Научное направление:
«Оценка и прогнозирование технического состояния
железобетонных элементов и конструкций
с учетом карбонизации бетона»
Шифры научных специальностей, в рамках которых разрабатывалось данное научное направление:
Краткая аннотация научного направления:
Подавляющее большинство железобетонных элементов (ЖБЭ) и конструкций (ЖБК), эксплуатируются в различных воздушных средах. Основными агрессивными компонентами воздуха по отношению к ним выступают вода, кислород и углекислый газ, содержание которого в атмосфере в 102–104 раз выше содержания других кислых газов. Наличие воды и кислорода обусловливают коррозию стальной арматуры, а взаимодействие углекислого газа с кристаллогидратами цементного камня – карбонизацию бетона, вызывающую его нейтрализацию, снижающую пассивирующие свойства бетона по отношению к арматуре, способствуя развитию коррозии стальной арматуры и разрушению защитного слоя. Таким образом, от развития процессов карбонизации в бетоне напрямую зависит изменение технического состояния и, как следствие, – долговечность ЖБЭ и ЖБК.
В связи с этим изучению влияния карбонизации на коррозионное поведение ЖБЭ и ЖБК уделялось и уделяется большое внимание. Проведены многочисленные исследования по определению механизма карбонизации, влияния на кинетику карбонизации различных факторов: концентрации углекислого газа, состава твердой фазы бетона, пористости, водоцементного отношения, влажности бетона и окружающей среды, технологических и других параметров. Разработаны методики (на основании фенолфталеинового теста) оценки степени, скорости и глубины карбонизации. Вместе с тем, полученные результаты у различных авторов не только значительно отличаются, но и зачастую носят противоречивый характер.
Не существует единого мнения о механизме карбонизации, способах ее оценки и прогнозирования. Изучение процессов карбонизации и создание на основе исследований изменения физико-химических характеристик бетона, происходящих под воздействием карбонизации, способов и методов диагностики и прогнозирования технического состояния ЖБЭ – одна из самых актуальных задач сегодняшнего дня в области долговечности железобетона. Поэтому, одним из первоочередных направлений исследований для качественной диагностики ЖБЭ и ЖБК, эксплуатирующихся длительные сроки в различных воздушных средах, является исследование структурных изменений бетона во времени под воздействием карбонизации и их влияния на состояние бетона, его защитных свойств по отношению к стальной арматуре, на состояние стальной арматуры и изменение технического состояния ЖБЭ (ЖБК) в целом. Его необходимо проводить на основании изучения изменения физико-химических показателей цементного камня бетона методами рН-метрии как лабораторных образцов, так и отобранных из эксплуатируемых элементов и конструкций. Это позволит получить расчетно-экспериментальные зависимости изменения во времени параметров карбонизации по сечению бетона, выявить взаимосвязь физико-химических параметров бетона защитного слоя с состоянием стальной арматуры и назначить критерии оценки технического состояния ЖБЭ (ЖБК) с учетом карбонизации бетона. На основе результатов исследований – разработать методики оценки и прогнозирования состояния защитных свойств бетона по отношению к стальной арматуре, состояния стальной арматуры и в целом технического состояния ЖБЭ (ЖБК), эксплуатирующихся длительные сроки в различных воздушных средах. Их применение, как на стадии проектирования, так и при детальном обследовании железобетонных элементов и конструкций даст возможность значительно более объективно оценивать и прогнозировать состояние бетона, его защитных свойств по отношению к стальной арматуре и техническое состояние ЖБЭ и ЖБК; определять причины образования аварийных ситуаций и аварий; разрабатывать комплекс мероприятий по восстановлению элементов и конструкций.
В связи с этим изучению влияния карбонизации на коррозионное поведение ЖБЭ и ЖБК уделялось и уделяется большое внимание. Проведены многочисленные исследования по определению механизма карбонизации, влияния на кинетику карбонизации различных факторов: концентрации углекислого газа, состава твердой фазы бетона, пористости, водоцементного отношения, влажности бетона и окружающей среды, технологических и других параметров. Разработаны методики (на основании фенолфталеинового теста) оценки степени, скорости и глубины карбонизации. Вместе с тем, полученные результаты у различных авторов не только значительно отличаются, но и зачастую носят противоречивый характер.
Не существует единого мнения о механизме карбонизации, способах ее оценки и прогнозирования. Изучение процессов карбонизации и создание на основе исследований изменения физико-химических характеристик бетона, происходящих под воздействием карбонизации, способов и методов диагностики и прогнозирования технического состояния ЖБЭ – одна из самых актуальных задач сегодняшнего дня в области долговечности железобетона. Поэтому, одним из первоочередных направлений исследований для качественной диагностики ЖБЭ и ЖБК, эксплуатирующихся длительные сроки в различных воздушных средах, является исследование структурных изменений бетона во времени под воздействием карбонизации и их влияния на состояние бетона, его защитных свойств по отношению к стальной арматуре, на состояние стальной арматуры и изменение технического состояния ЖБЭ (ЖБК) в целом. Его необходимо проводить на основании изучения изменения физико-химических показателей цементного камня бетона методами рН-метрии как лабораторных образцов, так и отобранных из эксплуатируемых элементов и конструкций. Это позволит получить расчетно-экспериментальные зависимости изменения во времени параметров карбонизации по сечению бетона, выявить взаимосвязь физико-химических параметров бетона защитного слоя с состоянием стальной арматуры и назначить критерии оценки технического состояния ЖБЭ (ЖБК) с учетом карбонизации бетона. На основе результатов исследований – разработать методики оценки и прогнозирования состояния защитных свойств бетона по отношению к стальной арматуре, состояния стальной арматуры и в целом технического состояния ЖБЭ (ЖБК), эксплуатирующихся длительные сроки в различных воздушных средах. Их применение, как на стадии проектирования, так и при детальном обследовании железобетонных элементов и конструкций даст возможность значительно более объективно оценивать и прогнозировать состояние бетона, его защитных свойств по отношению к стальной арматуре и техническое состояние ЖБЭ и ЖБК; определять причины образования аварийных ситуаций и аварий; разрабатывать комплекс мероприятий по восстановлению элементов и конструкций.
Аннотации трех наиболее значимых публикаций:
Васильев, А. А. Карбонизация бетона (оценка и прогнозирование) : [монография] / А. А. Васильев ; М-во образования Респ. Беларусь, Белорус. гос. ун-т трансп. – Гомель : БелГУТ, 2013. – 304 с. – ISBN 978-985
В монографии выполнен анализ поврежденности различных типов железобетонных эле-ментов, а также факторов, определяющих карбонизацию бетона. Приведены результаты на-учно-исследовательской работы автора в области изучения карбонизации и ее влияния на изменение физико-химических свойств бетона и состояние бетона и стальной арматуры.
Получены модели изменения во времени по сечению бетона карбонатной составляющей, степени карбонизации и защитных свойств бетона по отношению к стальной арматуре для различных степеней агрессивности воздушных сред. Предложены количественные критерии качественной оценки технического состояния железобетонных элементов по физико-хими-ческим показателям цементно-песчаной фракции бетона и степени коррозии арматуры.
Васильев, А. А. Оценка и прогнозирование технического состояния железобетонных конструкций с учетом карбонизации бетона : [монография] / А. А. Васильев ; М-во трансп. и коммуникаций Респ. Беларусь, Белорус. гос. ун-т трансп. – Гомель : БелГУТ, 2019. – 217 с. – ISBN 978-985-468-978-4
В монографии выполнен анализ поврежденности различных типов железобетонных эле-ментов, эксплуатирующихся в различных атмосферных условиях. Приведены результаты научно-исследовательской работы автора в области изучения влияния карбонизации на из-менение физико-химических свойств бетона и состояние его защитных свойств по отноше-нию к стальной арматуре.
Получены расчетно-экспериментальные зависимости параметров карбонизации бетона для различных степеней агрессивности воздушных сред. Предложены количественные критерии качественной оценки технического состояния железобетонных элементов и конструкций с учетом карбонизации бетона. Разработан комплексный метод оценки и прогнозирования технического состояния железобетонных элементов и конструкций с учетом карбонизации бетона. Предложена методика оценки изначального содержания цемента в бетоне.
Васильев, А. А. Расчетно-экспериментальная модель карбонизации бетона : [монография] / А. А. Васильев ; М-во трансп. и коммуникаций Респ. Беларусь, Белорус. гос. ун-т трансп. – Гомель : БелГУТ, 2016. – 262 с. – ISBN 978-985-554-499-0
В монографии приведен анализ результатов исследования карбонизации бетона различ-ными авторами. На основании многолетних исследований карбонизации лабораторных об-разцов бетона разных классов по прочности и образцов, отобранных из различных типов железобетонных элементов и конструкций, эксплуатировавшихся длительные сроки в разнообразных атмосферных условиях, получены расчетно-экспериментальные модели изменения во времени по сечению бетона карбонатной составляющей и степени карбонизации для разных степеней агрессивности воздушных сред.
В монографии выполнен анализ поврежденности различных типов железобетонных эле-ментов, а также факторов, определяющих карбонизацию бетона. Приведены результаты на-учно-исследовательской работы автора в области изучения карбонизации и ее влияния на изменение физико-химических свойств бетона и состояние бетона и стальной арматуры.
Получены модели изменения во времени по сечению бетона карбонатной составляющей, степени карбонизации и защитных свойств бетона по отношению к стальной арматуре для различных степеней агрессивности воздушных сред. Предложены количественные критерии качественной оценки технического состояния железобетонных элементов по физико-хими-ческим показателям цементно-песчаной фракции бетона и степени коррозии арматуры.
Васильев, А. А. Оценка и прогнозирование технического состояния железобетонных конструкций с учетом карбонизации бетона : [монография] / А. А. Васильев ; М-во трансп. и коммуникаций Респ. Беларусь, Белорус. гос. ун-т трансп. – Гомель : БелГУТ, 2019. – 217 с. – ISBN 978-985-468-978-4
В монографии выполнен анализ поврежденности различных типов железобетонных эле-ментов, эксплуатирующихся в различных атмосферных условиях. Приведены результаты научно-исследовательской работы автора в области изучения влияния карбонизации на из-менение физико-химических свойств бетона и состояние его защитных свойств по отноше-нию к стальной арматуре.
Получены расчетно-экспериментальные зависимости параметров карбонизации бетона для различных степеней агрессивности воздушных сред. Предложены количественные критерии качественной оценки технического состояния железобетонных элементов и конструкций с учетом карбонизации бетона. Разработан комплексный метод оценки и прогнозирования технического состояния железобетонных элементов и конструкций с учетом карбонизации бетона. Предложена методика оценки изначального содержания цемента в бетоне.
Васильев, А. А. Расчетно-экспериментальная модель карбонизации бетона : [монография] / А. А. Васильев ; М-во трансп. и коммуникаций Респ. Беларусь, Белорус. гос. ун-т трансп. – Гомель : БелГУТ, 2016. – 262 с. – ISBN 978-985-554-499-0
В монографии приведен анализ результатов исследования карбонизации бетона различ-ными авторами. На основании многолетних исследований карбонизации лабораторных об-разцов бетона разных классов по прочности и образцов, отобранных из различных типов железобетонных элементов и конструкций, эксплуатировавшихся длительные сроки в разнообразных атмосферных условиях, получены расчетно-экспериментальные модели изменения во времени по сечению бетона карбонатной составляющей и степени карбонизации для разных степеней агрессивности воздушных сред.