЕЕ: сборник статей XXII Международной научно-практической конференции. В 2ч. Ч.1. - Пенза., 2019. - С. 26-30. Промежуточные итоги исследования докладывались на конкурсе студенческих проектов на финансирование 2018 года.
Структура и объем магистерской диссертации. Магистерская дис­сертация включает в себя введение, три главы, заключение, список исполь­зуемых литературных источников, а также трех приложений. Работа со­стоит из 81 страницы машинописного текста, 13 рисунков и 23 таблиц.
Купить

В результате исследований установлено негативное воздействие водного раствора хлорида кальция на бетон железобетонных конструкций, в дальнейшем приводящее к его разрушению. Длительное воздействие агрессивной среды выражается в снижении прочностных и деформативных характеристик бетона, деструкции цементного камня, коррозии цементно­го камня с увеличением объема, образовании трещин в элементах, усилен­ной коррозии арматуры, коррозии и деструкции крупного заполнителя карбонатных пород.
Исследования показали резкое снижение прочности бетона при уве­личении циклов воздействия водного раствора хлорида кальция.
По итогам работы составлено соотношение визуальных признаков повреждений бетона с количеством циклов экспериментального воздей­ствия водного раствора хлорида кальция и изменением прочностных и деформативных характеристик бетона в табличной форме.
Усиление железобетонных конструкций возможно при наличии по­вреждений, соответствующих количеству циклов до 4-х включительно. При указанных повреждениях по конструкциям необходимо выполнить защитное покрытие, препятствующее проникновению воздуха к конструк­ции.
Наличие признаков деструкции бетона железобетонных конструк­ций, соответствующих 4-м и более циклам воздействия, усиление кон­струкций возможно только путем устройства дополнительных элементов, воспринимающих полную нагрузку, передаваемую на данные элементы и их собственный вес.
Купить