ОБОСНОВАНИЕ НЕОБХОДИМОСТИ ВВЕДЕНИЯ И ИДЕНТИФИКАЦИИ КОМПЛЕКСНОЙ МАРКИ ИЛИ КЛАССА БЕТОНА

УДК 691.327.042.5

Н.В. РАПОПОРТ, канд. техн. наук, П.Б. РАПОПОРТ, канд. техн. наук, ООО Центр дорожных технологий «ДОРЭКСПЕРТ» (Новосибирск); А.В. КОЧЕТКОВ, канд. техн. наук, ФГУП РОСДОРНИИ (Москва); Ю.Э. ВАСИЛЬЕВ, канд. техн. наук, МАДИ (ГТУ)

Обоснование необходимости введения и идентификации комплексной марки или класса бетона

Современный период характеризуется повышением доли капитальных вложений, выделяемых на реконструкцию и перевооружение действующего производства; в связи с этим большое значение приобретает повышение эффективности, качества и долговечности строительства с применением сборного и монолитного бетона и железобетона.

Систематическое воздействие меняющихся параметров внешней среды на бетон конструкций способствует развитию микро- и макротрещин в бетоне и может приводить к нежелательным последствиям. Объем уже построенных и эксплуатирующихся в условиях внешнего воздействия сооружений велик и растет с каждым годом, а соответственно растет и объем ремонт-но-восстановительных работ, требующих вложения значительных средств. Затраты труда, материальных ресурсов и средств на поддержание зданий и сооружений промышленности в нужном для нормальной эксплуатации состоянии в целом по стране превышают затраты на них в период строительства.

Во всех странах серьезная проблема — это обеспечение долговечности бетона и железобетона. Общеизвестно, что снижение долговечности цементных бетонов характерно для бетонов приготавливаемых и используемых для строительства в течение последних 30—40 лет [1]. В технической литературе достаточно широко представлены многочисленные случаи преждевременного разрушения по разным причинам бетонов различных сооружений [2, 3, 4, 5]. Дополнительным доказательством того, что эта проблема характерна и для Российской Федерации, является состояние бетонных и железобетонных конструкций, эксплуатирующихся в условиях контакта с окружающей средой. Например, на федеральных дорогах прикромочные лотки повсеместно разрушаются, прослужив всего 3—8 лет, а цементно-бетонное покрытие автомобильных дорог начинает перепокрываться асфальтобетоном через 6—8 лет после окончания строительства. Обследование железобетонных и бетонных конструкций и сооружений, воздвигнутых и эксплуатируемых в условиях негативного воздействия климата (железобетонные шпалы, сборные железобетонные лотки ирригационных каналов, подпорные стены, каналы, лотки, элеватор, цементно-бетонные дорожные покрытия, объекты Таштекстильмаша, Таш-текстилькомбината, корпус Узбекского бумажного комбината, цементные силосы Беговатского цементного завода, Саларские очистные сооружения) выявило их недостаточную долговечность.

К наиболее быстро повреждаемым сооружениям относятся: мосты и путепроводы (метромост в Лужниках, путепроводы у метро «Парк культуры» и на Самотечной площади, ряд мостов через Яузу и многие другие); подземные переходы и переходы над железнодорожными путями; дорожные покрытия, коммунальные тоннели и

каналы, коллекторы сточных вод, проходные тоннели с линиями электроснабжения, связи, сетями холодного и горячего водоснабжения, каналы трубопроводов горячей воды и пара); подземные сооружения типа подвалов, фундаментные сооружения и т. п.

По данным натурных обследований, анализа проектных материалов и экспертной оценки специалистов установлено, что негативному воздействию подвергаются в различных отраслях народного хозяйства 15—75% строительных конструкций зданий и сооружений.

В последние 30—35 лет проблема долговечности цементных бетонов стала весьма актуальной. Обеспечение долговечности бетонов долговременных транспортных сооружений (тоннели, мосты, различного типа подземные сооружения, метрополитены, цементно-бетонные покрытия автомобильных дорог и т. п.) стало основной проблемой, решаемой при проектировании и строительстве [6].

Современные бетоны существенно отличаются от используемых ранее прежде всего пониженной стойкостью к воздействию различных агрессивных сред и снижением темпа роста прочности бетона во времени.

Основные положения, выводы и зависимости свойств бетонов получены по мере развития теории и базировались на основе экспериментального материала, полученного испытанием цементных бетонов в 30-60-е гг. ХХ в.

Кинетика роста прочности бетонов во времени зависит в числе прочих факторов и от условий твердения. По опубликованным данным исследователей, даже при влажном хранении прочность бетона в 2 раза увеличилась только через 11 лет, а при 7 сут влажного хранения наблюдается спад прочности в возрасте 9 лет. При сухих условиях хранения, по данным О. Графа, прирост прочности наблюдается только в первый год, в последующем возможен спад прочности. Ч. Уизей установил, что после 3 мес сухого хранения прирост прочности бетона прекращается. Ранее в 30-е гг. прошлого столетия отмечалось, что в бетоне после 15 лет твердения на воздухе содержится до 40% негидратированных реликтов. В бетонах того же состава и возраста, но твердевших во влажной среде, количество реликтов составляет 25%.

В более поздних исследованиях (в 50-е гг. ХХ в.) было установлено, что после 6 мес твердения в нормальных условиях в портландцементном камне количество негидратированных зерен клинкера составляет 40%, а после полной гидратации 10-15% (при этом под микроскопом не обнаруживаются С^ и С3А) [7].

По данным, полученным И.М. Френкелем [4], цементы с тонким помолом дают более быстрое нарастание прочности в первые дни твердения, чем размолотые более грубо. С.В. Шестоперов [5] считал, что бетоны на домолотых цементах отличаются пониженной морозостойкостью, и предлагал в связи с этим ввести нормирование гранулометрического состава цементов.

www.rifsm.ru научно-технический и производственный журнал fö

Как известно, минералогический состав цемента предопределяет его поведение при дальнейшем твердении в составе бетона. Так, в работах В.Н. Юнга, Ю.М. Бутта, Г. Андерегга, Н. Губеля, Р. Богга, М. Лерча, В.А. Кинда, К.Д. Некрасова, С.А. Окорокова и других ученых доказано, что процесс гидратации минералов цементного клинкера во времени протекает неравномерно. К 28 сут твердения степень гидратации C3S составляет 69-87%; C3A - 84-100%; C4AF - 81-95%, а C2S всего 11-28%. Поэтому можно предполагать, что последующий рост прочности бетона связан с продолжающейся гидратацией C2S, а прочность в возрасте 28 сут предопределяется в основном гидратацией C3S. Следовательно, соотношение прочностей в возрасте 28 сут и в более поздние сроки будет предопределяться соотношением между двумя этими минералами.

Установлено, что за рассматриваемый период на фоне резкого увеличения тонкости помола изменился минералогический состав в сторону существенного увеличения содержания в цементах C3S за счет уменьшения C2S. Возможно, это явилось одной из причин снижения долговременной прочности или снижения темпов роста прочности бетона во времени.

Ранее было выявлено, что изменение темпа роста прочности бетона во времени сопровождается, как правило, изменением взаимосвязей прочности с другими свойствами (прочностью при растяжении, уровнями микротрещинообразования, модулем упругости и т. п.) и соответственно изменением морозо-, водо-, атмосферостойкости бетонов и соответственно долговечности их в составе конструкций и сооружений. В качестве доказательства может быть рассмотрено изменение коэффициента конструктивного качества (ККК) бетона, коэффициента призменной прочности во времени. Косвенным доказательством является различие закономерностей изменения различных свойств бетонов во времени. Весьма интересные данные получены при изучении изменения прочности на растяжение. Установлено, что прочность на растяжение увеличивается только в течение первого года, потом имеет место спад прочности и по истечении 20 лет она составляет 65-70% прочности при растяжении бетона в возрасте 28 сут. При этом меняется соотношение между прочностями бетона при растяжении и при сжатии. По мнению Р. Залигера, прочность при растяжении зрелых бетонов составляет от 1/6 до 1/24 прочности этих же бетонов при сжатии.

Развитие науки и техники (технологий) цементных бетонов сопровождалось изменением минералогического состава и дисперсности цементов, а также разработкой технологий, основанных на применении методов интенсификации твердения бетонов в процессе изготовления изделий и конструкций, что и явилось, на наш взгляд, одной из причин многочисленных попыток корректировки полученных ранее зависимостей прочности бетона от состава, которые не коррелируются со свойствами современных бетонов.

Обобщая вышеизложенное с учетом результатов собственных исследований [8], можно утверждать, что большая часть исследований и изменений технологий производства цемента, бетонов и конструкций на основе цементных бетонов за период с 1930 гг. была нацелена на увеличение прочности бетонов в ранних возрастах.

Реализация большей части этих методов сопровождалась снижением темпов роста прочности бетона в последующих возрастах [1]. Зависимость долговременной прочности бетона от условий твердения, минералогического состава и дисперсности цемента явилась одной из причин, по которой С.В. Шестоперов предложил ввести понятие комплексной марки бетона [5].

Отсутствие или снижение темпов роста прочности и стойкости современных бетонов в условиях воздействия любых сред, отличных от нормальных, должно учитываться при проектировании бетонов, а также конструкций и сооружений на основе этих бетонов. Проектирование в целом должно быть нацелено на обеспечение заданной долговечности сооружения или конструкции и соответственно бетонов, из которых они сооружаются. С аналогичной проблемой встречаются при необходимости определения остаточных ресурсов при проведении обследования на предмет реконструкции.

Снижение долговечности — следствие переноса через тело бетона агрессивных агентов и их взаимодействие с компонентами бетона, в том числе с продуктами гидратации цемента. На химические реакции, медленно протекающие во времени, накладываются образование микротрещин из-за усадочных температурных или силовых воздействий, а также электрохимические процессы, связанные с коррозией арматуры. Моделирование указанных явлений и разработка критериев их численной оценки являются ключом к созданию методов прогнозирования долговечности бетона и соответственно к управлению этой долговечностью.

Большой объем результатов обследований возводимых и эксплуатируемых бетонных и железобетонных конструкций, который ведется в последние годы, к сожалению, слабо анализируется. Между тем системная оценка таких данных помогла бы уточнить ряд подходов к обновлению нормативной базы по бетону и железобетону, в том числе и в НД, который должен ужесточить требования к качеству и долговечности бетона и железобетона. Необходимость повышения требований к бетонам влечет за собой разработку новых стандартов. Так, в 1989 г. к разработке стандарта EN 206 на бетоны приступил технический комитет СЕН ТК 104 «Бетоны», возглавляемый профессором Гансом Майером, директором Берлинского института строительства. В техническом комитете для учета отдельных проблем при разработке стандарта EN 206 были созданы следующие рабочие группы (Task Group — TG):

— TG1 Долговечность;

— TG2 Учет химического воздействия сред эксплуатации;

— TG3 Критерии соответствия;

— TG4 Классы бетонов по прочности;

— TG5 Минеральные добавки (наполнители);

— TG6 Сборные элементы;

— TG7 Уход, тепловая обработка;

— TG8 Методы испытаний;

— TG9 Щелочная реакция заполнителей;

— TG10 Аттестация на соответствие требований.

Из десяти групп три (долговечность, учет химического воздействия сред эксплуатации, щелочная реакция заполнителей) имели отношение к долговечности бетонов. Работа над стандартами потребовала немалых усилий от экспертов, в результате чего было подготовлено 26 редакций текста стандарта. Для их согласования были привлечены ЕРМКО — Европейская ассоциация производителей товарного бетона, РИЛЕМ — Международная ассоциация по испытаниям материалов и др. В итоге к концу 1999 г. (через 10 лет) работа была завершена.

Европейский стандарт EN 206—1 «Бетоны» содержит требования к бетону, производимому на стройплощадке, на заводах товарного бетона, на заводах сборного железобетона и предназначенному для изготовления монолитных и сборных бетонных и железобетонных конструкций, в том числе с предварительным натяжением арматуры. В стандарт 1999 г. по сравнению с редакцией стандарта 1990 г. были внесены следующие изменения:

■f: ■ научно-технический и производственный журнал www.rifsm.ru

Ы -- - ® июнь 2010 23

— увеличено число классов бетона;

— записаны требования по обеспечению долговечности;

— записаны позиции о необходимости охраны окружающей среды;

— выделены классы по прочности легкого бетона;

— уточнены понятия «водоцементное отношение» и «содержание цемента» при наличии минеральных добавок;

— уточнены понятия технической ответственности между лицом, формирующим требования к бетону (это может быть заказчик), изготовителем бетонной смеси и производителем работ;

— пересмотрены требования по точности весовых дозаторов;

— пересмотрены требования по уходу за уложенным бетоном;

— оговорены процедуры испытаний на соответствие требованиям стандартов;

— уточнены критерии соответствия.

В соответствии с рекомендациями стандартом EN 206—1 следует пользоваться совместно со стандартами на составляющие материалы и методы их испытаний. В связи с тем, что ряд этих стандартов находится в стадии подготовки, введение EN 206 как единого, обязательного европейского стандарта для стран ЕС откладывается до момента завершения всей сопутствующей группы стандартов. В настоящее время Великобритания, Франция, Португалия, Германия уже включили основные положения данного стандарта в свои национальные нормы.

Предусмотрено, что помимо требований, содержащихся в стандарте, в отдельных документах дополнительно могут быть изложены требования к бетонам:

— предназначенным для строительства особо ответственных объектов: транспортных эстакад, высоких плотин; напорных резервуаров, корпусов реакторов АЭС, морских платформ, а также дорог;

— содержащим нестандартные компоненты (волокна, нетрадиционные заполнители и добавки);

— на легких заполнителях.

Стандарт EN 206 содержит ссылки на несколько десятков других стандартов, как законченных, так и находящихся в стадии разработки. В этом стандарте под тяжелым бетоном понимается бетон с плотностью в диапазоне 2100 < р < 2600 кг/м3, под легким - 800 < р < 2100 кг/м3; к высокопрочным бетонам относятся бетоны класса выше С67 (что несколько отличается от принятых в РФ). Максимальный класс бетона, указанный в стандарте:

— для тяжелого — С115;

— для легкого - С88.

В стандарте широко используются два термина:

— «бетон заданного качества» — бетон, требуемые характеристики которого задаются потребителем; при этом изготовитель бетона несет ответственность за обеспечение этих требований;

— «бетон заданного состава» — бетон, состав которого назначается потребителем, при этом изготовитель несет ответственность за соблюдение этого состава, но не несет ответственности за обеспечение прочих, в том числе эксплуатационных, характеристик такого бетона.

Определенное место вопросы долговечности заняли и в научных исследованиях. Например, в табл. 1 представлены процентные соотношения изучаемых характеристик бетона, при изучении влияния добавок на него. Непосредственно долговечность изучалась в 19% всех исследований за период 1965—2000 гг.

Усилиями отечественных ученых предложены различные методы оценки долговечности или остаточных ресурсов конструкций или сооружений, некоторые из них представлены в табл. 2.

Таблица 1

№ п/п Код эффекта Свойство бетона, меняющееся при внесении добавки Из общего числа добавок изучено влияние на данный эффект, %

Методы оценки долговечности материала (цементного бетона), приведенные в табл. 2, практически не применяются. Методы оценки остаточного ресурса конструкций или сооружений, приведенные в табл. 2, разработаны сравнительно недавно, достаточного опыта их применения нет. Поэтому необходим их тщательный анализ.

При обследованиях зданий старого фонда, чертежи которых отсутствуют, а вскрытие затруднено или недоwww.rifsm.ru научно-технический и производственный журнал

Таблица 2

Методы оценки и прогнозирования долговечности или стойкости цементного бетона

Суть или специфика метода Источник, автор или разработчик Примечания

По приведенному удлинению образцов Г.И. Горчаков и др Испытываются лабораторные образцы; при переходе на прогнозирование реальных сооружений погрешность прогноза резко увеличивается и достигает недопустимых значений

По водонасыщению и распределению влаги М.И. Бруссер

Зависимость от температурно-влажно-стных деформаций в разных возрастах Т.Ю. Курбанов

Ключевой структурный параметр И.А. Рыбьев Практического применения не получили, так как ошибка прогноза достигает 40%

Коэффициент гидрофильности Г.И. Книгина

Открытая и замкнутая пористость А.И. Минас

Методика определения проницаемости для ионов хлора Baroghel-Bouny V., Rougeau P., Chaussadent T., Croquette G. (Etude cjmparative de la durabilite des betons B30 et B80 des ouvrages jumeaux de Bourges. 11. Etude experimentale de la penetration des ions chlorures par differentes methods) Практического применения не получили из-за сложности определения

Процессы карбонизации и усадки бетонов Те же

Анализ «жизненных циклов» (LCA) «eco-quantuma» есо-индикаторы, модели TWIN система BEDS Duurzaan bouwen, is dat meetbaar // Otar. 1998. 83, №9. С. 303-307. Определение нормируемой долговечности, но не самой долговечности

Методы оценки остаточного ресурса конструкций или сооружений

Название метода Суть или специфика Источник, разработчик

Остаточный ресурс общественных зданий Методы динамических испытаний. Обследование в целях реконструкции В.М. Улицкий, В.Н. Парамонов, д-ра техн. наук., А.Г. Шашкин, канд. техн. наук, К.Г. Шашкин, «Северо-западное отделение РНКМГ и Ф» «Геореконструкция»

Остаточный ресурс, методы риск-анализа конструкций потенциально опасных объектов Модели вероятностной динамики повреждений в сложных, структурно неоднородных системах В.В.Москвичев, д-р. техн. наук, зав. отделом, А.М. Лепихин, канд. техн. наук., зав. лабораторией, С.В. Доронин, канд. техн. наук, ВЦК Со Ран

Остаточный ресурс Нетрадиционная задача распознавания образов в условиях неоднозначных «указаний учителя», позволяющая расширить область применения теории классификации при исследовании сложных систем А.В. Лапко, д-р. техн. наук., зав. лаб. ВЦК Со Ран; С.И. Крохов канд., техн. наук., профессор КГТУ

Определение остаточного ресурса посредством экспертной системы «Строитель» Анализ данных по реальному состоянию элементов зданий, выявление закономерности их изменения (старения) МНИЛ ПЭНСиИК Ростовской-на-Дону государственной академии строительства совместно с межвузовским сектором новых информационных технологий (МС Нит) НИИ механики и прикладной математики Ростовского государственного университета.

пустимо, в сочетании с общеизвестными методами не-разрушающего контроля наиболее часто применяются методы динамических испытаний. Отличительной чертой этих испытаний является испытание конкретных конструкций или сооружений, для которых и осуществляется прогноз. Методика испытаний и параметры динамической нагрузки реальных воздействий не моделируют. Методы предназначены для определения остаточного ресурса общественных зданий, технических возможностей и экономических параметров их реконструкции. Практика показала, что достоверность, надежность и погрешность определяемого остаточного ресурса зданий не удовлетворяет современным требованиям.

Разработаны методы риск-анализа конструкций потенциально опасных объектов, базирующиеся на специальных моделях вероятностной динамики повреждений в сложных, структурно неоднородных системах. Методы предназначены для оценки показателей безопасности и остаточного ресурса сооружений по данным экспертных оценок технического состояния объектов, что не исключает субъективизма оценки.

На основе вероятностной трактовки процессов деформирования и разрушения, а также наступления предельных состояний развита методология решения прямых и обратных задач механики разрушения и ресурсного проектирования конструкций. Но вероятностная трактовка процессов деформирования и разрушения вступает в противоречие с практикой определения в РФ количественных характеристик свойств материалов и конструкций.

Статистическое моделирование динамики повреждений и вероятностная формулировка предельных состояний позволили получить оценки влияния технологических дефектов и усталостных трещин на безопасность

■f: ■ научно-технический и производственный журнал www.rifsm.ru

Ы -- - ® июнь 2010 25

Таблица 3

Название гипотезы Суть Формула

Линейного накопления повреждений Пальмгрена-Майнера Доля поврежденности при любом уровне амплитуды напряжения цикла в, прямо пропорциональна отношению числа циклов его действия к полному числу циклов, которое привело бы к разрушению при этом уровне, т. е. D=ni/Ni Разрушение произойдет, если: т п Е—*1 П N¡

Марко-Старки (Рихарта-Ньюмарка) Нелинейная гипотеза повреждения D =(n¡/N ¡)т&, где т, зависит от уровня напряжения Vп Г [1+N N 1 N1 N1 1 + —1- + ... + —1- 2 N3 Nl dD

N 0 1 + ^ Ф (- N22 1 Г2 - 1& Г2 )+-^ * ( ^ 1

Генри Кривые усталости смещаются по мере накопления повреждений: Д=(Е0-Е)/Е0, где Е0 - предел усталости исходного материала; Е - то же после повреждений. Считается, что при действии циклических нагрузок ниже предела усталости не возникает никаких повреждений D = - п N

Гатса Усталостная прочность и предел усталости меняются непрерывно: D(S)=(S-Se)p, где ве - предел усталости; в - мгновенное значение прочности Эквивалентно соотношению Генри

Кортена-Долана Время, требуемое для образования зародышей поврежденности, равно нулю N&=0. Между удельной повреж-денностью и числом циклов существует степенная зависимость D1=rNa П1 + П2 N1 N1 1) +Пз N1 1) " п, N1 1; d = 1

Марина Построено семейство кривых усталости, соответствующих различным уровням поврежденности П1 + П2 Г в2 1 ч 1 п Г вз 1 ч п1 Г в,л ч =1

N1 N2 1 в. J N3 1 ^ "& Nl (в1)

Билинейное правило Мэнсона суммирования повреждений Процесс усталости разделен на фазы зарождения трещины и ее распространения. Правило линейного суммирования повреждений применяется к каждой фазе отдельно

и остаточный ресурс. Помимо этого технологические дефекты являются только одной из причин исчерпания остаточного ресурса и не могут определять всего ресурса в целом.

Приложения методов распознавания образов для оценки технических состояний обследуемых зданий и сооружений общеизвестны. Достаточно широко применяется в практике диагностирования и нетрадиционная задача распознавания образов в условиях неоднозначных «указаний учителя», позволяющая расширить область применения теории классификации при исследовании сложных систем. Разработаны оригинальные методы синтеза и анализа непараметрических алгоритмов распознавания образов при «неидеальном учителе», установлены их асимптотические свойства и зависимость от вероятностных особенностей обучающих выборок. В РФ эти методы при прогнозировании долговечности не получили распространение.

Разработана также экспертная система «Строитель», предназначенная для определения и оценки эксплуатационной надежности жилых и гражданских зданий. Для этой системы характерны все недостатки, присущие экспертным системам.

В стадии разработки — второй уровень экспертной системы, предназначенный для планирования и оптимизации проведения ремонта (реконструкции) зданий. Основная задача ЭС этого уровня — проанализировать данные по реальному состоянию отдельных элементов зданий, выявить закономерность их изменения (старения), сравнить остаточный ресурс каждого элемента с требуемыми сроками надежной эксплуатации, назначить комплекс необходимых мероприятий (капитальный ремонт, реконструкция и т. д.) и оптимизировать его параметры с учетом фактического состояния и многокритериальных требований реальной ситуации. Экспертные системы второго уровня основываются на данных экспертных оценок технического состояния объектов, что не исключает субъективизма оценки, и требуют для своего осуществления достаточно большого количества квалифицированных экспертов, имеющих опыт оценки состояния объектов, остаточный ресурс которых определяется.

Необходимо отметить, что используемые в РФ методы оценки долговечности или остаточных ресурсов конструкций или сооружений на практике свою эффективность не подтвердили, точность прогноза не обеспечивается, достоверность прогноза в большинстве случаев сомнительна.

Под долговечностью в настоящее время принято понимать свойство объекта сохранять свою работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и регламентов. Необходимо рассматривать методики

www.rifsm.ru научно-технический и производственный журнал

прогноза как научно обоснованного суждения о возможных состояниях объекта или системы в будущем и (или) об альтернативных путях и сроках наступления этих состояний, что требует формализации понятия, описания и оценки состояния с учетом прогноза. Этого ни одна из представленных методик не решает.

В последнее время появились работы, в которых делаются попытки применения одной из гипотез накопления повреждений, представленных в табл. 3. Но ощутимого успеха эти попытки не принесли, так как изначально эти гипотезы были получены обобщением результатов испытаний металлов и предназначались для прогнозирования поведения металлов.

Повсеместно из-за сложности определения и отсутствия достоверной и надежной методики долговечность подменяется другими параметрами (морозостойкостью, коэффициентом стойкости, долговечности, трещино-стойкости, различными параметрами, в том числе и комплексными, состоящими из двух и более характеристик). Имеет место тенденция разработки комплексного показателя свойств цементных бетонов [9].

В связи с этим возникает задача повышения информативности используемых в процессе проектирования характеристик свойств или параметров бетона. Общеизвестно, что увеличение числа параметров, используемых для описания состояния бетона с одного до двух и более, приводит к резкому увеличению информативности.

Понимая это, многие ученые предпринимали попытки повышения информативности учитываемых параметров увеличением их числа или применением относительных характеристик, которые могут быть названы комплексными марками или классами, как это показано в табл. 4.

Практика показала недостаточную информативность выбираемых параметров, из информатики известно, что подобного типа попытки информативность не повышают.

Известны многочисленные случаи преждевременного разрушения бетонов относительно высокой морозостойкости и наоборот относительно длительной службы конструкций из бетона невысокой морозостойкости. Выявлено, что не полностью насыщенные водой лабораторные образцы циклическим замораживанием и оттаиванием разрушить не удается. Известно, что бетон в реальных конструкциях насыщается водой частично. Установлено также, что повышение прочности не является гарантией долговременной службы бетона в различных условиях. В свое время анализ состояния бетона ж/б шпал показал, что характер разрушения их не зависит от отпускной прочности и технологии изготовления.

Известно, что результаты, полученные во время лабораторных исследований, в той или иной степени отличаются от истинных значений, характеризующих изучаемое свойство материала. Это является следствием того, что, во-первых, порядок изготовления и испытания образцов в какой-то степени отличается от установленных нормами, во-вторых, сказываются погрешности испытательного оборудования и ошибки самого экспериментатора, в-третьих, немаловажную роль играет изменчивость свойств исходных материалов. Случайные причины невозможно определить заранее, а тем более учесть количественно. В результате влияния случайных факторов полученные значения одного и того же показателя являются случайными. А случайные показатели не могут характеризовать свойства материала. Путем статистической обработки результатов можно установить истинное значение изучаемого свойства материала. При этом также обнаруживается картина изменчивости свойства и некоторые его закономерности, что способствует управлению процессом испытания и надлежащему контролю над ним. Развитие системы

Таблица 4

Автор или разработчик Учитываемые параметры

Г.Д. Дибров Кубиковая и призменная прочности дополнены изучением прочности на растяжение

М.М. Селимов, Г.Д. Цискрели Дополнено прочностью на растяжение при изгибе

М.М.Селимов Дополнено нижним и верхним уровнями трещинообра-зования

Н.В. Свечин, В.Н. Пунагин Дополнено модулем упругости

В.Н. Пунагин Дополнено модулем сдвига, коэффициентом упругости, пластичности и Пуассона

С.А. Миронов, Е.Н. Малинский Дополнительно усадка и ползучесть бетона, пластическая усадка

С.А. Миронов, П.П. Будников, С.М. Рояк Дополнительно изменение степени гидратации цемента

С.А. Миронов, П.П. Будников, С.М. Рояк Количество негидратирован-ных зерен клинкера

С.А. Миронов, М.М. Селимов Количество и вид микротрещин

С.А. Миронов, Е.Н. Малинский Водонепроницаемость, объемное водопоглощение, объемная масса, наличие трещин на поверхности

Повсеместно Сопоставление с бетонами нормального твердения

Повсеместно Сопоставление с водонасы-щенными бетонами

(бетона) во времени мы пытаемся измерить параметрами, замеряемыми в конкретное время и никакого отношения к изменению во времени не имеющими. Иначе говоря, осуществляется попытка измерить скорость перемещения системы (бетона) во времени параметрами, никакого отношения к скорости не имеющими.

Целью оценки состояния бетона является установление степени его эксплуатационной пригодности. Эксплуатационная пригодность определяется совокупностью требований к его строительно-техническим свойствам. Например, в условиях работы бетона в составе покрытия автомобильных дорог он испытывает совместное действие эксплуатационных воздействий (динамического воздействия и агрессивной среды) и воздействие окружающей среды (преимущественно климата). В процессе эксплуатации меняются практически все характеристики бетона, то есть меняется состояние бетона от исходного к состоянию на момент исследования. Иначе говоря, сложная система бетон перемещается во времени от какого-то начального состояния к конечному состоянию (предельному), и нужно определить время, за которое это перемещение осуществляется (долговечность или остаточный ресурс).

Очевидно, что необходимо перейти к проектированию и использованию бетонов комплексных марок, которые должны учитывать помимо условий эксплуатации и заданную долговечность конструкции или сооружения, в составе которой предполагается использование проектируемого бетона.

Авторами разработан один из возможных способов решения этой проблемы, который апробирован на практике и может быть представлен заинтересованным лицам.

Основные выводы и предложения:

Ы -- - ® июнь 2010 27

зованных для строительства в течение последних 30—35 лет.

— основные свойства бетона, определяющие с точки зрения эксплуатации конструкции или сооружения на основе проектируемого бетона (водонепроницаемость, морозостойкость, стойкость в условиях воздействия конкретных сред, модуль упругости, стабильность свойств бетона во времени и т. п.);

— условия эксплуатации проектируемого бетона (возможно с разбивкой на категории);

— долговечность проектируемого бетона в конкретных условиях (с разбивкой по группам долговечности);

перечень цементов с учетом условий эксплуатации, которые могут быть использованы для приготовления бетона (включая ограничения по дисперсности или по гранулометрическому составу цемента, минералогическому составу и т. п.).

Список литературы

МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ «СТРОЙМЕХДНИКА» +7(4872)701 400

Надежные и качественные комплектующие:

Предохранительные клапаны

Машиностроительное предприятие «СтройМеханика», РФ, г. Тула, пос. Рудакове, ул. Люлина, д. 6А; Тел/факс +7 (4872) 701 400; е mail: info(5)penobet.ru www.stroymehanika.ru

www.rifsm.ru научно-технический и производственный журнал í^