В. П. ЧИРКОВ, д-р техн. наук, проф., А. И. КАРДАНГУШЕВ, инж. (МИИТ), Ресурс железобетонных плит покрытия железнодорожных зданий

Эксплуатация железобетонных конструкций в некоторых производственных зданиях железнодорожного транспорта происходит в весьма агрессивных по отношению к железобетону средах. К таким зданиям относятся промывочно-пропарочные станции (ППС), промывочно-пропарочные пункты (ППП), пункты подготовки вагонов (ППВ) и др. Здания ППС предназначены для очистки цистерн от остатков перевозимых нефтепродуктов, их промывки и просушки. Технологический процесс обработки цистерн в ППС предусматривает пропарку острым паром (240 °С) под давлением 15 атм в течение 1,5...2 ч, мойку до трех раз по 20 мин и дегазацию чистым воздухом 15...20 мин.

В сутки осуществляется в среднем 5...8 циклов обработки цистерн в занисимости от напряженности грузопотоков и количества ППС. Во время обработки цистерн выделяется большое количество пара, быстро заполняющего помещение, 4ft) приводит к повышению относительной влажности воздуха под пелолками до 100 % и температуры воздуха внутри здания до 40...50 °С (рис. 1).

Таким образом, конструкции в зданиях ППС работают при постоянном циклическом воздействии влажного воздуха и повышенной температуры. Следствием таких жестких условий эксплуатации железобетонных конструкций покрытия является их преждевременный выход из строя по причине коррозии арматуры. Так, арматура в продольных ребрах у 60 % железобетонных ребристых плит покрытия ППС «Стенькино» (Рязань) находится в неудовлетворительном состоянии после 28 лет эксплуатации и требуют в настоящее время усиления или полной замены. Аналогичная ситуация у 37 % плит покрытия ППС «Бензин» (Уфа) после 8 лет и т. д. Здания ППС, работающие в наиболее напряженном ритме, требуют капитального ремонта через 10... 15 лет. Стоимость капитального ремонта ППС «Комбинатская» Западно-Сибирской железной дороги после 12 лет составила около 70 % стоимости возведения нового здания [1, 2]. В то же время можно отметить, что здания ППС, которые эксплуатируются в менее напряженном режиме, служат 20...30 лет.


Таким образом, вопрос прогнозирования срока службы железобетонных конструкций покрытий ППС, ППВ весьма актуален, особенно если учитывать огромную потребность в железнодорожных цистернах.

Опыт эксплуатации железобетонных ребристых плит покрытия показал, что в большинстве случаев их выход из строя обусзии арматуры продольных ребрах.

Как известно, коррозия арматуры в воздушно-влажной среде начинается с карбонизации бетона, скорость которой определяют по известным формулам [3]. За начало отсчета времени Тк коррозии арматуры принимают срок полной нейтрализации бетона защитного слоя. Таким образом, построенная на основе фактических данных, по результатам обследований, кривая функции снижения площади поперечного сечения арматуры (в результате ее коррозии d=18 мм) при раскрытии трещин: поперечных аСгс = 0,05...0,4 мм, продольных сц = 0,2...2 мм, подчиняется зависимости (рис. 2)


В последнее время для количественной оценки коррозионных разрушений строительных конструкций предлагается рассматривать весь период разрушения конструкции зависящим от числа циклов воздействия агрессивной среды. Так, в работе [4] для прогнозирования ресурса бетона предлагается рассматривать механическое коррозионное разрушение как многоцикловый процесс. При этом можно записать зависимость (1), преобразованную для различных циклов воздействия пара и температуры в год


В источнике [5] изложены основные принципы расчета ресурса железобетонных конструкций с учетом фактора времени и внешних воздействий на конструкцию. Ресурс конструкции предлагается определять суммированием количества накопленных повреждений D под воздействием эксплуатационных факторов.

Скорость коррозии арматуры с течением времени изменяется в интервале времени At (рис. 3)



Изложенная методика позволяет прогнозировать срок службы железобетонных конструкций по признаку коррозии арматуры при воздействии агрессивной среды.

Бетон и железобетон, 1992