О долговечности твердых строительных материалов

Надежное прогнозирование долговечности твердых строительных материалов, особенно бетона и железобетона, является сложной научно-технической проблемой, которая описывается во многих научных работах. Однако до сих пор эта задача не имеет надежного аналитического решения с необходимой статистической мерой реализации. В статье приведен краткий анализ современных представлений о процессах разрушения твердых строительных материалов, в том числе бетона и железобетона, как под действием силовых (в частности, на основании временной зависимости прочности при статической нагрузке), так и несиловых факторов, в том числе карбонизации и уменьшения водородного показателя. Описаны особенности снижения прочности строительных пород во времени при действии процессов ползучести (пластичности). Представлены два варианта оценки возможной долговечности: без исходной поврежденности и с имеющимися исходными дефектами. При первом варианте распределение испытываемых образцов материала по долговечности примерно соответствует логнормальному закону, а при втором – более сложному закону. Приведены уровни показателей карбонизации и водородного показателя, при которых коррозия стальной арматуры не происходит. Установлена необходимость учета в теории прочности твердых строительных материалов не только характеристик и особенностей их структуры, но и статистических закономерностей, так как сам процесс разрушения представляет собой интегральное явление, в связи с чем конечный результат может изменяться в зависимости от случайных величин имеющихся дефектов структуры, погрешностей испытаний и других факторов. Причем вероятность их возможных сочетаний также описывается законами статистики. Показано, что для повышения надежности вероятностно-статистических методов расчета долговечности желательно учитывать максимальное количество подобных факторов.

1. Регель, В. Р. Кинетическая природа прочности твердых тел / В. Р. Регель, А. И. Слуцкер, Э. Е. Томашевский. М.: Наука, 1974. 560 с.

2. Браунли, К. А. Статистические исследования в производстве / К. А. Браунли; пер. с англ. В. А. Говоркова; под ред. А. Н. Колмогорова. М.: Изд-во иностр. литры, 1949. 228 с.

3. Справочник (кадастр) физических свойств горных пород / О. П. Якобашвили [и др.]; под ред. Н. В. Мельникова [и др.]. М.: Недра, 1975. 279 с.

4. Осипов, С. Н. О распределении значений коэффициентов вариации прочности групп образцов горных пород / С. Н. Осипов, Е. А. Смычкин, Р. Г. Шваб // Горная механика и машиностроение. 2013. № 2. С. 52‒62.

5. Леонович, С. Н. Вероятностная модель карбонизации железобетонных конструкций / С. Н. Леонович, О. Ю. Чернякевич // Наука и техника. 2012. № 5. С. 58‒64.

6. Шалый, Е. Е. Вероятностный расчет глубины и распространения фронта карбонизации в бетоне гидротехнических сооружений Хабаровского края / Е. Е. Шалый, Л. В. Ким, С. Н. Леонович // Инновации в бетоноведении, строительном производстве и подготовке инженерных кадров: материалы Междунар. науч.-техн. конф., посвящ. 100-летию со дня рождения И. Н. Ахвердова и С. С. Атаева, 9–10 июня 2016 г., в 2 ч. / редкол.: Э. И. Батяновский, В. В. Бабицкий. Минск, 2016. Ч. 1. С. 243‒247.

7. Вялов, С. С. Реологические основы механики грунтов / С. С. Вялов. М.: Высш. шк., 1978. 447 с.

8. Холодарь, Б. Г. Связь долговечности материала с уровнем его исходной поврежденности / Б. Г. Холодарь // Вестник БрГТУ. Сер. Строительство и архитектура. 2006. № 1. С. 40–45.

9. Осипов, С. Н. О стохастической надежности оценки прочностных свойств строительных материалов и конструкций / С. Н. Осипов // Вестник БрГТУ. Сер. Строительство и архитектура. 2007. № 1. С. 93‒98.

10. Леонович, С. Н. Трещиностойкость и долговечность бетонных и железобетонных элементов в терминах силовых и энергетических критериев механики разрушения / С. Н. Леонович. Минск: Ред. журнала «Тыдзень», 1999. 263 с.

11. Глушко, В. Т. Реология горного массива / В. Т. Глушко, В. П. Чередниченко, Б. С. Усатенко. Киев: Наук. думка, 1981. 171 с.

12. Розовский, М. И. Ползучесть и длительное разрушение материалов / М. И. Розовский // Журнал технической физики. 1951. № 11. С. 76‒80.

13. Розовский, М. И. Обработка кривых ползучести на основе интегральных уравнений / М. И. Розовский // Известия вузов. Машиностроение. 1960. № 3. С. 49‒54.

14. Черепанов, Г. П. Механика хрупкого разрушения / Г. П. Черепанов. М.: Наука, 1974. 640 с.

15. Баженов, Ю. М. Технология бетона / Ю. М. Баженов. М.: Изд-во Ассоц. строит. вузов, 2002. 499 с.

16. Панасюк, В. В. Предельное равновесие хрупких тел с трещинами / В. В. Панасюк. Киев: Наук. думка, 1968. 246 с.

17. Чернякевич, О. Ю. Долговечность железобетонных конструкций в условиях коррозии карбонизации в бетоне без трещин / О. Ю. Чернякевич, С. Н. Леонович. Минск: Стринко, 2007. С. 316‒326.

18. Чернякевич, О. Ю. Расчет срока службы железобетонных конструкций в условиях коррозии карбонизации / О. Ю. Чернякевич, С. Н. Леонович // Перспективы развития новых технологий в строительстве: сб. науч. статей. Гродно: ГрГУ, 2010. С. 369‒375.

19. Бабицкий, В. В. Автоматизация расчетов основных технологических параметров при производстве сборного железобетона / В. В. Бабицкий. Минск: БГПА, 1997. С. 153.

20. Бабицкий, В. В. Метод прогнозирования коррозионного состояния стальной арматуры железобетона / В. В. Бабицкий, С. Н. Ковшар // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия F, Строительство. Прикладные науки. 2016. № 8. С. 33–37.

21. Бабицкий, В. В. Структура и коррозионная стойкость бетона и железобетона / В. В. Бабицкий // Строительная наука и техника. 2005. № 2. С. 33‒38.

22. Неразрушающие методы оценки и прогнозирование технического состояния железобетонных конструкций, эксплуатирующихся в воздушных средах / Т. М. Пецольд [и др.]. Гомель: БелГУТ, 2007. 145 c.

23. Пастушков, В. Г. Напряженно-деформированное состояние и долговечность конструкции проезжей части транспортных сооружений / В. Г. Пастушков. Минск, 2007. 21 с.

24. Матвеев, Е. П. Реконструкция жилых зданий / Е. П. Матвеев. М., 1999. Ч. 1: Теория, методы и технологии реконструкции жилых зданий. 367 с.

25. Справочник по сопротивлению материалов / Е. Ф. Винокуров [и др.]. Минск: Наука и техника, 1988. 463 с.

26. Чернякевич, О. Ю. Расчет состава бетона железобетонных конструкций, эксплуатирующихся в условиях класса ХС1, в зависимости от толщины защитного слоя / О. Ю. Чернякевич, С. Н. Леонович // Наука и техника. 2016. Т. 15, № 6. С. 460‒468.