Учет хлоридной коррозии при прогнозировании срока службы железобетонных пролетных строений
Учет
хлоридной коррозии при прогнозировании срока службы железобетонных пролетных
строений
Маринин А.Н.
Практически все конструкции, в
том числе и мостовые, подвержены изнашиванию, «старению», то есть происходит
изменение их механических свойств, которое отражается на работе конструкций.
Скорость «старения» зависит от многих факторов: типа конструктивных элементов,
применяемых материалов, качества строительства, влияния агрессивных факторов и
т.д.
В последние годы возникла
проблема определения срока службы железобетонных мостов, т.к. первоначальные
заявления о том, что железобетонные мосты способны простоять 80-100 и более лет
оказались опровергнутыми реконструкциями, заменами таких пролётных строений.
Недавно была разработана и
рекомендована к применению Министерством транспорта РФ "Методика
расчётного прогнозирования срока службы железобетонных пролётных строений
автодорожных мостов" [1]. При прогнозировании учитывается
месторасположение моста, конструкция мостового полотна, фактическое
климатическое воздействие, интенсивность и состав движения. Пример
использования этой "Методики..." при прогнозировании долговечности
реально существующего предварительно напряжённого железобетонного пролётного
строения длиной 24,0 м приведён в [2].
В книге [3] также приведены
методы прогнозирования долговечности с учётом вероятностных процессов,
некоторые из которых были использованы при составлении [1].
Но в [1] и [3] не учитывается
явно воздействие хлоридов на материал пролётного строения, хотя
хлоридсодержащая среда является одной из достаточно распространённых
агрессивных сред. Под действием этой среды происходит разрушение и бетона, и
арматуры, а так как она либо является технологической, либо проявляется при
борьбе с гололёдом, либо присутствует в атмосфере, то её наличия и активного
воздействия на конструкцию - не избежать [4].
Поэтому возникает важная
проблема учёта поведения инженерных конструкций в условиях воздействия
агрессивных сред, в том числе и хлоридсодержащей.
В работе [5] приведена
зависимость, позволяющая оценивать глубину проникания фронта хлоридов во
времени:
Эта модель позволяет оценить
только глубину проникновения хлоридов и время до начала коррозии арматуры.
На рисунке 1 показана модель
разрушения конструкции под воздействием хлоридов.
Рисунок 1. Процесс ухудшения
железобетона из-за внешнего воздействия хлоридов
Время начала коррозии можно
определить из известного уравнения диффузии:
где C(x,t) - концентрация
хлоридов на глубине x через время t; CS - концентрация хлоридов на поверхности;
erf - функция ошибок Гаусса; DC - коэффициент диффузии хлоридов, зависящий от
окружающей среды, твердения и возраста бетона; t - время воздействия хлоридов.
В работе [6] предлагается
формулу (2) аппроксимировать выражением
где В - некоторая константа,
характеризующая скорость распространения хлоридов в бетоне, которая
определяется при критическом значении С(x,t).
В работе [7] выражение (2)
записывается в виде
где Ci - начальная концентрация
хлоридов в железобетонной конструкции (принимается постоянной во времени).
Откуда, время начала коррозии
составляет
где Ccr - критическая
концентрация хлоридов, при которой начинается коррозия (в нашей стране принято
0,4% от массы цемента при неполной карбонизации защитного слоя и 0,2% - при
карбонизации защитного слоя бетона); хС - толщина защитного слоя; n - фактор
старения.
Пример расчёта железобетонной
предварительно напряжённой железобетонной двутавровой балки с учётом уравнений
(4) и (5) приведён авторами статьи [7].
Недостаток такого подхода
заключается в том, что необходимо иметь данные о состоянии конструкции (наличие
хлоридов, их концентрация и т.п.).
Другой способ, предложенный в
работе [8], предполагает, что поверхностная концентрация хлоридов зависит от
агрессивности внешней среды и может быть принята по таблицам 1 и 2.
Таблица 1. Определение
агрессивности окружающей среды
Похожие работы на - Учет хлоридной коррозии при прогнозировании срока службы железобетонных пролетных строений
|