Delist.ru

Долговечность мостовых сооружений с учетом коррозионных процессов в условиях Вьетнама (18.05.2009)

Автор: До Минь Хиеу

Глубина коррозии на момент обследования hкор(tобсл) берется по данным измерений

В условиях Вьетнама можно принять следующие средние скорости коррозии арматуры в разных средах, а именно: в нормальной среде v = 42 мкм/ год, в промышленной среде v = 62 мкм/ год и в морской среде v = 102 мкм/ год.

Приняв за основу методику А.И. Васильева по вероятностной оценке коррозионного износа арматуры и снижения грузоподъемности, автор внес ряд уточнений в алгоритм решения этой задачи и в соответствии с этими уточнениями составил программу к ЭВМ «Уточненный прогноз».

По этой программе выполнена оценка долговечности типовых железобетонных пролетных строений длиной от 9 до 21 м применительно к условиям Вьетнама. Анализ полученных результатов позволяет сделать выводы о том, что: снижение ресурса физического срока службы пролетных строений существенно зависит от скорости коррозии арматуры. В нормальной среде (не агрессивной) оставшийся срок от начала эксплуатации до ввода ограничения массы автотранспортных средств составляет 30…40 лет, до ремонта 40 … 50 лет, до капитального ремонта или реконструкции 50…70 лет. В промышленной среде эти сроки меньше, а именно: срок до ввода ограничения массы автотранспортных средств составляет 20…30 лет, до ремонта 30… 40 лет, до капитального ремонта или реконструкции 45… 55 лет. В агрессивной морской среде процесс снижения грузоподъемности конструкций происходит быстро: срок до ввода ограничения массы автотранспортных средств составляет порядка 20 лет, до ремонта около 25 лет, до капитального ремонта или реконструкции 30…35 лет.

Если принять за критическую ширину раскрытия трещины ? = 0,1 мм в условиях морской среды (норма Вьетнама), окажется, что процесс снижения грузоподъемности конструкций по каждому критерию происходит быстрее, что более соответствует реальным условиям. Итак, в условиях морской среды Вьетнама следует принять в расчете ширину раскрытия ? = 0,1 мм, а в других условиях – ширину раскрытия ? = 0,3 мм.

В диссертации также разработана методика вероятностной оценки коррозионного износа металлоконструкций, учитывающая развитие коррозионных процессов как по глубине, так и по распространению на поверхности металла.

По глубине развитие коррозии можно описать квадратной параболой:

?(t) = ? (t - tH)2, (17)

где ? - глубина коррозии, мм;

tH - момент начала коррозии;

? - коэффициент, интегрально отражающий конкретные условия, в которых протекает коррозионный процесс.

Коэффициент ? можно вычислить по данным обследования:

По аналогии с методикой вероятностной оценки коррозионного износа арматуры железобетонных мостовых конструкций моделируется случайный процесс развития коррозии металлоконструкций по глубине.

Для площади корродируемой поверхности можно записать:

Выражения для параметров распределения площади корродируемой поверхности будут иметь вид:

Потеря сечения ?F зависит как от глубины коррозии, так и от площади корродируемой поверхности и может быть определена как произведение этих случайных величин по формулам теории вероятности.

Следует отметить, что несущая способность балки на изгиб зависит от момента сопротивления и в связи с этим в первую очередь должна учитываться коррозия поясов. Для определения несущей способности на поперечную силу расположение коррозионных пятен практического значения не имеет.

По результатам выполненных исследований для фактических условий Вьетнама разработаны рекомендации по увеличению долговечности железобетонных и металлических мостовых конструкций за счет повышения надежности и долговечности антикоррозионных мероприятий. В частности:

предлагается проводить обследования мостовых сооружений не реже чем один раз в 3 года;

определять объемы подробных исследований в зависимости от результатов предварительного осмотра (конструкции не повреждены, слабо повреждены, сильно повреждены, находятся в аварийном состоянии);

для железобетонных элементов предлагается увеличение нормативной толщины защитного слоя бетона до 4 см.;

предлагается использование статистического метода оценки коррозионных процессов;

для окраски металлических пролетных строений следует использовать современные составы с повышенной антикоррозионной стойкостью.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

По результатам выполненных исследований могут быть сделаны следующие выводы:

1. На процессы коррозии существенное влияние оказывает внешняя среда. Климатические и экологические условия Вьетнама весьма разнообразны. В них можно выделить три характерных зоны: морской климат на побережье, промышленная зона и области, удаленные от моря.

2. Для каждой из указанных выше климатических зон исследованы скорости коррозионных процессов в бетоне и металле. Показано, что в зоне морского климата скорость карбонизации бетона и диффузии хлоридов в бетон более чем в 2 раза выше, чем в условиях континентального климата более северных регионов (Европа, Россия и др.).

3. Коррозия при толщине защитного слоя бетона 2,5 см (по нормам Вьетнама) начинается уже через 10…15 лет даже в качественно выполненных железобетонных конструкциях. Увеличение толщины защитного слоя до 4,0 см позволяет отодвинуть начало коррозии на 5…10 лет.

4. Исследована зависимость несущей способности на изгиб балок типовых железобетонных пролетных строений от степени коррозии арматуры и составлен алгоритм, позволяющий количественно оценить эту зависимость для разных пролетов и армирования.

5. Уточнена разработанная А.И Васильевым методика вероятностной оценки остаточного ресурса долговечности железобетонных пролетных строений.

Предложены четыре критерия этой оценки, в которых дается соответствие между уровнем грузоподъемности 0,8; 0,65; 0,5; 0,3 от проектной величины и обеспеченностью этого уровня (квантили 0, 95; 0,99; 0,999; 0,9999).

6. Анализ расчетов по указанной методике с использованием вьетнамских данных по скорости коррозионных процессов показал, что в промышленных зонах и на морском побережье снижение грузоподъемности до уровня 0,3 от проектной величины (закрытие движения) наступает соответственно через 45…55 лет и 30…45 лет после начала эксплуатации, что нельзя признать удовлетворительными.

Это обстоятельство требует принятие дополнительных мер по защите от коррозии как во время строительства (увеличение защитного слоя, пропитка гидрофобными и антикоррозионными составами и т.п.), так и при эксплуатации (пропитка, герметизация трещин и т.п.).

7. Разработана методика вероятностной оценки коррозионного процесса металлических мостовых конструкций, учитывающая распространение коррозии как в глубь металла, так и по его поверхности.

8. Разработаны рекомендации по увеличению долговечности железобетонных и металлических мостовых конструкций за счет повышения надежности и долговечности антикоррозионных мероприятий.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. ?? Minh Hi?u. Mo hinh hoa qua trinh ?n mon c?t thep trong be tong c?a k?t c?u nh?p c?u.// T?p chi khoa h?c GTVT (Vi?t Nam). – 2008,№ 23. – Tr.129-134.

2. Васильев А.И, До Минь Хиеу. Вероятностная оценка износа железобетонных конструкций с учетом коррозионных процессов. //Транспортное строительство, №3, 2009, - с. 18-20.

загрузка...