Диссертация ишининг мақсади бетоннинг деградацияси, мустаҳкамловчи коррозия, юкларнинг статистик ўзгарувчанлиги, кучини ҳисобга оладиган еҳтимолий моделлардан

Кириш
Мавзунинг долзарблиги: темирбетон конструксиялар остида ишлайдиган юклар ва агрессив муҳитларнинг биргаликдаги таъсири шартлари ва уларнинг чидамлилик уларнинг деградацияси жараёни билан белгиланади, бу стохастик: кучнинг статистик тарқалиши ва материалларнинг деформация хоссалари, конструксияларнинг геометрик ўлчамлари; юкларнинг стохастик табиати, екологик таъсирлар (ҳарорат, агрессив моддалар, намлик), физик жараёнлар тузилмаларни ишлаб чиқариш ва ишлатиш пайтида темир-бетонда юзага келади; ишлаб чиқариш ва ўрнатишда технологик техниканинг беқарорлиги темир-бетон конструкцияларнинг. Тасодифий табиат туфайли темир-бетон конструкцияларнинг хизмат қилиш муддати, ривожланиши уларнинг чидамлилигини башорат қилишнинг еҳтимолий усуллари долзарбдир.
Transport тузилмалари учун жуда кенг тарқалган операцион муҳит хлоридли муҳит бўлиб, сабаблари кўриниши учун қуйидагилар: хлориддан фойдаланиш де-музлатиш агентлари ўз ичига олган; шунингдек илгари қўшимчаларнинг сифатида қишки бетонлашда ишлатилади-хлорид тузлари асосида бетон қотиш тезлатгичлари.
Бугунги кунга келиб, ривожланишда баъзи тажрибалар тўпланган ва деформация ва деструкция моделларини қўллаш агрессив операцион шароитида бетон тузилмалар, аммо, кенг ишлаб чиқилган моделларнинг аксарияти детерминистикдир. Ҳозирги кунда оз сонли нашрлар мавжуд бу темир-бетон конструкцияларни еҳтимолий ҳисоблашни кўриб чиқади самарали деб ҳисобланадиган деформация ёндашувига асосланган агрессив муҳит билан ўзаро таъсир қилувчи тузилмаларни ҳисоблаш, чунки бу темир-бетон конструкцияларни ҳисоблашда структуравий механиканинг статик, геометрик ва физик муаммоларини тўғри бирлаштиришга имкон беради.
Буларнинг барчаси юклаш, деформация ва тажовузкор муҳитга таъсир қилиш жараёнларининг еҳтимолий хусусиятини ҳисобга олган ҳолда темир-бетон конструкцияларнинг кучланиш ҳолати ва чидамлилигини ҳисоблаш таҳлили муаммосининг долзарблигини белгилайди.
Диссертация ишининг мақсади бетоннинг деградацияси, мустаҳкамловчи коррозия, юкларнинг статистик ўзгарувчанлиги, кучини ҳисобга оладиган еҳтимолий моделлардан фойдаланиш асосида хлоридли муҳит билан ўзаро таъсир қилувчи темир-бетон конструкциялар елементларининг чидамлилигини баҳолаш ва stress-кучланиш ҳолатини ҳисоблаш методологиясини ишлаб чиқишдан иборат ва геометрик хусусиятлар.
Мақсадга еришиш учун қуйидаги вазифаларни ҳал қилиш керак:
2) лаборатория синовлари, сўровлар ва адабиёт манбалари натижаларини таҳлил қилиш асосида хлоридли муҳитда темир-бетон конструкциялар ишининг характерли хусусиятларини аниқлаш. хлорид ўз ичига олган муҳит билан ўзаро таъсир қилувчи темир-бетон елементларнинг чидамлилигини еҳтимолий баҳолаш.
Ишнинг илмий янгилиги қуйидагилардан иборат:
- ҳақиқий иш шароитида темир-бетон конструкцияларнинг хатти-ҳаракатларини таҳлил қилиш асосида уларнинг еҳтимолий хусусиятини ҳисобга олган ҳолда деградация жараёнлари ва улар учун умумий бўлган зарар турлари кўрсатилади;
- темир-бетон конструкцияларда деградация ва коррозия жараёнлари учун еҳтимолий ёндашувдан фойдаланиш механизми асосланади;
1.1. Иш шароитлари ва темир-бетон конструктив елементларнинг шикастланиши ва йўқ қилинишига мисоллар.
Агрессив иш шароитида темир-бетон конструкцияларнинг хатти-ҳаракатлари тасодифий характерга ега бўлган тузилмаларнинг ўзига хос хусусиятлари, операцион юклари ва ташқи таъсирлари (ҳарорат, намлик, тажовузкор муҳит) билан белгиланади. Дастлаб, темир-бетон конструкциялар материалларнинг мустаҳкамлиги ва деформация хусусиятларининг статистик тарқалишига, иншоотларнинг геометрик ўлчамларига ега, бундан ташқари уларни ишлаб чиқариш ва ўрнатиш пайтида технологик техниканинг беқарорлиги мавжуд. Конструксияларни ишлаб чиқариш ва ишлатиш жараёнида темир-бетонда содир бўладиган физик жараёнлар ҳам стохастик характерга ега.
Бу омиллар темир-бетон конструксияларнинг емирилиш жараёнини тасодифий деб ҳисоблаш имконини беради. Темирбетон конструксиянинг емирилиши унинг меъёрланган сифатларини аста-секин йўқотишни назарда тутади. Вақт ўтиши билан темир-бетон конструкцион елементларнинг физик - механик хусусиятларининг ўзгариши ҳар хил зарарларнинг қайтарилмас тўпланиши, бетон кучининг пасайиши, сиқилиш, куч ва коррозия ёриқларининг шаклланиши, бетон елементларнинг тасаввурлар майдонининг пасайиши ва пўлатни мустаҳкамлаш туфайли юзага келади. коррозия шикастланиши натижасида. Бундан ташқари, коррозия шикастланиши натижасида бетон елементларнинг тасаввурлар майдонининг пасайиши ва мустаҳкамловчи пўлат, юк кўтариш қобилиятининг тўғридан-тўғри пасайишига қўшимча равишда, бетон билан мустаҳкамлашнинг ёпишқоқлигини йўқотишига, ёриқлар пайдо бўлишига ва шунга мос равишда, коррозиянинг ўзгаришига олиб келиши мумкин. структуранинг дизайн статик схемаси, бурилишларнинг кўпайиши ва хавфли қўшимча ёриқлар очилиши.
Агрессив воситаларнинг таъсири темир-бетон конструкцияларнинг чидамлилигини пасайтиради ва структуранинг ишлаши пайтида юзага келадиган дастлабки хусусиятлар ва деградация жараёнларининг тасодифийлиги туфайли чидамлилик тасодифий ўзгарувчи бўлиб, маълум бир қийматларга ега.
Келтирилган маълумотларга кўра [76], Россияда, енг transport тузилмалари норматив ҳужжатларга мувофиқ мўлжалланган ва, туфайли узоқ ишлаши учун, айни пайтда таъмирлаш ёки реконструксия талаб етилади: federal автомобил жойлашган кўприклар умумий сонининг чиқиб кўприклар 12,3% (5087 бирликлари) қониқарсиз ҳолатда бўлган, ва 45% юк ҳажми талабларига жавоб бермайди. Кўпгина кўприклар қатнов ва тротуарлар ўлчамларининг кенглиги етарли емаслиги, тўсиқлар қия баландлиги етарли емаслиги ҳамда деформацион чокларнинг шикастланиши ва сув ўтказмаслиги каби муаммолар билан характерланади. Юк кўтарувчи иншоотларнинг шикастланиши орасида бетоннинг ҳимоя қатламини йўқ қилиш, бетон тошни еритиш, ювиш, мустаҳкамлаш коррозияси, металл устки тузилмаларнинг коррозияси ва чарчоқ шикастланиши, катта юкларнинг таъсиридан шикастланиш қайд етилган. [76] маълумотларига кўра, темир-бетон кўприкларнинг ўртача хизмат муддати 35 йилга тенг. [63] га кўра, иншоотларнинг таъмирсиз ишлаши ҳозирда 25 йилга тенг.
Агрессив воситаларга таъсир қилиш натижасида юзага келадиган нуқсонлар transport воситаларининг қониқарсиз ҳолатининг кенг тарқалган сабабидир. [214] да қайд етилишича, 1991 йилда Қўшма Штатлардаги темир-бетон кўприкларнинг 23% (134,000) (жами 578,000 давлат автомагистрали кўприкларидан) зудлик билан таъмирга муҳтож бўлган ва 39% (226,000) талабларга жавоб бермаган. 1990 йилда аллақачон кўприклар умумий сонининг 42 фоизида коррозия нуқсонлари борлиги тан олинган.
Transport иншоотларининг тузилмалари учун агрессив воситалар орасида енг кенг тарқалгани атмосфера ҳавосидаги карбонат ангидрид ва хлорид агрессив муҳит бўлиб, уларнинг манбаи: хлорид таркибидаги муздан тозалаш воситалари (тош тузи асосида) transport воситаларининг хавфсизлигини таъминлаш учун ишлатилади. кўприклар; денгиз суви ёки тузли туман (денгиз бўйидаги атмосферага хос), корхоналарда хлорли технологик воситалар, бетон аралашмасига бетонлаш пайтида киритилган қўшимчалар-қаттиқлаштирувчи тезлатгичлар (хлорид тузлари асосида). Конструксияларни коррозиядан ҳимоя қилиш бўйича Снипда хлоридларнинг бетонга таъсири ҳам ўрта ва юқори агрессив ҳисобланади, чунки бу бирикмалар юқори даражада ерийди ва гигроскопик бўлади [153].
Тузларнинг (калсий, натрий, калий хлоридлари) коррозив таъсирини икки позициядан кўриб чиқиш керак [3, 92]. Биринчиси, тузлар концентрациясининг ошиши бетонда мустаҳкамлашнинг коррозияси учун қулай муҳит яратади. Иккинчиси, тузларнинг кристалланиши бетоннинг физик шикастланишига, яъни микродефектлар, ёриқлар пайдо бўлишига ва бетон ўтказувчанлигининг умумий ўсишига олиб келади. Визуал равишда, бу деформациялар, ёриқлар, бетон тошни юмшатиш шаклида ифодаланиши мумкин. Бетонни хлорид еритмалари билан алмаштириш ва қуритиш ҳолатларида бетон интенсив равишда йўқ қилинади. Хлоридлар таъсирида ёки мустаҳкамлаш юзасида хлоридларнинг етарли консентрациясига еришилганда бетон ҳимоя қатламини зарарсизлантириш арматуранинг коррозиясига олиб келади.
Иллюстрация учун 1.1-расмда Латвиядаги кўприкларнинг ҳолати тўғрисидаги маълумотлар келтирилган [202, 203]. Кўприкларнинг аксарияти 1960-70 йилларда қурилган бўлиб, 888 кўприкнинг 929 таси темир-бетондир.
Россия Федерацияси Саратов вилоятида жойлашган йўл темир-бетон кўприклар бир қисми ҳолатини таҳлил натижалари илова п.1.1 учун берилган [81]. Сўралган кўприкларнинг деярли барчаси тўсинли кўприклардир, уларнинг аксарияти намунавий лойиҳалар бўйича - 56-сон ва 3.503-14 серияли 5-сон (710/5-сон) бўйича ишлаб чиқилган. Маълумотлар шуни кўрсатадики, нуқсонлар ва зарарларнинг аксарияти нотўғри ишлаш ва қурилиш пайтида хатолар натижасидир.
Кичик темирбетон кўприклар ва йўл ўтказгичларда енг кўп учрайдиган нуқсонлар ва шикастланишлар 1.3-1.10-расмларда кўрсатилган. Transport тузилмалари учун хлоридлар таъсир қилиш хавфи катта, уларнинг манбаи йўллар ва кўприкларда муз билан курашиш учун ишлатиладиган музга қарши тузлардир. Шакллар 1.11-1.16, институти "Прожеcтмостореконструcтион" (Саратов) томонидан ўтказилган анкеталар кўра, де-музлатиш тузлар билан даволаш пайтида операция 1969 йилда қурилган юқори иншоотлар ва Пенза шаҳар йўл ўтказгич қўллаб-қувватлайди учун зарар фотосуратларни кўрсатиш. Арматура даражасидаги устки тузилмалар таркибидаги хлорид миқдори цементнинг оғирлиги бўйича 0,4% гача, таянчларнинг ер усти қисми тузилмаларида еса цементнинг оғирлиги бўйича 0,05% дан 0,7% гача бўлган. Арматуранинг коррозияси хлорид миқдори цемент оғирлигининг 0,4% бўлганда бошланади.
1.11, 1.12, 1.13-расмларда бетон ҳимоя қатламининг тозаланиши ва мустаҳкамлаш коррозияси кўрсатилган. 1.14-расмда чизиқлар устки қатламнинг тикувлари жойларида, шунингдек, тикувлар узунлиги бўйлаб ҳимоя қатламининг ажралиши ҳам сезилади. Расм 1.15 ва 1.16 нур панжарага мустаҳкамлаш мажмуаси бўйлаб мустаҳкамлаш ва вертикал ёриқлар ҳимоя қатлами ва корозёна таланиб шаклида тўсинга зарар кўрсатади. Юқоридаги фотосуратлар кўприклар йўлининг музлашига йўл қўймаслик учун хлорли реагентлардан фойдаланиш мустаҳкамлаш коррозиясини ва бетон цемент тошини йўқ қилишни кучайтиришини тасдиқлайди. Темир-бетон, айниқса, ахлоқсизлик тўпланадиган жойларда, туз билан тўйинган қорларда, пиёдалар йўлларида, туз билан ериган сув билан тузилмаларни мўл-кўл ювиш жойларида интенсив равишда йўқ қилинади. 1.17 ва 1.18-расмларда сизот сувлари таъсирида ишлайдиган кўприкларнинг темир-бетон уюмларининг емирилиши кўрсатилган [187]. Га биноан [187] Европа мамлакатларида кўприкларни сақлаш ва ишлатиш харажатлари қурилиш нархининг 40 фоизини ташкил қилади.
[200] га кўра, 1.1-банднинг иловасида турли мамлакатларда хлоридли муҳитларга дучор бўлган темир-бетон конструксияларнинг ҳолатини кузатиш натижалари кўрсатилган. [200] да ўтказилган експериментал маълумотлар таҳлилига кўра, 50 йилгача чидамлилик 0,45 гача бўлган сув-цемент нисбати ва 30 - 40 мм дан ортиқ бетоннинг ҳимоя қатламининг minimal қалинлиги билан кафолатланиши мумкин. Европа стандартларида ЕН В 206:1992 ва ЕН В 1992-1-1: 1992 йилларда максимал сув-цемент нисбати 0,45 га тенг ва ҳимоя қатламининг minimal қалинлиги 40 мм га тенг бўлиши тавсия етилади, бу жадвалларда келтирилган маълумотлар билан тасдиқланган.
[188] асарида таъкидланишича, бутун дунёда хлорид коррозияси туфайли темир-бетонга зарар етказиш темир-бетон конструкцияларнинг чидамлилигини пасайтиришнинг сабабларидан биридир. Буюк Британиядаги 200 та темир-бетон кўприкларни ўрганиш шуни кўрсатдики, ҳимоя қатламининг етарли даражада қалинлиги ўрганилган кўприкларнинг 77 тасида бетоннинг тозаланишига олиб келган, 25 та кўприкда хлоридлар таъсир қиладиган жойларда ёриқлар ёки занг бўлган. 90-йилларда буюк Британияда темир-бетон конструкцияларни таъмирлашнинг йиллик қиймати мустаҳкамлашнинг коррозияси ҳақида тахминан 5 * 10 dollar еди. Ақшда 90-йилларда фақат темир-бетон кўприклар учун таъмирлаш ишларининг нархи йилига 5х1010 долларга баҳоланди.
1.2. Норматив ҳужжатларда темир-бетон конструкцияларнинг тасодифий хусусиятлари ва ўлчамларини ҳисобга олиш
Маълумки, темирбетон конструксиялар материалларининг хоссалари статистик ўзгарувчанликка ега. Аввалги замонавий стандартларда меъёрий ҳужжатлар Снип ИИ Д 7-62, Ч 200-62, Ч 365-67, transport иншоотларини қуришда ишлатиладиган оғир бетон сифатининг асосий характеристикаси сиқиш нави еди: М200, М250, М300, М400, М500, М600. Бетоннинг босим кучи даражаси standart усулда бетон аралашмасидан тайёрланган ва 28 кунлигида синовдан ўтган, ГОСТ 6901 - 54 бўйича намуналарни сақлаш ва синовдан ўтказиш шарти билан белгиланган ўлчамдаги кубларнинг босим кучи чегарасини (кг / см") кўрсатади. Кубларнинг ҳар бир сериясини (кетма-кет учта бўлак) синовдан ўтказишда бетон мустаҳкамлигининг ўртача қийматлари олинган бўлиб, улар маълум бир бетон маркасига мос келиши керак еди. Агар синовдан ўтган назорат намуналарининг ҳеч бирида бетоннинг мустаҳкамлиги белгиланган навнинг 85% дан кам бўлмаса, бетон мустаҳкамлик даражасини қондирувчи деб тан олинди. Белгиланган четланишга куп сонли синашларнинг кўпи билан 15% да йўл қўйилиши мумкин еди. Шундай қилиб, синов шароитида рухсат етилган бетоннинг мустаҳкамлиги ҳар қандай маркага мос келадиган бетоннинг ўртача кучининг 97,75% га тўғри келади, бу 100% га яқин.
Бетон мустаҳкамлигининг меъёрий хусусиятларини ривожлантиришнинг навбатдаги босқичи бетон синфи еди. Снип 2.05.03-84* нормаларига меъёрий аниқ қаршиликлар статистик експериментал маълумотларни қайта ишлаш асосида ўрнатилади. Бетоннинг меъёрий қаршилигининг мақсади турли хил мажбуриятларнинг чегара ҳолатларига еришишдан талаб қилинадиган хавфсизлик даражаси билан боғлиқ. Характерли (норматив) қаршиликлар Р,, normal тақсимот қонуни бўйича камида 95% хавфсизлик билан призматик босим кучига мувофиқ берилади:
(1.1)