Метод определения долговечности пролётного строения моста

Целью исследования является разработка метода определения долговечности железобетонной балки пролётного строения при воздействии агрессивных сред.

Научное обоснование метода выполнено на основе законов установления среди гомогенных частей железобетона равномерного распределения концентраций атмосферных газов и определения глубины их диффузии. Для описания скорости проникновения применены аналитические уравнения определения глубины диффузии атмосферных газов в бетон. При достижении продуктами диффузии рабочей арматуры начинаются процессы коррозии, что вызывает снижение эффективной площади, и, как следствие, потерю несущей способности балки пролётного строения во время эксплуатации мостового сооружения.

На основании предложенного метода расчёта сформирована регрессионная модель оценки долговечности железобетонных конструкций в зависимости от диффузии агрессивных сред и разного количества дней в году с осадками. Анализ полученных результатов показал, что при достижении продуктов диффузии атмосферных газов рабочей арматуры начинаются процессы необратимых изменений (необратимого снижения) несущей способности пролётного строения. Установлено, что срок службы до отказа при воздействии галогенов и галогенводородных кислот может составить не более 30 лет. Применение метода позволяет определять остаточный срок службы пролётного строения на основании оценки ресурса несущей способности и разрабатывать нормативные документы по срокам выполнения ремонтных работ.

1. Гулицкая Л. В., Шиманская О. С. Анализ техникоэксплуатационного состояния железобетонных плитных пролетных строений автодорожных мостовых сооружений // Транспорт. Транспортные сооружения. Экология. – 2017. – № 1. – С. 35–45. DOI: 10.15593/24111678/2017.01.03.

2. Карапетов Э. С., Белый А. А. Методы оценки технико-эксплуатационных показателей железобетонных мостовых сооружений Санкт-Петербурга // Известия Петербургского университета путей сообщения. – 2009. – № 2 (19). – С. 177–187. EDN: KVKFKX.

3. Бородай Д. И. Прогноз долговечности типовых железобетонных плитных пролетных строений автодорожных мостов // Вестник Донбасской национальной академии строительства и архитектуры. – 2011. – № 1 (87). – С. 169–176. EDN: FCCMZB.

4. Талипова Л. В., Шонина Е. В. Определение углеродного следа в строительстве // Инженерные задачи: проблемы и пути решения: Материалы II Всероссийской (национальной) научно-практ. конференции. – Архангельск: Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова, 2021. – С. 99–102. EDN: BSQSGN.

5. Овчинникова Т. С., Маринин А. Н., Овчинников И. Г. Коррозия и антикоррозионная защита железобетонных мостовых конструкций // Интернет-журнал «Науковедение». – 2014. – № 5 (24). – С. 11. EDN: TKELFZ.

6. Никоноров А. Н., Зайцев А. А. Защита мостовых конструкций от атмосферной коррозии // Проблемы науки. – 2020. – № 1 (49). – С. 12–15. EDN: XKAREB.

7. Козлова В. К., Калько И. К., Завадская Л. В., Маноха А. М., Вольф А. В., Хомутов Э. С. Определение степени коррозионного разрушения мостовых железобетонных конструкций // Ползуновский альманах. – 2023. – № 1. – С. 63–66. EDN: MUGTWX.

8. Молодин В. B., Ануфриева А. Е., Леонович С. Н. Влияние карбонизации бетонных поверхностей на их сцепление со свежеуложенным бетоном // Наука и техника. – 2021. – Т. 20. – № 4. – С. 320–328. DOI: 10.21122/2227-1031-2021-20-4-320-328.

9. Moraru, C., Apostu, A., Georgescu, D. Carbonation Resistance Classes of Concretes. Romanian journal of transport infrastructure, 2021, Vol. 10, Iss. 1, pp. 50–65. DOI: https://doi.org/10.2478/rjti-2021-0004.

10. Al Fuhaid, A. Effects of fine Aggregates, CicopowderWP, and Styrene-Butadiene rubber on carbonation resistance in concrete. Materials Today: Proceedings, 2023. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2023.03.781. [Article in press].

11. Chen Ying, Liu Peng, Yu Zhiwu, Li Siyang, Hu Cheng, Lu Dapeng. Research on the performance evolution of concrete under the coupling effects of sulfate attack and carbonation. Journal of materials research and technology, 2023, Vol. 26, pp. 4670–4695. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2023.08.206.

12. Троян В. В. Моделирование долговечности железобетонных конструкций // Технологии бетонов. – 2011. – № 5–6 (58–59). – С. 39–41. EDN: TKANWZ.

13. Yin Shen, Yi Wang, Xiaoqing Xu, Feipeng Ruan. Study on carbonation of construction joints through field tests on a 30‑year-old bridge and accelerated carbonation tests. Case Studies in Construction Materials, 2023, Vol. 19, e02231. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cscm.2023.e02231.

14. Maohua Zhang, Lin Du, Zhiyi Li, Ronghua Xu. Durability of Marine Concrete Doped with Nanoparticles under Joint Action of Cl-Erosion and Carbonation. Case Studies in Construction Materials, 2023, Vol. 18, e01982. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cscm.2023.e01982.

15. Xupeng Ta, Zhijun Wan, Yuan Zhang, Shubing Qin, Jiale Zhou. Effect of carbonation and foam content on CO2 foamed concrete behavior. Journal of materials research and technology, 2023, Vol. 23, pp. 6014–6022. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2023.02.178.

16. Bastidas-Arteaga, E., Rianna, G., Gervasio, H., Nogal M. Multi-region lifetime assessment of reinforced concrete structures subjected to carbonation and climate change. Structures, 2022, Vol. 45, pp. 886–899. DOI: https://doi.org/10.1016/j.istruc.2022.09.061.

17. Konečný, P., Lehner, P. Durability assessment of concrete bridge deck considering waterproof membrane and epoxy-coated reinforcement. Perspectives in Science, 2016, Vol. 7, pp. 222–227. DOI: https://doi.org/10.1016/j.pisc.2015.11.036.

18. Song Gao, Jia Guo, Yaoyao Gong, Shunli Ban, Ang Liu. Study on the penetration and diffusion of chloride ions in interface transition zone of recycled concrete prepared by modified recycled coarse aggregates. Case Studies in Construction Materials, 2022, Vol. 16, e01034. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cscm.2022.e01034 [полный текст выпуска].

19. Кривцова О. Н., Андреященко В. А., Панин Е. А., Франц Ю. Ю. Коррозия арматурного проката в постпрокатный период: причины и способы его защиты // Труды университета. – 2018. – № 3 (72). – С. 93–96. EDN: YLXYQX.

20. Казаков В. А., Попов В. А., Косач А. Ф. Атмосферная коррозия арматуры в железобетонных конструкциях // Архитектура, строительство, транспорт: материалы Международной научно-практ. конференции (к 85‑летию ФГБОУ ВПО «СибАДИ»), Омск, 02–03 декабря 2015 года. – Омск: СибАДИ, 2015. – С. 275–280. EDN: VMRSQZ.