АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ОЦЕНКИ КОРРОЗИИ БЕТОНА, В ЗАВИСИМОСТИ ОТ АГРЕССИВНОСТИ СРЕДЫ

В настоящее время повышение надежности, ремонтопригодности строительных конструкций зданий и сооружений в процессе их эксплуатации является одним из основных направлений в современном строительстве. Особенно актуален этот вопрос в тех сооружениях, где конструкции подвержены сильным агрессивным воздействиям окружающей среды. Эти разрушения вызываются действием различных веществ, находящихся в окружающей среде (обычно в воздухе, воде) и являющихся агрессивными по отношению к бетону.

К наиболее опасному виду коррозии бетона относится коррозия II вида (воздействие кислот либо кислых солей). В основном он воздействует на конструкции зданий и сооружений промышленного назначения.

Существуют следующие основные методы оценки коррозионной стойкости бетона и железобетона.

1. Производится по формуле, описанной Алексеевым С.Н. [1] для процессов коррозии, находящихся в диффузионной области:

                                     ,                                              (1) 

где

 - глубина коррозионного повреждении;

А_б- коэффициент, постоянный для данного состава бетона;

D* - эффективный коэффициент диффузии агрессивного вещества через слой продуктов коррозии, см²/ч, определяется экспериментально;

С₀ - концентрация агрессивного вещества, кг/м³,

– время воздействия агрессивной среды на бетон; ч.

Э - химический эквивалент, представляющий собой соотношение масс оксида кальция и кислоты, вступающих во взаимодействие.

2.  По ГОСТу 31383-2008 [3] «Защита бетонных и железобетонных конструкций. Методы испытаний».

Расчет глубины повреждения цементного камня определяется по формуле:

                                                       ,                                              (2)

где

∑Р_СаО - количество прореагировавшего цементного камня в пересчете на СаО; 

Ц - количество цемента в 1 см³ исследуемых образцов, рассчитывается по фактическому составу образцов, г/см³;

- содержание СаО в цементе, определяемое по результатам химического анализа цемента, %.

                                                  ,                                              (3)    

где

 - постоянная, учитывающая влияние процессов, протекающих в диффузионно-кинетической области в начальный период испытаний.

3. Расчет производится на основе данных, взятых из работ [4],на основе преобразований формулы  Полака А.Ф. и Алексеева С.Н.:

                                                      ,                                                                                  (4)  

где

  D₁, D^* – коэффициенты диффузии исходного (1) и агрессивного (2) вещества в бетоне;

C₀ – концентрация агрессивной жидкости;

C_1∞ –“растворимость” цементного камня в воде;

m₀ – количество вещества, которое может раствориться в воде в единице объема бетона;

μ₁–стехиометрический коэффициент, рассчитываемый по химической реакции и учитывающий необходимое количество кислоты для нейтрализации одного грамма щелочи цементного камня;

П_2с - сквозная пористость разрушенного слоя бетона.

Данные методики расчета оценки коррозии бетона могут быть представлены в виде блок-схемы рисунок 1..

В зависимости от вида конструкции и характера ее работы, принимаются исходные данные. Выполняется расчет по рассматриваемым методикам. Блок-схемы, методов Алексеева и Полака – Алексеева, представлены на рисунке 2.

Производится анализ получаемых результатов, оценивается возможность эксплуатации данной конструкции. При не допустимых параметрах, производится изменение исходных данных и выполняется пересчет. Алгоритм имеет итерационный характер.

Рисунок 1. Блок схема оценки коррозии II вида

Рисунок 2. Блок-схемы подпрограмм

Определим глубину коррозии по рассматриваемым методикам со следующими исходными данными.   

Для расчета были приняты бетоны маркой W8 и W16. Состав бетона марки по водонепроницаемости W8 - Ц:П:Щ = 1:1,3:2,6, В/Ц = 0,42, Ц = 450 кг/м³, содержание СаО в цементе 62 %. Состав бетона марки по водонепроницаемости W16 - Ц:П:Щ = 1:1,2:2,4, В/Ц = 0,32, Ц = 495 кг/м³, содержание СаО в цементе 65 %,=2000,=1600,=2600,расчетное время 50 лет, кислота – H₂SO₄, концентрация– 0,1 кг/м³[2].

Результаты расчетов сведены в таблицу 1.

Таблица 1.

Результаты расчетов

В данной статье были рассмотрены методики расчета коррозионной стойкости II вида железобетонных и бетонных конструкций,  подверженных агрессивными среды, смоделирована программа, упрощающая процесс расчет, а также был произведен расчет на определение  глубины коррозии бетона согласно методикам,  результатом которого является заключение, что данный тип бетона является пригодным для эксплуатации.

Список литературы:

1. Алексеев С.Н., Иванов  Ф.М..Долговечность железобетона в агрессивных средах. / Стойиздат, 1990. - 320с.
2. Башилов А.В., Моргунов М.В. Прогнозирование коррозионной стойкости железобетонных конструкций. / «Строительство-2016»: материалы II Брянского междунар. инновац. форума (Брянск, 1 декабря 2016 г.) Т.1 /Брян. гос. инженер.-технол. ун-т и др.; ред. кол.: Н.П. Лукутцова, М.Ю. Про- куров, М.А. Сенющенков.– Брянск, 2016.– С.206-210.
3. ГОСТ 31383-2008. «Защита бетонных и железобетонных конструкций. Методы испытаний». – М.: Стандартинформ, 2010.– 80 с.
4. Моргунов М. В. Прогнозирование долговечности железобетонных конструкций в агрессивной среде. / Дефекты зданий и сооружений. Усиление строительных конструкций: сборник научных статей XIX научно-методической конференции ВИТУ (19 марта 2015 года)/ ВИ(ИТ) ВА МТО (ВИТУ). – СПб., 2015.– С.28-32.