Оптимизация параметров первичной защиты железобетона в условиях воздействия углекислого газа воздуха

• Автор: Федоров, Павел Анатольевич
• Шифр специальности: 05.23.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 150 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ МЕТОДОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА ВОЗДУХА

1.1 Карбонизация бетона и коррозия, стальной арматуры

1.1.1 Агрессивность воздействия кислых газов на бетон и арматуру

1.1.2 Карбонизация бетона

1.1.3 Обзор исследований влияния состава бетона на скорость карбонизации бетона

1.1.4 Обзор исследований влияния условий эксплуатации на процесс карбонизации бетона

1.2 Условия депассивации стальной арматуры*

1.3 Обзор нормативно-технических документов по защите железобетона

1.4 Аналитические методы оценки долговечности железобетона
1.5 Методы проведения испытаний на карбонизацию бетона
1.6 * Постановка задачи исследований
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ
2:1 Характеристика сырьевых материалов
2.1.1 Вяжущее вещество
2.1.2 Мелкий заполнитель
2.1.1. Сухие самоуплотняющиеся растворные смеси
2.2: Методики физико-механических исследований
2.2.1. Исследование карбонизации бетона ускоренным методом
2.2.2. Плотность
2.3: Методики>физико-химических исследований
2.3.1. Дифференциально-термический анализ
2.3.2. Рентгенофазовый анализ
2.3.3. Химический анализ
2.3.4. Электронно-микроскопический и микрорентгеноспектральный анализы
2.4. Методика оценки технического состояния бетона и
железобетона

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ И ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 Результаты физико-механических исследований
3.1.1 Исследование карбонизации бетона ускоренным методом.
3.1.2 Плотность
3.2 Результаты физико-химических исследований
3.2.1 Дифференциально-термический анализ
3.2.2 Рентгенофазовый анализ
3.2.3 Химический анализ
3.2.4 Электронно-микроскопический и микрорентгеноспектральный анализы
3.3 Выводы
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ПАРАМЕТРОВ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА КАРБОНИЗАЦИИ БЕТОНА
4:1 Результаты обследования технического состояния бетонных и
железобетонных конструкций
4;2 Определение параметров математической модели
4.3 Выводы
ГЛАВА 5. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ
НОРМАТИВНОЙ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ УГЛЕКИСЛОГОТАЗА ВОЗДУХА
5.1 Проектирование новых конструкций
5.2 Эксплуатируемые конструкции
5.3 Выводы
ГЛАВА 6. ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Карбонизация бетона является наиболее распространённой причиной резкого снижения эксплуатационной надёжности железобетонных конструкций со сроком службы более 20...30 лет из-за растрескивания (или даже отслоения) защитного слоя бетона вследствие начавшейся коррозии арматуры. В отдельных случаях коррозионные повреждения железобетонных конструкций наблюдаются уже в первые годы эксплуатации. Это происходит по трём основным причинам: низкого качества бетона (его высокой пористости); малой толщины защитного слоя; высокой-концентрации углекислого газа (в подвальных помещениях, резервуарах, технологических установках с выделением С02).
Для того, чтобы рассчитать долговечность конструкции в условиях воздействия углекислого газа воздуха, необходима расчётная модель (т.е. формула), однако в действующем СНиП 2.03.11-85 «Защита строительных конструкций от коррозии» и. в других документах по защите железобетона такая формула отсутствует, как отсутствует, и нормативный срок службы конструкций. В новом ГОСТ 31384-2008 «Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии» приводится, два взаимосвязанных параметра: нормативный срок службы конструкций (50 лет) и допускаемая глубина повреждения бетона в среде разной степени агрессивности. Однако, формула для расчёта глубины карбонизации бетона в этом нормативном документе также отсутствует. Это вызвано в первую очередь тем, что до настоящего времени нет единого мнения о формуле, по которой можно рассчитывать глубину карбонизации бетона. Другой причиной является трудность надёжного прогнозирования двух основных параметров эксплуатационной среды - концентрации углекислого газа и температурно-влажностного режима.
В конце XX - начале XXI вв., с развитием вычислительной техники, появились решения ранее не решаемых уравнений математической физики, опи-

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ
Исследования проведены для получения экспериментального обоснования математической модели карбонизации бетона с целью прогнозирования долговечности бетонных и железобетонных конструкций при воздействии углекислого газа воздуха.
2Л Характеристика сырьевых материалов
Для изготовления образцов приняты следующие сырьевые материалы: вяжущее вещество, мелкий заполнитель, сухие самоуплотняющие смеси для получения образцов с низкой и особо низкой проницаемости.
2ЛЛ Вяжущее вещество
В качестве вяжущего вещества для приготовления тестируемых образцов принят среднеалюминатный портландцемент марки ЦЕМ П/А -Ш 32,5Б (ПЦ400 Д20) с минеральными добавками до 20%, быстротвердеющий, класса 32,5 (ЗАО «Катавский цемент»), В качестве активной минеральной добавки использовался железосодержащий шлак [55]. Минералогический состав цементного клинкера представлен в прил. 1. Нормальную густоту и сроки схватывания цементного теста определяли по ГОСТ 310.1-76 [40], ГОСТ 310.3-76 [41]: нормальная густота цементного теста составила НГ=27,5%; начало схватывания цементного теста - 2ч. 20 мин., конец - Зч. 45 мин. Таким образом, данный цемент относится к категории медленносхватывающимся портландцементам с минеральными добавками (начало схватывания более 1ч. 30 мин.) [33, 99].
2Л.2 Мелкий заполнитель
В качестве мелкого заполнителя для изготовления тестируемых образцов выбран кварцевый речной песок Уршаксого месторождения Республики Башкортостан.
Испытания песка проводились по ГОСТ 8735-88 [48], ГОСТ 8736-93 [49]. Гранулометрический состав характеризуется следующим полным остатком по массе на ситах: 2,5 - 5,8%; 1,25 -21,5%; 0,63 - 37,5% 0,315 - 75,7%; 0,14 - 97%. Модуль крупности Мк=2,375 соответствует пескам средней крупности. Кривая,