Забезпечення довговічності бетону захисного шару в умовах атмосферних кліматичних впливів

Abstract

UK: Дисертаційна робота присвячена забезпеченню довговічності бетону захисного шару в умовах атмосферних кліматичних впливів. Проведені статистичні дослідження концентрації агресивних кислих газів в повітряному середовищі, температури і вологості, а також кількості циклів замерзання і відтавання бетону для умов міста Дніпропетровська. Удосконалено метод оцінки довговічності бетону захисного шару. Виконано прогнозні розрахунки часу карбонізації бетону захисного шару реально експлуатованих конструкцій в умовах міста Дніпропетровська. Проведено дослідження морозостійкості бетонів на дрібних дніпровських пісках. Встановлено, що при застосуванні дрібних пісків для отримання морозостійких бетонів необхідно коригувати типові елементні норми витрати цементу в залежності від застосовуваних місцевих матеріалів. Для отримання оптимальних складів за міцністю і морозостійкістю на дрібних пісках необхідно застосовувати добавки. Розроблено метод проектування первинного захисту при карбонізації та морозній деструкції. Згідно розрахунків за вказаним методом отримані результати, які підтверджуються фактичними замірами глибини нейтралізації захисного шару на експлуатованих конструкціях

RU: Диссертационная работа посвящена решению задачи обеспечения долговечности бетона защитного слоя в условиях атмосферных климатических воздействий. Рассмотрены вопросы, связанные с оценкой атмосферных климатических воздействий на бетон защитного слоя. Проведены статистические исследования концентрации агрессивных кислых газов в воздушной среде, температуры и влажности, а также количества циклов замерзания и оттаивания бетона для условий города Днепропетровска. Исходя из гипотезы о равенстве глубины нейтрализации бетона для равной степени агрессивности газовой среды и имеющихся экспериментальных данных, предложены зависимости для расчета эффективных коэффициентов диффузии кислых газов, вызывающих нейтрализацию бетона. Получена зависимость для расчета реакционной емкости бетона при его карбонизации, учитывающая содержание активных добавок в цементе. Усовершенствован метод оценки долговечности бетона защитного слоя. На основе обработки экспериментальных данных, а также обобщения теоретических представлений о процессе нейтрализации бетона и определяющих факторов внешней среды получены зависимости для расчета кинетики нейтрализации бетона защитного слоя в реальных условиях атмосферных климатических воздействий. Получены теоретические оценки долговечности бетона защитного слоя железобетонных конструкций различной толщины, с различным содержанием цемента и водоцементным отношением. Выполнены прогнозные расчеты времени карбонизации бетона защитного слоя реально эксплуатируемых конструкций в условиях города Днепропетровска. Проведено исследование морозостойкости бетонов на мелких днепровских песках. Установлено, что при применении мелких песков для получения морозостойких бетонов необходимо корректировать типичные элементные нормы расхода цемента в зависимости от применяемых местных материалов. Для получения оптимальных составов по прочности и морозостойкости на мелких песках необходимо применять добавки, улучшающие соответствующие свойства бетона. Применение добавок в бетон на мелком песке позволяет изменять процесс твердения бетона, его структуру и физико-механические свойства. Приведен алгоритм обеспечения долговечности бетона защитного слоя согласно требованиям норм проектирования при карбонизации и морозной деструкции, который базируется на рецептурном подходе. Разработан количественный метод проектирования параметров первичной защиты бетона защитного слоя железобетонных конструкций при карбонизации и морозной деструкции, который учитывает как внутренние характеристики бетона (проницаемость, реакционная емкость, зависящая от химико-минералогического состава цемента, содержание цемента, относительное содержание оксида кальция в цементе, количество активных добавок, водоцементное отношение, морозостойкости бетона ), так и параметры внешних воздействий (концентрация агрессивного газа в воздушной среде, влажность, температура, количество циклов попеременного замораживания и оттаивания). На основе экспериментальных данных получено выражение для расчета эффективного коэффициента диффузии углекислого газа, как функции водоцементного отношения и относительной влажности воздуха. Согласно расчетам по указанному методу получены результаты, которые подтверждаются фактическими замерами глубины нейтрализации защитного слоя на эксплуатируемых конструкциях. Для климатических условий г. Днепропетровска выполнен прогноз глубины карбонизации бетона защитного слоя при регламентируемых нормами параметрах бетона. Проведено сопоставление требований нормативных документов по назначению величины защитного слоя и прогнозных значений глубины карбонизации бетона.

EN: The thesis is dedicated to the providing of the longevity of the concrete protective layer under atmospheric climate impacts. Statistical studies of the concentration of corrosive acid gases in the air, temperature and humidity, as well as the number of cycles of freezing and thawing of the concrete in the conditions for the city of Dnipropetrovsk were carried out. The method for assessing of the longevity of the concrete protective layer was improved. The predicted calculations of time carbonation of concrete protective layer of really exploited structures in the conditions for the city of Dnipropetrovsk were completed. The investigation of the frost resistance of concrete on the Dnipro fine sands was conducted. It was found that under the application of fine sand to produce frost-resistant concrete it is necessary to modify the typical element application rates of cement, depending on the used local materials. To obtain the optimal compositions for strength and frost resistance on fine sands it is essential to apply additives. A method of designing the primary protection for carbonization and frost resistance is developed. The results which were received according to the calculation of the mentioned procedure are actual for the measurements of neutralization depth of the protective layer on the exploited structures