Инженерные прогнозы должны иметь определенную обеспеченность, т. е. учитывать неоднородность расчетных параметров, в частности, проницаемости и толщины защитного слоя бетона в реальных конструкциях.
Если принять за предельное состоянье конструкции по долговечности момент достижения фронтом карбонизации поверхности арматуры хотя бы на одном ее участке в условиях, когда за потерей пассивности стали следует интенсивное развитие ее коррозии, задача о моменте совпадения по величине глубины карбонизации и толщины защитного слоя, решается на основании правила, которое гласит, что вероятность совместного наступления любою числа взаимно независимых событий равна произведению вероятностей этих событий.
В [11.26] имеется пример такого решения для железобегошіьіх вибропрокатных часторебристых плит подземного коллектора, которые отличались неудовлетворительной фиксацией арматуры и значительной проницаемостью бетона, о чем можно судить по кумулятивным криным на рис. 11.7.
Рассчитанная но известным формулам вероятность совпадения глубины карбонизации с толщиной защитного слоя на момент обследования составила 36%, по прогнозу к концу следующих 10 лет должна составить — 57,5%, а через 20 лет - 71,6%. При этом чем ранее начался процесс коррозии, тем больше будет поражена арматура (см. рис. 8.3).
Приведенные цифры характеризуют рост во времени масштаба поражения конструкций, но еше не позволяют предсказать момент первого
Отказа, если его понимать как полную потерю несущей способности конструкции. Пока мы не располагаем совокупностью данных о скорости развития коррозии стали в тех или иных условиях и связанного с этим убывания несущей способности конструкции. Кроме того, если отказ рассматривать в его предельном выражении как аварию, то необходим' учитывать и место наибольшего поражения арматуры. Очевидно, наиболее опасна коррозия в зоне максимального момента, хотя, если учесть, что коррозия арматуры уже на ранней стадии приводит к растрескиванию бетона защитного слоя, т. е. к потере сцепления его с арматурой, то ее обрыв возможен и за пределами этой зоны. Естественно, что наступление такого отказа связано и со случайным повышением нагрузки.
Перечисленные неопределенности не позволяют пока учесть в прогнозе долговечности период развития коррозии арматуры конструкций с неэкономической ответственностью, хотя известно достаточно много случаев, описанных в литературе, когда такие распространенные конструкции, как ребристые плиты покрытий производственных зданий, длительное время находятся в эксплуатации с высокой степенью коррозионного поражения арматуры продольных ребер.
В 70-х годах было выполнено обстоятельное количественное исследование коррозионного износа конструкций [116] с целью прогнозирования периода времени до наступления предаварийного состояния ребристых плит покрытия 85 животноводческих зданий в Эстонской ССР.
За предаварийное состояние (предельное для конструкций с экономической ответственностью) было принято достижение фронтом карбонизации поверхности термоупрочненной арматуры, так как развитие ее
коррозии имеет опасность хрупких обрывов. Для горячекатаной арматуры классов A-I—A-III допускалось образование продольных (вдоль стержней) трещин в защитном слое, поскольку незначительное поражение (0,1—0,2 мм) практически не изменяет прочности такой арматуры
В табл. 11.7 приведены результаты измерения толщины защитного слоя бетона и глубины карбонизации в продольных ребрах плш за период до 6 лет эксплуатации по 30 и более вскрышам на каждый срок.
Вероятность полной карбонизации защитною слоя бетона продольных ребер плит покрытия на пятом году эксплуатации составила 18% по прогнозу на 20-й год — 50%.
Таблица 11.7. Параметры состояния защитою слои бетона продольных ребер ребристых плит
Глубина карбонизации, мм |
Толщина защитного слои, мм |
||
Среднее |
Средпеквадрати- |
Срсднее |
Срелнекпадря гичес- |
Значение |
Чсское отклоне |
Значение |
Кое отклонение |
Ние |
|||
1,2 |
I. i-J |
21,3 |
2,09 |
10,7 |
6,1 |
22,1 |
3,29 |
10,8 |
5,84 |
21,8 |
3,3 |
11,7 |
6,61 |
22,2 |
2.8 |
11,3 |
6,98 |
21,9 |
2,25 |
13,8 |
8,39 |
21 |
Ч. ЬУ |
Продолжительность эксплуатации, годы |
Столь быстрая карбонизация — результат высокого (0,3%) содержания в воздухе углекислого газа, а также значительной проницаемости бетона (эффективный коэффициент диффузии СО2 в бетоне 1,12—1,25 х х 10"4 см/с, водо поглощение бетона 7,1%)
Вынужденная необходимость продолжения эксплуатации плит с пораженной коррозией арматурой заставила изучить процесс ее развития н его влияние lia несущую способность конструкции. Оценку сосіоніі1ія арматуры провели по 10-балльной шкале: оценка 10 без следив коррозии, 4 — сплошная поверхностная коррозия, 2 — то же, с прониканием уплотненных продуктов коррозии в бетон, 0 — состояние арматуры, когда давлением продуктов коррозии отколот защитный слой бетона.
На основании регрессионного анализа массива оценок состояния арматуры класса A-V диаметром 16 мм получены регрессионные уравнения с вероятностью 0,95, описывающие разрушающую нагрузку Рй, кг:
Рг =9544+ 119у и
Сечение F, см2
F= 1,93 + 0,023^
С целью упрощения оценки состояния конструкции в период эксплуатации предложена 6-балльная шкала оценки но внешним признакам. Результаты оценки более чем 12 тыс. плит приведены в таол. 11.8 и на dhc. 11.8.
Из рисунка видно, что средняя оценка уменьшается линейно, а характер распространения оценок с течением времени постепенно изменяется от преобладания высоких в первом году к преимущественно низким в большие сроки. 1Г\-1
Авторы предлагают считать оценку 1, когда в продольных ребрах трещины вдоль армагуры шириной более 0,1 мм, соответствующей предава - рийному состоянию, а 0, когда много отколов защитного слоя, — аварийному, обосновывая это результатами испытания несущей способности 23 плит, снятых с покрытия, и допускают 1%-ю вероятность разрушения. Последнее они обосновывают постепенным характером ухудшения состояния конструкций и несложностью визуального определения предава - рийного их состояния при условии систематического обследования.
В соответствии с методикой авторов расчетная длительность эксплуатации ребристых плит покрытий животноводческих зданий составила 25 лет.
Конечно, такой подход полностью игнорирует как эстетический, так и социально-психологический фактор, поскольку падение откалывающихся кусков защитного слоя бетона нельзя игнорировать как опасность для производственного персонала. Этот подход оправдан лишь ввиду массовости проявления, когда практически невозможно на многих десятках или даже сотнях зданий срочно выполнить ремонт, тем более, что ремонтопригодность конструкций с корродирующей арматурой весьма низка, и обычно ремонт сводится к замене пораженных конструкций, т. е. частичному или полному переустройству кровли.
Такая ситуация доказывает необходимость повышения стойкости конструкций при их проектировании и изготовлении. И поскольку избыточная стойкость, как и недостаточная, наносят ущерб хозяйству страны, становится важным использовать как расчетный подход к назначению параметров долговечности, в данном случае защитного действия бетона, так и методы неразрушающего статистического контроля качества за-
Таблица 11.8. Оценка состояния ребристых плит по внешним причинам
|
Щитного слоя бетона при производстве конструкций, имея в виду возможность соответствующей корректировки технологического процесс.* и отбраковки некондиционных изделий.
Оставить комментарий