Старение бетона: Бетон. Прочность и старение

Бетон. Прочность и старение

Проектирование, Строительные материалы, СТРОИТЕЛЬСТВО, Технологии

• 
  
  
  Полистиролбетон.com
• 
  
  
  24.03.2022

Бетон обладает отличной прочностью. Именно поэтому это наиболее широко используемый строительный материал при возведении капитальных сооружений различного назначения. Однако ошибки при проектировании и строительстве, воздействие суровых погодных условий и различных химических и органических соединений, воздействие огня или высоких температур могут привести к повреждению бетона. Это непременно окажет пагубное влияние на эстетические, структурные и функциональные свойства конструкции.

В этой статье мы рассмотрим основные причины, способные вызвать повреждение бетона. А также дадим некоторые советы как этого избежать.

Карбонизация

Процесс карбонизации происходит, когда углекислый газ проникает в бетон через микротрещины и поры. Далее он реагирует с гидроксидами, такими как гидроксид кальция, и образует карбонат кальция. Продукт реакции снижает рН в бетоне с 13 до 8. Снижение щелочности подвергает закладные стальные стержни коррозии. По этой причине все металлические детали, соприкасающиеся с бетоном, должны быть обработаны антикоррозийным составом. В добавок необходимо строго соблюдать толщину защитного бетонного слоя. У каждой конструкции он свой.

Карбонизация бетона – медленный процесс. Если качество бетона хорошее, скорость карбонизации оценивается в 1 мм/год. Тем не менее скорость карбонизации увеличивается в бетоне с:

• низким содержанием цемента,
• низкой прочностью,
• коротким периодом отверждения,
• высоким водоцементным отношением,
• высокой проницаемостью.

Относительная влажность бетона является еще одним фактором, влияющим на скорость карбонизации. Она достигает своего максимума при относительной влажности бетона в пределах 50-75%.

Наконец, карбонизация затрагивает части бетонного здания, которые непосредственно подвергаются воздействию осадков, получают недостаточно солнечного света и имеют небольшую толщину бетонного покрытия. Карбонизационная коррозия часто возникает на фасадах зданий с неглубоким бетонным покрытием.

Как проверить уровень рН? На поверхность среза бетона нанесите индикаторный раствор фенолфталеина. Если раствор остается бесцветным, то pH бетона меньше 8,6, что указывает на карбонизацию и необходимость принимать меры. Однако, если раствор становится фиолетовым, то pH выше 8,6. Значит нет причин волноваться по поводу карбонизации бетона.

Коррозия арматуры

Коррозия арматуры является основной причиной повреждения бетона. Это происходит, когда pH бетона снижается до 10 или меньше. И в него попадают ионы хлорида, кислород и влага. В результате объем продукта коррозии (ржавчины) больше, чем стали. Это создает дополнительную нагрузку на бетон, вынуждая его трескаться, расслаиваться или отслаиваться.

Как замедлить процесс? Коррозию арматуры в бетоне можно значительно уменьшить, укладывая бетон с низкой проницаемостью и не допуская трещин при наборе прочности, а также обеспечивая слой бетонного покрытия требуемой толщины.

Химическое влияние на бетон

Сульфаты натрия, калия, кальция или магния, находящиеся в почве, морской или грунтовой воде, могут проникать в структуру бетона, вступать в реакцию с составляющими. Это приводит к преждевременному старению бетона. Кроме того, внутренняя сульфатная атака (обычно происходит с фундаментом и плитами первого этажа, контактирующими с почвами, содержащими источник сульфатов. Растворенные грунтовой влагой сульфаты проникают в бетон, где реагируют с различными минеральными фазами затвердевшего цемента) создает материал, который поглощает воду и вызывает значительное напряжение в бетоне. Это приводит к деформации и растрескиванию вплоть до потери несущей способности.

Эта форма химического воздействия более выражена во влажных и сухих условиях эксплуатации. Использование низкого водоцементного соотношения является лучшей мерой для предотвращения сульфатных атак.

Воздействие различных кислот растворяет связующее вещество с поверхности бетона. Реакция щелочи с заполнителем создает расширяющийся продукт. А воздействие мягкой воды разрушает цементное тесто в бетоне.

Здесь поможет поверхностная защитная обработка бетона. Кроме того, правильно затвердевший бетон с низкой проницаемостью может снизить скорость кислотного воздействия.

Перегрузка и эксплуатационные нагрузки

Расположение тяжелых предметов на бетонной поверхности, которая не рассчитана на такие нагрузки, вызывает микротрещины. Перегрузка может возникнуть из-за внесений изменений в конструктив без правильного расчёта при модернизации и реконструкции. Нельзя исключать и непреднамеренные перегрузки и форс-мажорные события, таких как землетрясение.

Преждевременное снятие опалубки или использование тяжелого оборудования может привести к перегрузке некоторых элементов конструкции. Например, ударное или вибрационное оборудование может привести к обширным микротрещинам.

Грамотный расчёт при проектировании справится с этой проблемой. Для сейсмически опасных районов свои правила проектирования.

Воздействие огня

Если бетон подвергается воздействию высокой температуры, он теряет большую часть своей прочности на сжатие, прочность на изгиб и эластичность. Бетон с высоким соотношением заполнителя и цемента менее подвержен снижению прочности на сжатие. И чем ниже водоцементное отношение, тем меньше потеря модуля упругости. В результате вода, попавшая в бетон, может вызвать его растрескивание.

Соблюдайте правила пожарной безопасности!

Переувлажненный бетон

Чрезмерное отношение воды к цементу в бетонной массе выталкивает последний на поверхность. В результате поверхность бетона высохнет быстрее, чем основная масса. Это непременно приведет к усадке, трещинам и снижению прочности на сжатие.

Бетонная смесь требует строго контроля при приготовлении с правильным подбором ингредиентов.

Бетон у всех ассоциируется с чем-то прочным, вечным. Это так и есть, но только при условии грамотного расчёта, приготовления и эксплуатации. Уделите железобетонным конструкциям особое внимание! И ни в коем случае не рассматривайте варианты как бы сэкономить. Это не тот случай.

Рекомендуем:

• Бетонные работы в зимнее время. Методы, их плюсы и минусы
• Строительство одноэтажного дома из полистиролбетона. Основные этапы и стоимость 2022
• Из чего построить дом? Чем хорош полистиролбетон?

Старение — бетон — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Cтраница 1

Старение бетона и зависимость скорости роста модуля от температуры твердения являются одной из причин возникновения неоднородности массивных бетонных сооружений в начальный период их существования.
 [1]

Являясь своеобразной наследственной теорией старения бетона, она отражает физическую сущность таких явлений, как явление ползучести, и картину перераспределения напряжений в данном теле в зависимости от изменения объема и формы.
 [2]

Задача решена на базе наследственной теории старения бетона. В предварительно напряженных сооружениях напряжения в бетоне, напрягаемой и ненапрягаемои арматуре в дозксплуа-тационный период, т.е. до начала действия технологических температур и нагрузки, могут определяться по указаниям Норм [74] или более точными методами путем решения задачи о напряжениях в центрально-обжатом симметрично армированном железобетонном стержне.
 [3]

Необратимые деформации, не связанные с процессом старения бетона, не могут быть учтены с помощью основных уравнений (2.17) и (2.18) линейной теории наследственного старения.
 [4]

Рассмотренное выше нелинейное уравнение (2.46) наследственной теории старения бетона относится к одноосному напряженному состоянию. Для составления соответствующих уравнений при объемном напряженном состоянии имеется еще слишком мало экспериментальных данных. Однако здесь следует ожидать значительных трудностей. Это обстоятельство всегда необходимо иметь в виду при применении различных форм обобщения теории пластичности на случай нелинейной ползучести бетона.
 [5]

При выборе подходящего параметра для оценки влияния старения бетона на величину предельных деформаций ползучести мнения обычно расходятся.
 [6]

Рассмотрим применимость основных предпосылок линейной наследственной теории старения бетона для повышенных температур. Для этих условий наиболее существенно нарушается первая предпосылка. Большие перепады температур по толщине и высоте стен сооружений обусловливают существенную неоднородность бетона, так как модуль упругости и деформации ползучести бетона являются функциями температуры и времени ее действия.
 [7]

Непрерывные физико-химические процессы, протекающие в твердеющем бетоне ( старение бетона), обусловливают изменение во времени его важнейших физико-механических характеристик.
 [8]

При определении емкости камер необходимо также учитывать проектную нагрузку на перекрытие с учетом старения бетона, дающего возможность увеличивать нагрузку.
 [9]

Более сложные закономерности наблюдаются при изменении деформативности под длительной нагрузкой ( ползучести) по мере старения бетона.
 [10]

Из этих экспериментов следует, что ползучесть и релаксация бетона в естественных условиях повышаются при его высыхании, перекрывая даже с некоторого момента обратное по своему характеру влияние старения бетона.
 [12]

Следует отметить, что иногда при расчете элементов конструкций на ползучесть применяют реологическое уравнение (2.1), предварительно заменяя в нем постоянные параметры материала некоторыми функциями времени с целью учесть таким путем влияние старения бетона на его ползучесть.
 [13]

В частности, в опытах С. В. Александровского и В. Я. Багрия, результаты которых приведены на рис. 7 и 8, было получено хорошее совпадение экспериментальных данных с теоретическими кривыми полных деформаций образцов при периодических нагрузках, рассчитанными по наследственной теории старения бетона с применением принципа наложения воздействий.
 [15]

Страницы:  

   1

   2

Как ухаживать за стареющими бетонными конструкциями – что говорят специалисты? Часть 1

Часть 1: Профессор, доктор Мª Кармен Андраде, (Испания)

Безопасность конструкций и износ бетона, из которого они сделаны, вызывают озабоченность в нашем обществе, особенно для конструкций старше 50 лет. В отчете ООН за январь 2021 года « Стареющая инфраструктура хранения воды: возникающий глобальный риск » освещается эта проблема, как и такие инциденты, как обрушение моста Польсевера в Генуе, Италия, в 2018 году и недавнее обрушение южных башен Шамплейн. жилой дом в Майами, Флорида, США, 24 июня 2021 года.

Чтобы изучить проблемы и возможности, которые представляют собой существующие бетонные конструкции, а также дать представление о мерах по сохранению бетона, Master Builders Solutions опросила ряд отраслевых экспертов. На первой сессии серии мы беседуем с профессором доктором М. Кармен Андраде, одним из самых известных специалистов по бетону в мире, экспертом по коррозии бетона и бывшим директором Института строительных наук Эдуардо Торроха в Испании.

Загрузить интервью с профессором доктором Мª Кармен Андраде 

Ваш браузер не поддерживает аудио элементы.

Сооружения, построенные в 1960-х и 1970-х годах, подвергались не только разным уровням нагрузок, но и ряду воздействий окружающей среды, которые могут вызвать деградацию.

Хотя в прошлом бетон производился максимально возможного качества с использованием технологий, доступных в то время, это часто требовало более высокого отношения воды к цементу, чем мы используем сегодня, что влияло как на прочность, так и на долговечность материала. .

Даже когда коррозия признана основной причиной износа, становится необходимым детальное обследование конструкции для определения всех потенциальных факторов, способствующих ее разрушению.

Развитие технологий позволяет строить такие конструкции, как мосты, с гораздо большими пролетами с использованием высокопрочного бетона. Развитие технологий также означает, что долговечность существующих конструкций можно повысить с помощью ингибиторов коррозии.

Раньше ингибиторы коррозии можно было добавлять только в бетонную смесь. Сегодня они также могут быть применены к существующим конструкциям благодаря технологии, которая позволяет им мигрировать с поверхности во внутреннюю часть бетонной матрицы.

Ремонт и защита виадука Сомонте в Астурии (Испания)

Устойчивое развитие очень важно в строительной отрасли, не только в новом строительстве, где бережное потребление сырья и ресурсов имеет решающее значение. также для существующих конструкций, где лучший способ снизить воздействие на окружающую среду в течение всего срока службы — это продлить срок их службы. Проф. Андраде говорит: « Долговечность – неотъемлемая часть устойчивого развития. Это не всегда распознается, потому что иногда давление должно иметь самое низкое содержание CO ₂ в начале продукта. Но очень важно учитывать весь жизненный цикл. ”

Использование материала с низким содержанием углерода может оказать негативное влияние на окружающую среду, если продукт или конструкция имеют короткий срок службы. Профессор Андраде добавляет: «… долговечность является неотъемлемой частью устойчивости, равно как и ремонт и техническое обслуживание всей инфраструктуры. Это сэкономит много ресурсов в будущем».

Таким образом, существующие стареющие бетонные конструкции нуждаются в тщательном осмотре для выявления причин деградации, а затем в ремонте, защите и регулярном техническом обслуживании. Продление срока службы бетонных конструкций с использованием современных технологий позволит сэкономить ресурсы и снизить воздействие инфраструктуры на окружающую среду.

Загрузить интервью с профессором доктором Кармен Андраде

Определите решение, которое вы ищете, по отраслям, типам зданий и загрузите настраиваемый отчет о спецификациях, включая объекты BIM, сертификаты и всю документацию, связанную с продуктом всего за 3 шага с помощью онлайн-инструмента планирования по ссылке ниже:

Инструмент онлайн -планирования

Темы: Ремонт и защита бетона, ремонт, экспертные знания

Поседа

Старение бетонных конструкций и инфраструктур: причины, последствия и способы устранения (C3)

Достижения в области материаловедения и инженерии

Достижения в области материаловедения и инженерии / Опубликованные специальные выпуски / Специальный выпуск

Дата публикации

01 февраль 2020

Срок подачи

20 сентября 2019

Ведущий редактор

Mohammad A. Hariri-Ardebili ¹

гостя Editors

LAYDRO

Editors

LAYDRO

108

108

. Розбе Резахани ³ | Alain Giorla ⁴

¹ Университет Колорадо, Денвер, США

² Университет Оттавы, Оттава, Канада

³ EPFL, Лозанна, Швейцария

⁴ Ок-Риджская национальная лаборатория, Ок-Ридж, США

Описание

Старение любой бетонной конструкции является естественным процессом, но в последние годы, когда долго функционируют плотины и атомная энергетика, это стало актуальной и острой проблемой. растения начали терять надежную жизнь. Возраст большого количества инфраструктур во всем мире превышает 50 лет, и они сильно изношены, что влияет на их работоспособность. Высокие затраты, связанные с сохранением стареющих конструкций, наряду с ограниченными средствами, выделяемыми на их содержание, создают значительные технические и финансовые проблемы, что требует системных подходов к оценке состояния с учетом рисков. Только в США Американское общество инженеров-строителей (ASCE) оценивает инвестиции в размере около 3,6 трлн долларов к 2020 году для улучшения состояния инфраструктур до приемлемого уровня. Это более чем в два раза превышает предполагаемый уровень финансирования. Старение обычно начинает проявляться в отдельных элементах структур, приводя к неоднородному или неоднородному поведению. Наиболее известные и распространенные признаки старения конструкции связаны с ослаблением механических свойств бетона.

В этом специальном выпуске мы предлагаем высококачественные исследовательские и обзорные статьи, посвященные современным технологиям и методам, используемым для анализа старения, износа и повреждений, а также оценки бетонных конструкций и инфраструктуры. Мы приветствуем как фундаментальные, так и прикладные статьи высокого технического уровня по различным дисциплинам, которые облегчат понимание методов и методов в одной области, которые могут быть применимы к другим областям.

Возможные темы включают, но не ограничиваются следующим:

• Старение бетона на уровне материала
  • Диагностика и прогноз явления старения
  • Реакция щелочного заполнителя (силикатного или карбонатного)
  • Хлорид-ионное воздействие и коррозия арматуры
  • Ухудшение замораживания-оттаивания
  • Влияние радиации на старение бетона
  • Ползучесть и усадка бетона
• Старение бетона на уровне конструкции
  • Полевые измерения, техническое обслуживание и ремонт старых конструкций
  • Оценка эффективности жизненного цикла
  • Численное моделирование на микро-, мезо- и макроуровнях
• Риски, связанные со старением бетона
  • Надежность старых плотин, ядерных конструкций и мостов
  • Устойчивость к различным опасностям149
  • Устойчивость к различным опасностям149
  • Неопределенности, связанные с износом бетона

Статьи

Старение бетонных конструкций и инфраструктур: причины, последствия и способы устранения (C

³ )

Мохаммад Амин Харири-Ардебили | Леандро Санчес | Roozbeh Rezakhani

Фундаментальные исследования метода сейсмической модернизации стареющей бетонной несущей стены с использованием листа углеродного волокна и определяющего закона прямоугольного сечения

Kazuhiro Hayashi | Томоя Мацуи | . .. | Roy Reyna

Исследование механизма воздействия сульфатов на цементный бетон на основе химической термодинамики

Peng Liu | Ин Чен | … | Юнфэн Чжэн

Оценка структурной избыточности соседних мостов из сборных железобетонных коробчатых балок в эксплуатации

Yanling Leng | Цзиньцюань Чжан | … | Yangjian Xiao

Уравнение деградации напряжения одноосного сжатия бетона из-за повреждения от замораживания-оттаивания

Xiaolin Yang | Гэнхуэй Ван | … | Anqi Wang

Влияние сдвиговой ползучести на анализ долговременной деформации длиннопролетного железобетонного балочного моста

Yanwei Niu | Инъин Тан

Усиление и реконструкция П-образных ж/б мостов с использованием замещающих кабельных каналов

Адам Свобода | Ладислав Клюсачек | Martin Olšák

Повышение долговечности и морозостойкости бетонной брусчатки, изготовленной из каменного порошка Ahlat и мраморного порошка специальным методом отверждения

Abdulrezzak Bakis

Индекс оценки эффективности автомобильных дорог в полузасушливом климатическом регионе на основе нечеткой математики

Sanqiang Yang | Мэн Го | .