2442

Воснове алгоритма расчёта ширины раскрытия коррозионных продольных трещин на поверхности защитного слоя бетона в зоне влияния поперечных трещин, в зависимости от ширины раскрытия расчётных поперечных трещин на поверхности железобетонных конструкций, находится, полученная по результатам проведённых экспериментальных исследований на прямых моделях железобетонных элементов, математическая зависимость глубины и длины коррозионного поражения арматуры в зоне влияния поперечных трещин от ширины раскрытия расчётных поперечных трещин. Это позволяет по длине участка коррозии арматуры в зоне влияния поперечных трещин, с учётом толщины продуктов коррозии стальной арматуры, определять фактическое давление продуктов коррозии арматуры на бетон защитного слоя, с дальнейшим проведением технического прогноза работоспособности железобетонных конструкций для определения её фактической долговечности.

Разработанная методика проведения теоретического исследования использована при разработке научных материалов, содержавшиеся во второй и третьей главе монографии.

Вторая глава монографии включает в себя первый и второй этапы теоретического исследования, третья глава – третий этап теоретического исследования Первый и второй этапы исследования предусматривают использование данных экспериментальных исследований, полученных на первой серии опытных образцов с несимметричным воздействием максимальной нагрузки в периоде цикла загружения переменной ступенчатой повторной нагрузкой, а также, полученных, на второй серии опытных образцов, с симметричным воздействием максимальной нагрузки в периоде цикла загружения переменной ступенчатой повторной нагрузкой.

Втретьей главе рассматривается третий этап теоретических исследований, содержащий анализ опытных данных, полученных на прямых моделях железобетонных конструкций, при действии только постоянной изгибающей нагрузки.

Во второй и третьей главах ширина раскрытия коррозионных продоль-

ных трещин для соответствующих экспериментальных значений acrc рассчитывается, с учётом четырёх случаев зависимости ширины коррозион-

82

2. ВЛИЯНИЕ ШИРИНЫ РАСКРЫТИЯ РАСЧЁТНЫХ ПОПЕРЕЧНЫХ ТРЕЩИН НА ШИРИНУ РАСКРЫТИЯ КОРРОЗИОННЫХ ПРОДОЛЬНЫХ ТРЕЩИН,

ПРИ ДЕЙСТВИИ ИЗГИБАЮЩЕЙ ПЕРЕМЕННОЙ

ИПОСТОЯННОЙ НАГРУЗКИ

2.1.Методика и результаты первого этапа теоретического исследования

2.1.1. Общие сведения

На первом этапе теоретических исследований учитывались результаты экспериментальных исследований, полученных на изгибаемых прямых моделях обычных железобетонных конструкций с размерами 1500 200 70 мм в условиях приложения длительных переменной ступенчатой повторной и постоянной изгибающих нагрузок при воздействии агрессивной жидкой хлоридсодержащей среды [225, 226, 259].

Вопытных образцах использовался тяжёлый бетон класса В = 40 МПа

столщиной защитного слоя бетона 25мм и плоский арматурный каркас с одним рабочим стержнем класса А-III диаметром 12мм и поперечными хомутами диаметром 6 мм класса А-I, которые отсутствовали в зоне чистого изгиба на расстоянии 600 мм.

Математической основой методики эксперимента являлся латинский квадрат, позволяющий получить опытные данные в сбалансированном многофакторном эксперименте на четырёх уровнях трёх независимых параметров переменной ступенчатой повторной нагрузки в цикле

загружения: η – 0,1; 0,2; 0,3; 0,4, где tM max tЦ – относительное время

действия максимальной нагрузки в периоде цикла; ρ – 0,4; 0,533; 0,666; 0,8, где Mmin Mmax – уровень загружения минимальной нагрузкой; tц – 3,5

суток (84 часа); 14 суток (336 часа); 28 суток (672 часа); 56 суток (1344 часа).

Принятые значения параметров переменной ступенчатой повторной нагрузки отражают широкий диапазон нагрузок, действующих в реальных условиях эксплуатации на несущие железобетонные конструкции. Максимальная величина переменной ступенчатой повторной нагрузки устано-

влена из условия получения acrcmax = 0,25 мм и составляла Мmах = 0,77Мразр, где Мразр – величина разрушающего изгибающего момента.

В эксперименте принимали участие сорок прямых моделей железобетонных конструкций. Двадцать образцов испытывались в агрессивной среде, в том числе шестнадцать балок находились под воздействием переменной ступенчатой повторной нагрузки, и четыре образца – под воздей-

83

ствием постоянной нагрузки. Остальные двадцать опытных образцов испытывались в неагрессивной среде.

Эксперимент проведён в течение одного года в лабораторных условиях при периодическом шестиразовом увлажнении в течение суток трёхпроцентным раствором хлористого натрия поверхности бетона образцов. После появления волосяных коррозионных продольных трещин (аТ = 10 мкм) в защитном слое бетона балок, испытывающих воздействие переменной нагрузки и агрессивной среды, натурная часть экспериментального исследования была завершена. При ускорении коррозии арматуры в поперечных трещинах бетона с аcrc = 0,20 мм в 10 раз (Кк = 10 ) при аналогичной концентрации хлорид-ионов в растворе, что и в рассматриваемом эксперименте [216], фактическая долговечность железобетонных прототипов

прямых моделей с acrcmax = 0,25 мм в слабоагрессивной среде, содержащей

хлорид-ионы, при действии переменной ступенчатой повторной нагрузки может составить до 15 лет, что в 3 раза меньше нормативной долговечности несущих обычных железобетонных конструкций из тяжелого бетона в производственных зданиях [14].

В табл. 2.1 показаны характеристики коррозионного поражения арматуры диаметром 12 мм класса А-III на двадцати опытных железобетонных образцах с размерами 1500 200 70 мм с толщиной защитного слоя δз.с.б. = 25 мм, в зависимости от ширины раскрытия расчётных поперечных трещин в зоне чистого изгиба, при действии переменной ступенчатой повторной и постоянной изгибающей нагрузки.

Таблица 2.1 Характеристики коррозионного поражения арматуры диаметром 12 мм

класса А-III на опытных железобетонных образцах с размерами 1500 200 70 мм при толщине защитного слоя бетона 25 мм, в зависимости от ширины раскрытия поперечных трещин в зоне чистого изгиба, при действии переменной ступенчатой повторной и постоянной изгибающей нагрузки

84

Характеристики коррозионного поражения арматуры в зоне влияния поперечных трещин с аcrc = 0,20 мм в табл.2.1 для переменного воздействия изгибающей нагрузки хорошо согласуются с данными уравнений регрессии коррозионногопораженияарматурысаcrc = 0,20 ммвтабл.2.2 [225].

Таблица 2.2 Уравнения регрессии коррозионного поражения арматуры в поперечных

трещинах с аcrc = 0,20 мм в агрессивных условиях, в зависимости от величины граничных параметров в опытной переменной ступенчатой повторной изгибающей нагрузке.

2.1.2. Ширина раскрытия коррозионных продольных трещин в зоне влияния поперечных трещин в зависимости от ширины раскрытия расчётных поперечных трещин на поверхности защитного слоя бетона, при трёхкратном увеличении толщины продуктов коррозии арматурной стали в зоне влияния поперечных трещин

На рис.2.1 и 2.2, по данным табл.2.1, показаны характеристики коррозионного поражения арматуры диаметром 12 мм класса А-III на двадцати опытных железобетонных образцах с размерами 1500 200 70 мм с толщиной защитного слоя бетона δз.с.б = 25 мм в зоне чистого изгиба в зависимости от расчётной ширины раскрытия поперечных трещин при действии изгибающей переменной ступенчатой повторной и постоянной нагрузки.

На рис. 2.3, по данным рис.2.1 и 2.2, приведены графики и уравнения регрессии зависимости для максимальных значений длины и глубины коррозии арматуры в поперечных трещинах бетона с acrc =0,05 0,25 мм при действии переменной ступенчатой повторной нагрузки и постоянной изгибающей нагрузки.

85

Условные обозначения: окружность – переменная изгибающая нагрузка, треугольник – постоянная изгибающая нагрузка.

Рис.2.3. Максимальная длина коррозии арматуры диаметром 12 мм класса А-III ( maxкор ) на двадцати железобетонных образцах с размерами 1500 200 70 мм

при толщине защитного слоя бетона δз.с.б = 25 мм и классом бетона В=40, в зависимости от максимальной глубины коррозионного поражения арматуры

( maxкор ) в поперечных трещинах бетона с acrc = 0,05 0,25мм, при действии

переменной ступенчатой повторной и постоянной изгибающей нагрузки Условные обозначения: окружность – переменная изгибающая нагрузка, треугольник – постоянная изгибающая нагрузка. Окружности имеют следующие значения ширины раскрытия поперечных трещин с координатами – acrc = 0,05 мм (90;6), acrc = 0,10 мм (320;16), acrc = 0,15 мм (430;32), acrc =0,20 мм (500;39), acrc =0,25 мм (560;55); треугольник – acrc = 0,05мм(50;4), acrc = 0,10 мм (120;14), acrc =0,15 мм

(220;19), acrc =0,20 мм (280;25), acrc =0,25 мм (330;36).

Уравнения регрессии: окружность – maxкор.пер 0,16 корmax 36; треугольник –

maxкор.пост 0,114 корmax 1,7

На рис.2.4 согласно данным рис.2.3 показаны графики и уравнения регрессии зависимости максимальной длины коррозии арматуры в расчётных поперечных трещинах в зоне чистого изгиба acrc =0,05 0,25 мм от максимальной толщины продуктов коррозии арматуры при трёхкратном увеличении толщины арматурной стали.

Ширина раскрытия коррозионных продольных трещин в зависимости от максимальной длины коррозионного поражения арматуры с максимальной глубиной коррозии арматуры в зоне влияния поперечных трещин при трёхкратном увеличении толщины продуктов коррозии арматурной стали при нижней, средней и верхней функциональных прямых, согласно рис 1.26, приведена соответственно на рис. 2.5–2.8.

87

Ширина раскрытия коррозионных продольных трещин в зависимости от ширины раскрытия расчётных поперечных трещин при трёхкратном увеличении толщины продуктов коррозии арматурной стали для нижней, средней и верхней функциональных прямых согласно рис.2.8 показаны на рис 2.9.

Рис. 2.4. Максимальная длина коррозии арматуры диаметром 12 мм класса А-III

взоне влияния поперечных трещин ( maxкор ) на двадцати железобетонных образцах

сразмерами 1500 200 70 мм, при толщине защитного слоя бетона δз.с.б = 25 мм

иклассе бетона В=40, в поперечных трещинах бетона с acrc =0,05 0,25 мм,

взависимости от максимальной толщины продуктов коррозии металла арматуры

( пmax.к ) , при трёхкратном увеличении продуктов коррозии арматурной стали,

в условиях воздействия переменной ступенчатой повторной и постоянной изгибающей нагрузки

Условные обозначения: окружность – переменная изгибающая нагрузка, значения ширины раскрытия поперечных трещин с координатами – acrc =0,05 мм

(270;6), acrc =0,1 мм (960;16), acrc =0,15 мм (1290;32), acrc =0,20 мм (1500;39), acrc =0,25 мм (1680;55); треугольник – постоянная изгибающая нагрузка, значения ширины раскрытия поперечных трещин с координатами acrc =0,05 мм

(150;4), acrc =0,1 мм (360;14), acrc =0,15 мм (660;19), acrc =0,20 мм (840;25), acrc =0,25 мм (990;36).

Уравнения регрессии: окружность – maxкор.пер 0,054 maxп.к. 36; треугольник –maxкор.пост 0,038 maxп.к. 1,7 . Индекс п.к. – продукты коррозии.

88