Н. УРБАНОВИЧ, инж. (Брестский инженерно-строительным ин-т); С. Н. АЛЕКСЕЕВ, д-р техн. наук, проф. (НИИЖБ), Производство железобетона заданной долговечности
Для определения вероятности возникновения коррозии арматуры за расчетный срок эксплуатации конструкций достаточно знать математические ожидания и средине квадратические отклонения толщины защитного слоя бетона и глубины его нейтрализации за этот срок. Определение характеристик распределения толщины защитного стоя бетона не 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 диффузии непосредственно в бетоне конструкций.
Вероятность отказа или 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 0,9, откуда нормативная вероятность перехода через предельное состояние составляет 0,1. Тогда условие сохранности арматуры за расчетный срок безопасной эксплуатации конструкций может быть представлено в виде не равенства
Работы по оценке потенциальной долговечности конструкций с учетом изменчивости параметров защитного слоя выполнены на заводе железобетонных изделий Кобринского сельского строительного комбината (БССР). Оценивалась долговечность железобетонных плит покрытия марки 2ПГ размером 1,5X6 м. Они были предназначены для эксплуатации в среднеагрессивной воздушновлажной среде животноводческих зданий с повышенной концентрацией углекислого газа.
Минимальный срок эксплуатации плит 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 при 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 бетона 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 прозвучивании 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 бетона, определяемая по формуле (2), за это время составляет
Функции плотности распределения значений глубины нейтрализации бетона и толщины его защитного слоя 0,9, что значительно превышает допустимую. Расчет показывает, что предельно допустимая вероятность нейтрализации защитною слоя существует уже после восьми лет эксплуатации. g 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 мм значениям соответствующих случайных величин.
Для обеспечения заданной долговечности конструкций с учетом изменчивости основных ее факторов решением неравенства (3) относительно at при известных значениях а2, си, а2 определена средняя допустимая глубина нейтрализации бетона га расчетный срок службы, которая бы обеспечила сохранность арматуры с 90%-ной вероятностью. По зависимости (1) рассчитано допустимое значение эффективного коэффициента диффузии, после чего подобран состав бетона с соответствующей проницаемостью для С02: В-178 л; Ц-386 кб П-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 требуемом 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.
Приставленная методика позволяет технологическими факторами с целью обеспечения заданной долговечности железобетонных конструкций на основе оперативной информации об изменчивости проницаемости и толщины финитного слоя бетона,
Бетон и железобетон, 1988