О стохастическом подходе к оценке долговечности железобетонных строительных элементов и конструкций при карбонизации бетона

Существующие в настоящее время детерминированные модели определения долговечности конструкций не учитывают в полной мере разнообразие воздействующих на них факторов, а также стохастические характеристики используемых природных материалов и условия производства строительных изделий, возможные ошибки при проектировании и строительстве и т. п. Более достоверный подход, определяющий продолжительность и скорость развития деструкционных процессов в конструкциях в процессе эксплуатации, может быть получен при помощи статистических методов, учитывающих вероятностную сущность процесса. В статье приведен возможный подход вероятностного анализа долговечности железобетонных конструкций путем оценки коэффициентов вариации роста глубины карбонизации защитного слоя бетона на основании существующих опытных и расчетных данных об изменении этого показателя в железобетонных конструкциях разного типа. Показана вариабельность существующих подходов по определению долговечности конструкций в целом, в первую очередь за счет используемых в расчетах различных базисных переменных. Проведена стохастическая обработка имеющихся данных о параметрах глубин карбонизации защитного слоя бетона, на основании которой определены значения коэффициентов вариации, позволяющие оценить предполагаемую долговечность железобетонных конструкций, имеющих схожие характеристики и эксплуатируемых в одинаковых условиях. Установлена определенная неоднородность статистических показателей, что свидетельствует о необходимости увеличения сбора информации об исследуемых характеристиках, а также о более тщательной ее обработке. На основании статистической оценки существующих данных установлена целесообразность использования показателя водонепроницаемости бетона в качестве основного фактора, определяющего его долговечность.

1. Леонович, С. Н. Вероятностная модель карбонизации железобетонных конструкций / С. Н. Леонович, О. Ю. Чернякевич // Наука и техника. 2012. № 5. С. 57‒64.

2. Янко, Я. Математико-статистические таблицы / Я. Янко; пер. с чешского А. Ф. Маслова; под ред. А. М. Длина. М.: Госстатиздат, 1961. 243 с.

3. Тур, В. В. Зарубежный опыт нормирования в области оценки технического состояния существующих железобетонных конструкций зданий и сооружений / В. В. Тур, Т. М. Пецольд // Строительная наука и техника. 2006. № 2. С. 32−46.

4. Снежков, Д. Ю. Анализ методик неразрушающих испытаний бетона конструкций по действующим государственным стандартам и нормам Евросоюза / Д. Ю. Снежков, С. Н. Леонович, А. В. Вознищик // Наука и техника. 2013. № 2. С. 33‒39.

5. Бетоны конструкционные тяжелые. Технические условия: СТБ 1544–2005. Введ. 01.07.2005. Минск: Минстройархитектуры, 2005. 20 с.

6. Хастингс, Н. Справочник по статистическим распределениям / Н. Хастингс; пер. с англ. А. К. Звонкина. М.: Статистика, 1980. 95 с.

7. 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. Минск, 2016. Ч. 1. С. 243‒247.

8. Леонович, С. Н. Прогнозирование долговечности железобетонных конструкций при карбонизации / С. Н. Леонович, О. Ю. Чернякевич // Строительные материалы. 2013. № 2. С. 28−31.

9. Анализ срока службы современных цементных бетонов / П. Б. Рапопорт [и др.] // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 4. С. 92−100.

10. 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.

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

12. Васильев, А. И. Вероятностные оценки срока службы эксплуатируемых автодорожных мостов в условиях коррозии арматуры / А. И. Васильев // Бетон и железобетон. 2003. № 2. С. 17−20.

13. Васильев, А. И. Оценка грузоподъемности и долговечности мостов. Методическое пособие / А. И. Васильев. М.: МАДИ, 2016. 38 с.

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

15. Голшани, М. Прогнозирование глубины карбонизации бетона железобетонных мостовых конструкций / М. Голшани, В. В. Бабицкий, О. М. Вайтович // Строительная наука и техника. 2011. № 3. С. 13‒16.

16. Голшани, М. Влияние структурных особенностей бетона на глубину его карбонизации / М. Голшани, М. С. Бибик, В. В. Бабицкий // Строительная наука и техника. 2011. № 6. С. 21‒25.

17. Глушко, В. Т. Оценка напряженно-деформированного состояния массивов горных пород / В. Т. Глушко, С. П. Гавеля. М.: Недра, 1986. 222 с.

18. Чирков, В. А. Надежность и долговечность строительных конструкций / В. А. Чирков // Российская архитектурно-строительная энциклопедия (РАСЭ-V). М., 1999. Ч. V. С. 86−117.

19. 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. лит., 1949. 228 с.

20. Осипов, С. Н. Об оценке надежности результатов испытаний физических свойств строительных материалов / С. Н. Осипов // Наука и техника. 2014. № 5. С. 18‒24.

21. Способ определения минимального количества испытаний преимущественно строительных материалов и изделий: Евразийский пат. № 014390 / С. Н. Осипов, В. М. Пилипенко. Опубл. 29.10.2010.

22. Отчеты о результатах обследований технического состояния строительных конструкций жилых домов 60‒80-х гг. постройки // ГП «Институт жилища – НИПТИС имени Атаева С. С.». Минск, 2014‒2016 гг.

23. Бабицкий, В. В. Прочность бетона и глубина его карбонизации / В. В. Бабицкий // Инновации в бетоноведении, строительном производстве и подготовке инженерных кадров: сб. статей по материалам Междунар. науч.-техн. конф., посвященной 100-летию со дня рождения И. Н. Ахвердова и С. С. Атаева, Минск, 9–10 июня 2016 г.: в 2 ч. / БНТУ; редкол.: Э. И. Батяновский, В. В. Бабицкий. Минск, 2016. Ч. 1. С. 22‒27.

24. Долговечность железобетона в агрессивных средах / С. Н. Алексеев [и др.]. М.: Стройиздат, 1990. 313 с.

25. Прочность, трещиностойкость и долговечность конструкционного бетона при температурных коррозионных воздействиях: в 2 т. / С. Н. Леонович [и др.]. Минск: БНТУ, 2016. Т. 2. 203 с.

26. Бородай, О. И. Прогноз сроков карбонизации бетона защитного слоя железобетонных элементов автодорожных мостов / О. И. Бородай, А. А. Матюнин // Вестник Донецкой национальной академии строительства и архитектуры. 2009. Т. 75, № 1. С. 147−151.

27. Lay, S. Lifecon Deliverable D3.2 – Instructions on Methodology and Application of Models for the Prediction of the Residual Service Life for Classified Environmental Loads and Types of Structures in Europe / S. Lay, P. Scheiß, J. Cairns. European Community, 2003. 169 p.

28. Осипов, С. Н. Влияние стохастических характеристик свойств материалов, изделий и процессов на оценку нормативных параметров / С. Н. Осипов // Наука и техника. 2017. Т. 16. № 4. С. 304‒314. https://doi.org/10. 21122/2227-1031-2017-16-4-304-314.