Введение к работе
Актуальность темы. В связи с интенсивным развитием в нашей стране монолитного и сборно-монолитного домостроения одной из важнейших задач на стадии проектирования является оценка надежности конструкций в соответствии с требованием ГОСТ Р22 1 12-05 «Национальный стандарт Российской Федерации Безопасность в чрезвычайных ситуациях» Для выполнения такой оценки необходимо иметь нормативную методику расчета долговечности железобетонных конструкций, которая, согласно СНиП 2 03 11-85 «Защита строительных конструкций от коррозии», может быть обеспечена с использованием средств первичной и вторичной защиты Однако большая часть железобетонных конструкций остается в структуре многослойных стен и является недоступной для возобновления средств вторичной защиты Расчётное обоснование параметров защитного слоя бетона (его толщины и плотности), гарантирующих обеспечить защиту арматуры от коррозии на весь срок эксплуатации конструкции, удовлетворив при этом требованиям рентабельности капиталовложений, остается до настоящего времени одной из нерешенных задач
С середины 60-х годов в нашей стране и за рубежом развиваются исследования, направленные на создание теоретически и экспериментально обоснованных расчетных методов определения долговечности железобетонных конструкций Однако проектирование железобетонных конструкций до настоящего времени осуществляется в соответствии со СНиП 2 03 11-85 «Защита строительных конструкций от коррозии» без использования каких-либо расчетных методов Отсутствие нормативных методов оценки долговечности железобетонных конструкций связано со сложностью физико-химических процессов коррозии, ненадежностью прогнозирования параметров эксплуатационной среды Большинство решений получены на основе ряда принятых допущений, что могло привести к снижению точности результатов Это связано не только со схематизацией физико-химических процессов коррозии, но и с необходимостью упрощения математического аппарата, с целью получения аналитических выражений Актуальной задачей исследований в данном направлении является выполнение численных проверочных расчетов, подтверждающих или опровергающих справедливость применения существующих расчетных зависимостей, а также проведение вычислительных экспериментов для определения долговечности железобетонных и бетонных конструкций
Наиболее удобной в использовании расчетной моделью для возможного усовершенствования является один из результатов многочисленных исследований в области прогноза долговечности бетона или железобетона, а именно - расчетная зависимость глубины коррозионного поражения от времени эксплуатации конструкции, основанная на ряде принятых допущений, в том числе - исключения из рассмотрения факта химического взаимодействия бетона с агрессивной средой
Целью работы является теоретически и экспериментально обоснованная попытка совершенствования «классической» расчетной модели определения долговечности железобетонных конструкций
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи
провести моделирование процесса взаимодействия железобетона с агрессивной внешней средой на ЭВМ, путем численного решения системы дифференциальных уравнений, объединяющих в себе наибольшее количество параметров процесса коррозии,
сопоставить полученные на ЭВМ результаты с многочисленными результатами натурных испытаний и исследований для получения параметров математической модели «Привязку» полученных результатов к реальным условиям целесообразно осуществить на примере естественных условий эксплуатации, имеющих наибольшее практическое значение В естественных условиях деструкция железобетона происходит из-за коррозии арматуры, являющейся следствием нейтрализации (в основном карбонизации) защитного слоя бетона
обосновать возможность и необходимость уточнения расчетной зависимости глубины коррозионного поражения от времени эксплуатации конструкции для получения железобетона с гарантированной долговечностью
Научная новизна работы:
разработаны предложения по уточнению математической модели процесса карбонизации бетона, при этом показано, что при сроках эксплуатации более 20 лет прогноз долговечности должен осуществляться по уравнению с показателем степени 1/3, а не 1/2, как это осуществляется в настоящее время,
установлено, что основной вклад в «замедление» процесса проникания агрессивной среды в бетон (от показателя степени п=1/2 до п=1/3) вносит учет химического взаимодействия при решении дифференциальных уравнений массопереноса Вторым по значимости фактором «замедления» является уменьшение общей пористости бетона, что происходит, в основном, за счет уменьшения количества макропор,
установлено, что в естественных условиях эксплуатации долговечность бетона сроком не менее 100 лет может быть обеспечена применением бетона марки по водонепроницаемости не ниже W8 при толщине защитного слоя бетона не менее 15 мм
Практическое значение работы заключается в следующем"
- разработаны рекомендации по оценке ресурса железобетона эксплуа
тирующихся сооружений на основе данных обследования их техниче
ского состояния;
- разработаны рекомендации по обеспечению долговечности железобетона при новом строительстве Результаты исследований были использованы
при оценке ресурса и восстановлении эксплуатационной надёжности повреждённых железобетонных конструкций на следующих объектах Республики Башкортостан1 здание железнодорожного вокзала, г. Уфа; трехъярусные наружные этажерки завода «Мономер» и здание складского корпуса №4 базы оборудования ОАО «Салаватнефтеоргсинтез», г. Салават.
при разработке второго издания «Рекомендаций по обеспечению нормативной долговечности железобетона при воздействии углекислого газа воздуха» (Уфа, УГНТУ, 2007, 5 с);
в учебном процессе при чтении спецкурса «Основы долговечности бетона и железобетона» для студентов строительных специальностей и слушателей института дополнительного профессионального образования УГНТУ
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались:
на международных научно-технических конференциях «Проблемы строительного комплекса России» (г. Уфа, 2003-2007 гг.),
международной конференции МКДЗК-07 «Проблемы долговечности зданий и сооружений в современном строительстве» (г Санкт - Петербург, 2007 г.)
научно-практическом семинаре «Повышение долговечности систем во-доотведения» (г Уфа, 2006 г )
научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ (г.Уфа, 2003-2007 гг )
По результатам исследований опубликовано 10 научных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов по работе, списка использованной литературы и 2 приложений. Работа изложена на 125 страницах машинописного текста, содержит 33 иллюстрации и 18 таблиц. Список использованной литературы включает 140 наименований. Работа вьшолнена при научных консультациях канд. техн. наук, доцента Латыповой Татьяны Владимировны.
