Конструкции, эксплуатированные в условиях воздействия низших отрицательных температур

При проектировании конструкций, эксплуатируемых в суровых природно-климатических условиях, необходимо предусматривать меры по обеспечению долговечности зданий и сооружений. Требования по долговечности в первую очередь относятся к железобетонным конструкциям фундаментов и подземных сооружений. Основные факторы при этом средняя годовая температура и размах колебаний среднемесячных температур окружающей среды.

В условиях низких температур рекомендуется применять бетоны плотной структуры и повышенной морозостойкости.

В тонкостенных конструкциях основной причиной разрушения бетона является замерзание воды в капиллярах и порах бетона. В толстостенных конструкциях морозостойкость бетона в значительной степени зависит от его сопротивления гидравлическому давлению. В связи с этим при подборе марок бетона по морозостойкости и водонепроницаемости следует учитывать размеры бетонных и железобетонных конструкций, а не только агрессивность режима окружающей среды.

Многократное циклическое замораживание до 50⁰С и оттаивание бетона без увлажнения практически не влияет на его прочность. Если оттаивание происходит во влажных условиях прочность бетона может сильно снижаться. В таких случаях рекомендуют применять бетон на напрягающемся цементе с добавкой суперпластификаторов.

Отрицательные температуры оказывают вредное влияние на деформативные свойства арматурных сталей. Им характерна склонность к хладноломкости при ударе. Наибольшую склонность к хрупкому разрушению имеют кипящие и термически упрочненные стали, самую низкую – сталь марки 10 гт класса А-II.

После замерзания твердение бетона прекращается. Оно продолжается лишь после оттаивания и выдерживания бетона при положительной температуре. Окончательная прочность бетона снижается тем больше, чем в более раннем возрасте он замерз. Средняя кубиковая прочность бетона к моменту замораживания должна составлять не менее 5…10 МПа. Рекомендуется производить электротермообработку бетона различными методами.

Рациональным считают периферийный электропрогрев бетона с помощью электродов, прикрепленных к опалубке. Целесообразно при этом применять бетонные смеси с противоморозными добавками [12]. При расчете на прочность элементов конструкций и сооружений расчетное сопротивление бетона осевому сжатию следует умножать на коэффициент условий работы , который учитывает снижение прочности бетона в условиях попеременного замораживания и оттаивания в водонасыщенном состоянии элементов.

10.5. Конструкции, эксплуатируемые в условиях агрессивной среды*⁾

Классификация агрессивных сред

Агрессивная среда бывает газообразной, жидкой и твердой. По степени воздействия на железобетонную конструкцию агрессивность среды может быть неагрессивной слабой, средней и сильной (разрушающей). В зависимости от условий эксплуатации конструкции – влажности, температуры и т.п. – одна и та же среда оказывает агрессивное воздействие различной степени.

В слабоагрессивной среде механические свойства материалов ухудшаются незначительно (до 5%) и стабилизируются во времени. В среднеагрессивной среде ухудшение механических свойств составляет 5…20% и процесс протекания коррозии стабилизируется через большой промежуток времени. В сильноагрессивной среде механические свойства снижаются настолько сильно, что процессы материалов не прекращаются во времени.

Вредное влияние газов сильно проявляется лишь при влажных и мокрых режимах окружающей среды. В сухой атмосфере газы не вызывают коррозии железобетонных и каменных конструкций.

Жидкая агрессивная среда считается сильной при воздействии кислот, азотнокислых, роданистых и хлористых солей и др.

Причинами коррозии арматуры являются воздействие хлоридов, а также проницаемость, карбонизация и растрескивание бетона. Для арматуры опасна локальная коррозия, вызываемая солью, присутствующей в воде и заполнителях.

*) СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии / Госстрой СССР-М.: ЦИТП Госстроя СССР,1986 – 48 с.

При действии кислот и щелочей различают три вида коррозии бетона, которые в чистом виде практически не встречаются, так как один вид коррозии переходит в другой.

Легкий бетон является менее стойким материалом, чем плотный тяжелый бетон из-за повышенной проницаемости пористого заполнителя.

Существенное влияние на интенсивность коррозионных процессов оказывает напряженное состояние конструкций.