автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Расчет конструктивно-технологических параметров первичных элементов защиты железобетонных элементов в сульфатных средах

РГ6 од

госстроя г5

газгдлрсшшшья ОРДЕНА ТРУДОВОГО ПРАСГОГО ЗИШШИ . НАУЧШ-ПОа"1ЕДОа\ТЕ1ЬСЯИЯ, ПРОЕПТЖЬШТСГРУКТиРОТГЯ

и твхвоютшсш кпс1итут бетона h ®леэоейтона (пииеб)

& прзвэх 1ФПШЯ

АДЕМР Каддо

УЩ 620.103.41: Шх ТП

иаретшза ЗАШТУ ШМЗОШШШС Э1ЕШ1ТШ с СУЛЬФАТНЫХ СРЕД«

Сгоцишь пасть; 05.23. M - Сгроитсхьпуз' коясг тпщки,

з датой * сооругэгагя

Автореферат диссертанта та санскпкюэ учепая стеиеки кандидата технических наук

Иостаа - 1934

¿гаоата -^темнена jb Л'сеудзрстваннам ашуано-лагледлЕа-эаа&сяиц, а^оееашоткзшафукгаргксш ai 'зехвдюпгаескоы jraaxncyxe itérai» л аелеаабегсша ((ЗШШ ¿Поссзроя ¿Российской Федерации ш áUiK¿;}iJai!i3Ja5icíaa ;иклбжр|рнснедуои!геашиом ¡институте.

а^ШШ £ШИ№ГЕЛЬ - „ щрлф. "Е.А. ¡ГУЗЕЕЬ

чйаиаДБНЫЕ ШШНЕНШ - да.'п:.щ,„ щроф. Л. Sr. ШШШШаЦ,

¡К-'Я.ш, 2!. 4L 'ТОНКИХ

3:аЛ1'Щре щредприякге - ¡Пивдшцаегиет

Зашвса ©аегавк» '"?J)'n (Xk-PCé ¿ti asôâ ж. m ^f uac. ma cEiu^iunijüi ■одпциалиацраваинато Аеавеаа ÍK.¡Ü3S.©3.,D1 mo ааоихе /дасаартяям) ша ¡шивкянир :укйнай leianeiui ¡кандидата иехнишских ¡наугс ,ь ПЪсажчршвш-иои [изднно-жесладзьаз'ельпкоц, ¡црмкт-¡HD .яавеазагйзичрашй ш •юезаюлагаийакоы ¡институа-е йетана » аеае-лаьйганй Гаа^грзд Ш> то 'адресу:

îtôSâ2S» itooKBa 2-л Яйкаадаиекаа ул... д. «

iC щийайреацшй шшо (ознакомиться m (Ш&лгзгак!? ¡HHIffiE. ¡разослан '"У^1" CLCcfii?* ir..

>cucïUiiiJiikiit;;QH3Hnaro maneja,

:saií¿." t¿j:h. шцпс i'JlM M**1''

I

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ

t ,

Актуальность проблемы. Значительный объем золезобетонных конструкций в условиях республики Бенин подвергается воздействию агрессивных сульфатных растворов. Как правило, это подземные железобетонные конструкции, расположенные в районе побережья Атлантического океана. По данным инкенерно-геологических. изысканий концентрация сульфат-ионов может достигать величины 10000 мг/л. При строительстве объектов в этих условиях затрачиваются значительные средства на выполнение антикоррозионной защиты. Между тем исследования, проведенные в России и других странах СНГ, показали, что возможно повышение эффективности проектных ¡решений антикоррозионной зашиты конструкций, если проводить оценку коррозионной опасности среды не только к бетону или арматуре (как это выполняется в настоящее время во всех без исключения странах), но и непосредственно к железобетонным конструкциям по критерию изменения их функциональных свойств (в первую очередь, прочности).. В настоящее время конструктивные параметры, как средства первичной защиты, практически не используются.

Нормы проектирования защиты от коррозии Европейстко: о комитета по нормам CEN (Comité Européen de Normalisation), Международной организации по стандартизации ISO (International Standartisation Organisation), России и стран СНГ имеют рецептурный характер. Поэтому необходим новый подход - разработка количественных норм проектирования, определение, непосредственно, сроков слумЭы бетона и ледезобетоннш конструкций, исходя из их назначения.

В последнее Еремя имеются такие превгоже-иия. Однако их

использование невозможно без ЭВМ, что затрудняет юс применение в практике инженерных расчетов. Вышесказанное определяет цедь, настоящей работы.

Целью диссертационной работы является проведение экспериментально-теоретических исследований и разработка методики проектирования конструктивно-технологических параметров первичной защиты железобетонных конструкций в условиях воздействия сульфатных растворов по критерию обеспечения прочности на заданный срок службы.

В соответствии с постановкой задачи и состоянием вопроса основными задачами исследований являлись:

Разработка расчетной методики оценки коррозионной опасности среды к бетону на цементе с известным химико-минералогическим и вещественным составом, заданными структурными характеристиками бетона.

2. Разработка инженерных методов расчета прочности сечений, нормальных- к продольной оси железобетонных элементов с учетом кинетики коррозии бетона.

3. Разработка методики решения задач, связанных с оценкой долговечности конструкций в условиях воздействия агрессивных сред:

а) оценка долговечности конструкций при заданных конструктивно-технологических параметрах;

б) определение конструктивно-технологических параметров, обеспечивающих заданный срок службы.

Для решения поставленных задач выполнены теоретические и экспериментальные исследования.

В результате теоретических исследований:

- разработана методика проектирования состава бетона с учетом влияния агрессивных сульфатных растворов и параметров, характеризующих степень доступности внутренней поверхности бетона и хими ¿ескук> активность цементного камня;

- разработаны инженерные методы расчета прочности сечений, нормальных к продольной .си стержневых железобетонных элементов; . ..

- предложена методика назначения конструктивно-технологических параметров первичной защиты для норм проектирования и типового проектирования.

В результате экспериментальных исследований:

- выполнен сбор и статистическая обработка данных о фак-. тической изменчивости химико-минералогического состава цементных заводов стран СНГ, поставляемых в республику Бенин;

изучены особенности влияния сульфатных растворов на изменение прочности нормальных сечений изгибаемых железобетонных элементов, отличающихся степенью армирования.

Автор защищает:

- методику проектирования состава бетона с учетом влияния агрессивных сульфатных растворов и технологических параметров .первичной защиты, характеризующих проницаемость бете з и химическую активность цементного камня;

-результаты исследований изменчивости химико-минералогического состава клинкеров цементов;

- методику, количественной оценки степени агрессивности сульфатных растворов к определенный бетонам на цементах с известным химико-минералогическим составом;.

- инженерные методы расчета прочности сечений, нормаль-

- 6 - "V

них к продольной оси стержневых заэлеаобетошшх элементов;

- результаты экспериментальных исследований, позволяющие выявить особенности влияния агрессивных сульфатных растворов на изменение прочности сечений, нормальных к продольной оси изгибаемых железобетонных элементов при изменении степени армирования;

- предложения для норм проектирования и типового проектирования, обеспечивающие прочность железобетонных конструкций с учетом агрессивных воздействий;

- методику решения задач ^..связанных с оценкой долговечности железобетонных конструкций в агре~сивных средах: опре-деле"ие срока службы или назначения конструктивно-технологических параметров, обеспечивающих 'заданный срок службы.

Научную ноьизну раб-оты ■составляют; '

- методика количественной оценки степени агрессивности сульфатных растворов к бетонам с известными технологическими параметрами;

- инженерные методы расчета прочности сечений, нормальных к продольной оси стержневых железобетонных элементов;

. - результаты экспериментальных исследований влияния агрессивных сульфатных растворов при их длительном воздействии (до 5-ти лет) на изменение прочности сечений, норгальных к продольной оси изгибаемых железобетонных элементов, при изменении степени армирования;

- методика решения задач, связанных с обеспечением прочности железобетонных . констр, кций с учетом кинетики процесса сульфатной коррозии бетона.

) ■ ' •' . .•■■

Г

?

" . . 7 -

. Практическое з н а ч е н и е и в н е д -р'е и и е результатов.

Решена важная научно-практическая задача повышения эффективности применения лзлезобетонных конструкций в условиях воздействия агрессивных сульфатных растворор' посредством разработки методики расчета и проектирования конструктивио-тех-: нологических параметров конструкций по критерию обеспечения их прочности.

: Результаты работы переданы в НИЖБ Госстроя РФ для учета при совершенствовании нормативных документов "Защита строительных конструкций от коррозии", "Бетонные и железобетонные конструкции", а также в Министерство строительства республики Бенин.. ' :

Апробация работы и публикации. По работе опубликованы 1 статья и 1 находится в печати.- Материалы диссертации доложены, и обсуждены на научно-технических, конференциях ДИСИ (г. Днепропетровск, 1993, 1994 , г.), нау"ном семинаре . лаборатории . коррозии НИЮКБ (1994 г.) научном семинаре кафедры железобетонных и гаменных тонтрук-ций ДИСИ (1994 г.).

С т р у к т у р а и о б ъ е м д и с с е р т а ц и п.. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, основных выводов и предложений, списка литературы из 115 наименований, содержит 195 стр., в т.ч. 121 машинописных страниц, 35 рисунков, 31 . таблицу. - . '■■'•,.■-..-

В.первой главе рассмотрено состояние вопроса и онредолепи задачи, исследований. Во второй главе на основе' обобщения пмею'цихся данных об определявши фекх.ор.чх сульфатной горний

- 8 .- . '-Л■..

предложена методика подбора состава бетона по отношению к цементам заводов, с известным химико-минералогическим составом. В третьей главе на основе результатов теоретических и экспериментальных, исследований разработаны методы расчета прочности сечений, нормальных к продольной оси железобетонных зле? ментов с учетом накопления коррозийных провреждений. В четвертой главе на основе понятия о функции условий работы предложена методика решения задач проектирования конструктивно* технологических параметров железобетонных конструкций при сульфатной коррозии.

Работа выполнена в лаборатории коррозии Государственного научно-исследовательского, проектно-конструкторского и технологического института бетона и железобетона (НИИКБ) Госстроя Росоийекой Федерации и кафедре железобетонных и каменных инструкций : Днепропетровского, инлшнерно-строительного института Минобразования Украины в 1991-1994 г. Научный руководитель докт. техн. наук, профессор Е. А. Гуаеев', научный консультант к. т. н. , доцент НВ. Савицкий,- которым автор выражает глубокую благодарность.

' СОДЕРМЮ1Е РАБОТЫ

Первая глава. Б первой главе приводится обзор работ, Пйсвящэнных проблеме обеспечения коррозионной стойкости бетона в сульфатных средах; методам проетироваиия состава бетона; методам, оценки напряженно-деформированного состояния железобетонных конструкций с учетом кинетики коррозии бетона; истодам решения задач, . связанных с проектированием конструк-

тивно-технологичеСких параметров первичной защиты. г Из обзора приведенных работ следует, что значительный объем железобетонных конструкций работает в условиях воздействия агрессивных сульфатных растворов. Проблема повышения эффективности проектирования антикоррозионной- защиты актуальна : и для республики Бенин. Одним из путей решения проблемы является разработка обоснованной, методики назначения техяологи-■ ческих и конструктивных параметров первичной защиты. Современные нормы проектирования антикоррозионной защиты в странах СНГ, Ьвропе и Америке не содержат каких-либо расчетных положений по проектированию конструкций с учетом кинетики коррозии бетона по критериям обеспечения несущей способности и эксплуатационной пригодности. Это не позволяет полностью использовать все средства первичной защиты, не только технологически е, но и конструктивные.

При проектировании составов бетона учет агрессивных воздействий производится на рецептурном уровне. Количественные методы насначёния параметров бетона,, обеспечивающих заданную стойкость, практически не используются.

Для оценки напряженно-деформированного состояния железобетонных конструкций с учетом кинетики коррозии используются, в основном, численные методы, требующие применения ЭВМ. Актуальным является разработка аналитических и инженерных методов расчета прочности железобетонных элементов. -

К настоящему времени имеются предложения для решения задачи, о назначении конструктивно-технологических параметров первичной защиты железобетонных элементов. Однако практической, реализации эти предложения до настоящего времени' не' полу-

- 10 - -•.■■''■:. , ; . . ■^ чили. ■

С учетом вышесказанного, сформулирована цель и основные задачи настоящего исследования.

Вторая глава При проектировании бетонный и железобетонных конструкций, предназначенных для эксплуатации в агрессивной следе, их коррозионная стойкость должна обеспечиваться, , главным образом, средствами первичной защиты.

В сульфатной агрессивной среде стойкость бетона определяется минералогическим составом цементного клинкера, вещественным составом цемента, проницаемостью бетона, активностью заполнителей. Химико-минералогический состав цементного юшн-кера " вещественный состав цемента характеризуют степень химической активности цементного камня, а проницаемость - степень доступности внутренней поверхности бетона. \

. Таким обрас ом, содержание минералов в цементном клинкере является одним из основных параметров сопротивления бетона коррозионным воздействиям.

Известно, что химико-минералогический состав цементного клинкера, также как и другие характеристики материалов, имеют случайный, изменчивый характер. Однако,стандарты на цемент не устанавливают требования по обеспеченности е,о химико-минералогического состава. Представляется- логичным установить требование по обеспеченности параметров .сопротивления, бетона коррозионным воздействиям с учетом условий контроля и статистической изменчивости , ' т. е. аналогично тому, как.решается ■ вопрос с нормированием обеспеченности параметров сопротивления материалов силовым воздеС ;твиям. :

Введение нормированных характеристик содержания минера-

лов в некоторых случаях может повлиять и на оценку степени агрессивности жидкой среды.

Для реализации такого подхода, по данным заводских анализов, были .определены статистические характеристики химико-минералогического состава цементов ряда заводов России и Украины, который поставляется ^ республику Бенин (табл.1).

Другим важным параметром-.бетона, определяющим его коррозионную стойкость, является проницаемость бетона.

С использованием количественных данных о влиянии наиболее значимых факторов на сульфатостойкость бетонов проведен расчет параметров, характеризующих долговечность бетсиов марок по водопроницаемости Щ, Ш, ТО, изготовленных на цементах, удовлетворяющим требованиям СНиП Й. 03.11-85 при регламентированных показателях агрессивности жидких сульфатных сред. Результаты расчетов приведены на рис. 1.

Полученные сроки службы бетона и характеристики повреж-денности-можно рассматривать как эталонные, так как выполнены все требования ОПиП 2.03.11-85.

Реальные бетоны и условия их эксплуатации могут отличаться от условий регламентированных нормами проектирования причем негативное влияние одного из факторов (например, повышенного :содержания ОзА) может компенсироваться положительным ( с точки зрения обеспечения долговечности ) влиянием другого .фактора.- В этом случае представляется возможным предъявлять к бетону, отличающемуся от эталонного, те т трекования по обеспечению ерокоз службы, что и к эталонному.

. Ориентируясь на полученные результаты, оцеииваяше- долговечность коь'сг|Г1у';;,.,к|'\ ч используя пгимц;:;^! ('.'■нде г-лооти,

Табл! да 1

Статистические характеристики химико-минералогического состава цементов

Завод Химико-минералогический состав,%>

СзЗ ГзА С,АР

Криворожский 56,0 20,4 3273 11.0 гёгз

Днепродзержинский 64,0 П7Г 24,0 8,0 13^7 в.з

Балаклейский • 68,0 12,Б 5,6 Т72 12,4 4!и

Николаевский .о9,18 "77НГ 16,62 4,66 1ЭДЗ 12,08 ГО7БЗ

Каменец-Подольский 58,49 ТОТ^ЕГ 17,69 29750 6,01 1у;ь.у 12,19 у;.аь

Новороссийский .60,99 "6723 16,82 5,09 157Т5 ■14,30

Бахчисарайский 59,12 4,72 13,72 7.84 13^0 14,60 "7798

Ольшанский 58.5? ТэТГЖ 17,82 21^17 . 6,7В 12706 13,64 "1,7Г

Амвросиевский 61,91 ~С52 20.91 ГОЛ 9 4,22 1Г7ТГ 10,57 7Х7Н

В числителе приведено математическое ослдани- содержания минерала, в знаменателе - коэффициент вариации. •■'

-• го -

Характеристика поврсядонности «'л-о¡» / при удошптвогвнин требояаяч» СИиП Я, ОЗ. П-Р5

£0 /00 /57

го № да t

Л? ^ ^<7 £

■ш

"¿0' 100 ¿0 2? " Л? «¡г т £ ■ в' £9 № /50 £

а-сульфатосто'"ши?, тлакопортлацдцемент ССГЩ. б - сульуатостойииЗ цемент по ГОСТ 22266-76.'ч .

Т - слабо-,П - средне-,Я -• сильноагрессивная с^еда. х - время до начала/разрушения защитного слоя. ? - глубина раэруюадя.

Рис л

- 14 - "';

майю рассматривать всзмолшоста использования других цементов, выпускаемых различными заводами с разным химико-Ъшера-логическим составом цементов.

Для реализации предложенного подхода рассматризалась возможность использования цементов Амвросиевского, Бахчисарайского, Балаклейского, Днепродэержинского, Криворожского, Новороссийского, Енакиевского и Ольшанского заводов,

В результате расчетов были определены сроки службы бетонов на • /) мент ах. вышеуказанных заводов для различных концентраций оульфат-ионов: 1000, 2(0^ 3000, 4000, БООО, 6000,8000, 10000, 15000, 20000, 30000 мг/л.

Результаты расчетов позволили нормировать степень агрессивности сульфатных растворов с соблюдением принципа равнона-дежности.

Полученные результаты предоставляют возможность решать задачи о выборе или замене цемента, а также назначение марки бетона по водопроницаемости, для конкретных условий эксплуатации. , ■

Третья глава посвящена разработке методов практического расчета прочности сечений, нормальных к продельной оси железобетонных элементов.

Рациональным способом оценки напряженно-деформированного состояния железобетонных элементов является метод интегрального модуля Е М. Бондаренко. Воздействие среды на бетон, изменение его прочности и сопро-кслспие предложено оценивать расчетным изменением сечений при наделении их комплексом прежних свойств. Неравномерность изменения свойств бетона оценивается по линейному закону от периферии к глубине. Расчетная ширина

- 16 - '■'.■■ • ^прямоугольного cewuui на ордината Z (рк-. Я) бзглеиваетса и виде: ,

где ¿»о - исходное значение ширины сечения; коэ<

(1)

коэффициент приведения, учитывающий равном-зрнг-i изменение прочности бетона в условиях воздействия сульфатных растворов; ) -

то же, учитывающий неравномерное изменение прочности бетона (краевого волокна); глубина фронта взаимодействия (пе-

рерожденной структуры бетона); X - высота сжатой зоны бето-" на; 2? - ордината волокна, отсчитываемая от нейтральной оси.

Используя предпосылки метода интегрального модуля и условие равновесия, были получены выражения•для расчета прочности сечений, нормальных к продольной оси железобетонных элементов для различных случаев положения нейтральной оси и случаен разрушения элементов.

В работе разработан также упрощенный инженерный метод расчета прочности нормальных сечений. При этом иегюльзовгглзсь предпосылка, что распределение напряжений в Сетоне сжатой зоны в предельном сечении по прочности подчиняется линейному'. аакону от значений прочности в краевом волокне до значений, равных прочности бетона е измененной структурой на глубине фронта взаимодействия.

В качестье примера на рис. 3 приведена расчетная схема изгибаемого железобетонного элемента/в стадии 11 (разупрочнение бетона краевого'волокна). Исходя из принятой предпосылки, а также предпосылок расчета прочности ,' принятых в СНиП 2.03.01-84* были получены выражения для расчета прочности нормальных сечений для различных стадий развития' коррозионных

внецйнтреино сжатого © случа-Е одног^ишай паи** напряжений (6} .

Рис.

. Расчетная зхема при расчете прочности келезобетоишх слемснтоа

MV Kit)

шл)

s

M

Ni

it

а - х<у ft) <S -

Рис.3

\ - 18 -

процессов в слоне, различного положения высоты сжатой зоны и механизмов разрушения.. . \

Для определения точности разработанного инженерного метода, сопоставлялись результаты вычислений прочности инженер-чым методом к численно-аналитическим. Погрешность вычислений . не превышает 5, IX.'

Изменение прочности балок по нормальным сечениям

1.2 - - 0,89%; 3,4 - ^ - 1,8*: 6,6 - // - £, 75)%; 1,3,6 - опытные данные; 2,4,6 - по расчету. Рис. ' 4

Для сопоставления результатов расчета о опытными данными были продолжены исследования, начатые в 198? г. -ь лаборато:те коррозии НИИ..З (опыты А. А. .ТытюкаУ с

дттчохтшся процентом армирования (»// « 0,£9; 1,3; 2,792). Валки были испытаны при воэдейотвин ере®: я течзние 1000 и 1500 сут. Сравнение результатов опыта и расчета приведено на рио. 4. Прочность\эксперимонтальних образцов вше расчетной, в среднем, в 1,021 раза.

Можно считать, что разработанный инженерный метод удовлетворительно оценивает прочность сечений, нормальных к продольной оси: яелевобетонных элементов, являясь в то же время достаточно простым и пригодным для выполнения практических расчетов.

Четвертая глава. При проектировании конструкций, предназначенных для работы • в условиях^воздействия агрессивных сред, необходимо определить конструктивно-технологические параметры элементов, обеспечивающих заданный опок службы при известных внешних воздействиях или долговечность конструкций с заданными параметрами и известными внешними воздействиями для обоснования необходимости применения вторичной защити конструкций, планирования ремонтов и т. д. Решение этих и других задач возможно на трех Уровнях проектирования: иселедова-■ тельском, инженерном и рецептурном.

При проектировании!! на первом уровне, который предполагает применение ЭВМ, возможно получить наиболее'экономичные решения конструкций путем оптимизации параметров. При проектировании на третьем уровне воз можш неэкономичные решения, особенно для конструкций, проектируемых на известный срок службы. Считается, что на данном этапе наиболее приемлимым является 'Инженерный "уровень проектирования,' сохраняющий достоинства первого уровня проектирования (возможность опреде-

дония срс. .а. службы или конструктивно-технологических параметров) и достоинства второго (простота использования). .

Условие неразрушимости (прочности) конструкций с учетом ее изменения во времени записывается в виде:

> jn-S (2)

г - п_

ДмjJ«tCa,tJ~ Yr(i-o) («)

где f(M fX'i ,Са ¡£~] - функция условий работы, зависящая от конструктивно технологических параметров (М ), концентрации агрессивного вещества во внешней среде (.О* ), времени эксплуатации конструкций ({: ~ расчетная прочность (прочность, определяемая по расчетным значениям сопротивлений бетона и армаматуры) в начальный момент времени эксплуатации;

- то же в? момент времени Ъ ; S расчетная

нагрузка.

Pt лгалагая выражением для функции условий работы возможно определить или конструктивно-технологические параметры (*$), обеспечивающие/заданный срок службы, или долговечность . конструкций (t ) при заданных параметрах^) , Ca _ Или допустимую концентрацию Ca при которой конструкция с заданными параметрами J^.' может эксплуатироваться в течение времени t <• Т .

В качестге примера определялась функций условий работы для изгибаемых келезобетонных элементов высотой 10 см при армировании, характеризующемся, отношением. " 0,2.: "-Тункция условий работы определялась по значениям, ^.пученнып при расчете' ПРОЧНОСТИ; инженерным h'/:f£OM прй'сьгьигк,вокй« ч-ехнологи-

+

мяеских параметров бетока ( СэА» И/О ), срока эксплуатации конструкций (I) и концентрации сульфат-ионсь (в яересчете на ?>04 ). Функция условий работы определялась в виде мультипликативной модели:

для О±и2О*0Т

Км^/с&КЫУрггвз-10^*+ 222,55Ю Т*> (¡2,3275-1оЧ~2г2,925- ¡оЧ*

+ 1,65- ГО-

+4,95^+131(2,456<1оЧ-2-1б*У (Шсо. 16е-

- 483,00(6%} С5-эз ълбЧ+чэчгу^гзв* /о"^2-

-7325-1СГ 4) дхл 20 4.Ь^100ЛВТ Км^СзА, С31{)^г5£Э44-Ю^г~31бР125■ /о^ ч-

-¿ЛГ 0.£Г/25"'/0~3у% + 65,7-5ВЭ¿/С^-

П ЭЗУ£г. ¿б5?12-*- 119С, 252 ■ ■ /О3}

- 93/8'/О о^+С? 972^6С1,562-1О^\-6237БОО//-

. ' / (5)

где п

(М-

содержание

в цементе,

- водоцементное

отношение; С& - концентрация

БоГ мг/л; "С - срок эксплуатации. лег. ,.

Точность описания функцнеП условий работы изменения

прочности :о времени, характеризуется погрешностью, не превышающей 1,1%. С использованием функций условий работы решены задачи, связанные с обеспечением прочности ; рассмотренных конструкций при заданных конструктивно-технологических параметрах и интенсивности внешних вопщеиствий, .а также назначением конструктивно-технологических параметров, обеспечивающих. заданный срок службы.

. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ .

В результе . проведенных экспериментально-теоретических исследований разработана методика расчета конструктивно-технологических параметров первичной защиты железобетонных эле-

4

ментов в сульфатных средах, обеспечивающих их прочность на заданный с ок службй с учетом кинетики коррозии бетона.

1. №■ основе обобщения имеющихся методик подбора состава бетона о критерию прочности и количественных данных о влиянии технологических параметров бетона на его коррозионную стойкость при воздействии сульфатных растворов предложена методика подбора состава бетона с учетом кинетики сульфатной коррозии.

2. Проведен сбор и статистическая обработка химико-минералогического состава клинкеров Амвросиевского, Ёнакиевского, Новороссийского, Бахчисарайского, Криворожского, Днепрожзер-жинского, Балаклейского и; Ольшанского заводов. В результате получены статистические характеристики химико-минералогического состава .клинкеров, что позволяет принимать их с зад-'шиой

. обеспеченностью.

(..« 3. В результате проведенных расчета лсдучсны харугге-ристики повредденнооти бетонов различной проницаемости (ыарки по водонепроницаемости Ш, У/6, Ш ), изготовленные о применением сульфатостойкого шлакопортландцемента при различной степени агрессивности среды. Полученные сроки службы бетона и

с« *

характеристики поврекденностн можно рассматривать как эталонные, так как выполнены все требования СНиП 2.03.11-85. Используя принцип равномадежности конструкций, изготовленных на различных бетонах, представляется возможным установит?) пока-'.затели концентрации сульфат-ионов, соответствующие определенной степени агрессивности.

.4. Результаты проведенных расчетов позволили нормировать ■ степень агрессивности сульфатных растворов к бетонам определенной марки по, водонепроницаемости на цемента о известным химико-минералогическим составом. Полученные данные предоставляют возможность решать задачи о выборе или замене г/мен-_тов, а также назначении марки бетона по водонепроницаемости для конкретных условий эксплуатации.

5. С использованием предпосылок метода интегрального мо-• дуля деформаций, предложенного В. М. Б^лдаренко, получены зависимости для расчета прочности сечений, нормальных к продольной оси стержневых железобетонных элементов при воздействии агрессивных сульфатных растворов. ..

6. В-соответствии со стадиями развития процесса сульфатной коррозии в пределах сечения . железобетонного элемента, предложены расчетные схемы сечений, нормальных к продольной оси >~-лезобетошшх элементов при расчете прочности инженерным мете 1ом.; Получены, расчетные зависимости для расчета прочности

наршш.лык .сечений прямоугольной формы при воздействии среди со стороны сжатой грани.

?, Проведены экспериментальные исследования..прочности изгибаемых железобетонных элементов при 'длительном, воздействии растворов сульфатов и краткс^еменном нагружении.. Результаты опытов показали, что в элементах с повышенным содержанием арматуры прочность нормальных сечений определяется стоянием бетона сжатой зоны и они более чувствительны к изменению прочности бетона. Это является следствием изменения, главным ооразом, предельного усилия, воспринимаемого бетоном сжатой зоны.

8. Поведено сопоставление результатов оценки прочности нормальных сечений железобетонных элементов по упрощенной инженерной, методике с результатами расчета прочности численно-аналитическим методом и опытными данными. Погрешность вычислений прочности нормальных сечений железобетонных элементов по сравнению с численно-аналитическим методом не превышает 5,1%.; точность определения прочности инженерным методом по сравнению с опытными данными характеризуется диапазоном

• отклонений -• 4,5...9%. Можно считать, что разработанный'инженерный метод удовлетворительно оценивает прочность. . сечений, нормальных к-продольной оси желеэобетонных элементов, являясь в то же время достаточно.простым и пригодным для . выполнения практических расчетов.

9. Предложена запись условия прочности железобэгонпых■ элементов по методу предельных состояний с учетом .развития кинетики коррозии бетона на основе понятия о функции условий работы. Санкция условий работы•определяется путем оипрокеима-

и|{ии результатов 'численного моделирования лрочнссги железобе тонных 'конструкция при варьировании о::редоляюии:: параметров и времени эксплуатации конструкций.

10. С использованием общей методики для определения функции условий работы, разработанной методики расчета прочности сечений, нормально к продольной оси железобетонных элементов,. кинетических зависимостей процесса сульфатной коррозии бетона определена функция условий работы для железобетонного изгибаемого* элемента с заданными конструктивными параметрами, зависящая от технологических параметров (СзА, ¥/0),

концентрации внешней агрессивной среды и срока эксплуатации.

11. С использованием Функции условий работы решены задг-чи, связанные с обеспечением прочности железобетонных конструкций при воздействии агрессивных сульфатных растворов:

а) определена допустимая нагрузка .,а элемент о заданными конструктивно-технологическими параметрами, известной концентрацией сульфат-ионов и временем эксплуатации конструкций;

б) определены требуемые конструктивные параметры (прочность бетона при известных остальных конструктивных и технологических параметрах конструкций, концентрации агрессивных, ^ульфат-ионов и времени эксплуатации конструкций;

в) определены требуемые технологические параметры (содержание в цементном клинкере СзЛ) при заданных других технологических и конструктивных параметрах, концентрации сульфат-ионов и заданном сроке эксплуатации конструкций;

г) определена долговечность железобетонного элемента при известных конструктивно-технолог, ческих параметрах и внешних воздействиях.

- 26 ~

Осяоз ¡ые положения диссертации опубликованы в работах:

1. Савицкий Н.Е, Ракутумаву Ф. А., Лдкадо К. Прогноз долговечности железобетонных конструкций // Повышение эффективности и качества строительства в новых условиях хозяйствования. - Киев: УМК ВО, 1992. - С. .01-110.

2. Гузеев Е. А. , Савицкий Е Е , Аджадо К. Расчет конструктивно-технологических параметров первичной защиты железобетонных элементов в агрессивных средах с использованием функций условий работы // Совершенствование стройматериалов технологий и методов расчета конструкций в новых экономических условиях // Сумы,: СОХИ - 1994. (в печати).