1882

И.Ю. Жидонис,

25 А.К. Ругенюс, А.А. Мелис

(1980)

Г.К. Рубен,

26 Л.Р. Маилян, Н.Б. Аксенов

(1981)

Л.Р. Маилян, 27 Б.А. Мекеров

(1983)

Л.Р. Маилян, 28 Б.А. Мекеров

(1983)

151

153

В.М. Митасов,

44 В.В. Адищев, Д.А. Федоров

(1990)

Я.Д. Лившиц, 45 В.Б. Назаренко

(1981)

В.Н. Байков, С.А. Мадатян, 46 Л.С. Дудолатов, В.М. Митасов

(1983)

154

А.С. Залесов,

48 Е.А. Чистяков, И.Ю. Ларичева

(1996)

155

Н.И. Карпенко

(1996)

53 Н.И. Карпенко, Т.А. Мухамедиев,

А.Н. Петров

(1986)

Н.И. Карпенко

(1996)

54 Н.И. Карпенко, Т.А. Мухамедиев,

А.Н. Петров

(1986)

Для дальнейшего анализа, основываясь на результатах проверки применимости различных зависимостей для описания диаграммы деформирования стали, в качестве модели деформирования (ненапрягаемой) арматуры принимаем зависимость вида:

где A, m – коэффициенты, определяемые из условия наилучшей аппроксимации кривых одноосного деформирования образцов арматурной стали.

Анализ имеющихся в литературе экспериментальных данных по влиянию хлоридсодержащей среды на механические характеристики арматурных сталей позволяет заключить, что воздействие указанной среды

156

достаточно мало сказывается на характере кривой деформирования образцов ненапрягаемой арматуры, поэтому коэффициенты в (2.58) можно считать постоянными и не зависящими от концентрации агрессивной среды в точке материала.

Для идентификации модели использовались экспериментальные данные, полученные С.А. Мадатяном с сотрудниками [43] для арматурной стали 35ГС класса A–III (рис. 2.22). Идентификация модели (2.58) проведена методом наименьших квадратов по экспериментальным данным с применением метода квазилинеаризации. Определены значения коэффициентов A, m длякривойдеформированиястали35ГС(рис. 2.23): A = 890 МПа, m = 0,127.

На рис. 2.23 показаны экспериментальные точки и теоретическая диаграмма деформирования арматурной стали 35ГС. В табл. 2.17 приведены экспериментальные и теоретические значения напряжений, полученные

157

при аппроксимации экспериментальных значений зависимостью j A mj , а также относительная погрешность аппроксимации.

Как показал анализ результатов, модель деформирования (2.58) при значениях коэффициентов А и m, определенных по экспериментальным кривым для одноосного напряженного состояния, в рассматриваемом интервале деформаций (до п = 0,14) достаточно хорошо описывает поведение арматурной стали 35ГС при одноосном деформировании. Теоретические значения напряжений отличаются от экспериментальных практически на всем интервале аппроксимации не более чем на 5 %. Проведена проверка устойчивости модели деформирования арматуры по отношению к возможным колебаниям значений коэффициентов модели. Расчеты показали, что при изменении коэффициентов А и m на 2 % значения j меняются несколько больше, чем на 2 % (это объясняется тем, что коэффициент m входит в (2.58) нелинейно), но резких изменений в поведении модели не наблюдается.

2.4.7. Характеристики коррозионного поражения стальной арматуры

Как известно, стальная арматура в бетоне защищена от коррозии тонкой пассивирующей пленкой, состоящей из оксидов железа, которая формируется на поверхности арматуры из-за сильно щелочной среды поровой влаги бетона [44]. Коррозия арматурной стали начинается при разрушении пассивирующей пленки (депассивации). Депассивация арматуры происходит в присутствии хлоридов определенной, так называемой пороговой, или критической концентрации. Негативному воздействию хлоридионов в бетоне противопоставлены гидроксид-ионы, способствующие самозалечиванию пассивирующей пленки. Критической по опасности коррозии арматуры концентрацией хлорид-ионов в бетоне считают такую, при которой скорости процессов пассивации и депассивации одинаковы [44]. В работе [45] указывается, что на уровень критической концентрации хлоридов в бетоне оказывают влияние: рН-фактор бетона; влажность бетона и концентрация агрессивного раствора в окружающей бетон среде. Некоторые ученые занимались определением критической концентрации хлоридов в бетоне. Результаты их расчетов представлены в табл. 1.7.

В работе [46] даны рекомендации по определению критического уровня хлоридов (см. табл. 1.8), основываясь на лабораторных испытаниях

158

железобетонных образцов, выдержанных в течение 16 месяцев при температуре 22°C в условиях воздействия хлоридсодержащей среды. Бетон имеет прочность на сжатие 35 MПa и водоцементное отношение 0,65.

Далее критическая концентрация хлоридов, при достижении которой начинается коррозионный износ арматуры, будет определяться отдельно для каждой конкретной задачи, исходя из имеющихся данных о материале конструкции и агрессивной среде, и в соответствии с таблицами 1.7 и 1.8.

В работах [6, 13, 23, 29] приведен достаточно подробный обзор экспериментальных данных по кинетике коррозионного износа стальной арматуры железобетонных конструкций, подвергающихся воздействию хлоридсодержащих сред. Рассмотрено воздействие различных видов хлоридсодержащих сред (газообразных, жидких, твердых), а также влияние различных факторов (химического состава стали, характера обработки поверхности металла, типа и назначения конструкции, характера подвода агрессивной среды, климатических условий, наличия примесей в атмосфере, наличия добавок в бетоне, состояния защитного покрытия или окружающего арматуру бетона, уровня и вида напряженного состояния элемента конструкции, степени пластической деформации металла и т.д.).

2.4.8. Модели коррозионного износа арматуры

Математическое моделирование коррозионного разрушения материалов основывается на экспериментальных данных, полученных в натурных условиях, и сводится к математическому описанию процесса изменения во времени некоторых параметров, характеризующих степень коррозионного поражения конструкции. В качестве таких параметров обычно используют глубину коррозионного поражения , потерю массы G, изменение площади поперечного сечения конструкции A и другие. Следует отметить, что целью математического моделирования вообще и коррозионного износа, в частности, всегда является прогнозирование изучаемого процесса, т.е. определение будущих значений параметров состояния по фактическим данным, полученным на первоначальном участке времени.

Математические модели коррозионного износа сталей можно разделить на два принципиально различных класса: модели, описывающие фи- зико-химический процесс коррозии на причинном уровне, и феноменологические модели, не объясняющие глубинных причин явления, а дающие описание кинетики изменения параметров состояния в виде эмпирической зависимости этих параметров от времени. Абсолютное большинство существующих математических моделей коррозионного износа относится ко второму классу.

Феноменологические математические модели, как правило, сводятся к построению эмпирических формул, приближенно описывающих данные экспериментов. Как обычно, при подборе эмпирических формул, вид

159

функциональной зависимости выбирается «по внешним признакам», так, чтобы выбранная формула качественно верно отражала характер расположения экспериментальных точек на графике «износ – время». Ясно поэтому, что выбранная формула может не иметь ничего общего с «настоящей» закономерностью и не всегда может быть достаточно надежной основой для прогнозирования – в этом состоит основная слабость феноменологических моделей по сравнению с моделями причинно-следственного типа.

Наибольшее распространение имеют два вида параметров коррозионной поврежденности конструкций, которые к тому же оказываются наиболее приемлемыми для расчета стержневых элементов конструкций с учетом коррозионного разрушения. Это параметр непрерывной коррозионной поврежденности и глубина коррозионного поражения конструктивного элемента .

Для параметра предложено много различных моделей, которые можно объединить в две крупные группы – физико-химические модели и математические модели. Физико-химические модели устанавливают зависимость между параметрами окружающей среды (температурой, влажностью, продолжительностью замачивания, химическим составом среды и т.п.) и параметрами коррозионного процесса. Модели этой группы приведены в табл. 2.18.