Введение 3
1 Основные сведения о коррозии бетона и арматуры 6
2 Оценка степени коррозионного поражения эксплуатируемых железобетонных конструкций покрытий 32
3 Методика расчета на прочность железобетонного элемента поврежденного коррозией бетона с использованием криволинейных диаграмм состояния бетона 39
Заключение 64
Список используемой литературы 67
Почти во всех странах мира железобетон активно используется в строительстве уже многие годы. Повсеместность и столь продолжительный срок использования в строительстве данного материала объясняется тем, что в железобетоне сочетаются свойства и бетона, и металла. В число полезных и востребованных в современном строительстве свойств этого материала, обеспечивающих его повсеместное применение, входят:
• высокая плотность,
• способность выдерживать весьма большие весовые и ударные нагрузки,
• стойкость к воздействию влаги, к резким колебаниям температур,
• огнестойкость,
• малые эксплуатационные расходы,
• дешевизна и хорошие эксплуатационные качества.
Железобетонные изделия применяются во всех областях строительства: при строительстве гражданских и промышленных зданий и сооружений, при возведении инженерных конструкций. Жилые дома, мосты разных размеров, гидроэлектростанции, ядерные реакторы, аэродромы и другие объекты возводятся из железобетона.
Соответственно, с течением временем все более остро встает вопрос о продлении долговечности использования конструкций, изготовленных из него. Актуален вопрос о гарантированном сроке службы железобетонных конструкций, о том, как воздействуют на степень разрушения железобетона различные условия его эксплуатации.
Эти вопросы влекут за собой необходимость изучения скорости коррозии бетона и железобетона, рассмотрение этой проблемы в различных условиях эксплуатации с учетом степени воздействия тех или иных агрессивных сред. Основная цель таких исследований - это разработка методов прогноза, а также расчета степени износа железобетонных конструкций на определенный срок эксплуатации.
Благодаря современным нормативным документам расчет железобетонных конструкций может выполняться по деформационной модели, что получает применение в программных комплексах. Расчеты базируются на построении диаграмм деформирования бетона. В нормативных документах - это основа деформационной модели, приведено в работах [22][24]. В процессе расчетов, в соответствии с СП [16], применяются различные виды диаграмм:
- двухлинейные,
- трехлинейные,
- криволинейные.
Однако, как показывают исследования, наиболее точными являются результаты, полученные по криволинейной диаграмме. Данные, полученные при ее построении, более всего соответствуют СНиП 2.03.01-84* [14], принятый за эталон. Расчёты же по двух- и трехлинейным диаграммам являются более упрощенными, имеют значительные расхождения, что сказывается на итоговых результатах расчета элементов.
Ценность расчетов по криволинейным диаграммам заключается в возможности прогнозирования дальнейшего поведения железобетонной конструкции, в оценке ее эксплуатационной пригодности и безопасности. Можно рассчитать эти ее качества на всех этапах работы от момента возрастания нагрузки до разрушения.
Цель исследования: разработать методику расчета прочности нормального сечения железобетонного элемента, поврежденного со стороны сжатой зоны коррозией бетона.
Объект исследования: изгибаемые железобетонные элементы балочного типа.
Предмет исследования: деформационная модель в расчете железобетонных элементов, поврежденных коррозией бетона.
Методы исследования: экспериментальные и теоретические.
Научная новизна исследования. В данной работе разработана и реализована методика расчета сечения железобетонного элемента с переменными механическими свойствами слоев бетона в сжатой зоне.
Практическая значимость исследования состоит в том, что разработанный алгоритм расчета сечения железобетонного элемента с переменными механическими свойствами слоев бетона в сжатой зоне может быть использован при расчетах железобетонных конструкций.
Объем диссертации и её структура. Данная диссертационная работа состоит из следующих частей:
• введения,
• 3 главы,
• заключение,
• библиографического списка из 39 наименований [2].
Работа изложена на 71 странице. В неё включены 20 таблиц, 9 рисунков.
В данной работе рассмотрены вопросы о причинах возникновения коррозии железобетона. Рассмотрены основные причины возникновения коррозии. Изложены различные виды классификации агрессивных сред, вызывающих коррозионные повреждения бетона.
Классификация агрессивных сред рассматривалась и с точки зрения их происхождения: природного или антропологического, связанного с жизнедеятельностью человека. Наиболее важной с практической точки зрения признана классификация по агрегатному состоянию, так как наиболее агрессивное воздействие на железобетонные конструкции оказывают именно жидкие агрессивные среды. В то время как твердые среды представляют особую опасность для бетона только в случае их растворения. Газообразные среды также становятся особо агрессивными только в случае их конденсации в порах бетона.
Также были рассмотрены различные способы защиты железобетонных конструкции от коррозии. В работе отражена информация и о первичных способах защиты (применяемы в период создания бетона), и о вторичных способах защиты, которые используются уже в период эксплуатации железобетонных конструкций. Рассмотрены различные виды пластифицирующих добавок, приведена таблица зависимости коррозионной стойкости бетона от типа вяжущего. Также важно для сохранения коррозионной стойкости бетона учитывать будущую форму железобетонной конструкции ещё на этапе проектирования.
В ходе эксплуатации железобетона важно применять вторичные методы защиты. Для этого используют лакокрасочные покрытия, символизация и т.д.
Учитывая исследования, проведенные профессором Ерышевым В.А. с участием лаборатории коррозии НИНЖБ, были определены параметры коррозионного повреждения бетонов эксплуатируемых железобетонных ферм покрытий главного корпуса «АвтоВаз».
Установлена марка бетона по водонепроницаемости, которая используется в конструкциях покрытий в исследованных корпусах АО «АвтоВаз».
Газовоздушные среды на территории корпусов, в которых производились исследования, неагрессивны по отношению к бетонам указанной марки по водонепроницаемости при нормальном влажностном режиме помещений и даже при мокром режиме эксплуатации.
За время эксплуатации конструкций покрытий - глубина нейтрализации бетона не превысила 12 мм. Согласно выполненному расчёту в течение 100 лет глубина нейтрализации бетона составит 2 см, что не представляет опасности для стальной арматуры, имеющей защитный слой бетона 5 см.
Анализ бетона на содержание сульфатов показал, что за время эксплуатации существенного поглощения диоксида серы бетоном не произошло.
Показано, что количество хлоридов в бетоне мало отличается от их фонового содержания в бетоне. Расчетом диффузии хлоридов в бетоне показано, что к 50 годам эксплуатации в зоне расположения арматуры при толщине защитного слоя 5 см заметного изменения содержания хлоридов (выше фонового) не произойдет.
Проведенные анализ и расчеты показали, что бетон в железобетонных конструкциях покрытий не подвергается коррозионному повреждению и полностью сохраняет защитное действие по отношению к стальной арматуре.
В данной работе разработана методика расчета железобетонных элементов на прочность с повреждениями сечения от коррозии.
Разработанный метод позволяет применить все преимущества деформационной модели.
Были сделаны выводы о том, что величина коррозии износа не влияет на несущую способность от величины армирования железобетонных образцов.
В ходе исследования было выявлено, что с увеличением класса бетона уменьшается величина коррозионного износа, так при классе бетона В15 при износе в 4%, и в 3%-а при В100.
Разработанный метод может использоваться при проектировании различных конструкций.
Кроме того, данных алгоритм может быть внедрен в программный комплекс.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
