Обоснование достаточности средств первичной защиты для достижения проектной долговечности железобетона в естественных условиях эксплуатации

• Автор: Анваров, Аскар Рамилевич
• Шифр специальности: 05.23.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 132 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ.
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ОБ

ОБЕСПЕЧЕНИИ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА ВОЗДУХА.

1.1. Карбонизация бетона и коррозия стальной арматуры

1.1.1. Классификация газов.

1.1.2. Карбонизация бетона.

1.1.3. Влияние состава бетона на скорость карбонизации

1.1.4. Влияние условий эксплуатации на процесс карбонизации

1.1.5. Условия депассивации стальной арматуры.

1.2. Анализ нормативных документов по защите железобетона от коррозии
1.3. Аналитические методы оценки долговечности железобетона проектирования его первичной и вторичной защиты.
1.4. Постановка задачи исследований.
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ
ИССЛЕДОВАНИЙ.
2.1. Обоснование возможности и методика проведения
численного эксперимента на ЭВМ
2.2. Методика оценки технического состояния бетона и железобетона
ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА КОРРОЗИИ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА С УЧТОМ ХИМИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ АГРЕССИВНОЙ СРЕДЫ С РАСТВОРИМЫМИ КОМПОНЕНТАМИ ЦЕМЕНТНОГО КАМНЯ
3.1. Принципы математического моделировании.
3.2. Численное решение системы дифференциальных уравнений, описывающих процесс взаимодействия бетона с углекислой газовоздушной средой
3.3. Оптимизация расчтной зависимости глубины коррозионного поражения от времени на основе полученных решений.
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНОЙ ПОРИСТОСТИ
4.1. Методика исследования структурной пористости бетона.
4.2. Результаты исследования структурной пористости бетона.
ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ПАРАМЕТРОВ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА КАРБОНИЗАЦИИ БЕТОНА
5.1. Результаты обследования технического состояния бетонных
и железобетонных конструкций
5.2. Определение параметров математической модели
5.2. Оценка отклонения и область применения уточненной математической модели.
ГЛАВА 6. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ
НОРМАТИВНОЙ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА ВОЗДУХА
6.1. Обеспечение долговечности проектируемых конструкций.
6.2. Обеспечение долговечности эксплуатируемых конструкций.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


В реальных условиях процесс карбонизации не распространяется на значительную глубину. Исключение составляют конструкции, в которых был применен бетон не обладающей нужной плотностью, или когда концентрация СОг в сотни раз превышала его содержание в атмосферном воздухе [7]. В зависимости от концентрации углекислого газа и степени карбонизации бетона pH поровой жидкости может иметь разные значения (табл. Таблица 1. В результате карбонизации образуется довольно четкая граница между карбонизированным и некарбонизированным бетоном. Это происходит в связи с тем, что в порах бетона углекислый газ при взаимодействии с известью образует карбонат кальция, который при кристаллизации создает дополнительный барьер для дальнейшего проникания СО2 в глубь бетона [7]. Подсчет показывает [], что объем твердой фазы при взаимодействии извести и углекислоты увеличивается на %. Происходящее уплотнение поверхностного слоя бетона положительно влияет на долговечность бетонных конструкций и даже использовалось ранее как один из способов защиты бетона []. Таким образом, процесс карбонизации не представляет опасности для бетона, т. Однако, при очень высокой концентрации С (-%) и повышенной влажности или наличии конденсата механизм коррозии значительно отличается от классической «газовой» коррозии и практически идентичен коррозии в жидкостях [7]. Наиболее подробно этапы растворения цементного камня в водах, содержащих угольную кислоту Н2С, описаны в работе [], в которой показано, что угольная кислота реагирует с Са(ОН)2 в бетоне двухступенчато. На первом этапе образуется малорастворимый карбонат кальция (собственно карбонизация) по реакции Са(ОН)2 + С СаСОз + Н. Однако, с увеличением С сверх равновесного значения создаются условия для растворения карбонатной пленки, образовавшейся в результате взаимодействия Са(ОН)2 и Н2С, и вода таким образом приобретает агрессивные свойства по отношению к бетону. При этом образуется легкорастворимый в воде (8 г/л) бикарбонат кальция по реакции СаС + С + Н —» Са(НС)2. Избыточное сверх равновесного количество С носит название агрессивной углекислоты [7]. Таким образом, воздействие углекислых вод на бетон на первом этапе способствует повышению прочности бетона за счет кольматации пор карбонатом кальция, а на втором этапе - снижению прочности за счет растворения этой карбонатной пленки. Как было отмечено, процесс коррозии (второй этап воздействия) будет иметь место только при наличии агрессивной С, так как именно она при реакции с карбонизированным бетоном будет образовывать растворимое соединение Са(НС)2. При постоянном движении воды у поверхности бетона продукты реакции (бикарбонат кальция) агрессивной углекислоты постоянно удаляются из бетона и коррозия развивается вглубь конструкции, однако с течением времени скорость этого процесса также убывает []. Отметим, что такие высокие концентрации углекислого газа встречаются крайне редко и только в специальных условиях промышленных установок, поэтому в настоящей работе не рассматриваются. Таким образом, карбонизация изменяет физико-химические и физикомеханические свойства бетона. В плотных бетонах при этом наблюдается незначительное повышение прочности, а при воздействии углекислого газа на газобетон происходит разрушение гидросиликатных и гидроалюминатных соединений кальция с выделением аморфной кремнекислоты. При этом деструктивный процесс характеризуется снижением прочности на -%, увеличением усадки в 3-4 раза и снижением динамического модуля упругости на -% []. Следует отметить, что при коррозии I вида (коррозия выщелачивания) карбонизация бетона положительно влияет на его прочность, так как растворимость СаСОз почти в 0 раз ниже, чем Са(ОН)2. Процесс выщелачивания в таком бетоне протекает значительно медленнее [7]. Увеличение во времени глубины карбонизации определяется главным образом структурой бетона, особенно долей капиллярных пор и способностью связывать С, т. Са(ОН)2 []. Вид цемента. Вид и содержание цемента в бетоне влияют как на способность связывать углекислый газ, так и на диффузионное сопротивление его прониканию.