Для оценки совместной работы стек-

Лг, фнбробетона и проволочной арматуры при растяжении на разных стадиях за - , руления были испытаны иа осевое рас - 1И+,енпс комбинированно армированные „ора. щы-плиткн размером 1X9X40 см |0 стержня диаметром 4 мм класса І) I). Фибровая н стержневая арматура |,;к'»)гали совместно, но доля уснлня, воспринимаемая стекловолокном, дости - іает максимального значення, соответ - , тнующего временному сопротивлению сгеклофнбробетона при осевом растя­жении ирн значительном раскрытии грещин, а затем несколько снижается (рис. 3).

При испытаниях на изгиб комбини­рованно армированных складчатых эле­ментов получены данные, что эпюра на­пряжений в растянутой зоне также име­ет нелинейный характер, ее можно учи­тывать коэффициентом со', принимая до проведения специальных исследований: і/= 0,5 при ц = 1,2%; со'= 0,7 прн = 2%; со'=0,9 при |Д.=2,8%.

Следует отметить, что фибровая ар­матура может эффективно работать н в наклонных сечениях, так как повышает силия за анкер оваиня стержневой ар­матуры периодического профиля, в оп­ределенной степени может заменить обычную арматуру, работающую на по­перечную силу.

В настоящее время из стеклофибро - (іетона изготовляют листовую несъемную опалубку для стен и массивных фунда­ментов на технологической линии, раз­работанной АрмНИИСА. Организуется также опытное производство стеклофиб - ропол и мер бетонных колец смотровых м-лодцев и других конструкций.

Приведенные результаты получены при доследовании в условиях нормального к":;ературно-влажиостного режима н •:мгут быть использованы для конструк­ции. предназначенных для эксплуатации

ЫКИХ условиях.

Вопросы долговечности стеклофибро - Пот о на в среде с влажностью более у. і также при длительном действии н :рчок требуют специальных исследо-

Ш11>Л 1ЮГРАФИЧЕСКИИ СПИСОК

1 !Ь; л к о в И. В., А р у н а ш в н л н Т. А. При - чС'чеиис и свойства стеклофкбробетона // Совершенствование технологин производ­ства строительных зданий и конструкций на предприятиях сельстройиндустрии. — М.: ЦНИИЭПсельстрой, 1984. — С. 74—81.

-• Материалы, армированные стекловолок­ном. — М.: Стройиздат, 1982. — С. 60—78;

^•Волков И. В., Карапетян А. X. Особенности образования и развития трещин н стеклофибробетоне // Строительные кон­струкции: Экспресс — информ. ВНИИС,

1985. — Вып. 2. — С. 11—16.

В агрессивных воздушно-влажных средах промышленных и сельскохозяйст­венных зданий, .как правило, возникают в результате коррозии арматуры преж­девременные повреждения железобетон­ных конструкций 11]. Длительность за­щитного действия бетона по отношению к арматуре определяется скоростью его послойной нейтрализации углекислым газом воздуха (снижение pH поровой влагд бетона ^11,8) н толщиной защит­ного слоя.

Известен закон кинетики нейтрализа­ции бетона

^ = т/гг/сг, (1)

У щ

Де х — толщина нейтрализованного слоя бетона, см; Б' — эффективный коэффи­циент диффузии у. лекислого га:;а в бе­тоне, см2/с; с — концентрация углекисло­го газа в воздухе в относительных еди­ницах по объему; т — продолжитель­ность воздействия газа на бетон, с; /По — реакционная емкость бетона или объем газа, поглощенный единицей объ­ема.

Эта зависимость позволяет рассчитать глубину нейтрализации в любой проме­жуток времени на основе эксперимен­тально определенного эффективного ко­эффициента диффузии как меры проии - наемостн бетона для углекислого газа. Уже на стаднн производства появляет­ся возможность оценить потенциальную долговечность конструкции по признаку сохранности арматуры, подобрать состав бетона с нормированной ограниченной проницаемостью для С02.

Случайная природа проницаемости и толщины защитного слоя бетона, как основных факторов долговечности железо­бетонных конструкции, обусловливает не­обходимость вероятностного подхода к ее оценке с учетом реальной изменчиво­сти этих факторов в изделиях.

Основанные на испытании отдельных образно.; методы определения проница­емости. бетона не позволяют оценить ее изменчивость в изделиях. Поскольку свойства бетона в образцах не всегда идентичны его свойствам в реальных из­делиях. возникает значительная погреш­ность в расчете долговечности конструк­ций.

Сведения об изменчивости проницае­мости бетона в изделиях могут быть получены косвенными методами. Прин­ципиальной основой их использования является наличие корреляционной связи между проницаемостью. определяемой особенностями структуры бетона, и его косвенными структурно-чувствительными характеристиками, позеоляющей опре­делить непосредственно в конструкциях труднодост_ иные для измерения пара­метры по легко измеряемым. Наиболее тесна связь структуры бетона с его аку­стическими свойствами, что позволяет определить эффективный коэффициент диффузии углекислого газа по замерам скорости утьтразвука на основе предва­рительно полученном градуировочной зависимости межд- ьтимн величинами

И-

Цель наших исследований — совершен­ствование методики прогноза долговеч­ности конструкций с учетом фактической изменчивости проницаемости и толщины защитного слоя бетона в реальных из­делиях, а также освоение методики в производственных условиях.

На основе анализа многочисленных за­меров принят нормальный закон рас­пределения глубины слоя нейтрализации бетона и толщины его защитного слоя.

Нача. кп- процесса коррозии, ведущего впоследствии к опасным повреждения-.: конструкт;; . является момент достиже­ния фронто: нейтрализации поверхно­сти арматуры, когда бетон теряет свое защитное действие, что принято нами за отказ. Тогда задача обеспечения без­опасности может быть сформулирована г, виде выполнения с некоторой вероят­ностью требования об ограничении глу­бины нейтрализации бетона за расчет­ный срок службы конструкции областью защитного слоя. Вероятность выполне­ния данного условия представляет со­бой вероятность сохранности арматури Р= 1—к1, где ш — вероятность начала коррозии.

При совпадении величин — толщин, защитного слоя бетона /<? и глубины

Нейтрализации 5, рассматриваемых как случайные независимые •; нормальным законом распределения, получено мате­матическое выражение вероятности нача­ла коррозии арматуры нли вероятности наступления отказа

1

Р (R, S) =-

— 1,96 ■ а 2 — а1

1 I / П1 + 1,96 а! — с?2 1

Хт[ф(-------- ^------ ] + 0.9ф,

Где а., а2 и сгь Стг— соответственно ма­тематические ожидания и средние квад­ратические отклонения глубины нейтра­лизации и толщины защитного слоя бе­тона, полностью определяющие закон распределения этих случайных величин при нормальном их распределении; Ф — фун­кция Лапласа, значения которой прота - булированы.

Для определения вероятности возник­новения коррозии арматуры за расчет­ный срок эксплуатации конструкций до­статочно знать математические ожида­ния и средине квадратнчеокие отклоне­ния толщины защитного слоя бетона и глубины его нейтрализации за этот срок. Определение характеристик распределе­ния толщины защитного слоя бетоиа ие вызывает принципиальных трудностей. Ха­рактеристики распределения глубины за­щитного слоя нейтрализации за расчет­ный период времени получают при ста­тистической обработке частных значе­ний, рассчитанных по формуле (1) на основе выборки величин коэффициента днффузин непосредственно в бетоие кон­струкций.

Вероятность отказа нлн обеспеченность долговечности конструкции в каждом конкретном случае должны определять­ся последствиями перехода через пре­дельное состояние [3]. Поскольку повы­шение обеспеченности связано с увели­чением первоначальных расходов для До­стижения большего сопротивления внеш­ним воздействиям, значения обеспечен­ности для разных последствий отказа должны отличаться одни от другого и соответствовать некоторой допустимой величине, установленной нормативным путем. Принятый нами отказ может быть классифицирован как отказ с экономи­ческой ответственностью, не вызываю­щий других последствий, кроме денеж­ных издержек на ремонтные работы. В качестве нормативной принята мини­мальная обеспеченность согласно [4]: Я=1—ш — 0,9, откуда нормативная ве­роятность перехода через предельное со­стояние составляет ш=0,1. Тогда усло­вие сохранности арматуры за расчетный срок безопасной эксплуатации конструк - цнй может быть представлено в виде не равенства

J^0,95 — Ф^

Ох

Gi - f - 1,96*01-------- Ы2

J+0,95

O2

«Ј0,1 (3)

Работы по оценке потенциальной дол­говечности конструкций с учетом измен­чивости параметров защитного слоя вы­полнены иа заводе железобетонных из­делий Кобрннского сельского строитель­ного комбината (БССР). Оценивалась долговечность железобетонных плит по­крытия марки 2ПГ размером 1,5X6 м. Они были предназначены для эксплуа­тации в среднеагресснвной воздушно­влажной среде животноводческих зданий с повышенной концентрацией углекисло­го газа.

Минимальный срок эксплуатации плнт покрытия в среднеагрессивной среде, со­ответствующий периодичности проведе­ния капитальных ремонтов, составляет 18 лет [5]. По данным минской санэпид­станции, проводившей исследование сре­ды животноводческих зданий в БССР, средняя концентрация С02 составляет 0,13% объема. Значения эффективного Коэффициента диффузии D', обеспечи­вающее долговечность плит покрытия в данных условиях в течение 18 лет прн минимально допустимой толщине защит­ного слоя (бетона 20 мм определяли по формуле (1). На основе испытаний диф­фузионной проницаемости .бетонных об­разцов различных составов по методи­ке [1] подобран следующий состав бе­тона с допустимой проницаемостью для С02: В-176 л; Ц-352 кг; П-686 кг; Щ-1203 кг; добавка УПБ — 0,25%; O. K. —3 см.

Из бетоиа подобранного состава была изготовлена опытная партия плит по­крытия для выборочного контроля про­ницаемости и толщины защитного слоя бетона. Проницаемость бетона для уг­лекислого газа определяли по замерам скорости ультразвука в продольных реб­рах плит при поверхностном прозвучива - ннн прибором «Бетон-12» на основе пред­варительно полученной градуировочной зависимости «скорость ультразвука — эффективный коэффициент диффузии». Толщину защитного слоя бетона в про­дольных ребрах замеряли прибором ИЗС-Ю М.

Затем определяли характеристики рас­пределения случайных значений толщи­ны защитного слоя бетона и глубины его нейтрализации, приведенной к 18 го­дам, по формуле (1) На основе получен­ных данных вероятность нейтрализации защитного слоя бетоиа, определяемая по формуле (2), за это время составляет

0,9, что значительно превышает допу­стимую. Расчет показывает, что предель­но допустимая вероятность нейтрализа­ции защитною слоя существует уже после восьми лет эксплуатации. £ Характеристики распределения глуби-’ ны нейтрализации и толщины защитного слоя бетона плит покрытия представле­ны в таблице. На рисунке показаны функ­ции плотности распределения, полученные по сгруппированным с интервалом 2 ми значениям соответствующих случайных величин.

Для обеспечения заданной долговеч­ности конструкций с учетом изменчиво­сти основных ее факторов решением не­равенства (3) относительно Q прн изве­стных значениях 02, Ст|, а2 определена средняя допустимая глубина нейтрализа­ции бетона ia расчетный срок службы, которая бы обеспечила сохранность ар­матуры с 90%-ной вероятностью. По за­висимости (1) рассчитано допустимое. начение эффективного коэффициента диффузии, после чего подобран состав бетоиа с соответствующей проницае­мостью для С02: В-178 л; Ц-386 кг;

11-666 кг; Щ-1190 кг; добавка УПБ —

0, 25%; О. К. — 3 см. Долговечность, рас­считанная по результатам испытания опытной партии конструкций, изготов­ленных из бетона рекомендованного со­става, оказалась не ниже требуемо.!

Недостаточный учет фактической из­менчивости проницаемости и толщины защитного слоя бетона может привести к существенной ошибке в оценке потен­циальной долговечности, следствием чего является преждевременный выход ре­альных конструкций из строя.

Представленная методика позволяет упра? - ять технологически ми факторами с целью обеспечения заданной долговеч­ности железобетонных конструкций на основе оперативной информации об из­менчивости проницаемости и толщины ^■шитюго слоя бетона,