3440

Научный Вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета

Расчет прогнозируемого остаточного срока службы производится в следующем порядке. На первом этапе определяется момент времени соответствующий началу развития коррозии стальной арматуры. Основной причиной начала коррозии стальной арматуры является прекращение пассивирующего действия защитного слоя бетона в результате карбонизации или иных воздействий.

Таким образом, развитие коррозионного процесса будет начинаться после прохождения фронта карбонизации за пределы начального коррозионного очага на арматуре. Продолжительность карбонизации бетона определяется по формуле (2):

бетоне, г/дм3; PCaO - количество СаО в кальцийсодержащих соединениях цемента, в относительных величинах по массе; fc - степень карбонизации бетона, равная отношению количества СаО, связанного в карбонат, к общему количеству СаО в цементе; D - эффективный коэффициент диффузии углекислого газа в бетон, см2/с; Со - концентрация

углекислого газа в воздухе, в относительных единицах.

На втором этапе оценивается скорость карбонизации бетона, которая получается путем дифференцирования формулы (2) по времени (η).

На третьем этапе устанавливается функциональная зависимость глубины коррозии от времени и скорости ее развития по результатам проводимой оценки коррозионных повреждений стальной арматуры, с учетом времени карбонизации защитного слоя бетона.

На четвертом этапе производится оценка глубины коррозионных повреждений стальной арматуры в железобетонных конструкциях, которая может производиться тремя способами.

1-й способ. На открытых участках с разрушенным защитным слоем бетона, где арматура практически полностью оголена, после тщательной механохимической очистки арматуры от продуктов коррозии, выполняются непосредственные измерения при помощи стальной измерительной линейки и штангенциркуля с нутромером.

2-й способ. На участках с продольными трещинами в защитном слое бетона, глубина коррозии определяется расчетным способом путем сопоставления средней ширины раскрытия трещины, в бетоне вдоль коррозирующей арматуры – средней глубине коррозии. При этом ширина раскрытия трещины зависит от толщины защитного слоя бетона, диаметра арматуры, а также количества рядом расположенных арматурных стержней. Для одиночного стержня в бетоне (при расстоянии до соседнего стержня 250-300 мм и более) средняя глубина коррозии может быть определена по формуле:

где δ - среднее значение ширины раскрытия трещины вдоль коррозирующего арматурного стержня, мм; а - толщина защитного слоя бетона, мм; d - начальный диаметр арматурного стержня, мм.

3-й способ. Глубина коррозии определяется исходя из усредненной скорости коррозии для сред с различной степенью агрессивности, согласно данным.

Третий способ рекомендуется использовать для приближенной, предварительной оценки глубины коррозии, которая в дальнейшем уточняется в ходе проведения обследований конструкций с использованием способов 1 или 2.

Для установления функциональной зависимости между глубиной коррозионных

171

Научный Вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета

повреждений во времени используется формула, толщины пленки продуктов коррозии tpk:

где D – коэффициент диффузии кислорода в сталь, мм2/с; С – концентрация кислорода на поверхности арматуры в относительных единицах; η – продолжительность развития процесса, с.

Для упрощения расчетов толщины пленки продуктов коррозии tpk предлагаются следующие допущения:

произведение D C за все время развития коррозии считается постоянным и находится из выражения с учетом измеренной или вычисленной глубины коррозии на момент обследования;

момент начала коррозии определяется по сроку полной карбонизации защитного слоя бетона.

Соотношение толщины продуктов коррозии и средней глубины коррозии оценивается по выражению:

где все обозначения в формуле соответствуют обозначениям на рис. 3 и в выше приведенных формулах.

Последним этапом оценивается прогнозируемый остаточный срок службы железобетонной конструкции. Оценка выполняется из условия обеспечения совместной работы арматуры и бетона, может определяться аналитически из последнего выражения при условии, что коррозия арматуры начинается после карбонизации защитного слоя бетона, а также графически (рис. 4). За остаточный срок службы принимается отрезок времени от момента проводимого обследования до момента времени, в который величина зацепления будет равна нулю (рис. 4).

Прекращение зацепления арматуры в бетоне может привести к неминуемому обрушению конструкции. Таким образом, в момент времени Тпр с определенной долей вероятности можно говорить о прекращении эксплуатации конструкции из-за большой вероятности ее обрушения. На рис. 4 Тк – время карбонизации защитного слоя бетона.

Оценка остаточного срока службы из условия появления предельно допустимых деформаций в результате коррозии арматуры. Оценка прогнозируемого остаточного срока службы железобетонных изгибаемых элементов, из условия появления деформаций в результате коррозии арматуры, производится путем сопоставления деформаций (прогибы, ширина раскрытия трещин), возникающих от нормативной нагрузки в фиксируемые отрезки времени, предельно допустимым значениям деформаций, в соответствии с действующими нормативными документами [8]. При этом оцениваемыми параметрами являются величина максимального прогиба или ширина раскрытия трещины в зависимости от глубины коррозии

172

Научный Вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета

арматуры.

Рис. 4. Оценка остаточного срока службы железобетонных конструкций по условию выхода арматуры из зацепления с бетоном

Расчет прогнозируемого остаточного срока службы строительной конструкции производится в следующем порядке:

На основании анализа проводимых исследований по оценке технического состояния железобетонных конструкций производится выбор расчетных моделей развития коррозионного процесса.

Варьируя глубину коррозионных повреждений от нуля до критического значения, производится расчет по второй группе предельных состояний, с учетом выбранной расчетной модели коррозии. Для соответствующей глубины коррозии вычисляются значения прогибов и ширины раскрытия трещин от нормативной нагрузки.

Производится обработка полученных результатов расчета. Посредством

Прогнозируемый остаточный срок службы железобетонных изгибаемых элементов вычисляется с помощью полученных выше временных зависимостей или определяется графически (рис. 5) с учетом того, что коррозия арматуры начинается после полного завершения карбонизации защитного слоя бетона.

За остаточный срок службы принимается временной интервал от момента проводимого обследования до момента времени Тпр, когда расчетные значения деформаций достигают предельно допустимых значений (рис. 5).

Расчетное значение остаточного срока службы, из условия появления предельно допустимых деформаций в результате коррозии арматуры, может быть скорректировано с учетом вероятного изменения нагрузки.

Принятие решения по окончательному значению остаточного срока службы. Из приведенных выше методов расчета следует, что сроки службы могут быть определены до момента прекращения нормальной работы конструкции (2-я группа предельных состояний) или полного разрушения конструкции (1-я группа предельных состояний).

173

Научный Вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета

1 – график изменения деформаций (прогиб, ширина раскрытия трещины) во времени; 2 – предельно допустимое значение деформаций (прогиб, ширина раскрытия трещины)

Рис. 5. Оценка остаточного срока службы железобетонных конструкций по достижению предельно допустимых деформаций

Анализ аварий строительных конструкций показывает, что сначала возникают сверхнормативные деформации, и только потом происходит обрушение конструкций. Из этого следует, что срок службы следует принимать по достижению конструкциями предельных состояний 2-й группы. Однако не следует забывать о возможности хрупкого разрушения конструкций, что не так часто, но случается. Поэтому с точки зрения так называемого "наиболее консервативного подхода", существующего в атомной энергетике рекомендуется за остаточный срок службы конструкции принимать разницу между наименьшим значением полученного в результате прогноза срока службы и сроком его фактической эксплуатации к моменту проведения оценки.

Кроме того следует отметить, что в соответствии с общей теорией прогноза [4] прогнозируемый остаточный срок службы не должен превышать, так называемого интервала предыстории, на котором велось наблюдение за конструкциями. Только в этом случае достоверность прогноза будет достаточной и статистически оправданной.

Выводы.

1.Для прогнозирования остаточных сроков службы строительных конструкций эксплуатируемых зданий и инженерных сооружений разработаны параметрические модели, основанные на изменении во времени основных параметров конструкций.

2.Предлагаемые методы учитывают самые разнообразные определяющие параметры строительных конструкций, в частности: изменение прочностных свойств бетона; изменения деформаций конструкций от изменяющихся прочностных параметров бетона; совместности работы бетона и арматуры в случае коррозионных повреждений последней; скорости карбонизации защитного слоя бетона и коррозии арматуры; влияние коррозионных процессов на поверхности стальной арматуры на деформации конструкции.

3.На основе полученных прогнозных значений продолжительности эксплуатации строительных конструкций предложен подход к прогнозной оценке остаточного срока службы, с учетом предыдущего срока эксплуатации и основных положений теории прогноза. Приведенные в статье параметрические методы прогнозирования железобетонных конструкций были использованы при обосновании и продлении остаточного ресурса

174

Научный Вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета

строительных конструкций энергоблоков Кольской и Нововоронежской АЭС.

4.В последующем предполагается прогнозирование остаточных сроков службы вести на основе интервального подхода, учитывающего реальный разброс показателей определяющих параметров строительных конструкций.

5.С учетом интервального подхода планируется в последующем разработать проверку сходимости полученных разными методами результатов по оценке остаточных сроков службы, а также статистический метод оценки границы нижнего доверительного интервала всех полученных значений остаточных сроков службы строительных конструкций.

6.Следует также отметить, что результаты прогноза с использованием любых методов справедливы только при сохранении условий эксплуатации конструкций. Для изменившихся условий эксплуатации прогноз остаточных сроков службы необходимо выполнять заново.

7.Предложенные параметрические методы прогноза остаточных сроков службы могут быть использованы при мониторинге технического состояния строительных конструкций зданий и сооружений, не оборудованных автоматизированной инструментальной системой контроля.

Список литературы

1.РД ЭО 0447-03. Методика оценки состояния и остаточного ресурса железобетонных конструкций, важных для безопасности. Введ. 2002-12-28. - М.:Концерн "РОСЭНЕРГОАТОМ", 2002. - 90 с.

2.Рекомендации по оценке надежности строительных конструкций зданий и сооружений по внешним признакам. - М.: ЦНИИПРОМЗДАНИЙ, 2001. - 54 с.

3.Добромыслов А.Н. Оценка надежности зданий и сооружений по внешним признакам. Справочное пособие. - М.:АСВ, 2004. - 72 с.

4.Острейковский В.А. Теория надежности. - М.: Высшая школа, 2003. - 463 с.

5.Козачек В.Г., Нечаев Н.В., Нотенко С.Н., Римшин В.И., Ройтман А.Г. Обследование

ииспытание зданий и сооружений. - М.:Высшая школа. 2004. - 447 с.

6.А.С. Надежность строительных конструкций. - М.: АСВ, 2008. - 184 с.

7.Мельчаков А.П. Расчет и оценка риска аварии и безопасного ресурса строительных объектов (Теория, методики и инженерные приложения). – Челябинск: ЮУрГУ, 2006. - 49 с.

8.Шмелев Г.Д., Ишков А.Н. Прогнозирование остаточного ресурса изгибаемых железобетонных конструкций, эксплуатируемых в неагрессивных средах. Монография. Ростов-на-Дону: Рост. гос. строит. ун-т, 2007. - 219 с.

9.РД ЭО 0462-03. Методика по обоснованию срока службы строительных конструкций, зданий и сооружений атомных станций с РБМК. Введ. 2003-11-10. М.: Концерн "РОСЭНЕРГОАТОМ", 2003. - 73 с.

10.СП 52-101-2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры. Введ. 2003-12-25. М.: ГУП ЦПП, 2003. - 78 с.

________________________________________________________________________________

Шмелев Геннадий Дмитриевич – к.т.н., доцент кафедры Городское строительство и хозяйство Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. E-mail: shmelev8@mail.ru. Тел. 8-473-254-92-96. Николайчев Илья Владимирович – студент гр. 1041 архитектурного факультета Воронежского государственного архитектурно-строительного университета.

175

Научный Вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета

ХРОНИКА, БИБЛИОГРАФИЯ

Калач А.В., Тарханов А.К., Рудаков О.Б., Никишина А.И., Алексеева Е.В.

Общая физика в задачах. Механика. Молекулярная физика и термодинамика.

Электричество и магнетизм: Учебное пособие / Воронежский ГАСУ. – Воронеж, 2012. – 181 с. Ил. 43. Табл. 2. Библ. 11.

Предлагаемый сборник предназначен для студентов, обучающихся в бакалавриате по направлениям «Пожарная безопасность». Разнообразие подобранных задач позволяет студентам изучать физические явления и законы с разных сторон, формировать глубокие представления о фундаментальных физических явлениях и их практическом использовании.

Выбор тематики и распределение задач по трудности обусловлены учебным планом, однако оставляют возможность использовния этого задачника студентами и преподавателями различных высших учебных заведений, колледжей и лицеев.

Составители учебного пособия использовали не только собственные разработки, но и прошедшие широкую апробацию в студенческой аудитории задачи, представленные в учебных пособиях Трофимовой Т.И., Савельева И.В., Сивухина Д.В., Леденева А.Н., Серова И.К., Чертова А.Г. и др.

Структура сборника задач представляется логичной и последовательной, состоит из введения, четырех глав, каждая из которых содержит теоретические сведения, примеры решения задач, задачи для самостоятельного решения. В конце учебного пособия представлены таблицы, содержащие краткие математические сведения и необходимый набор физических констант, ответы к задачам.

Выбор формул и краткость их пояснения рассчитана на студентов, знакомых с материалами данного раздела. Все формулы и ответы приведены в системе СИ. В конце учебного пособия приведены наиболее часто используемые математические соотношения, основные физические константы и справочные таблицы. Предлагаемый материал призван помочь усвоению теоретических знаний. Самостоятельное выполнение контрольных заданий способствует более глубокому пониманию курса физики и закреплению его в памяти.

Аннотация

176

Научный Вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета

ПЕРСОНАЛИИ

Профессору Рудакову О. Б. 55 лет

Рудакову Олегу Борисовичу, активному автору, члену редакционного совета Научного Вестника Воронежского ГАСУ и главному редактору нашей серии в этом году исполнилось 55 лет. Рудаков Олег Борисович родился в р.п. Павловск Алтайского края. В 1980 г. окончил Алтайский госуниверситет (г. Барнаул) по специальности «Химия», квалификация «химик-преподаватель» (красный диплом). Ученую степень кандидата химических наук получил после очной аспирантуры в Институте органической химии им. Н.Д. Зелинского АН СССР (Москва) в 1986 г. Тема кандидатской диссертации: «Эффекты высокого давления и механизм термических превращений кремнийорганических пероксидов в жидкой фазе».

Ученое звание старшего научного сотрудника по специальности «Технология продуктов тонкого органического синтеза» Рудакову О.Б. присвоено в 1993 г. Ученое звание доцента по кафедре органической химии - в 1998 г. Ученая степень доктора химических наук - в 2005 г. Тема докторской диссертации: «Экспертная система для жидкостной хроматографии: принципы построения и применение в химическом анализе». В 2006 г. он стал профессором по кафедре химии.

Свою трудовую деятельность Рудаков О.Б. начал с должности ассистента кафедры органической химии Алтайского госуниверситета в 1980 г. В 1982-1983 г. служил в рядах Советской Армии в г. Комсомольске-на-Амуре. После аспирантуры с 1986 г. работал старшим преподавателем и председателем профкома студентов АГУ. С 1988 по 1994 г. работал в Алтайском Филиале НИИХИМФОТОПРОЕКТ (г. Славгород) в должностях старшего научного сотрудника, зав. сектором хроматографии и зав. аналитической лабораторией.

177

Научный Вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета

С 1994 по 2004 г. работал доцентом кафедры органической химии ВГТА (г. Воронеж), с 2004 и по настоящее время является зав. кафедрой химии ВГАСУ. С 2008 по 2012 г. Рудаков О.Б. работал деканом факультета заочного обучения. Сейчас он занимает должность проректора по науке и инновациям ВГАСУ.

Награжден нагрудным знаком Министерства Обороны РФ «За активный поиск» (2005), Дипломом лауреата премии правительства Воронежской области (2009), Почетной грамотой Министерства образования и науки (2010),

Тематика научных трудов Олега Борисовича – контроль и диагностика качества материалов, исследование их структуры и физико-химических свойств, разработка методов анализа и прогнозирования свойств материалов, жидкостная и газовая хроматография, пожарная безопасность, физико-химические свойства растворителей, химия высоких давлений. В Научном Вестнике Воронежского ГАСУ и в данной серии в его соавторстве опубликовано 30 статей. В списке трудов Рудакова О.Б. более 700 публикаций, из них 10 монографий и пособий, 23 патента.

Олег Борисович активно участвует в подготовке фундаментального 30-томного издания - Большой Российской Энциклопедии, в которую он написал более 100 статей по органической химии. В списке литературы приведены его важнейшие публикации [1-10]. Под его руководством или научном консультировании выполнено 6 кандидатских и 1 докторская диссертационная работы.

Увлечения Олега Борисовича – активный отдых на природе, туристические походы на байдарках, джоггинг, плавание. С 1995 по 2005 г. он участвовал в марафонских забегах, многодневных пробегах военно-патриотического клуба «Память» при ВГУ, в зачете 9 пройденных марафонов и 6 многодневных пробегов, в том числе до Ленинграда, Волгограда, Азова, по трем полям боевой славы «Воронеж – Куликовское поле – Бородино - Прохоровка»

[11].

Список литературы

1. Рудаков О.Б., Жулин В.М., Сосновская Т.А., Яковлев И.П. Некоторые аспекты влияния природы растворителя и давления на реакционную способность кремнийорганических пероксидов в реакциях термического разложения // Известия АН

СССР. Серия химическая. - 1987, вып. 7.- С. 1489-1496.

2.Рудаков О.Б., Селеменев В.Ф., Хрипушин В.В. Оптимизация условий разделения методом ВЭЖХ недиффундирующих компонентов фотоматериалов // Журн. аналитической химии. – 1999. - Т. 54, вып. 7. - С. 699-705.

3.Рудаков О.Б., Бочарова О.Н. Температура кипения бинарных подвижных фаз для высокоэффективной жидкостной хроматографии // Журн. физической химии. – 2000. - Т. 74. -, № 6 - С. 1059-1064.

4.Рудаков О.Б., Седишев И.П. Обобщенный критерий полярности растворителей как средство управления хроматографическим процессом // Известия РАН. Серия химическая. - 2003, вып. 1. – С. 52-59.

5.Рудаков О.Б., Востров И., Филиппов А.А., Федоров С.В., Селеменев В.Ф., Приданцев А.А. Спутник хроматографиста. Методы жидкостной хроматографии. - Воронеж: Водолей, 2004. - 528 с.

6.Рудаков О.Б., Пономарев А.Н., Полянский К.К., Любарь А.В. Жиры. Химический состав и экспертиза качества. - M.: Дели Принт. 2005. - 312 с.

7.Рудаков О.Б., Беляев Д.C., Хорохордина Е.А., Подолина Е.А. Поверхностное натяжение бинарных подвижных фаз для жидкостной хроматографии // Журн. физической химии. - 2007. - Т. 81. - № 3. - С. 438-431.

8.Селеменев В.Ф., Рудаков О.Б., Славинская Г.В., Дроздова Н.В. Пигменты пищевых производств (Меланоидины). - М.: ДелиПринт, 2008. - 246 с.

178

Научный Вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета

9.Рудаков О.Б., Рудакова Л.В. Гидрофобно-гидрофильный баланс жидкостных хроматографических систем // Бутлеровские сообщения. - 2011, № 2. - С. 22-32.

10.Рудаков О.Б., Рудакова Л.В., Кудухова И.Г., Хорохордина Е.А., Грошев Е.Н. Усовершенствование способа определения фенолов по цветным реакциям с применением цифровых технологий //Аналитика и контроль. - 2012. - Т.16 - № 4. - С. 570-579.

11.Селеменев В.Ф., Клюев В.Г., Самодуров С.В. и др. Клуб «Память» Воронежского государственного университета. – Воронеж, Изд-во ВГУ, 2005. - 241 с.

От всей души поздравляем Олега Борисовича с юбилеем, желаем крепкого здоровья и успехов в работе.

Славинская Г.В., Перцев В.Т.

179

Научный Вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета

Профессору Полянскому К.К. 75 лет

Полянский Константин Константинович родился 30 июля 1938 г. В 1965 году после службы в Советской Армии он окончил технологический факультет Воронежского технологического института (ныне ВГУИТ) по специальности «Технология мясных и молочных продуктов». После окончания вуза работал на различных инженерно-технических должностях на Воронежском молкомбинате. В 1968 г. поступил в аспирантуру при кафедре физической и коллоидной химии ВТИ.

18 марта 1971 г. защитил кандидатскую диссертацию, после чего был зачислен на кафедру технологии мясных и молочных продуктов и прошел трудовой путь от ассистента до заведующего кафедрой технологии молока и молочных продуктов. Заведовал кафедрой с 1983 г. по 2003 г. В 1982 г. Константин Константинович стал доктором технических наук, защитив диссертацию в Московском технологическом институте мясной и молочной промышленности по теме «Кристаллизация лактозы в технологии молочных продуктов», а в 1985 г. ему было присвоено звание профессора по кафедре технологии молока и молочных продуктов. C 1983 по 1992 г. Полянский К.К. был деканом факультета технологии мясных и молочных продуктов (ВГУИТ). В 2003 он перешел на работу в Воронежский государственный аграрный университет им. К.Д. Глинки в качестве профессора кафедры технологии производства и переработки животноводческой продукции, одновременно возглавил кафедру «Процессы и аппараты пищевых производств» в этом вузе.

В 2012/13 учебном году К.К. Полянский работал в Воронежском ГАСУ в должности профессора кафедры химии, читал курс лекций «Биохимия и биотехнология». В настоящее время он работает в Российском торгово-экономическом университете (Воронежский филиал), где ведет курсы «Пищевая химия» и «Товарный менеджмент и экспертиза молочных и жировых товаров».

Тема научных исследований Полянского К.К.: «Развитие физико-химических и биотехнологических основ производства экологически чистых пищевых продуктов на основе животного и нетрадиционного растительного сырья различного функционального

180