Долговечность бетона при комбинированном воздействии окружающей среды и механической нагрузки: анализ экспериментальных исследований

Сегодня существует несколько методов прогнозирования долговечности железобетонных конструкций. В большинстве случаев учитывается один из доминирующих процессов разрушения – либо карбонизация, либо проникновение хлоридов. Экспериментальные результаты и натурные наблюдения показывают, что это нереалистичный подход. Поэтому необходимо разработать метод определения долговечности бетона при комбинированных воздействиях, т. е. при проникновении в него хлоридов и механической нагрузке. В статье подробно описан экспериментальный метод исследования влияния механической нагрузки на проникновение хлоридов в поровое пространство материалов на основе цемента. Представлен метод испытаний, который позволяет определить реалистичные коэффициенты диффузии хлорид-ионов в бетоне при сжимающем или растягивающем напряжении. В результате проведенных экспериментов определено, что комбинация механических нагрузок и воздействий окружающей среды может быть намного более значимой, чем просто воздействие окружающей среды без влияния механической нагрузки. На самом деле срок службы железобетонных конструкций зависит от множества возможных сочетаний механических нагрузок и воздействий окружающей среды, в том числе циклов замораживания-оттаивания. Так, трещины, образующиеся во время циклического замораживания-оттаивания, должны быть приняты во внимание в испытаниях комбинированного воздействия окружающей среды и механической нагрузки для лучшего понимания и систематического описания влияния такого воздействия на долговечность бетона. Для надежного прогнозирования срока службы железобетонных конструкций необходимо также учитывать влияние приложенного циклического напряжения.

1. EN 1992-1-1 Eurocode 2: Design of Concrete Structures – Part 1–1: General Rules and Rules for Buildings [Electronic Resource]. European Commitiee for Standardization, 2004. Mode of access: https://www.phd.eng.br/wp-content/uploads/2015/12/en.1992.1.1.2004.pdf.

2. ACI 318–14 Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary [Electronic Resource]. American Concrete Institute, 2014. Mode of access: http://aghababaie.usc.ac.ir/files/1506505203365.pdf.

3. Standard Specifications for Concrete Structures – 2007 “Design”. JSCE Guidelines for Concrete No 15 [Electronic Resource]. Japan Society of Civil Engineers, 2007. Mode of Access: https://www.jsce-int.org/system/files/JGC15_Standard_Specifications_Design_1.0.pdf.

4. GB 50010-2002 Code for Design of Concrete Structures. China Building Science Acedemy, 2010.

5. Model Code for Service Life Design / Р. Schießl [et al.]. International Federation for Structural Concrete, 2006. 116 p. (Fib Bulletin No 34).

6. 2013 Report Card for America’s Infrastructure. ASCE. [Electronic Resource]. Mode of access: https://www.api.org/~/media/energyinfrastructure/images/rail/related-documents/report-card-for-americas-infrastructure.pdf.

7. Influence of Combined Actions on Durability and Service Life of Reinforced Concrete Structures Exposed to Aggressive Environment / F. H. Wittmann [et al.] // Restoration of Buildings and Monuments. 2012. No 18. Р. 105–112. https://doi.org/10.1515/rbm-2012-6510.

8. Wan, X. Influence of Mechanical Load on Service Life of Reinforced Concrete Structures under Dominant Influence of Carbonation / X. Wan, F. H. Wittmann, T. Zhao // Restoration of Buildings and Monuments. 2011. No 17. Р. 103–110. https://doi.org/10.1515/rbm-2011-6437.

9. Yao, Y. Report rep043: Publications on Durability of Reinforced Concrete Structures under Combined Mechanical Loads and Environmental Actions : An Annotated Bibliography [Electronic Resource] / Y. Yao, L. Wang, F. H. Wittmann // RILEM. 2013. Mode of access: https://www.rilem.net/publication/publication/427.

10. Measurement of Time-Dependent Strains of Concrete. Materials and Structures: RILEM TC 107-CSP. Recommendation // Materials and Structures. 1998. Vol. 31. P. 507–512.

11. Influence of Applied Stress on Chloride Diffusion. Submitted to Materials and Structures: RILEM TC 246-TDC. Recommendation. Recommendation of RILEM TC 246TDC: Test Methods to Determine Durability of Concrete Under Combined Environmental Actions and Mechanical Load / Y. Yao [et al.] // Materials and Structures. 2017. Vol. 50. P. 155. https://doi.org/10.1617/s11527-017-1000-3.

12. СEN EN 14629 Products and Systems for the Protection and Repair of Concrete Structures – Test Methods – Determination of Chloride Content in Hardened Concrete. European Committee for Standardization (CEN), 2007. 14 p.

13. EN 12390-11 Testing Hardened Concrete – Part 11: Determination of the Chloride Resistance of Concrete, Unidirectional Diffusion. Dansk Standardiseringsrad (DS), 2015. 35 p.

14. Benchmarking of Deemed-to-Satisfy Provisions in Standards: Durability of Reinforced Concrete Structures Exposed to Chlorides / M. Bartholomew [et al.]. International Federation for Structural Concrete, 2015. 191 p. (Fib Bulletin No 76). https://doi.org/10.35789/fib.BULL.0076.

15. Setzer M. J. CDF Test – Test Method for the Freeze Thaw and Deicing Resistance of Concrete – Tests with Sodium Chloride (CDF). RILEM TC 117-FDC. Recommendation /M. J. Setzer, G. Fagerlund, D. J. Janssen // Materials and Structures. 1996. Vol. 29. Р. 523–528.

16. ISO 5725-1. 1994 Accuracy (Trueness and Precision) of Measurement Methods and Results. International Organization for Standardization (ISO), 1998. 28 p.

17. Setzer, M. J. Development of the Micro-Ice-Lens Model / M. J. Setzer, R. Auberg, H.-J. Keck // International RILEM Workshop on Frost Resistance of Concrete. RILEM Publications SARL, 2002. P. 133–145.

18. Леонович, С. Н. Практическая методика экспериментального определения остаточной морозостойкости бетона, эксплуатируемых конструкций / С. Н. Леонович, Омар А. М. Аль-Факих // Вестник Брестского государственного технического университета. Серия: Строительство и архитектура. 2004. № 1. С. 125–128.

19. Леонович, С. Н. Оценка остаточной морозостойкости бетона эксплуатируемых конструкций методом отрыва со скалыванием / С. Н. Леонович // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2009. № 6. С. 75–82.

20. Леонович, С. Н. Оценка морозостойкости методами механики разрушения / С. Н. Леонович, К. А. Пирадов // Вестник гражданских инженеров. 2009. № 3. С. 134–136.