Расчет и прогнозирование долговечности железобетонных конструкций

• Автор: Сорокин, Евгений Вячеславович
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Саранск
• Количество страниц: 206 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ С УЧЕТОМ ДЕЙСТВИЯ АГРЕССИВНЫХ СРЕД
1Л Нормативные методы расчета железобетонных конструкций
1.2 Вероятностные методы расчета железобетонных конструкций
1.3 Методы оценки и прогнозирования долговечности железобетонных конструкций
1.4 Методы повышения долговечности железобетонных конструкций
1.5 Цели и задачи исследования
ГЛАВА 2. ХИМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ЦЕМЕНТНЫХ БЕТОНОВ
2.1. Прогнозирование долговечности бетонных изделий при развитии механизма коррозии первого вида
2.2. Показатели химического сопротивления при коррозии второго вида
2.3. Кислотная коррозия
2.4. Сульфатная коррозия
2.5 Выводы
ГЛАВА 3. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСРУКЦИЙ МЕТОДОМ
ДЕГРАДАЦИОННЫХ ФУНКЦИЙ
4.1 Прогнозирование долговечности бетонных изделий методом деградационных функций
3.2 Применение метода деградацонных функция для оценки долговечности железобетонных конструкций
3.3 Оценка долговечности железобетонных изгибаемых элементов методом деградационных функций
3.4 Выводы
ГЛАВА 4. АНАЛИЗ СТАТИСТИЧЕКОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
4.1 Анализ статистической изменчивости прочности бетона железобетонных колонн
4.2 Результаты статистического анализа изменчивости геометрических параметров колонн
4.3. Статистическая оценка расчетно - конструктивных параметров железобетонных плит
4.4 Результаты определения геометрических параметров
плит перекрытий
4.5 Выводы по главе
ГЛАВА 5 ВЕРОЯТНОСТНАЯ ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
5.1 Определение обеспеченности несущей способности железобетонных внецентренно сжатых элементов

5.2 Анализ надежности железобетонного сжатого элемента
5.3. Оценка влияния изменчивости расчетных параметров на надежность колонн
5.4 Определение величины несущей способности с заданным уровнем надежности
5.5. Исследование изменения области безотказной работы колонны
5.6. Оценка долговечности железобетонной внецентренно-сжатой колонны
5.7 Вероятностная оценка долговечности изгибаемых элементов
5.8 Моделирование работы пластинок взаимодействующих с агрессивной средой
5.9 Выводы
Основные выводы
Список использованной литературы
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы;
В процессе эксплуатации железобетонные конструкции подвергаются воздействию различных факторов окружающей среды: силовых, физических, химических, техногенных и т.д. Учет воздействия данных факторов на работу конструкции осуществляется путем введения различных коэффициентов запаса. Данные коэффициенты не отражают в полной мере реальную работу конструкции, а зачастую не учитывают механизм изменения свойств материала под действием агрессивных сред. Известно, что под действием химически-активных веществ свойства материала изменяются, причем данное изменение происходит неравномерно по объему образца. Расчет долговечности и надежности конструкций должен учитывать динамику процессов протекающих в материале под действием агрессивных сред. Для этого должны быть определены основные характеристики сопротивления бетонов действию химически-активных веществ и определен механизм взаимодействия материала со средой.
Многочисленные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что значения расчетно-конструктивных параметров конструкций, а так же величины внешних воздействий носят случайный характер, т.е. отклоняются от средних значений, обычно принимаемых в расчетах. Можно утверждать, что метод, достоверно отражающий работу конструкции, должен в большей степени базироваться на методах теории вероятности. Следовательно, наличие достоверных статистических характеристик расчетно-конструктивных параметров и факторов окружающей среды является необходимым условием для вероятностного расчета конструкций.
Для более точной оценки долговечности и повышения безопасности при эксплуатации, расчет конструкций должен отражать их реальную работу при совместном действии нагрузки и агрессивной среды, а так же учитывать случайный характер величин принятых в расчете.

ГЛАВА 2. ХИМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ЦЕМЕНТНЫХ БЕТОНОВ
2Л. Прогнозирование долговечности бетонных изделий при развитии механизма
коррозии первого вида
В соответствие с классификацией В.М. Москвина [43, 44] все физикохимические процессы, определяющие коррозионное разрушение цементного бетона, делятся на три основных вида.
Коррозия первого вида обусловлена процессами, связанными с действием на бетон воды с малой жесткостью и водных растворов некоторых солей, способных растворять цементный камень, не вступая при этом в химическое взаимодействие. Наиболее растворимым компонентом цементного камня на основе портландцемента является гидроокись кальция.
При действии на бетон мягких вод развивается процесс выщелачивания свободной гидроокиси кальция, а также образовавшейся при гидролизе трех кальциевого силиката.
При твердении цемента клинкерные минералы (алит, белит, алюминаты) в результате реакций гидратации и гидролиза образуются соединения, характеризующиеся различной растворимостью в воде:
2(ЗСаО • БЮ2) + 6Н20 = ЗСаО • 2БЮ2 • ЗН20 + Са(ОН)
К20 • 23СаО • 12БЮ2 + 4Н20 - 6(ЗСаО • 2БЮ2 • ЗН20) + 5Са(ОН)2 + 2КОН ЗСаО • А12Оэ • 6Н20 + ЗСаБ04 + 26НгО - ЗСаО • А1203 • ЗСаБ04 • 32Н
Иа208Са0 • ЗА1203 + Са(ОН)2 + 18Н20 = 3(ЗСаО • А1203 • 6Н20) + 2ИаОН ЗСаО • ЗА12Оэ • 6Н20 + ЗЯ2804 + ЗСа(ОН)2 + 26Н20 =
= ЗСаО • А1203 • ЗСа804 • 32Н20) + 6ЯОН

где Я - Иа или К
Как следует из уравнений химической реакции это в основном гидратные соединения алита. белита и эттрингита: ЗСаО-28Ю2-ЗН20; ЗСа0-А120з-6Н20; ЗСа0-А120з’ЗСа804-32Н20, а также гидроокиси кальция, натрия, калия: Са(ОН)2, ШН, КаОН.