Оценка влияния водного раствора хлорида кальция на прочность бетона
|
ВВЕДЕНИЕ
1Теоретические данные о коррозии и восстановлении железобетонных
элементов конструкций здания
1.1Целесообразность изучаемого вопроса
1.2Реакция гидратации цемента
1.3Коррозия бетона и железобетона
1.3.1Карбонизация
1.3.2Коррозия выщелачивания
1.3.3Взаимодействие цементного камня с кислотами и кислыми
солями
1.3.4Коррозия кристаллизации
1.3.4.1Сульфатная коррозия
1.3.4.2Кристаллизация солей в порах бетона
1.3.4.3Щелочная коррозия
1.4Другие виды коррозии бетона и железобетона
1.4.1Биологическая коррозия
1.4.2Масляная коррозия
1.4.3Термическая коррозия
1.5Химическая коррозия бетона под воздействием водного раствора
хлорида кальция
1.6Защита железобетонных конструкций от коррозии
1.7Выводы по разделу 1
2Обследование железобетонных конструкций после воздействия водного
раствора хлорида кальция
2.1Описание объекта обследования
2.2Обследование объекта
2.3Сложности, возникшие при обследовании объекта
2.4Выводы по разделу 2
3Экспериментальная оценка воздействия водного раствора хлорида
кальция на бетон
3.1Первый этап экспериментальной работы
3.1.1Программа испытаний
3.1.2Изготовление образцов-кубов
3.1.3Испытания образцов-кубов
3.1.4Повреждения образцов-кубов
3.1.5Обработка результатов испытаний образцов-кубов
3.2Второй этап экспериментальной работы
3.2.1Программа испытаний
3.2.2Изготовление образцов-призм
3.2.3Испытания образцов-призм
3.2.4Обработка результатов испытаний образцов-призм
3.3Выводы по разделу 3
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ПРИЛОЖЕНИЕ В
1Теоретические данные о коррозии и восстановлении железобетонных
элементов конструкций здания
1.1Целесообразность изучаемого вопроса
1.2Реакция гидратации цемента
1.3Коррозия бетона и железобетона
1.3.1Карбонизация
1.3.2Коррозия выщелачивания
1.3.3Взаимодействие цементного камня с кислотами и кислыми
солями
1.3.4Коррозия кристаллизации
1.3.4.1Сульфатная коррозия
1.3.4.2Кристаллизация солей в порах бетона
1.3.4.3Щелочная коррозия
1.4Другие виды коррозии бетона и железобетона
1.4.1Биологическая коррозия
1.4.2Масляная коррозия
1.4.3Термическая коррозия
1.5Химическая коррозия бетона под воздействием водного раствора
хлорида кальция
1.6Защита железобетонных конструкций от коррозии
1.7Выводы по разделу 1
2Обследование железобетонных конструкций после воздействия водного
раствора хлорида кальция
2.1Описание объекта обследования
2.2Обследование объекта
2.3Сложности, возникшие при обследовании объекта
2.4Выводы по разделу 2
3Экспериментальная оценка воздействия водного раствора хлорида
кальция на бетон
3.1Первый этап экспериментальной работы
3.1.1Программа испытаний
3.1.2Изготовление образцов-кубов
3.1.3Испытания образцов-кубов
3.1.4Повреждения образцов-кубов
3.1.5Обработка результатов испытаний образцов-кубов
3.2Второй этап экспериментальной работы
3.2.1Программа испытаний
3.2.2Изготовление образцов-призм
3.2.3Испытания образцов-призм
3.2.4Обработка результатов испытаний образцов-призм
3.3Выводы по разделу 3
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ПРИЛОЖЕНИЕ В
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, дорож-
ном 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: низ-
кая температура замерзания, высокий температурный диапазон использо-
вания, сравнительно высокая теплопроводность, малая вязкость при низ-
ких 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 фак-
тором, оказывающим влияние на прочность и надежность несущих кон-
струкций зданий и сооружений. Утечки при открытой прокладке трубо-
проводов 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 реше-
ния о возможности дальнейшей эксплуатации без проведения ремонтно-
восстановительных мероприятий или с необходимостью их выполнения.Техническое обследование определенных железобетонных конструкций
может быть осложнено их геометрией (малое сечение элемента), доступно-
стью к инструментальному контролю (скрытие другими элементами,
например: верхняя полка ригеля, как правило, скрыта плитами перекры-
тия).
Решение поставленной цели и задач исследования позволит решать
задачи технической эксплуатации зданий и сооружений при повреждении
конструкций в части быстрого и точного определения категории техниче-
ского состояния конструкций, методов их защиты, возможности и способа
усиления (восстановления).
Цель исследования: Экспериментальное обоснование зависимости
изменения прочностных и деформативных характеристик бетона от перио-
да воздействия водного раствора хлорида кальция, определяемого по визу-
альным признакам.
Объект исследования: Тяжелый бетон класса по прочности на сжа-
тие В25 на крупном заполнителе из щебня карбонатных пород марки
М600.
Предмет исследования: Прочностные и деформативные характери-
стики бетона после агрессивного воздействия водного раствора хлорида
кальция (CaCl2).
Для достижения поставленной цели были сформулированы следую-
щие задачи:
1. Проведение визуального и инструментального обследования несу-
щих конструкций перекрытия на отм. +4.200 в осях «Т-Ф/25-29»
производственного здания предприятия, обмерные работы;
2. Определение изменения прочностных и деформативных характери-
стик бетона при циклическом воздействии водного раствора хлорида
кальция (CaCl2) опытным путем;3. Определение визуальных признаков повреждения конструкции, со-
ответствующих циклам испытаний;
4. Сопоставление изменений прочностных и деформативных характе-
ристик бетона с визуальными признаками повреждения конструкций.
Методы исследования: Методы теоретического анализа и обобще-
ния 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 тем-
ператур с получением процентных значений изменения прочностных и де-
формативных характеристик бетона в сопоставлении с визуальными при-
знаками разрушения конструкций.
Практическая значимость
1. Возможность определения степени поражения конструкции коррози-
ей в сравнении с количеством опытных циклов воздействия водного
раствора хлорида кальция и их соотношением с визуальными при-
знаками разрушения бетона;
2. Получение процентных значений изменения механических характе-
ристик бетона по визуальным признакам повреждений конструкций,
при невозможности определения прочности бетона неразрушающи-
ми методами;
3. Оценка возможности усиления конструкций после воздействия вод-
ного 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 организа-
ции 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 дис-
сертация включает в себя введение, три главы, заключение, список исполь-
зуемых литературных источников, а также трех приложений. Работа со-
стоит из 81 страницы машинописного текста, 13 рисунков и 23 таблиц.
свое применение в различных сферах, таких как лабораторная практика
(сырье для получения кальция, наполнитель для эксикаторов), пищевая
промышленность (консервант, смягчитель баранины), медицине, дорож-
ном 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: низ-
кая температура замерзания, высокий температурный диапазон использо-
вания, сравнительно высокая теплопроводность, малая вязкость при низ-
ких 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 фак-
тором, оказывающим влияние на прочность и надежность несущих кон-
струкций зданий и сооружений. Утечки при открытой прокладке трубо-
проводов 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 реше-
ния о возможности дальнейшей эксплуатации без проведения ремонтно-
восстановительных мероприятий или с необходимостью их выполнения.Техническое обследование определенных железобетонных конструкций
может быть осложнено их геометрией (малое сечение элемента), доступно-
стью к инструментальному контролю (скрытие другими элементами,
например: верхняя полка ригеля, как правило, скрыта плитами перекры-
тия).
Решение поставленной цели и задач исследования позволит решать
задачи технической эксплуатации зданий и сооружений при повреждении
конструкций в части быстрого и точного определения категории техниче-
ского состояния конструкций, методов их защиты, возможности и способа
усиления (восстановления).
Цель исследования: Экспериментальное обоснование зависимости
изменения прочностных и деформативных характеристик бетона от перио-
да воздействия водного раствора хлорида кальция, определяемого по визу-
альным признакам.
Объект исследования: Тяжелый бетон класса по прочности на сжа-
тие В25 на крупном заполнителе из щебня карбонатных пород марки
М600.
Предмет исследования: Прочностные и деформативные характери-
стики бетона после агрессивного воздействия водного раствора хлорида
кальция (CaCl2).
Для достижения поставленной цели были сформулированы следую-
щие задачи:
1. Проведение визуального и инструментального обследования несу-
щих конструкций перекрытия на отм. +4.200 в осях «Т-Ф/25-29»
производственного здания предприятия, обмерные работы;
2. Определение изменения прочностных и деформативных характери-
стик бетона при циклическом воздействии водного раствора хлорида
кальция (CaCl2) опытным путем;3. Определение визуальных признаков повреждения конструкции, со-
ответствующих циклам испытаний;
4. Сопоставление изменений прочностных и деформативных характе-
ристик бетона с визуальными признаками повреждения конструкций.
Методы исследования: Методы теоретического анализа и обобще-
ния 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 тем-
ператур с получением процентных значений изменения прочностных и де-
формативных характеристик бетона в сопоставлении с визуальными при-
знаками разрушения конструкций.
Практическая значимость
1. Возможность определения степени поражения конструкции коррози-
ей в сравнении с количеством опытных циклов воздействия водного
раствора хлорида кальция и их соотношением с визуальными при-
знаками разрушения бетона;
2. Получение процентных значений изменения механических характе-
ристик бетона по визуальным признакам повреждений конструкций,
при невозможности определения прочности бетона неразрушающи-
ми методами;
3. Оценка возможности усиления конструкций после воздействия вод-
ного 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 организа-
ции 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 дис-
сертация включает в себя введение, три главы, заключение, список исполь-
зуемых литературных источников, а также трех приложений. Работа со-
стоит из 81 страницы машинописного текста, 13 рисунков и 23 таблиц.
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 цементно-
го камня с увеличением объема, образовании трещин в элементах, усилен-
ной коррозии арматуры, коррозии и деструкции крупного заполнителя
карбонатных пород.
Исследования показали резкое снижение прочности бетона при уве-
личении циклов воздействия водного раствора хлорида кальция.
По итогам работы составлено соотношение визуальных признаков
повреждений бетона с количеством циклов экспериментального воздей-
ствия водного раствора хлорида кальция и изменением прочностных и де-
формативных характеристик бетона в табличной форме.
Усиление железобетонных конструкций возможно при наличии по-
вреждений, соответствующих количеству циклов до 4-х включительно.
При указанных повреждениях по конструкциям необходимо выполнить
защитное покрытие, препятствующее проникновению воздуха к конструк-
ции.
Наличие признаков деструкции бетона железобетонных конструк-
ций, соответствующих 4-м и более циклам воздействия, усиление кон-
струкций возможно только путем устройства дополнительных элементов,
воспринимающих полную нагрузку, передаваемую на данные элементы и
их собственный вес.
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 цементно-
го камня с увеличением объема, образовании трещин в элементах, усилен-
ной коррозии арматуры, коррозии и деструкции крупного заполнителя
карбонатных пород.
Исследования показали резкое снижение прочности бетона при уве-
личении циклов воздействия водного раствора хлорида кальция.
По итогам работы составлено соотношение визуальных признаков
повреждений бетона с количеством циклов экспериментального воздей-
ствия водного раствора хлорида кальция и изменением прочностных и де-
формативных характеристик бетона в табличной форме.
Усиление железобетонных конструкций возможно при наличии по-
вреждений, соответствующих количеству циклов до 4-х включительно.
При указанных повреждениях по конструкциям необходимо выполнить
защитное покрытие, препятствующее проникновению воздуха к конструк-
ции.
Наличие признаков деструкции бетона железобетонных конструк-
ций, соответствующих 4-м и более циклам воздействия, усиление кон-
струкций возможно только путем устройства дополнительных элементов,
воспринимающих полную нагрузку, передаваемую на данные элементы и
их собственный вес.
Подобные работы
- Оценка влияния водного раствора хлорида кальция на прочность бетона
Магистерская диссертация, строительство . Язык работы: Русский. Цена: 5400 р. Год сдачи: 2019