Міністерство освіти і науки України
Кафедра фізико-хімічної механіки та технології будівельних матеріалів і виробів
Курсова робота
з дисципліни:
"Технологія ремонту та експлуатація будівельних конструкцій"
Оцінка властивостей бетону
Виконав:
Прийняв:
д.т.н., проф. Чернявський В.Л.
к.т.н, доц. Макаренко О.В.
Харків
2009
Для бетону, що перебуває в складній агресивному середовищі вводиться кількісний показник у вигляді «заходи корозійного стану». Під цим терміном слід розуміти сукупність властивостей бетону, схильних до зміни при експлуатації бетонних і залізобетонних конструкцій і визначають його придатність як первинного захисту. Міра корозійного стану S t виражається у вигляді добутку
де x it - значення i-ї ознаки на момент обстеження (поточне значення x i); x ik - значення i-ї ознаки, відповідне вичерпання ресурсу (порогове значення x i). Ресурсом за цим параметром вважається різниця поточного та порогового значення у вигляді модуля | x it-x ik |.
Оцінка S t у вигляді (1) має такі властивості. Величина S t зростає (убуває), якщо хоча б один з ресурсів, що входять в (1) параметрів зростає (убуває) при незмінності інших. Оцінка S t = 0 при вичерпанні ресурсу хоча б по одному з параметрів (x it = x ik). Якщо величина x it виходить за межі допустимої області, обмеженої x ik, вона приймається рівною x ik.
Головними умовами, які визначають можливість прогнозування часу збереження бетоном властивостей первинної захисту, є наступні:
- Час, відповідне значенню S t> 0, включає експлуатаційний період від початку впливу до моменту обстеження Т е і прогнозований період від моменту обстеження до вичерпання бетоном ресурсу станом тривалістю Т п;
- В обох періодах при неизменяющиеся параметрах експлуатаційної середовища швидкість вичерпання бетоном ресурсу станом приймається постійною;
- Величина Т п істотно залежить від величини витраченого ресурсу станом і тісно пов'язана зі значенням міри оцінки початкового стану бетону будівельних конструкцій.
Темою роботи є прогнозування тривалості періоду збереження бетоном захисних властивостей і розробка заходів щодо забезпечення терміну служби будівельних конструкцій в експлуатаційній середовищі.
Метод роботи: Для кількісної характеристики процесів, що протікають в бетоні будівельних конструкцій в період їх служби, доцільно використовувати комплексну оцінку, що визначатиме її корозійний стан у вигляді обмеженої сукупності змінюються в часі властивостей, від яких залежить здатність бетону виконувати функцію первинного захисту.
Опірність бетону агресивним впливам залежить від головних властивостей, що формують його проникність і реакційну (хімічну) активність по відношенню до цієї середовищі, наприклад, капілярного водопоглинання (w) і величини pH водної витяжки відповідно.
Міра корозійного стану (S t), згідно з "Рекомендаціями щодо забезпечення надійності та довговічності залізобетонних конструкцій промислових будівель і споруд під час їх реконструкції і відбудову", виражається як функція ресурсу по модулях кожного із зазначених параметрів
де індекси t і k відповідають поточному і гранично допустимого значенням w і pH (w k = 7%, pH k = 11,5). При досягненні останніх бетон захисного шару втрачає свої захисні властивості (припиняє виконувати функції первинного захисту згідно СНиП 2.03.11-85 "Захист будівельних конструкцій від корозії").
Прогнозування стійкості бетону виконують на зразках, відібраних із захисного шару експлуатуються конструкцій при їх обстеженні. Кількість зразків, що відбираються для лабораторних досліджень (визначення w і pH) становить не менше трьох для кожної генеральної сукупності. Відібрані з конструкцій зразки бетону повинні мати масу (у грамах) приблизно в 10 разів перевищує найбільший розмір великого заповнювача (у мм).
Для визначення капілярного водопоглинання (w,%) кожний зразок поміщають у водопровідну воду на час, відповідне його повного водопоглинанню, аж до постійної маси (m 1). Потім кожен зразок поміщають у сушильну шафу, де він перебуває до тих пір, поки його маса не стане постійною (m 2). Величину капілярного водопоглинання визначають з точністю до 0,1% за формулою:
Значення рН водної витяжки з розчинної складової бетону визначають електрохімічним способом за допомогою рН-метра з точністю до 0,01 одиниці. Для цього розчинну складову бетону подрібнюють у фарфоровій ступці до розміру зерна 0,1 ... 0,5 мм. Наважку в 2 ... 3 г заливають 100 мл дистильованої води і витримують у закритому посуді протягом 10 хв. Виміри проводять протягом 3 хв після відстоювання при постійному перемішуванні, виробляючи для кожної проби не менше трьох визначень рН t.
При обчисленні величини S o прийнято, що pH о = 12,5. Величина w o відповідно до таблиці 1 СНиП 2.03.11-85 "Захист будівельних конструкцій від корозії" прийнята рівною 5,7% для бетонів марки за водонепроникністю W4 і 4,7% для бетону марки по водонепроникності W6.
Міра корозійного стану, відповідна початку дії зовнішнього середовища, становить
Прогнозований період збереження бетоном властивостей первинної захисту T п визначають за формулою:
де T е. - час (роки) від початку експлуатації до цього обстеження,
S o - міра корозійного стану, відповідна початку дії експлуатаційної середовища, S t - характеристика корозійного стану на час обстеження, обчислена за формулою (2), K 1 - коефіцієнт, що враховує зміну ступеня агресивності середовища після ремонту (табл.1).
Таблиця 1 - Значення коефіцієнта К 1 при зміні ступеня агресивності експлуатаційної середовища
Примітка. У випадку, коли ступінь агресивності середовища залишається після ремонту без зміни До 1 = 1.
У випадку, коли розраховане значення Т п виявляється меншим, ніж час до найближчого капітального (планового) ремонту, для обстежуваної конструкції необхідно додатково застосувати «вторинну захист». Ефект від її застосування враховується коефіцієнтом K 2 (табл. 2) у вираженні
Таблиця 2 - Значення коефіцієнта К 2 при застосуванні вторинної захисту
Примітка. Вид вторинного захисту вибирають згідно з діючими інструктивним документам.
Всі розрахунки щодо визначення запобіжного корозійного стану S t слід виконувати з точністю до чотирьох значень цифр, а величину T п слід округляти до однієї значущої цифри.
При виборі заходів щодо забезпечення довговічності будівельної конструкції після проведення ремонту необхідно враховувати, що капітальний (плановий) ремонт виробничих будівель виконують кожні 15 ... 20 років, а житлових і цивільних кожні 25 ... 30 років.
У тих випадках, коли значення Т п не може бути збільшено за допомогою коефіцієнта К 2 до значення, рівного чи більшого за тривалістю періоду між капітальними ремонтами (або закінчення терміну служби), необхідно зробити видалення прокоррозіровавшего захисного шару з наступною його заміною новим бетоном. При цьому марка такого бетону по водонепроникності повинна бути не нижче початкової, передбаченої проектом.
У цій роботі обстежується фундамент відкритої естакади, що експлуатувався 17 років (капітальний ремонт проводився після 15 років експлуатації), виявилося, що відібрані з конструкції зразки характеризуються величиною капілярного водопоглинання 5,1%, а значення pH водної витяжки 11,86 одиниці.
Слід визначити, який період T п бетон зазначеної конструкції буде зберігати властивості первинного захисту, якщо ступінь агресивності експлуатаційної середовища після ремонту (див. табл. 1) не змінюється. У разі, коли первинна захист не може забезпечити необхідне значення T п, необхідно використовувати вторинну захист: полегшену, нормальну і посилену (див. табл. 2).
Результати розрахунку T п наведено в табл. 3.
Враховуючи, що капітальний (плановий) ремонт проводився 2 роки тому, то до наступного капітального ремонту необхідно забезпечити довговічність обстеженого фундаменту відкритої естакади як мінімум на 13 років. Зазначений термін може бути досягнутий при використанні нормальної вторинного захисту і тоді значення Т п отримане розрахунком (див. табл. 3) необхідно збільшити в 3 рази (див. табл. 2), отримавши в результаті значення
Примітки:
1. У дужках знаходяться номери стовпців, значення характеристик у яких використовуються при розрахунку.
2. Розрахунки проводяться для бетонів марок по водонепроникності: W4 (S o = 0,016), W6 (S o = 0,028), W8 (S o = 0,032).
Висновок
У промисловості і у відкритих умовах міського середовища в агресивних умовах експлуатується від 20 до 70% будівельних конструкцій, а на частку антикорозійних заходів доводиться 5-20% вартості будівельно-монтажних робіт.
В умовах реконструкції та капітального ремонту будівель досягаються якість і довговічність залізобетонних конструкцій, гідроізоляції, антикорозійного захисту, як правило, нижче, ніж при новому будівництві.
Проектування реконструкції зазвичай передують обстеження конструкцій, оцінка їх корозійного стану, а в ряді випадків і прогнозування довговічності.
Ця курсова робота дозволяє визначити тривалість періоду збереження бетоном з обстежуваної конструкції його захисних властивостей в заданих умовах експлуатації. Отримані результати дозволять, на необхідності, розробити план заходів (відновних та антикорозійних робіт) по вторинній захисту даної конструкції.
Вторинна захист призначається у випадках, коли за результатами прогнозування довговічності конструкцій первинний захист не забезпечує необхідного їхнього терміну служби.
При правильному виборі видів і способів первинної та вторинної захисту будівельних конструкцій з урахуванням особливостей виконання загальнобудівельних і спеціальних робіт може бути досягнуто значне зближення періодів фізичного і морального зносу експлуатованої конструкції, що дозволить отримати суттєву економію коштів, матеріалів і трудовитрат.
Література
1. Бойко М.Д. Технічне обслуговування та ремонт будівель і споруд. - Л.: Стройиздат, 1986. - 256 с.
2. Дубницький В.Ю., Чернявський В.Л. Прогнозування стійкості бетону при складних агресивних діях на основі оцінки величини корозійного стану / / Звістки вузів. Будівництво та архітектура. - № 1. - 1990. - С.122-125.
3. Рекомендації щодо забезпечення надійності і довговічності ності залізобетонних конструкцій промислових будівель і споруд під час їх реконструкції та відновлення / / Харківський ПромбудНДІпроект. - М.: Стройиздат, 1990. - 176 с.
4. Рекомендації щодо оцінки стану і посилення будівельних конструкцій промислових будівель і споруд / / НДІБК. - М.: Стройиздат, 1989. - 104 с.
5. Рекомендації щодо оцінки стану залізобетонних конструкцій при експлуатації в агресивних середовищах / / НИИЖБ. - М.: Стройиздат, 1984.-34 с.
6. Керівництво по експлуатації будівельних конструкцій виробничих будівель промислових підприємств / / ЦНІІпромзданій. - М.: Стройиздат, 1981. - 56 с.
Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури
Заочний факультетКафедра фізико-хімічної механіки та технології будівельних матеріалів і виробів
Курсова робота
з дисципліни:
"Технологія ремонту та експлуатація будівельних конструкцій"
Оцінка властивостей бетону
Виконав:
Прийняв:
д.т.н., проф. Чернявський В.Л.
к.т.н, доц. Макаренко О.В.
Харків
2009
Близько половини будівельних конструкцій будівель і споруд у процесі експлуатації піддаються агресивним впливам різного виду та інтенсивності. Довговічність конструкцій з бетону та залізобетону забезпечується відповідно до СНіП 2.03.11-85 «Захист будівельних конструкцій від корозії» первинної захистом (за рахунок властивостей власне бетону та арматури), а також вторинної захистом (за рахунок пристрою протикорозійних покриттів).
Відомості про наявний ресурс протикорозійних властивостей бетону (первинний захист) необхідні для прийняття рішення про забезпечення заданого терміну служби будівельних конструкцій, особливо тих, які використовуються після обстеження, а також проведення ремонтних та відновлювальних робіт.Для бетону, що перебуває в складній агресивному середовищі вводиться кількісний показник у вигляді «заходи корозійного стану». Під цим терміном слід розуміти сукупність властивостей бетону, схильних до зміни при експлуатації бетонних і залізобетонних конструкцій і визначають його придатність як первинного захисту. Міра корозійного стану S t виражається у вигляді добутку
де x it - значення i-ї ознаки на момент обстеження (поточне значення x i); x ik - значення i-ї ознаки, відповідне вичерпання ресурсу (порогове значення x i). Ресурсом за цим параметром вважається різниця поточного та порогового значення у вигляді модуля | x it-x ik |.
Оцінка S t у вигляді (1) має такі властивості. Величина S t зростає (убуває), якщо хоча б один з ресурсів, що входять в (1) параметрів зростає (убуває) при незмінності інших. Оцінка S t = 0 при вичерпанні ресурсу хоча б по одному з параметрів (x it = x ik). Якщо величина x it виходить за межі допустимої області, обмеженої x ik, вона приймається рівною x ik.
Головними умовами, які визначають можливість прогнозування часу збереження бетоном властивостей первинної захисту, є наступні:
- Час, відповідне значенню S t> 0, включає експлуатаційний період від початку впливу до моменту обстеження Т е і прогнозований період від моменту обстеження до вичерпання бетоном ресурсу станом тривалістю Т п;
- В обох періодах при неизменяющиеся параметрах експлуатаційної середовища швидкість вичерпання бетоном ресурсу станом приймається постійною;
- Величина Т п істотно залежить від величини витраченого ресурсу станом і тісно пов'язана зі значенням міри оцінки початкового стану бетону будівельних конструкцій.
Темою роботи є прогнозування тривалості періоду збереження бетоном захисних властивостей і розробка заходів щодо забезпечення терміну служби будівельних конструкцій в експлуатаційній середовищі.
Метод роботи: Для кількісної характеристики процесів, що протікають в бетоні будівельних конструкцій в період їх служби, доцільно використовувати комплексну оцінку, що визначатиме її корозійний стан у вигляді обмеженої сукупності змінюються в часі властивостей, від яких залежить здатність бетону виконувати функцію первинного захисту.
Опірність бетону агресивним впливам залежить від головних властивостей, що формують його проникність і реакційну (хімічну) активність по відношенню до цієї середовищі, наприклад, капілярного водопоглинання (w) і величини pH водної витяжки відповідно.
Міра корозійного стану (S t), згідно з "Рекомендаціями щодо забезпечення надійності та довговічності залізобетонних конструкцій промислових будівель і споруд під час їх реконструкції і відбудову", виражається як функція ресурсу по модулях кожного із зазначених параметрів
де індекси t і k відповідають поточному і гранично допустимого значенням w і pH (w k = 7%, pH k = 11,5). При досягненні останніх бетон захисного шару втрачає свої захисні властивості (припиняє виконувати функції первинного захисту згідно СНиП 2.03.11-85 "Захист будівельних конструкцій від корозії").
Прогнозування стійкості бетону виконують на зразках, відібраних із захисного шару експлуатуються конструкцій при їх обстеженні. Кількість зразків, що відбираються для лабораторних досліджень (визначення w і pH) становить не менше трьох для кожної генеральної сукупності. Відібрані з конструкцій зразки бетону повинні мати масу (у грамах) приблизно в 10 разів перевищує найбільший розмір великого заповнювача (у мм).
Для визначення капілярного водопоглинання (w,%) кожний зразок поміщають у водопровідну воду на час, відповідне його повного водопоглинанню, аж до постійної маси (m 1). Потім кожен зразок поміщають у сушильну шафу, де він перебуває до тих пір, поки його маса не стане постійною (m 2). Величину капілярного водопоглинання визначають з точністю до 0,1% за формулою:
Значення рН водної витяжки з розчинної складової бетону визначають електрохімічним способом за допомогою рН-метра з точністю до 0,01 одиниці. Для цього розчинну складову бетону подрібнюють у фарфоровій ступці до розміру зерна 0,1 ... 0,5 мм. Наважку в 2 ... 3 г заливають 100 мл дистильованої води і витримують у закритому посуді протягом 10 хв. Виміри проводять протягом 3 хв після відстоювання при постійному перемішуванні, виробляючи для кожної проби не менше трьох визначень рН t.
При обчисленні величини S o прийнято, що pH о = 12,5. Величина w o відповідно до таблиці 1 СНиП 2.03.11-85 "Захист будівельних конструкцій від корозії" прийнята рівною 5,7% для бетонів марки за водонепроникністю W4 і 4,7% для бетону марки по водонепроникності W6.
Міра корозійного стану, відповідна початку дії зовнішнього середовища, становить
Прогнозований період збереження бетоном властивостей первинної захисту T п визначають за формулою:
де T е. - час (роки) від початку експлуатації до цього обстеження,
S o - міра корозійного стану, відповідна початку дії експлуатаційної середовища, S t - характеристика корозійного стану на час обстеження, обчислена за формулою (2), K 1 - коефіцієнт, що враховує зміну ступеня агресивності середовища після ремонту (табл.1).
Таблиця 1 - Значення коефіцієнта К 1 при зміні ступеня агресивності експлуатаційної середовища
| Ступінь агресивності середовища | Значення До 1 | |
| до ремонту | після ремонту | |
| слабка слабка середня середня сильна сильна | середня сильна сильна слабка середня слабка | 0,7 0,5 0,8 1,5 1,2 1,8 |
У випадку, коли розраховане значення Т п виявляється меншим, ніж час до найближчого капітального (планового) ремонту, для обстежуваної конструкції необхідно додатково застосувати «вторинну захист». Ефект від її застосування враховується коефіцієнтом K 2 (табл. 2) у вираженні
Таблиця 2 - Значення коефіцієнта К 2 при застосуванні вторинної захисту
| Характеристика вторинного захисту | Значення К 2 |
| Полегшена Нормальна Посилена | 1,5 3,0 5,0 |
Примітка. Вид вторинного захисту вибирають згідно з діючими інструктивним документам.
Всі розрахунки щодо визначення запобіжного корозійного стану S t слід виконувати з точністю до чотирьох значень цифр, а величину T п слід округляти до однієї значущої цифри.
При виборі заходів щодо забезпечення довговічності будівельної конструкції після проведення ремонту необхідно враховувати, що капітальний (плановий) ремонт виробничих будівель виконують кожні 15 ... 20 років, а житлових і цивільних кожні 25 ... 30 років.
У тих випадках, коли значення Т п не може бути збільшено за допомогою коефіцієнта К 2 до значення, рівного чи більшого за тривалістю періоду між капітальними ремонтами (або закінчення терміну служби), необхідно зробити видалення прокоррозіровавшего захисного шару з наступною його заміною новим бетоном. При цьому марка такого бетону по водонепроникності повинна бути не нижче початкової, передбаченої проектом.
У цій роботі обстежується фундамент відкритої естакади, що експлуатувався 17 років (капітальний ремонт проводився після 15 років експлуатації), виявилося, що відібрані з конструкції зразки характеризуються величиною капілярного водопоглинання 5,1%, а значення pH водної витяжки 11,86 одиниці.
Слід визначити, який період T п бетон зазначеної конструкції буде зберігати властивості первинного захисту, якщо ступінь агресивності експлуатаційної середовища після ремонту (див. табл. 1) не змінюється. У разі, коли первинна захист не може забезпечити необхідне значення T п, необхідно використовувати вторинну захист: полегшену, нормальну і посилену (див. табл. 2).
Результати розрахунку T п наведено в табл. 3.
Враховуючи, що капітальний (плановий) ремонт проводився 2 роки тому, то до наступного капітального ремонту необхідно забезпечити довговічність обстеженого фундаменту відкритої естакади як мінімум на 13 років. Зазначений термін може бути досягнутий при використанні нормальної вторинного захисту і тоді значення Т п отримане розрахунком (див. табл. 3) необхідно збільшити в 3 рази (див. табл. 2), отримавши в результаті значення
Таблиця 3 - Результати розрахунку прогнозованого періоду збереження бетоном захисних властивостей
| Об'єкт, конструкція | pH t | w t | S t = (4) × (5) | S o-S t = S o - (6) | T е. | T п = (9) × (8) × k 1 | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
| Фундамент відкритої естакади | 11,86 | 5,1 | 0,0313 | 0,2714 | 0,0085 | 0,0195 | 0,4359 | 17 | 7,41 | 22,23 |
1. У дужках знаходяться номери стовпців, значення характеристик у яких використовуються при розрахунку.
2. Розрахунки проводяться для бетонів марок по водонепроникності: W4 (S o = 0,016), W6 (S o = 0,028), W8 (S o = 0,032).
Висновок
У промисловості і у відкритих умовах міського середовища в агресивних умовах експлуатується від 20 до 70% будівельних конструкцій, а на частку антикорозійних заходів доводиться 5-20% вартості будівельно-монтажних робіт.
В умовах реконструкції та капітального ремонту будівель досягаються якість і довговічність залізобетонних конструкцій, гідроізоляції, антикорозійного захисту, як правило, нижче, ніж при новому будівництві.
Проектування реконструкції зазвичай передують обстеження конструкцій, оцінка їх корозійного стану, а в ряді випадків і прогнозування довговічності.
Ця курсова робота дозволяє визначити тривалість періоду збереження бетоном з обстежуваної конструкції його захисних властивостей в заданих умовах експлуатації. Отримані результати дозволять, на необхідності, розробити план заходів (відновних та антикорозійних робіт) по вторинній захисту даної конструкції.
Вторинна захист призначається у випадках, коли за результатами прогнозування довговічності конструкцій первинний захист не забезпечує необхідного їхнього терміну служби.
При правильному виборі видів і способів первинної та вторинної захисту будівельних конструкцій з урахуванням особливостей виконання загальнобудівельних і спеціальних робіт може бути досягнуто значне зближення періодів фізичного і морального зносу експлуатованої конструкції, що дозволить отримати суттєву економію коштів, матеріалів і трудовитрат.
Література
1. Бойко М.Д. Технічне обслуговування та ремонт будівель і споруд. - Л.: Стройиздат, 1986. - 256 с.
2. Дубницький В.Ю., Чернявський В.Л. Прогнозування стійкості бетону при складних агресивних діях на основі оцінки величини корозійного стану / / Звістки вузів. Будівництво та архітектура. - № 1. - 1990. - С.122-125.
3. Рекомендації щодо забезпечення надійності і довговічності ності залізобетонних конструкцій промислових будівель і споруд під час їх реконструкції та відновлення / / Харківський ПромбудНДІпроект. - М.: Стройиздат, 1990. - 176 с.
4. Рекомендації щодо оцінки стану і посилення будівельних конструкцій промислових будівель і споруд / / НДІБК. - М.: Стройиздат, 1989. - 104 с.
5. Рекомендації щодо оцінки стану залізобетонних конструкцій при експлуатації в агресивних середовищах / / НИИЖБ. - М.: Стройиздат, 1984.-34 с.
6. Керівництво по експлуатації будівельних конструкцій виробничих будівель промислових підприємств / / ЦНІІпромзданій. - М.: Стройиздат, 1981. - 56 с.