ООО «Агама»
| Рунит Ремонт бетона и камня (М300) Безусадочный тиксотропный ремонтный состав | ||
| Цвет: | Серый | |
| Применение: | Для ремонта бетонных, железобетонных, кирпичных и каменных конструкций. | |
| Рабочие основания: | Бетон, железобетон, кирпич и камень | |
| Расход: | 2,0 кг/м2/1 мм | |
Материал предназначен для нанесения на горизонтальные и вертикальные поверхности, а также в труднодоступных местах бетонных, железобетонных, кирпичных и каменных конструкций.
| Рунит Ремонт бетона и камня (М500) | ||
| Цвет: | Серый | |
| Применение: | Для ремонта бетонных, железобетонных, кирпичных и каменных конструкций | |
| Рабочие основания: | Бетон, железобетон, кирпич и камень | |
| Расход: | 2,0 кг/м2/1 мм | |
Материал предназначен для нанесения на горизонтальные и вертикальные поверхности, а также в труднодоступных местах бетонных, железобетонных, кирпичных и каменных конструкций..jpg-1000x1000.jpg)
Для ремонта железобетонных балок, колонн, ригелей, стеновых панелей, ребристых плит, монолитных железобетонных, кирпичных и каменных конструкций. Для ремонта конструкций подверженных воздействию морской воды, агрессивных сред, минеральных масел, многократному замораживанию оттаиванию. Тиксотропный, безусадочный. На основе портландцемента и кварцевого заполнителя (1,25 мм).
| Рунит Ремонтный литьевой состав | ||
| Цвет: | Серый | |
| Применение: | Для ремонтных работ и изготовления новых конструкций методом бетонирования | |
| Рабочие основания: | Бетон, железобетон, камень | |
| Расход: | 2250 кг/м3 | |
Смесь сухая литьевая, безусадочная на основе портландцемента для ремонта бетонных и железобетонных конструкций, а также для изготовления новых конструкций методом бетонирования.
• Ремонт элементов бетонных и железобетонных конструкций, где требуется обеспечить высокую прочность на сжатие, а так же подверженных многократному нагружению: железобетонные балки, фермы, колонны, ригеля, ребристые плиты, лестничные марши, диафрагмы и пояса жесткости, фундаменты оборудования, подпорные стены и пр. • Ремонт бетонных полов. • Ремонт конструкций подверженных воздействию морской воды, агрессивных сред, минеральных масел, многократному замораживанию оттаиванию. • Заполнение пустот и восстановление сплошности в бетонных и железобетонных конструкциях методом инъекции или бетонирования. • Омоноличивание опорных частей оборудования. • Изготовление высокопрочных, тонкостенных, густоармированных конструкций. • Крепление анкеров в бетонных конструкциях и скальных породах.
| Рунит Инъекционный высокопрочный | ||
| Цвет: | Бежевый | |
| Применение: | Для ремонта и усиления бетонных и каменных конструкций методом инъектирования | |
| Рабочие основания: | Бетон и камень | |
| Расход: | 1800 кг/м3 | |
Для усиления бетонных и каменных конструкций методом инъектирования.
Для инъектирования зон отслоения терразитовых/ каменных штукатурок. Для ремонта трещин методом инъектирования. Для омоноличивания опорных частей оборудования. Для крепления анкеров в бетонных конструкциях и скальных породах. Сухая смесь на основе портландцемента и тонкодисперсного наполнителя (0,1 мм).
| Рунит Ремонтный быстротвердеющий состав | ||
| Цвет: | ||
| Применение: | Быстросхватывающийся безусадочный тиксотропный ремонтный состав | |
| Рабочие основания: | Бетон, железобетон, кирпич и камень | |
| Расход: | 1,9 кг/м2/1 мм | |
Материал предназначен для нанесения на горизонтальные и вертикальные поверхности, а также в труднодоступных местах бетонных, железобетонных, кирпичных и каменных конструкций.
Для ускоренного ремонта. Ремонт железобетонных балок, колонн, ригелей, стеновых панелей, ребристых плит, монолитных железобетонных кирпичных и каменных конструкций. Ремонт конструкций подверженных воздействию морской воды, агрессивных сред, минеральных масел, многократному замораживанию оттаиванию. Быстросхватывающийся, безусадочный, тиксотропный.
| Рунит Ремонтный быстротвердеющий финишный | ||
| Цвет: | Серый | |
| Применение: | Для ремонта дефектов глубиной 1-5 мм на горизонтальных и вертикальных поверхностях бетонных, железобетонных и каменных конструкций. | |
| Рабочие основания: | Бетон, железобетон, кирпич и камень | |
| Расход: | 1,8 кг/м2/1 мм | |
Материал предназначен для нанесения на горизонтальные и вертикальные поверхности, а также в труднодоступных местах бетонных, железобетонных, кирпичных и каменных конструкций.
| Рунит Мульти-ремонт (белый) Шпаклевочная ремонтная смесь | ||
| Цвет: | Белый (Возможна колеровка) | |
| Применение: | Для выравнивания и восполнения утрат минеральных поверхностей | |
| Рабочие основания: | ||
| Расход: | 1800 кг/м3 | |
Для выравнивания поверхности и восполнения локальных утрат (выбоин, сколов) природного камня, в том числе на проступях лестничного марша.
Для внутренних и наружных работ. Сухая шпаклевочная смесь универсальная. Возможна колеровка по образцу. Может подвергаться шлифованию и полировке. На основе минерального вяжущего, содержит тонкодисперсный заполнитель (0,1 мм). Быстротвердеющий, безусадочный, тиксотропный с высокой адгезией к основанию.
| Рунит Мульти-ремонт (серый) Шпаклевочная ремонтная смесь | ||
| Цвет: | Серый | |
| Применение: | Для выравнивания и восполнения утрат минеральных поверхностей. | |
| Рабочие основания: | Природный и искусственный камень | |
| Расход: | 1800 кг/м3 | |
Для выравнивания поверхности и восполнения локальных утрат (выбоин, сколов) природного камня, в том числе на проступях лестничного марша.
Для внутренних и наружных работ. Сухая шпаклевочная смесь универсальная. Возможна колеровка по образцу. Может подвергаться шлифованию и полировке. На основе минерального вяжущего, содержит тонкодисперсный заполнитель (0,1 мм). Быстротвердеющий, безусадочный, тиксотропный с высокой адгезией к основанию.
| Цвет: | Серый | |
| Применение: | Для ремонта бетонных и железобетонных конструкций методом мокрого и сухого торкретирования | |
| Рабочие основания: | Бетон, железобетон | |
| Расход: | 2100 кг/м3 | |
Для ремонта бетонных и железобетонных конструкций методом мокрого и сухого торкретирования.
Новое строительство — Строительство резервуаров, емкостей, башен, в том числе питьевого водоснабжения. — Строительство элементов гидротехнических сооружений. — Гидроизоляция гидротехнических сооружений. — Окончательная отделка штолен, туннелей, шахт. — Крепление строительных котлованов. — Крепление скальных стен и откосов. — Подведение контропор и фундаментов под сооружения. Ремонт — Восстановление защитного слоя бетона. — Восстановление профилей. — Ремонт повреждений, вызванных износом, кислотами, газами, огнем, взрывами, морозами и чрезмерной нагрузкой. — Устранение дефектов строительства бетонных конструкций. — Реконструкция железнодорожных и автомобильных туннелей. — Усиление конструкций из кладки и бетона. — Огнеупорная облицовка. Сухая смесь на основе портландцемента. Возможен выпуск по заказу со специальными свойствами.
Специальные смеси для ремонта восстановления и гидроизоляции бетона и железобетонных конструкций.
Статьи компании «ТОВ «ЦГіП» (Центр гидроизоляции и кровли)»Гидроизоляция и восстановление бетона – ТМ ГіСіВ
Специальные смеси для ремонта восстановления и гидроизоляции бетона и железобетонных конструкций.
ТМ ГіСіВ – гидроизоляция и восстановление бетона.
Купить специальные смеси для ремонта восстановления и гидроизоляции бетона
Гидроизоляция и восстановление бетона – ТМ ГіСіВ. Для решения вопросов гидроизоляции, восстановления, ремонта или реставрации бетона разработаны и применяются ремонтные составы имеющие в своем составе специальные добавки, которые обладают специальными реологическими свойствами, которые гарантируют высокую тиксотропность (способность к сцеплению в неподвижном состоянии и пластичность при движении, перемешивания) во время укладки. Данные составы отлично подходят для гидроизоляции, ремонта и восстановления геометрии бетонных, цементно-песчаных, кирпичных поверхностей и это все благодаря пластичности и высокой способности к сцеплению.
Данные смеси придают ремонтируемым конструкциям непроницаемость и долговечность затвердевшего состава, обладают высокой стойкостью к циклам замораживания-оттаивания.
Также восстановленные конструкции получают защиту от влаги и воды. Прекрасно подходят для капитального ремонта самых сложных конструкций, находящихся в самых различных условиях как размещения так и эксплуатации, в том числе и морских сооружений и дамб, разрушенных воздействием сульфатов и хлоридов. Для выполнения данных видов работ предлагаем ТМ ГіСіВ, материалы которой обладают необходимыми гидроизоляционными и восстановительными свойствами.
Мы Вам поможем решить проблемы с гидроизоляцией любой сложности! Консультация бесплатная. Выезд специалиста для осмотра. Звоните! +38 (044) 351 12 74, +38 (067) 504 99 69
Специальные цементные составы для реставрации, восстановления бетона и железобетона:Специальные цементные составы “MINOVA” для реставрации, восстановления бетона и железобетона
| Цементный состав Minova СТ – 2: Для реставрации и восстановления бетона и железобетона, с зернистостью заполнителя до 2 мм | |
| Цементный состав Minova СТ – 6:Для реставрации и восстановления бетона и железобетона, с зернистостью заполнителя до 6 мм | |
Цементный состав Minova СТ – D: Используется для ремонта бетонных или железобетонных конструкций дорог и мостов. | |
| Цементный состав Minova СТ – A/S: Используется в системе ремонта строительными растворами СТ-2 и СТ-6, как связывающей слой а также для защиты корозии стальной арматуры | |
| Цементный состав Minova MINOTOP 25: Используется для ремонта трещин в кирпичной кладке и бетоне а также заполнения пустот в строительных конструкциях. | |
| Цементный состав Minova MINOTOP 60: Используется для ремонта трещин заполнения пустот в строительных конструкциях . | |
| Цементный состав Minova MINOTOP HF: Предназначен для ремонта и восстановления бетонных и железобетонных конструкций | |
Цементный состав TORKET FT-30: Однокомпонентный материал, состав которого основан на сульфатно-шлаковом цементе, выбранных заполнителях, а также активирующих веществ и модифицирующих смесях. | |
| Цементный состав MINOSTOP: Возможность остановки течи фильтрующей воды, изоляция и уплотнение стен, почвы и кровли выработок, водохранилищ и туннелей | |
| Цементный состав MINOBOND: Предназначен для ремонта и восстановления бетонных, железобетонных и сопряженных конструкций, в частности, для ремонтных работ с быстрой сдачей ремонтируемого элемента бетонной конструкции в эксплуатацию. | |
| Цементный состав Minova СТ – W: Используется для ремонта бетонных или железобетонных конструкций дорог и мостов |
Выезд специалиста для осмотра, Профессиональные мастера. Самые современные технологии. Наши специалисты абсолютно бесплатно разработают технологию для решения вашей проблемы!
Мы гарантируем качество своей работы!
cgip@ukr.
net
Звоните прямо сейчас!
Сухие смеси для ремонта бетона
Основные причины, по которым железобетонные конструкции приходят в негодность — климатические — влага, проникающая в поры материала, замерзая, наносит ему ощутимый вред, если он не пропитан защитным слоем. Действуют так же прочие погодные факторы, вибрационные и иные нагрузки. И, к сожалению, нередко бывает, что качество строительства не соответствует заявленным стандартам качества. Так же в нашей практике часто встречаются жби-конструкции, возведённые много лет назад, когда стандарты и технологии существенно отличались от современных.
Изучив все нюансы, мы разработали собственную серию цементных смесей для ремонта бетона, включающую в себя наши знания об условиях эксплуатации, технологических особенностях конструкций и все современные знания о ремонтных составах.
Виды составов для ремонта бетона
Основные требования к сухим смесям, используемым для реставрации бетона, следующие:
- Низкая текучесть (она же — высокая вязкость).
- Повышенная адгезия — проникновение в структуру старого бетона.
- Безусадочность.
- Большая прочность, чем у ремонтируемого бетона.
- Быстрое схватывание.
- Тикстотропия состава.
Кроме общих требований существуют специальные — их наличие зависит от типа ремонтируемой бетонной конструкции. В нашей практике наиболее распространены дорожные конструкции — автомобильные и железнодрожные мосты, виадуки, путепроводы. В силу жёстких экспуатационных нагрузок они требуют повышенной защиты от влаги, вибраций и химикатов, а значит, самых лучших ремонтных смесей.
Тиксотропные смеси для ремонта бетона и железобетона
Тиксотропная смесь, помимо привычных для высококачественных составов цементов, минеральных наполнителей и модифицирующих добавок содержит армирующее волокно — аналогичное используется сегодня для самых долговечных фибробетонов. Данный наполнитель когда-то стал революционным в строительстве, т.к. облегчая вес конструкции, он повышает её прочность и долговечность до недостижимого ранее уровня.
Пример тиксотропной смеси — /products-view/fibrorastvor/ продукция нашей компании. Она обладает следующими характеристиками:
- Предел прочности на сжатие не менее 60 МПА
- Водоудерживающая способность не менее 95%
- Марка морозостойкости — F300
- Марка водопреницаемости не менее W12
Использованная совместно с изолирующим составом, такая тиксотропная смесь и представляет из себя то, что можно назвать «современными технологиями» в строительстве и ремонте бетона.
Ремонт трещин в бетоне
Самая распространённая проблема, требующая ремонта в бетонных конструкциях, особенно с жёсткими механическими и вибрационными нагрузками — трещины. Нередко с ними сталкиваются и простые владельцы жилой и нежилой недвижимости.
Выбор материала для ремонта трещин в таком бетоне смесями зависит от характера и серьёзности трещин — глубины и ширины, состояния состава вокруг них. Важную роль играет наличие железной арматуры в бетоне — если он оголён, его необходимо обработать от коррозии, изолировать специальным составом и только потом переходить к ремонту самого бетона.
Если отремонтированный бетон будет находится в условиях высокой влажности, иногда имеет смысл использовать гидроизоляционный состав:
Обращайтесь в наш отдел продаж — [email protected] или звоните по телефону: +7(495)249-11-12, и мы сообщим вам всю необходимую информацию о наших товарах и услугах
Составы и сухие смеси для ремонта поверхности и трещин в бетоне от Мапей
Ремонт и восстановление бетона являются экономически более выгодными, чем полная замена железобетонных конструкций. Современные технологии помогают быстро и качественно отремонтировать любые поверхности из железобетона и бетона, полностью восстанавливая внешний вид и несущие свойства конструкции. Но не следует забывать, что многократный ремонт с использованием неправильно подобранных материалов ведет не только к удорожанию стоимости ремонта, но и к большему разрушению самой бетонной конструкции.
Поэтому материалы для ремонта и восстановления бетона нужно подбирать с обобой тщательностью. Мы советуем использовать составы и смеси для ремонта бетона от Мапей.
Материалы для защиты арматуры
Мапей Мапефер 1К представляет собой однокомпонентный раствор, основанный на порошковых полимерах, цементных вяжущих и ингибиторах коррозии. Произведён в соответствии с формулами, разработанными в исследовательских лабораториях компании Mapei, для нанесения на арматурные стержни и предотвращения образования ржавчины. При смешивании с водой Мапефер 1К становится удобоукладываемым и лёгким в нанесении раствором. Область применения раствора: антикоррозийная защита арматурных стержней в бетоне; увеличение адгезии для строительных растворов.Также может использоваться для подземных бетонных конструкций.
Сухие смеси и составы для ремонта бетона
Компания Мапей специализируется на производстве большого количества разновидностей строительных смесей, в том числе — сухих смесей и составов для ремонта бетона.
Ниже перечислены некоторые из них, все эти материалы для ремонта бетона можно купить в нашем магазине..
Mapei ARB 10 и ARB 10F представляют собой безусадочную быстротвердеющую смесь для ремонта бетона и железобетона (например, элементов конструкций мостов, аэродромных и дорожных покрытий). Для повышения эксплуатационных свойств смесь содержит полимерную фибру.
Мапей Мапеграут Тиксотропик представляет собой безусадочную быстротвердеющую смесь для ремонта бетона, которая содержит полимерную фибру и имеет компенсируемую усадку. Размер заполнителя смеси Mapegrout Thixotropic составляет максимум 3 мм, а толщина нанесения составляет от 10 до 35 мм. При смешивании с водой получается не расслаивающаяся, устойчивая к истиранию бетонная смесь тиксотропного типа (т. е. не сползает с поверхности при нанесении), что позволяет её применять на вертикальных и потолочных поверхностях без устройства опалубки. В затвердевшем состоянии Мапеграут Тиссотропико становится высокопрочным бетоном, обладающим высокой адгезией к бетону и стали и имеющим превосходные показатели по водонепроницаемости и морозостойкости.
Мапей Mapegrout Hi-Flow – это безусадочная быстротвердеющая бетонная смесь наливного типа (серого цвета), содержащая полимерную фибру, предназначенная для ремонта бетонных и железобетонных конструкций.
Клей для ремонта бетона Eporip предназначен для монолитного соединения трещин в бетоне. Клей Eporip представляет собой слегка тиксотропную пасту с возможностью нанесения кистью. Его можно наносить как на горизонтальные, так и на вертикальные поверхности. Полимеризация клея происходит без усадки. После отверждения клей Эпорип обладает отличными диэлектрическими и механическими свойствами, становится водостойким и имеет высокую адгезию к бетону и стали. Клей Eporip – двухкомпонентный, у него компонент А — чёрного цвета, а компонент В — белого цвета.
Сухие смеси, составы, материалы для ремонта поверхности бетона и трещин в бетоне вы можете купить в нашем магазине, цена устроит.
Недостаточно прав для комментариев
Ремонт бетона — Структурные повреждения — Бетонная сеть
Трещины заделаны и залиты эпоксидной смолой для восстановления прочности.
Лотос Контракторс
Когда трещина влияет на характеристики конструкции, мы отремонтируем ее, чтобы восстановить ее структурные свойства. Инъекция эпоксидной смолы обычно является основой для этого типа ремонта с добавлением армирования или без него. Введенная эпоксидная смола на самом деле прочнее бетона и может восстановить прочность бетона, но если есть основная проблема, такая как перегрузка конструкции или какое-либо условие движения, бетон просто снова треснет в другом месте.
При коррозии арматуры и расслаивании бетонного покрытия железобетон марки
может быстро терять прочность. Университет штата Орегон
Чтобы использовать впрыск эпоксидной смолы для ремонта трещины, трещину сначала очищают пылесосом или промывают водой, чтобы удалить грязь или загрязнения. Затем трещины на поверхности заделываются эпоксидным гелем, чтобы предотвратить вытекание введенной эпоксидной смолы. Устанавливаются инжекторные и вентиляционные порты и впрыскивается эпоксидная смола.
Высокое давление не используется, так как это может фактически расширить трещины.После того, как трещины заполнены, отверстия и поверхностные уплотнения удаляются, как правило, путем шлифовки поверхностей заподлицо с бетонной матрицей. Инжекция эпоксидной смолы также успешно использовалась для устранения расслоения поверхности плит. Узнайте больше о закачке трещин.
Когда бетон слишком испорчен для заливки эпоксидной смолы, весь непрочный бетон удаляется и укладывается новый бетон. Очевидно, что необходимо уделить особое внимание стабилизации конструкции перед удалением поврежденного бетона с помощью подпорок или других средств.Еще раз, секрет успешного ремонта такого рода заключается в подготовке. Не должно оставаться испорченного бетона, и в любом месте, где арматура подверглась коррозии, бетон должен быть полностью удален вокруг стержней, обеспечив зазор не менее ¾ дюйма со всех сторон. Затем сталь очищают от свободных продуктов коррозии (ржавчины). Если поперечное сечение стали значительно уменьшилось, новая сталь будет привязана к существующей стали перед заменой бетона.
Полноценный ремонт требует установки новой стали и ее привязки к существующему бетону.Прикладная инженерия и технологии
Как и в большинстве отремонтированных областей, края отремонтированных областей должны быть обрезаны под углом 90 градусов. Перьевых краев следует избегать любой ценой. Конфигурация ремонтируемого участка должна быть максимально простой и предпочтительно квадратной. Отличным и довольно простым источником дополнительной информации об этом методе является Руководство ICRI по подготовке поверхности для ремонта изношенного бетона в результате коррозии арматурной стали, Руководство №03730.
Если необходимо усиление, используются различные методы, в том числе простое увеличение размера бетонного элемента и внешнее армирование. Внешнее армирование часто выполняется путем приклеивания какой-либо гибкой арматуры, такой как углеродное или стекловолокно, к внешней стороне бетонного элемента, а затем покрывается уложенным бетоном, затертым бетоном или торкрет-бетоном.
Рекомендуемые товары
%PDF-1.5 % 78 0 объект > эндообъект внешняя ссылка 78 508 0000000016 00000 н 0000011172 00000 н 0000011301 00000 н 0000011343 00000 н 0000012774 00000 н 0000012810 00000 н 0000012921 00000 н 0000013034 00000 н 0000013148 00000 н 0000014155 00000 н 0000014493 00000 н 0000015096 00000 н 0000015720 00000 н 0000016071 00000 н 0000016463 00000 н 0000016976 00000 н 0000017570 00000 н 0000017658 00000 н 0000018252 00000 н 0000018903 00000 н 0000020045 00000 н 0000021109 00000 н 0000022159 00000 н 0000023186 00000 н 0000023301 00000 н 0000024323 00000 н 0000025081 00000 н 0000025996 00000 н 0000028646 00000 н 0000030342 00000 н 0000034852 00000 н 0000039778 00000 н 0000039891 00000 н 0000040016 00000 н 0000040132 00000 н 0000040155 00000 н 0000040233 00000 н 0000040347 00000 н 0000040420 00000 н 0000040649 00000 н 0000041023 00000 н 0000041251 00000 н 0000041397 00000 н 0000041550 00000 н 0000041899 00000 н 0000042045 00000 н 0000042198 00000 н 0000042658 00000 н 0000042996 00000 н 0000043062 00000 н 0000043180 00000 н 0000054051 00000 н 0000054090 00000 н 0000054445 00000 н 0000054542 00000 н 0000054695 00000 н 0000055083 00000 н 0000055471 00000 н 0000055859 00000 н 0000056030 00000 н 0000056175 00000 н 0000056404 00000 н 0000056675 00000 н 0000056906 00000 н 0000057052 00000 н 0000057197 00000 н 0000057271 00000 н 0000057327 00000 н 0000057372 00000 н 0000057403 00000 н 0000057477 00000 н 0000059619 00000 н 0000059948 00000 н 0000060014 00000 н 0000060130 00000 н 0000062272 00000 н 0000062758 00000 н 0000063121 00000 н 0000063195 00000 н 0000063268 00000 н 0000063341 00000 н 0000063795 00000 н 0000063869 00000 н 0000064325 00000 н 0000064399 00000 н 0000064853 00000 н 0000064927 00000 н 0000065377 00000 н 0000065451 00000 н 0000065908 00000 н 0000065982 00000 н 0000066436 00000 н 0000066510 00000 н 0000066967 00000 н 0000067041 00000 н 0000067496 00000 н 0000067570 00000 н 0000068027 00000 н 0000068101 00000 н 0000068556 00000 н 0000068630 00000 н 0000069089 00000 н 0000069163 00000 н 0000069623 00000 н 0000069697 00000 н 0000070148 00000 н 0000070222 00000 н 0000070678 00000 н 0000070752 00000 н 0000071209 00000 н 0000071283 00000 н 0000071736 00000 н 0000071810 00000 н 0000072267 00000 н 0000072341 00000 н 0000072798 00000 н 0000072872 00000 н 0000073329 00000 н 0000073403 00000 н 0000073861 00000 н 0000073935 00000 н 0000074394 00000 н 0000074468 00000 н 0000074924 00000 н 0000074998 00000 н 0000075451 00000 н 0000075525 00000 н 0000075980 00000 н 0000076054 00000 н 0000076507 00000 н 0000076581 00000 н 0000077037 00000 н 0000077111 00000 н 0000077571 00000 н 0000077645 00000 н 0000078101 00000 н 0000078175 00000 н 0000078634 00000 н 0000078708 00000 н 0000079165 00000 н 0000079239 00000 н 0000079694 00000 н 0000079768 00000 н 0000080223 00000 н 0000080297 00000 н 0000080753 00000 н 0000080827 00000 н 0000081278 00000 н 0000081352 00000 н 0000081807 00000 н 0000081881 00000 н 0000082338 00000 н 0000082412 00000 н 0000082870 00000 н 0000082944 00000 н 0000083397 00000 н 0000083471 00000 н 0000083928 00000 н 0000084002 00000 н 0000084457 00000 н 0000084531 00000 н 0000084989 00000 н 0000085063 00000 н 0000085517 00000 н 0000085591 00000 н 0000086049 00000 н 0000086123 00000 н 0000086577 00000 н 0000086651 00000 н 0000087108 00000 н 0000087182 00000 н 0000087637 00000 н 0000087711 00000 н 0000088169 00000 н 0000088243 00000 н 0000088699 00000 н 0000088773 00000 н 0000089227 00000 н 0000089301 00000 н 0000089751 00000 н 0000089825 00000 н 00000
00000 н 00000 00000 н 00000 00000 н 00000 00000 н 0000000000 н 00000
00000 н 0000091866 00000 н 0000091940 00000 н 0000092394 00000 н 0000092468 00000 н 0000092923 00000 н 0000092997 00000 н 0000093453 00000 н 0000093527 00000 н 0000093983 00000 н 0000094057 00000 н 0000094510 00000 н 0000094584 00000 н 0000095039 00000 н 0000095113 00000 н 0000095566 00000 н 0000095640 00000 н 0000096093 00000 н 0000096167 00000 н 0000096618 00000 н 0000096692 00000 н 0000097147 00000 н 0000097221 00000 н 0000097675 00000 н 0000097749 00000 н 0000098200 00000 н 0000098274 00000 н 0000098728 00000 н 0000098802 00000 н 0000099252 00000 н 0000099326 00000 н 0000099784 00000 н 0000099858 00000 н 0000100310 00000 н 0000100384 00000 н 0000100833 00000 н 0000100907 00000 н 0000101360 00000 н 0000101434 00000 н 0000101887 00000 н 0000101961 00000 н 0000102415 00000 н 0000102489 00000 н 0000102945 00000 н 0000103019 00000 н 0000103474 00000 н 0000103548 00000 н 0000103996 00000 н 0000104070 00000 н 0000104521 00000 н 0000104595 00000 н 0000105048 00000 н 0000105122 00000 н 0000105575 00000 н 0000105649 00000 н 0000106100 00000 н 0000106174 00000 н 0000106623 00000 н 0000106697 00000 н 0000107148 00000 н 0000107222 00000 н 0000107678 00000 н 0000107752 00000 н 0000108206 00000 н 0000108280 00000 н 0000108730 00000 н 0000108804 00000 н 0000109256 00000 н 0000109330 00000 н 0000109784 00000 н 0000109858 00000 н 0000110312 00000 н 0000110386 00000 н 0000110837 00000 н 0000110911 00000 н 0000111368 00000 н 0000111442 00000 н 0000111893 00000 н 0000111967 00000 н 0000112417 00000 н 0000112491 00000 н 0000112941 00000 н 0000113015 00000 н 0000113465 00000 н 0000113539 00000 н 0000113988 00000 н 0000114062 00000 н 0000114515 00000 н 0000114589 00000 н 0000115040 00000 н 0000115114 00000 н 0000115566 00000 н 0000115640 00000 н 0000116094 00000 н 0000116168 00000 н 0000116618 00000 н 0000118507 00000 н 0000128986 00000 н 0000129060 00000 н 0000129399 00000 н 0000129496 00000 н 0000129649 00000 н 0000130086 00000 н 0000130160 00000 н 0000130271 00000 н 0000130664 00000 н 0000130737 00000 н 0000130811 00000 н 0000131228 00000 н 0000131302 00000 н 0000131718 00000 н 0000131792 00000 н 0000132207 00000 н 0000132281 00000 н 0000132693 00000 н 0000132767 00000 н 0000133184 00000 н 0000133258 00000 н 0000133677 00000 н 0000133751 00000 н 0000134170 00000 н 0000134244 00000 н 0000134662 00000 н 0000134736 00000 н 0000135153 00000 н 0000135227 00000 н 0000135643 00000 н 0000135717 00000 н 0000136134 00000 н 0000136208 00000 н 0000136625 00000 н 0000136699 00000 н 0000137117 00000 н 0000137191 00000 н 0000137606 00000 н 0000137680 00000 н 0000138099 00000 н 0000138173 00000 н 0000138588 00000 н 0000138662 00000 н 0000139079 00000 н 0000139153 00000 н 0000139571 00000 н 0000139645 00000 н 0000140062 00000 н 0000140136 00000 н 0000140552 00000 н 0000140626 00000 н 0000141041 00000 н 0000141115 00000 н 0000141530 00000 н 0000141604 00000 н 0000142019 00000 н 0000142093 00000 н 0000142508 00000 н 0000142582 00000 н 0000142993 00000 н 0000143067 00000 н 0000143485 00000 н 0000143559 00000 н 0000143978 00000 н 0000144052 00000 н 0000144465 00000 н 0000144539 00000 н 0000144954 00000 н 0000145028 00000 н 0000145440 00000 н 0000145514 00000 н 0000145930 00000 н 0000146004 00000 н 0000146420 00000 н 0000146494 00000 н 0000146911 00000 н 0000146985 00000 н 0000147401 00000 н 0000147475 00000 н 0000147892 00000 н 0000147966 00000 н 0000148380 00000 н 0000148454 00000 н 0000148870 00000 н 0000148944 00000 н 0000149361 00000 н 0000149435 00000 н 0000149848 00000 н 0000149922 00000 н 0000150338 00000 н 0000150412 00000 н 0000150828 00000 н 0000150902 00000 н 0000151313 00000 н 0000151387 00000 н 0000151805 00000 н 0000151879 00000 н 0000152293 00000 н 0000152367 00000 н 0000152782 00000 н 0000152856 00000 н 0000153272 00000 н 0000153346 00000 н 0000153757 00000 н 0000153831 00000 н 0000154248 00000 н 0000154322 00000 н 0000154737 00000 н 0000154811 00000 н 0000155226 00000 н 0000155300 00000 н 0000155718 00000 н 0000155792 00000 н 0000156206 00000 н 0000156280 00000 н 0000156696 00000 н 0000156770 00000 н 0000157187 00000 н 0000157261 00000 н 0000157678 00000 н 0000157752 00000 н 0000158165 00000 н 0000158239 00000 н 0000158655 00000 н 0000158729 00000 н 0000159141 00000 н 0000159215 00000 н 0000159633 00000 н 0000159707 00000 н 0000160123 00000 н 0000160197 00000 н 0000160611 00000 н 0000160685 00000 н 0000161098 00000 н 0000161172 00000 н 0000161584 00000 н 0000161658 00000 н 0000162073 00000 н 0000162147 00000 н 0000162563 00000 н 0000162637 00000 н 0000163054 00000 н 0000163128 00000 н 0000163547 00000 н 0000163621 00000 н 0000164036 00000 н 0000164110 00000 н 0000164524 00000 н 0000164598 00000 н 0000165012 00000 н 0000165086 00000 н 0000165503 00000 н 0000165577 00000 н 0000165991 00000 н 0000166065 00000 н 0000166474 00000 н 0000166548 00000 н 0000166959 00000 н 0000167033 00000 н 0000167444 00000 н 0000167518 00000 н 0000167931 00000 н 0000168005 00000 н 0000168420 00000 н 0000168494 00000 н 0000168907 00000 н 0000168981 00000 н 0000169394 00000 н 0000169468 00000 н 0000169882 00000 н 0000169956 00000 н 0000170369 00000 н 0000170443 00000 н 0000170858 00000 н 0000170932 00000 н 0000171345 00000 н 0000171419 00000 н 0000171832 00000 н 0000171906 00000 н 0000172320 00000 н 0000172394 00000 н 0000172810 00000 н 0000172884 00000 н 0000173297 00000 н 0000173371 00000 н 0000173786 00000 н 0000173860 00000 н 0000174275 00000 н 0000174349 00000 н 0000174765 00000 н 0000174839 00000 н 0000175257 00000 н 0000175331 00000 н 0000175744 00000 н 0000175818 00000 н 0000176235 00000 н 0000176309 00000 н 0000176722 00000 н 0000176796 00000 н 0000177210 00000 н 0000177284 00000 н 0000177700 00000 н 0000177774 00000 н 0000178188 00000 н 0000178262 00000 н 0000178674 00000 н 0000178748 00000 н 0000179162 00000 н 0000179236 00000 н 0000179648 00000 н 0000179722 00000 н 0000180134 00000 н 0000182007 00000 н 0000182081 00000 н 0000185431 00000 н 0000185777 00000 н 0000194377 00000 н 0000202977 00000 н 0000205498 00000 н 0000211649 00000 н 0000217870 00000 н 0000224091 00000 н 0000225151 00000 н 0000246220 00000 н 0000010456 00000 н трейлер ]/предыдущая 331554>> startxref 0 %%EOF 585 0 объект >поток hspoke=hSaϗk5I\jjCWLRpRZK»CnԨtq :ss nss
Усиление/ремонт железобетонных (ЖБ) балок различными фиброцементными материалами
%PDF-1.
4
%
1 0 объект
>
эндообъект
7 0 объект /Заголовок
/Тема
/Автор
/Режиссер
/Ключевые слова
/CreationDate (D:20220201133601-00’00’)
/ModDate (D:20201215112132+01’00’)
/В ловушке /Ложь
>>
эндообъект
2 0 объект
>
эндообъект
3 0 объект
>
эндообъект
4 0 объект
>
эндообъект
5 0 объект
>
эндообъект
6 0 объект
>
поток
application/pdf
did: 42C2E4A54F09DE118AEBB1A30AFD4B3Dxmp.id: 49350355-c7df-114a-bb60-2419ebf05a54proof: pdfxmp.iid: e40-e61f-a048-95a9-db8cd986cd18xmp.did: 0C1263636B3EEA11943FC556114B5DC8xmp. сделал:42C2E4A54F09DE118AEBB1A30AFD4B3Ddefault
z/qPs,hƈ}`/1qΧTh {7!-%Y47]nwr}|dTĨƄ0SpU=̭őQ!qСамовосстановление трещин в бетоне с использованием бактерий и базальтового волокна
Материалы
В данном исследовании обычный портландцемент Для изготовления бетона используются цемент (OPC), мелкий заполнитель, крупный заполнитель, бактерии Bacillus subtilis, базальтовое волокно и лактат кальция. В этом исследовании использовался OPC с удельным весом 3,1 и тестом цемента в соответствии с индийскими стандартами [26, 27]. Крупный заполнитель размером менее 20 мм (номинальный размер 20 мм) и мелкий заполнитель Зоны II использовались с удельным весом 2.79 и 2,7 соответственно, что соответствует индийским стандартам [28, 29]. Для приготовления бетона использовалась обычная питьевая вода, имевшаяся в лаборатории. Бактерии Bacillus subtilis закупаются у Retron Pro Biotech Ltd., Vizag и показаны на рис. 2. Детали испытаний бактерий приведены в таблице 1. Из этого подтверждается, что приобретенные споры bacillus subtilis являются грамположительными.
бактерии. На основании литературных данных [11, 17] 10 5 КОЕ/мл является оптимальной концентрацией для повышения прочности бетона при той концентрации бактерий, которая используется в данном исследовании.Лактат кальция используется в качестве источника питания для бактерий; он был приобретен у Triveni Chemicals, Гуджарат. На рисунке 3 показан внешний вид лактата кальция. Детали испытаний лактата кальция приведены в таблице 2. Согласно литературным данным [17] 0,5% (от массы цемента) доза лактата кальция была добавлена в бетон для улучшения прочностных свойств.
Порошок спор Bacillus subtilis
Таблица 1 Данные испытаний для идентификации бактерий Рис. 3 Таблица 2 Физические свойства лактата кальция Ко.Пвт. Ltd, Нойда, а детали свойств приведены в таблице 3. На рисунке 4 показан внешний вид базальтовых волокон, использованных в этом исследовании.
Таблица 3 Свойства базальтового волокна Рис. 4 Состав бетонной смеси
В данном исследовании для изготовления бетона использовались OPC, мелкий заполнитель, крупный заполнитель, бактерии Bacillus subtilis, базальтовое волокно и лактат кальция. Для приготовления бетонной смеси используют три водоцементных отношения (0,45, 0,4 и 0,35). Бетонные смеси готовили в соответствии с индийскими стандартами IS: 10262-2009 [30].Основной переменной в бетонной смеси было водоцементное отношение, а дополнительными материалами являются бактерии, лактат кальция и базальтовое волокно. Детали состава смеси приведены в Таблице 4, где контрольная бетонная смесь обозначена как Смесь-1, базальтофибробетон обозначена как Смесь-2, бактериальный бетон показан как Смесь-3, что означает бетон с добавкой 10 5 КОЕ/мл бактерий и 0,5% (от массы цемента) лактата кальция, а бактериальный бетон с заделкой базальтовой фиброй обозначается как Микс-4.
Свойства свежего и затвердевшего бетона изучаются для всех бетонных смесей в соответствии с данными смеси в Таблице 4, чтобы узнать влияние бактерий и базальтового волокна на свойства бетона.
Удобоукладываемость бетона
Удобоукладываемость свежего бетона измеряли с помощью теста на осадку конуса и коэффициента уплотнения (CF) согласно IS: 1199-1956. Значение осадки указывает на жесткость свежей смеси для работы.Еще одним популярным и часто используемым тестом для определения удобоукладываемости бетона является тест CF. Результаты испытаний CF более чувствительны и надежны для низкоудобоукладываемых смесей.
Механические свойства
Свойства твердения бетона измеряются испытаниями на прочность на сжатие и изгиб. Прочность бетона на сжатие испытывали на кубах размером 100×100×100 мм по IS: 516-1959 [31]. Прочность бетона на изгиб испытывали на образцах балок стандартных размеров 500×100×100 мм по IS: 516-1959.
Прочность на сжатие проверяют в возрасте 7, 28 и 56 дней для образцов, отвержденных водой, с использованием машины для испытаний на сжатие. Прочность на изгиб испытывают в возрасте 28 и 56 дней отвержденных водой образцов. Для определения прочности на сжатие и изгиб берут среднее значение трех образцов.
Удельное электрическое сопротивление бетона
Испытание на удельное электрическое сопротивление бетона проводилось для определения качества бетона с точки зрения пустот и внутренних трещин.Испытание проводили в возрасте 7-, 28- и 56-суточных образцов, и для каждого испытания для определения удельного электрического сопротивления бетона использовали среднее значение трех образцов. Для измерения электрического сопротивления бетона был использован Leader RCON TM в заданном месте. Тест проводился на трех кубах для каждой смеси в трех различных условиях: неповрежденные образцы, поврежденные образцы и восстановленные образцы. Удельное электрическое сопротивление ( ρ в Ом∙м) бетона для среднего значения электрического сопротивления (R в Ом∙), длины (l в м) и площади (A в м 2 ) определяется по формуле [17] :
$$\rho = \frac{RA}{l}$$
(1)
Анализ микроструктуры
Для анализа микроструктуры бетона был проведен СЭМ-анализ на машине ZEISS SEM.
Отвержденные через 28 дней образцы собирают и погружают в ацетон, чтобы остановить дальнейший процесс гидратации. Эти собранные образцы готовят в виде кубиков размером 1 см с гладкой поверхностью. Эти образцы были покрыты золотом в аппарате для нанесения покрытий методом напыления для получения изображений СЭМ с высоким разрешением. Одновременно выполняется анализ EDX для определения основных элементов, присутствующих на поверхности.
Рентгеноструктурный анализ (XRD) отложенного материала в трещинах
Отложенный материал в трещине собирают из образцов бетона, чтобы узнать химический состав с помощью XRD-анализа.Собранные образцы измельчали и просеивали с размером частиц 75 мкм.
Ремонт железобетонных конструкций
Джон Брумфилд
Последние
разработки в области ремонта железобетона включают в себя современные электрохимические
методы, которые могут свести к минимуму вмешательство в конструкцию,
важный фактор при реставрации зданий.
| Здание Гувера, Перивейл, Лондон (построено в 1932-35 гг.): впечатляющее пример железобетонной конструкции, в настоящее время занятой Теско |
Мы обычно думают о бетоне как о современном строительном материале, но он является одним из старейших и самых прочных строительных материалов.Его самый ранний известное использование пола хижины в бывшей Югославии, датируемое 5600 г. до н.э.: позже более примечательные примеры включали Великую пирамиду в Гизе и Парфенон в Риме.
Хотя
римляне экспериментировали с бронзовой арматурой, железобетонным
в том виде, в каком мы знаем его сегодня, датируется серединой 19 века после
введение бетона на портландцементе в 1854 году, когда он был запатентован.
Джозеф Аспеден в Уэйкфилде.Армированные сталью лодки и кадки для растений
были сделаны в 1850-х годах, а патент был получен в 1854 году Уильямом
Уилкинсон за метод строительства огнеупорных зданий с использованием полос.
из железа, встроенного в массив бетона. Уилкинсон показал, что понимает
где нужна была натяжная сталь в его плоских потолках, где проволочные канаты
были заделаны по линии натяжения в верхних частях
балки над опорами и в нижних частях в середине пролета.
Сталь
имеет то преимущество, что обладает прочностью на растяжение, которой не хватает бетону,
и очень совместим по своим химическим и физическим характеристикам
как мы увидим позже. Соответствие коэффициентов теплового расширения
имеет решающее значение для универсальности железобетона.
Нравится
каменные и кирпичные, железобетонные конструкции разрушаются под
атака от внешних элементов, таких как урон от замораживания-оттаивания (расширение
замерзшей влаги внутри конструкции по мере ее оттаивания) и эрозии.В композиционном искусственном материале, таком как бетон, есть дополнительные
механизмы, обусловленные большей сложностью его состава. Из
Особую озабоченность сегодня вызывает щелочно-кремнеземная реакция в бетоне.
и коррозия арматурной стали, обе из которых затронуты
по щелочности портландцементного бетона. Портландцемент это
изготавливается путем сжигания компонентов, в том числе извести, в печи и измельчения
в результате получается мелкий порошок.Это дает сильнощелочной материал
который вступает в реакцию с водой и затвердевает.
При добавлении к грубому и
мелкий заполнитель и смешанный с водой, цемент соединяется с
агрегатируется и затвердевает, образуя бетон. Процесс затвердевания (гидратация
реакция) сложна и продолжается в течение многих месяцев, если не лет,
в зависимости от количества воды в смеси. Должен быть избыток
вода для обрабатываемости и поровая сеть поэтому развивается по мере того, как она
высыхает.Избыток гидроксида кальция и других щелочных гидроксидов
присутствуют в порах и образуется раствор с рН от 12,0 до 14,0
(рН 7,0 является нейтральным; значения ниже указывают на кислотность и щелочность
над). Именно эта поровая сеть и содержащиеся в ней растворы
имеют решающее значение для прочности бетона.
ASR возникает, если в смеси используются неправильные агрегаты.
Некоторые кремнеземные
минералы, в том числе кварцы и опалы, реагируют с водой с высокой
щелочная среда для образования силикагеля, материала, используемого для поглощения
влага. Поскольку силикагель набухает при поглощении влаги, материал
может привести к растрескиванию бетона и появлению белых, мокнущих отложений кремнезема
появляться. Во многих случаях ASR поверхностна и безвредна, но непривлекательна.
и трудно поддается лечению.Самое действенное средство — высушить.
структура.
Многие
если не большинство типов бетона, включают некоторые материалы, которые восприимчивы
к АСР. Однако очень немногие структуры демонстрируют признаки значительного ASR.
повреждения, так как реактивные компоненты заполнителя, которые вызывают проблему
расходуются в процессе.
Те районы Соединенного Королевства, где
ASR преобладает, теперь хорошо известны, и ответственные за это карьеры
были идентифицированы.
Хотя щелочность в структуре пор бетона может привести к
для ASR высокое значение pH также обеспечивает защитное покрытие от оксидов
и гидроксиды на поверхности стальной арматуры. Без
этот слой, который известен как «пассивная» пленка, сталь будет
подвергается воздействию воздуха и влаги в порах, что приводит к быстрой коррозии.Это основная химическая причина, по которой железобетон является долговечным.
строительный материал. Слой прочный и самовосстанавливающийся, а также
он может длиться сотни лет, если поддерживается щелочность.
Однако сам пассивный слой может быть атакован хлоридами в
соль и щелочность бетона могут быть уменьшены реакцией
с атмосферным углекислым газом, процесс, известный как «карбонизация».
Углекислый газ, содержащийся в воздухе в количествах около
0,3% по объему, растворяется в воде с образованием слабокислого
решение. В отличие от других кислот, которые могут химически атаковать и травить
поверхность бетона, эта кислота образуется в порах бетона
там, где углекислый газ растворяется в любой присутствующей влаге.Здесь он реагирует с щелочным гидроксидом кальция, образуя нерастворимый
карбонат кальция. Затем значение pH падает с более чем 12,5 до
около 8,5. Процесс карбонизации проходит фронтом через бетон,
с падением рН по фронту. Когда он достигает арматурной стали,
пассивный слой разрушается, когда значение pH падает ниже 10,5. сталь
затем подвергается воздействию влаги и кислорода и подвержен коррозии.
Бетон внутри здания часто газируется полностью без каких-либо признаков износа по мере высыхания бетона, оставляя сталь открытой к воздуху, но не к влаге. Проблемы видны снаружи там, где бетон подвергается воздействию элементов и в определенных ситуациях внутренне, таких как кухни и ванные комнаты, где бетон подвержен конденсации или утечка воды.Внешние фасады особенно уязвимы, особенно где облицовочные панели имеют плохо размещенную стальную обработку, которая находится вблизи поверхность. Карбонизация не должна проникать далеко и бетон качество может быть некачественным.
ИЗНОС ИЗ-ЗА ХЛОРИДА Соль вызывает коррозию по другому механизму. При растворении в
водный хлорид натрия образует универсальный высококоррозионный раствор
ионов натрия (Na+) и ионов хлора (Cl-).
Соль используется для защиты от обледенения
дорог и его присутствие в морской воде является серьезной проблемой для армированных
бетонные конструкции. Очень подвижные ионы хлора рассеиваются через
поры бетона в растворе и места их контакта с
арматурной стали они атакуют пассивный слой. Сталь окисляется в
присутствие воздуха и воды для образования ржавчины, которая имеет объем до
в 10 раз больше израсходованной стали.Так как бетон имеет низкую растяжимость
прочности он треснет, когда всего лишь десятая доля миллиметра
сталь израсходована. Образуются горизонтальные трещины, в результате чего углы
«откол» и поверхности «расслаиваются» по мере того, как бетон арматуры
обложка отклеивается и отваливается листами. Последствие может
можно увидеть на нижней стороне автодорожных мостов и многих зданий и сооружений
у моря.
|
Коррозия стальной арматуры происходит в результате электрохимического процесса
который включает в себя обмен электронами, подобный тому, который происходит
в батарее. Важным элементом механизма является разделение
отрицательно заряженных участков металла или «анодов», где происходит коррозия
и положительно заряженные области или «катоды», где безвредный заряд
происходит уравновешивающая реакция (рис. 1).На аноде железо растворяется
а затем вступает в реакцию с образованием твердого продукта коррозии, ржавчины. ржавчина
образуется на границе раздела металл/оксид, заставляя ранее образовавшийся
оксида от стали и сжатия бетона, вызывая его
расколоть.
При подозрении на коррозию стали в бетоне необходимо провести обследование износа. должно быть проведено для выявления причины, механизма и степени коррозия.Неадекватное расследование может привести к более высоким затратам и некачественный ремонт. Существуют определенные тесты, которые специфичны для оценка коррозии стали в бетоне на основе электрохимического характер коррозионного процесса. Это измерение потенциала полуклетки, измерение удельного сопротивления и измерение скорости коррозии. Дальнейшее обследование этих методов выходит за рамки этой статьи, и чтение список приведен ниже для дальнейшего ознакомления.
ФИЗИЧЕСКИЙ Очевидная вещь, которую нужно сделать при столкновении с коррозионным повреждением, — это
вырежьте поврежденные участки, замените любую сталь, ослабленную потерей сечения
и положить обратно бетон хорошего качества.
Однако есть несколько проблем
при таком подходе:
- резка из области повреждения может остаться много областей, которые вот-вот треснут и откол
- как в результате электрохимической природы процесса коррозии, ремонт может фактически привести к ускорению коррозии в прилегающих участках, особенно с хлоридной коррозией, так как удаление коррозии анода также вызывают потерю защитных катодов вокруг него и образуются новые аноды при обновлении материала
- ремонт может быть визуально навязчивым, так как его очень трудно сопоставить бетон, используемый для ремонта, до цвета и текстуры оригинала, и почти невозможно заставить новый материал выветриться в так же
- обширный удаление бетона требует существенной временной поддержки, добавляя сложности проекта, а также расход
- покрытия
и барьеры могут быть очень эффективными, если количество хлорида в
глубина армирования ниже порога содержания хлоридов или
если глубина карбонизации меньше глубины покрова. проникающий
было показано, что герметики, такие как силоксисиланы, помогают высушить
бетона, если протечки устранены, и количество прямой воды на
бетон уменьшается. Они бесцветны и проникают в
поверхность, оставляя внешний вид без изменений.
проникающий
было показано, что герметики, такие как силоксисиланы, помогают высушить
бетона, если протечки устранены, и количество прямой воды на
бетон уменьшается. Они бесцветны и проникают в
поверхность, оставляя внешний вид без изменений.Однако, силаны не подходят для карбонизированного бетона. Анти-карбонизация покрытия должны перекрывать трещины поверхностные покрытия, чтобы не допустить проникновения углерода диоксид.Однако покрытия, мембраны и герметики бесполезны, если коррозия уже началась, и прямое попадание воды не сведено к минимуму. Покрытия, проникающие покрытия и барьеры также могут быть эффективными. в замедлении или остановке ASR за счет высыхания бетона.
Движение заряженных ионов и разделение анодов и катодов
вдоль стали создает некоторые проблемы, но также предлагает нам некоторые
решения коррозии стали в бетоне, так как коррозия может
остановить, превратив всю сталь в катод (рис.
1).Готово
путем размещения внешнего анода на поверхности или встраивания его в
бетон (рис. 2). Источник питания постоянного тока, известный как трансформаторный выпрямитель,
затем будет пропускать ток между анодом и арматурной сталью.
Это подход электрохимической реабилитации может быть использован в трех различных способы: катодная защита; электрохимическая миграция хлоридов или «опреснение»; и повторное подщелачивание.
КАТОДНЫЙ ЗАЩИТА (СР) В этом процессе аноды, электропитание и системы управления являются постоянными,
можно использовать ряд анодов (рис. 3 и 4). Агрессивный
анодная реакция изолирована от коррозионно-стойкого анода, в то время как
на поверхности стальной арматуры происходит безвредная катодная реакция.
Этот процесс создает дополнительные ионы гидроксила, восстанавливает пассивную
щелочной слой и отталкивает ионы хлора.
КП использовался на сотнях железобетонных конструкций вокруг мире и имеет потенциал для сохранения исторического кирпича и каменная кладка, терракота и скульптура там, где сталь и железо используется для усиления или структурного каркаса.
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ МИГРАЦИЯ ХЛОРИДА (ОПЕССОЛЕНИЕ) В этом процессе используется временный анод, источник питания и система мониторинга.
подать на сталь постоянный ток 50 вольт.Положительный заряд
отталкивает отрицательно заряженные ионы хлора и восстанавливает пассивную
слой в течение четырех-шести недель. Хотя менее доказано
чем ХП, этот метод был использован для успешного лечения более
50 структур в Великобритании, континентальной Европе и Северной Америке.
Эта система является эквивалентом опреснения для карбонизированных сооружений.Он основан на том принципе, что гидроксильные ионы образуются в катод повторно подщелачивает бетон от арматуры наружу. Это связано с мокрым анодом на поверхности, содержащим кальций. карбонат, который перемещается под действием электроосмотического давления и повторно подщелачивает бетон с поверхности внутрь.
Там завершено более ста проектов рещелочения Великобритании и на континенте.Одним из первых был ремонт фабрика Гувера рядом с автомагистралью М40 в Перивейле, северо-запад Лондона (см. иллюстрацию вверху страницы).
Эти
специальные процедуры требуют экспертной консультации, чтобы проверить, что структура
подходит и что применяется наилучшая система.
Должна быть сталь
непрерывность, разделение между сталью и анодами и разумным бетоном
качество до того, как эти методы можно будет считать экономически эффективными
и технически обоснованным для конкретной конструкции.
Недавней разработкой является пропитка химическими ингибиторами коррозии. которые широко используются в производстве электроэнергии, химической и обрабатывающей промышленности отрасли. Недавно были предприняты попытки ввести эти химические вещества в затвердевший бетон. В случае успеха они могут быть хорошими, относительно простые методы увеличения срока службы, сокращения обслуживания и обеспечение метода «минимального вмешательства» для замедления или остановки коррозии.
ОБЗОР Коррозия стали в бетоне может рассматриваться как серьезная проблема
для многих железобетонных конструкций при наличии влаги.
Если
нет соли, вызывающей коррозию в краткосрочной перспективе, карбонизация
повлияет на большинство структур на протяжении веков. Если конструкция не может
быть сухим, то существует ряд методов, которые можно использовать в зависимости от
о структуре, ее состоянии, а также о причине и степени проблемы.
Электрохимический методы могут уменьшить количество и объем ремонтных работ, а также оставить внешний вид без изменений с зондами, встроенными в бетон или поверхностное покрытие, в зависимости от требований и условий. Химическая также исследуется пропитка ингибиторами коррозии как дополнительный вариант.
щелочь
кремнеземная реакция представляет собой химическую атаку агрегатов в присутствии
щелочности бетона и влаги.
Если бетон может
быть сухим, тогда ASR будет сведен к минимуму. Большинство повреждений ASR неприглядны
а не конструктивно опасным.
Рекомендуемое чтение
- Дж. П. Брумфилд, «Оценка коррозионного повреждения армированного бетона». Конструкции» в Коррозия и защита от коррозии стали в бетоне , отредактировано Р. Нараян Свами, Sheffield Academic Press, 1994
- Катодная защита железобетона — отчет о состоянии , отчет Нет.SCPRC/001.95, Общество катодной защиты армированных Бетон, Лондон, 1995 г.
- CC Stanley, Основные моменты истории бетона , Британская цементная ассоциация, Кроуторн, Беркс, 1986
Технические отчеты Concrete Society:
- № 26 Ремонт бетона, поврежденного коррозией арматуры ,
1994
- № 36 Катодная защита железобетона , 1989
границ | Вероятностный расчет устойчивого ремонта железобетонной инфраструктуры с использованием SIPmath
1.
Введение Проектирование, строительство и эксплуатация объектов гражданской инфраструктуры, которые являются более экологически, социально и экономически ответственными в течение всего жизненного цикла от добычи сырья до окончания срока службы, становятся все более востребованными во всем мире (Lepech, 2018). Это можно увидеть в целях устойчивого развития Организации Объединенных Наций. Три проектные цели улучшения экологических, социальных и экономических показателей широко известны как «тройной итог» устойчивого развития.В качестве критического набора систем, которые поддерживают качество жизни и способствуют глобальному развитию, потребляя при этом огромное количество материальных ресурсов и энергии, важно, чтобы гражданская инфраструктура проектировалась в соответствии с этими широкими, долгосрочными целями проектирования на благо нашей планеты и нынешнее и будущие поколения людей, животных и растений, которые будут называть его своим домом. В настоящее время на производство цемента приходится 6–10 % всех антропогенных парниковых газов (Scrivener et al.
, 2018). С помощью практичного и легко реализуемого метода оценки устойчивости новой и существующей инфраструктуры можно контролировать и уменьшать это воздействие.
Несмотря на то, что цели такого устойчивого проектирования являются благими, создание и реализация проектов гражданской инфраструктуры, которые являются социально, экологически и экономически устойчивыми, функционально невозможны для нынешних практиков. Эта неспособность связана с отсутствием количественных целей для «устойчивого» проектирования, количественных показателей для измерения и сравнения проектов, а также вероятностного подхода к проектированию, применимого к инженерным практикам, которые управляют неопределенностью при проектировании, строительстве и использовании инфраструктуры. (Лепечь, 2018).Текущие подходы к устойчивому проектированию используют рубрику для накопления баллов, где теоретически более высокий балл приводит к более устойчивому зданию. Проблема с этим подходом заключается в отсутствии количественных, сопоставимых показателей, а также в непреднамеренных смещениях при взвешивании категорий рубрик (Ehrenfeld, 2007).
Кроме того, существующие подходы не позволяют проводить простые и прямые сравнения между системной и случайной неопределенностью в проекте и затратами, связанными с уменьшением таких неопределенностей. Это контрастирует с вероятностными подходами к проектированию конструкций, которые являются отличительной чертой современного проектирования гражданского строительства во всем мире (например,г., AISC-LRFD в США, ACI-318 в США, Eurocode 2 в Европе).
При проектировании гражданского строительства вероятность обычно включается в коды, чтобы учесть неопределенность без непосредственного применения вероятностных инструментов. Типичным примером этого является метод LRFD, который применяет факторы как к мощности, так и к потребности структурного элемента. Хотя в инженерных расчетах этого метода учитываются только детерминированные значения, эти факторы учитывают неопределенность каждого из значений.Кроме того, было показано, что когда инженерам предоставляется инструмент для количественной оценки спроса на инфраструктурный проект, они с гораздо большей вероятностью достигают проектных целей (Russel-Smith et al.
, 2015). Однако в настоящее время нет инструментов для количественной оценки устойчивости инфраструктурного проекта.
В соответствии с этим проектирование устойчивой реабилитации гражданской инфраструктуры, предложенное в данном документе, основано на вероятностной структуре для расчета срока службы, предложенной Модельным кодексом fib для расчета срока службы железобетона 2006 г. (fib, 2006) и воплощенным в Код модели fib 2010 (fib, 2010).Эта структура реализована с помощью простого в использовании инструмента, который исключает прямое использование вероятностных методов из расчетов и позволяет выполнять быстрые итерации расчета. Цель этой статьи — показать уникальный практический метод использования структуры, предложенной Lepech et al. с помощью SIPmath™ (Lepech et al., 2014). В разделе 2 этой статьи представлен обзор основы для вероятностного проектирования устойчивого ремонта железобетонной инфраструктуры и представлена формулировка вероятностного проектирования, новое приложение SIPmath в исходном формате Excel ® , позволяющее специалистам-практикам проводить простое и прямое сравнение проектов.
В разделе 3 обсуждаются результаты упрощенного тематического исследования железобетонного моста, подвергшегося воздействию брызг солей против обледенения дорог. Раздел 4 содержит выводы.
2. Методы
2.1. Основа вероятностного проектирования гражданской инфраструктуры
Вероятностный расчет реконструкции устойчивой гражданской инфраструктуры начинается с измерения кумулятивных экологических, социальных или экономических последствий ремонтных и восстановительных работ объекта с момента первоначального строительства до момента функционального устаревания.Это показано на рисунке 1 (Lepech et al., 2013). Кумулятивное воздействие может быть выражено в виде средних экологических показателей, таких как потенциал глобального потепления (кг CO 2 -эквивалентов), загрязненная вода (л), твердые отходы (кг) или первичная энергия (МДж).
Рисунок 1 . Вероятностный диапазон кумулятивных воздействий ремонта и реконструкции гражданской инфраструктуры от первоначального строительства ( t 0 ) до функционального устаревания ( t fo ) (Lepech et al.
, 2013).
Как видно из рисунка 1, время выполнения любого ремонта j ( t rj ) вероятностно характеризуется достижением состояния предельного срока службы, соответствующего недопустимому снижению качества материала. или структурные характеристики. Эти распределения показаны как горизонтальные распределения Гаусса для иллюстрации. Вероятностная межремонтная наработка ( t rj +1 − t rj ) основана на выбранной стратегии ремонта, качестве ремонтных работ, переменном характере воздействия и условий нагрузки, предельное состояние и др.Следует отметить, что рисунок 1 представляет собой обобщенный график кумулятивного воздействия, включающий множество возможных сценариев. Например, между t r 3 и t r 4 показана наклонная линия, чтобы показать влияние катодной защиты между ремонтами.
Кумулятивное воздействие сроков ремонта представляет собой сумму всех воздействий, связанных с ремонтом и восстановлением объекта, от первоначального строительства до времени функционального устаревания.
Показатели воздействия на окружающую среду основаны на общепринятых протоколах средних показателей оценки воздействия на окружающую среду (например, TRACI в США, ReCiPe в Европе), которые могут включать показатели изменения климата, подкисления, землепользования, энергии и токсичности. Как также видно на Рисунке 1, воздействие, связанное с каждым ремонтом или реабилитацией, носит вероятностный характер (для иллюстрации показано в виде вертикального распределения Гаусса). Воздействие, связанное с данным ремонтным мероприятием, i rj , может варьироваться из-за неопределенности используемых процессов ремонта, строительства, неопределенности в цепочке поставок ремонтных материалов, неопределенности воздействия на пользователей инфраструктуры (например,г., сколько автомобилей выведено из строя ремонтно-строительными работами) и др.
Комбинируя вероятностные модели как для графика времени ремонта ( t rj ), так и для величины воздействия ( i rj ), можно построить вероятностную оболочку для всего срока службы инфраструктуры.
первоначального строительства ( t 0 ) до момента функционального устаревания ( t fo ).На основе границ этого большего диапазона (показанных пунктиром на рис. 1) можно рассчитать агрегированный вероятностный диапазон кумулятивного экологического, социального или экономического воздействия в любой момент времени t для отремонтированного сооружения. Это приводит к вероятностному распределению кумулятивного воздействия в данный момент срока службы конструкции.
Затем это вероятностное распределение воздействия можно сравнить с вероятностным распределением целей устойчивого проектирования. Цели устойчивого проектирования основаны на политических целях, которые вытекают из научных, политических, технологических или экономических оценок «устойчивого развития».Например, проектные цели могут быть взяты из предложенного Межправительственной группой экспертов по изменению климата сокращения глобальных выбросов парниковых газов (IPCC, 2013).
Более широкий набор целей устойчивого проектирования обсуждается в Bakshi et al. (2015). С целью снижения воздействия с течением времени может быть предложен альтернативный (то есть более устойчивый) сценарий ремонта и восстановления. Затем это вероятностное распределение целей устойчивого проектирования можно сравнить с фактическим распределением воздействия в данный момент времени, чтобы определить вероятность отказа, количество раз, когда воздействие проекта превышает назначенные цели проектирования.
Потенциальное снижение воздействия с использованием альтернативного, более устойчивого графика ремонта по сравнению с текущим графиком ремонта можно оценить вероятностно в любое время в будущем. Например, для достижения безопасной стабилизированной концентрации углеродного эквивалента в атмосфере на уровне 500–550 частей на миллион к 2050 году (базовый уровень 2000 года) необходимо сократить ежегодные выбросы углеродного эквивалента на 30–60%, согласно данным Межправительственной группы экспертов ООН по климату.
Изменение (МГЭИК, 2013 г.). Такие цели сокращения позволяют инженерам рационально проектировать и вероятностно оценивать [через вероятность отказа, P f ( t )] набор сроков и технологий ремонта и восстановления инфраструктуры, которые соответствуют предложенным МГЭИК.Используя эту структуру, инженеры получают стимул для достижения целей по сокращению выбросов с наименьшими экономическими затратами при условии, что уровень уверенности в том, что цели по устойчивости достигнуты, остается постоянным и приемлемым. Компромиссы между уровнями достоверности (вероятность отказа) и стоимостью также могут быть явно рассмотрены.
2.2. Формулировка вероятностного устойчивого проектирования в Excel с использованием SIPmath™
Как видно из ортогональных распределений на рисунке 1, вероятностный устойчивый дизайн требует двух отдельных компонентов моделирования; (i) моделирование износа материалов и конструкций в зависимости от времени, и (ii) кумулятивное экологическое, социальное и экономическое воздействие ремонтно-восстановительных работ.
Для железобетонной конструкции, подвергающейся серии ремонтов в течение срока службы, оба эти компонента описаны в следующих разделах. На Рисунке 1 также показан взаимосвязанный характер этих двух моделей, так что проектирование и выполнение отдельных ремонтных работ сильно влияет как на время до следующего ремонта, так и на последствия, связанные с выполнением ремонтных работ. В железобетоне это видно по изменчивости толщины бетона.Более крупный защитный слой бетона приводит к повышенному воздействию как при нанесении, так и при удалении, но также приводит к увеличению времени ремонта.
2.2.1. Срок службы Модель
Модели срока службы используются для количественной оценки характеристик конструкции с течением времени. В демонстрационных целях простая вероятностная модель срока службы железобетонной конструкции взята из Модельного кодекса fib 2006 года для расчета срока службы железобетона (fib, 2006). Это простое инициирование коррозии хлоридами (т.э., депассивация стали) удобна для демонстрации подхода SIPmath к выполнению устойчивого проектирования объектов гражданской инфраструктуры в Excel.
Основываясь на втором законе Фика, все, что необходимо, — это вероятностная количественная оценка предельного состояния начала коррозии и модель развития коррозии арматуры, вызванной хлоридами, как функция времени.
Как было предложено в Модельном кодексе fib для расчета срока службы железобетона 2006 г. (fib, 2006), предельное состояние начала коррозии определяется концентрацией ионов хлорида в месте, где арматурная сталь достигает критической концентрации, как показано на ( 1).
Ccrit=C((x,t)=(d,t)) (1)где, C crit – критическая концентрация хлоридов в % массы цемента, C ( x, t ) концентрация хлоридов в % масс цемента в момент времени, t , на глубине, x от бетонной поверхности в метрах и d от бетонного покрытия в метрах.
Концентрация хлоридов в зависимости от времени на глубине x от поверхности бетона представлена как (2) — (6).
C((x,t)=(d,t))=C0+(Cs,Δx-C0)λ (2) λ=1-erfd-Δx2Dapp,C*t (3) Dapp,C=ke*DRCM,0*kt*A(t) (4) ke=exp(be(1Tref-1Treal)) (5) где, C 0 — исходное содержание хлоридов в бетоне в % по массе цемента, C s ,Δ x содержание хлоридов на глубине Δ x 9008 во времени в весовых % цемента, erf функция погрешности, Δ x глубина зоны конвекции бетона в метрах, D app,C кажущийся коэффициент диффузии хлоридов бетона в м 2 / год, D 9 RMC , 00
E E переменная в градусах K, T ref стандартная температура в K, T реальная температура железобетонного элемента или температура окружающего воздуха re in K, A ( t ) безразмерная переменная старения, выраженная как функция времени, t , t 0 базовое время в годах и a безразмерная экспонента старения.
Значения или распределения в (2)–(6) представлены в таблице 1. Значение для C s ,Δ x , а также среднее значение и стандартное отклонение для D RMC ,0 определяются с использованием отношения воды к цементу.
Таблица 1 . Переменные моделирования срока службы, распределения и характеристические параметры.
Чтобы рассчитать время достижения критической концентрации хлорида в армировании, функция ошибки моделируется с использованием аппроксимации (Abramowitz and Stegun, 1983), показанной в (7) и (8).
erf=1-(∑i=15(aiξi))e-x2 (7) Где P равны 0.3275911, A 1 равны 0,254829592, A 2 равны -0.284496736, A 3 равны 1.41413741, A 4 равно −1,453152027, а a 5 равно 1,061405429. (Abramowitz and Stegun, 1983) сообщают, что эта числовая аппроксимация имеет максимальную ошибку 1,5 × 10 −7 для положительных значений x , что имеет место в данном случае, поскольку значения в пределах функции ошибки в (3) ограничиваются положительными значениями между нулем и единицей.
Хотя это предельное состояние пригодности к эксплуатации, модель можно изменить, чтобы учесть предельное состояние. Кроме того, для удовлетворения требований пользователя к этой структуре могут быть применены различные модели эксплуатационной надежности и предельного состояния. Простым примером альтернативного предельного состояния эксплуатационной пригодности является модель карбонизации, определенная в Модельном кодексе fib (fib, 2010).
2.2.2. Модель экологического, социального и экономического воздействия
Модели оценки жизненного циклаиспользуются для количественной оценки воздействия (социального, экологического, экономического) любой системы, продукта, процесса или операции.LCA регулируются стандартами серии ISO 14040 (ISO, 2006). Как правило, все части определенной системы включаются в LCA, включая все фазы жизненного цикла (т. е. от колыбели до могилы), а также все входные и выходные данные, пересекающие границы моделирования.
В соответствии со стандартами ISO после определения объема и границ LCA составляется инвентаризация жизненного цикла (LCI) для количественной оценки всех процессов, материалов и потоков, происходящих внутри и за пределами системы.
Этот перечень жизненного цикла затем объединяется в набор показателей воздействия жизненного цикла с помощью оценки воздействия жизненного цикла (LCIA). В этом проекте эти индикаторы включают в себя такие показатели, как потенциал глобального потепления (CO 2 -эквиваленты), потенциал подкисления (H + молярных эквивалентов) и т. д. При необходимости взвешивание различных экологических индикаторов может быть выполнено на основе заранее определенные схемы взвешивания разрозненных показателей воздействия на окружающую среду.
Для целей устойчивого проектирования объектов гражданской инфраструктуры необходим перечень необходимых исходных данных для проведения ремонтно-восстановительных работ.Многие из этих исходных данных поступают из документов по оценке строительства (тендерных торгов) и количественных оценок. Другая информация берется из информации производителя (например, листов MSDS), отраслевых стандартов (например, EPA AP42) или обсуждений с поставщиками материалов и подрядчиками.
По возможности запрашивается информация о типе распределения и параметрах (например, нормальное распределение, среднее и стандартное распределение), связанных с каждым из этих значений. Это делается для более точного определения конечного распределения ударов.Следует отметить, что данные и методы, используемые для модели воздействия, могут быть изменены пользователем для конкретных данных и подходов технического обслуживания проекта.
2.2.3. Вероятностный дизайн ремонта и реконструкции с использованием SIPmath
Как упоминалось ранее, современные подходы к устойчивому проектированию гражданской инфраструктуры не позволяют проводить простые и прямые сравнения, учитывающие системную и случайную неопределенность в инженерном проектировании, а также затраты, связанные с уменьшением таких неопределенностей.На практике наиболее устойчивое проектирование зданий и инфраструктуры было сведено к рубрике баллов, по которой зданиям присуждается серебряный, золотой или платиновый статус.
Такие подходы эффективно определяют «устойчивость» с помощью критериев, используемых для ее признания (например, золотой рейтинг или знаки отличия) (Ehrenfeld, 2007). Как обсуждалось Comello et al. (2012), эти критерии не являются формальными логическими определениями. Таким образом, проблема заключается в фундаментальном постфактумном характере устойчивости (т. е. сегодняшние события могут быть оценены как устойчивые только из далекого будущего).Поскольку устойчивость определяется такими длительными временными рамками, у проектировщиков мало стимулов сосредотачиваться на устойчивых методах, отчасти из-за высокого уровня неопределенности в отношении капитальных затрат и окупаемости инвестиций. Таким образом, введение простого, прямолинейного подхода к устойчивому проектированию гражданской инфраструктуры, который явно учитывает неопределенность, является центральным компонентом этой статьи.
Требования простого и понятного подхода выполняются в родном Excel с использованием открытого межплатформенного стандарта SIPmath от некоммерческой организации ProbabilityManagement.
орг. Вероятностное моделирование SIPmath выполняет вычисления с использованием стохастических информационных пакетов (SIP), которые представляют собой массив смоделированных результатов (Savage and Thibault, 2015). Хотя он совместим с любой средой, поддерживающей массивы, он хорошо работает в Excel, используя встроенную функцию таблицы данных. При использовании SIPmath неопределенности представляются в виде множества возможных результатов в массиве (SIP). С теоретико-групповой точки зрения они ведут себя так же, как поля, потому что они поддерживают арифметические операции.SIP можно обрабатывать поэлементно с помощью любого алгебраического оператора посредством векторизации. Таким образом, если х и y — случайные величины из совместного распределения, где SIP( х ) и SIP( y ) — массивы реализаций, сохраняющие статистическую зависимость, то сложение SIP производится поэлементно по массивы, сохраняющие аддитивную связь, показанную в (9).
Этот аддитивный характер сохраняется по мере увеличения сложности математических операторов, как показано в (10) и (11), поскольку математические операции выполняются поэлементно в массивах.
По своей сути SIPmath представляет собой просто моделирование Монте-Карло, за исключением того, что переменные x и y генерируются заранее и сохраняются в массивах, как и выходные испытания. Используя формулу =Индекс в Excel, эти векторы могут быть использованы в моделировании методом Монте-Карло с одной ячейкой, что позволяет выполнять быстрый вероятностный анализ многих неопределенных переменных одновременно. Это также позволяет с легкостью выполнять более сложные операции с помощью моделирования методом Монте-Карло в Excel.Поскольку результаты сохраняются в виде выходных испытаний, SIPmath также позволяет проводить аудит методов проектирования и принятия решений, что является важным компонентом процесса экспертной оценки, используемого при проектировании крупных гражданских инфраструктур. Кроме того, векторы SIPmath легко заполняются и передаются в формате xlsx, xml, csv или Jason. Это гарантирует, что вектор случайных переменных остается постоянным на всех платформах, что приводит к согласованным результатам.
2.2.4. Вероятность отказа
Расчеты вероятности отказа используются для количественного сравнения вероятностного распределения кумулятивного воздействия в данный момент времени с целью устойчивого проектирования.Цели устойчивого проектирования основаны на предельном экологическом состоянии Земли (Russel-Smith and Lepech, 2015). Цель устойчивого проектирования может быть абсолютной, детерминистической величиной, установленной международными группами или политиками, или относительной, сокращением от первоначального вероятностного плана. Результатом этой оценки является значение от 0 до 1, где 0 означает отсутствие шансов на превышение цели устойчивого развития, а 1 означает уверенность в том, что цель устойчивого развития будет превышена. Суждения наряду со стандартами и политиками должны использоваться для определения того, какая вероятность отказа является достаточно низкой, чтобы утверждать, что цели устойчивого развития достигнуты.Для этой оценки вероятность отказа оценивается с использованием метода моделирования, а затем проверяется с использованием традиционных вероятностных инструментов.
При моделировании методом Монте-Карло используется подход, основанный на моделировании. Результаты сравниваются путем испытаний, чтобы определить, насколько воздействие объекта соотносится с целью устойчивого проектирования. Если воздействие объекта превышает или равно цели в данном испытании, оно считается неудачным. Затем общее количество отказов суммируется и делится на общее количество испытаний, чтобы определить вероятность отказа.Это показано в (12) и (13). Меньше чем или равно используется для квалификации сбоя, потому что цель состоит не в том, чтобы иметь эквивалентное влияние, а в том, чтобы иметь меньшее влияние, чем целевое.
Fn(t)=𝕀(intarget(t)≤indesign(t)) (12) Pf(t)=1nmax∑n=1nmaxFn(t) (13) Где I N Target 
Недостатком этого метода является то, что он зависит от количества пробных образцов. Меньший размер выборки приводит к менее точному конечному результату.
Более традиционный способ расчета вероятности отказа заключается в подгонке распределений к разнице между заданной проектной целью и воздействиями объекта, а затем в вычислении вероятности отказа непосредственно из этого распределения. Это показано в (14).
Pf(t)=P(idesign(t)-ittarget(t))≥0 (14)Этот метод является более точным теоретическим подходом к измерению вероятности отказа, но его нелегко интегрировать с SIPmath.Из-за этого недостатка традиционные вероятностные методы могут использоваться с другим программным обеспечением, таким как MATLAB ® , для подтверждения результатов, основанных на моделировании.
2.3. Тематическое исследование
2.3.1. OFU Gimsøystraumen Bridge
Чтобы продемонстрировать структуру проекта, было проведено тематическое исследование на основе пробного ремонта моста OFU Gimsøystraumen в Норвегии с 1993 по 1995 год.
Краткое изложение проекта ремонта моста OFU-Gimsøystraumen можно найти в Blankvoll (1998).Несмотря на то, что предложенный график ремонта для тематического исследования никогда не выполнялся, проектирование, планирование и выполнение пробного ремонта служат ценным набором данных для тематического исследования. Более подробное обсуждение также можно найти в Lepech et al. (2014).
Ремонт выполнялся с 1993 по 1995 год и заключался в ремонте колонн и пролетного строения между 1 и 3 опорами моста. Пробный ремонт, смоделированный для этого тематического исследования, представлял собой механический ремонт, который состоял из водного гидроразрушения существующего покрытия, пропитанного хлоридами, и сухого торкретирования нового бетонного покрытия с размером 0.04 м. Предполагается, что ремонт будет проводиться в стороне от активной полосы движения, а хлориды будут поступать из брызг и брызг противогололедной соли. Пропускная способность моста составляла 3000 автомобилей в сутки, однако во время завершения пробного ремонта движение не прерывалось в связи с расположением работ вне полос движения.
Предполагается, что температура окружающего воздуха на площадке имеет нормальное распределение со средним значением 279,9°К и стандартным отклонением 10,93°К.
В тематическом исследовании в этой статье SIPmath применяется к устойчивому проектированию двух типов ремонта и сроков; (и) 0.замена покрытия толщиной 04 м и (ii) замена покрытия толщиной 0,08 м. Для каждого типа ремонта строится вероятностный прогноз срока службы (согласно разделу 2.2.1), а также вероятностный перечень жизненного цикла ремонтных работ (согласно разделу 2.2.2). Также анализируются дополнительные сценарии ремонта, чтобы продемонстрировать возможности инструмента.
2.3.2. Модель срока службы OFU Gimsøystraumen Bridge Repairs
Использование модели срока службы, описанной в разделе 2.2.1, вероятностная модель инициирования коррозии, вызванной хлоридами, была построена в Excel с использованием SIPmath. В дополнение к переменным, распределениям и параметрам, показанным в таблице 1, в таблице 2 приведен ряд переменных, распределений и параметров, характерных для конкретного проекта.
предполагалось 0,45. В бетоне не использовались дополнительные вяжущие материалы (например, летучая зола).
Таблица 2 .Параметры моделирования срока службы, характерные для тематического исследования ремонта моста OFU Gimsøystraumen.
Последовательность будущих ремонтов моделировалась как марковская цепь независимых, повторяющихся, идентичных процессов износа и ремонта согласно (15). Продолжительность строительства любого одного ремонтного мероприятия считается несущественной, если рассматривать его в рамках многолетнего срока службы моста.
P(tn+1=x|tn=y)=P(tn=x|tn-1=y) (15) где, P — вероятность того, что до следующего ремонта потребуется время, t , ( t n +1 ) время от самого последнего ремонта, n , до следующего событие ремонта, ( n + 1), tn время от второго самого последнего события ремонта, ( n — 1), до самого последнего события ремонта, n , ( t n — 1 ) время от третьего по времени ремонта ( n − 2 ) до второго по времени ремонта ( n − 1 ), а x и y являются случайными вероятностями.
Таким образом, время любого будущего ремонта ( t rj на рисунке 1) представляет собой сумму времени ремонта всех предыдущих ремонтов, как показано в (16).
Где, T RJ RJ RJ — это время, на котором выполняется любой ремонт, J , и T 9 N 
Это по сравнению с методом Ньютона-Рафсона, который используется чаще. Ключевое различие между этими двумя методами заключается в том, что в то время как метод Ньютона-Рафсона использует линейный подход для решения точки пересечения по оси x, метод Мюллера использует параболический подход, что приводит к более близкому соответствию кривизне функции.Более подробную информацию о методе Мюллера можно найти у Мюллера (1956).
2.3.3. Модель экологического, социального и экономического воздействия ремонта моста OFU Gimsøystraumen
Для определения влияния ремонтов на жизненный цикл был составлен перечень ремонтных материалов, процессов и процедур на протяжении жизненного цикла. Основными источниками этих данных были (Kompen et al., 1997), первичные данные от подрядчиков, материалы по маркетингу продукции, листы личной безопасности и гигиены (MSDS) и коммерческие наборы данных инвентаризации жизненного цикла.Опять же, более подробный отчет можно найти у Lepech et al. (2014).
Механический ремонт состоял из пяти этапов; (i) гидродемонтаж изношенного бетонного покрытия, (ii) торкретирование заменяющего бетона, (iii) нанесение отверждаемой распылением мембраны, (iv) пескоструйная обработка поверхности и (v) обработка поверхности эластичным раствором. Для каждого из этих этапов были каталогизированы используемые коммерческие продукты, необходимое оборудование и транспортировка материалов на объект. Общее воздействие на окружающую среду представляет собой сумму воздействий всех этапов ремонта, как показано в (17).
, где i rj — влияние (социальное, экологическое или экономическое) выполнения ремонта, j и i k — влияние выполнения одного из пяти шагов, к , механического ремонта. В демонстрационных целях потенциал глобального потепления (кг CO 2 -эквивалентов) будет использоваться в качестве косвенного показателя общего воздействия на окружающую среду.
Воздействие гидродемонтажа, i 1 , рассчитывается как сумма воздействий, связанных с водопользованием, водой для промывки, удалением отходов бетона и воздействиями, связанными с оборудованием для гидродемонтажа, и показано в (18 ).Используемое оборудование для гидродемонтажа включает воздушный компрессор, машину для гидродемонтажа и фронтальный погрузчик. Показатели производительности и потребности в оборудовании были определены на основе данных о затратах на строительство RS Means (RSMeans, 2008).
i1=ih3Orh3Odahydro+ih3Orwash+ilandfilldahydroρconc +(iairrairγ1+ihydroehydroγ2+iloaderrloader)rhydro (18) Где, I 1 1 — влияние гидродемолита, I H 2 O O Воздействие производства воды в кг CO 2 -EQ на кг, R H 2 O норма расхода воды на гидроснос в кг на м 3 снятого бетона, d толщина покрытия в метрах, a гидросносимая площадь
Распределения и параметры для этих переменных представлены в таблице 3.
Таблица 3 . Переменные, распределения и параметры моделирования воздействия гидросноса на окружающую среду.
Воздействие этапа торкретирования, i 2 , рассчитывается как сумма воздействий, связанных с производством торкретбетона, воздействий, связанных с оборудованием на площадке, и воздействий, связанных с транспортировкой торкрет-материала от производителя к потребителю. стройплощадка, как показано в (19).Используемое оборудование для торкретирования включает воздушный компрессор, установку для торкретирования и бетононасос. Показатели производительности и потребности в оборудовании были определены на основе данных о затратах на строительство RS Means (RSMeans, 2008). Пропорции и виды материалов были определены из информационных листов продукта, предоставленных производителем, или документации по охране окружающей среды и безопасности.
i2=(icpc+ih3Oph3O+isps)dahydro(1+r) +ilandfilldahydro(pc+ph3O+ps)r +(iairrairγ1+ipumpepumpγ2+irigerig)rshot +iTdahydro(pc+ph 3O+ps (1) 19) Где, I 2 2 — это влияние шага Shincrete, I C Влияние производства цемента в кг CO 2 -EQ на кг, P C доля цемента в набрызге в кг цемента на м 3 набрызгбетона, p H 2 O доля воды в набрызге в кг воды на м 3 908,90 набрызга i s влияние производства песка и гравия в кг CO 2 -экв на кг, p s — доля песка или гравия в набрызг-бетоне в кг песка или гравия на м 3 набрызгбетона, r часть торкретбетона, израсходованного на отскок, и насос влияние работающего набрызг-насоса на м Энергопотребление торкрет-насоса в кВт, i Установка Отдача торкрет-машины на м 2 Произведенный гидродемонтаж, e Торкрет-машина Расход топлива акр.
в л дизельного топлива в час, р отстрел производительность торкрет-бригады в часах на м 2 выполненных торкрет-ремонтов, и т влияние автомобильных перевозок в тон- км, d выстрел расстояние, на которое были отгружены торкретбетонные материалы в км, и γ 3 коэффициент пересчета единиц.Распределения и характеристические параметры для этих переменных представлены в таблице 4. Водоцементное отношение используется для расчета p c и p H 2 O 9 9.
Таблица 4 . Переменные, распределения и параметры моделирования воздействия гидросноса на окружающую среду.
Воздействие от применения непроницаемой мембраны, i 3 , учитывает воздействие, связанное с производством материала мембраны, и воздействие от транспортировки материалов на строительную площадку (20).
Мембрана наносится ручным распылителем в два применения. Пропорции материалов были определены на основе информации производителя о продукте или документации по охране окружающей среды и безопасности.
Где, I 3 3 — это влияние применения мембранного, I M Влияние производства метакрилата в кг CO 2 -EQ на кг, P M доля метакрилата в мембране в кг на л материала, i N влияние производства нафты в кг CO 2 -экв на кг, p N доля нафты мембраны в кг на л материала, n апп количество применений, р апп норма расхода мембраны в л на м 2 ремонта и д mem расстояние, на которое были отгружены материалы в км.Распределения и параметры приведены в таблице 5.
Таблица 5 .
Переменные, распределения и параметры моделирования воздействия на окружающую среду применения мембран.
Воздействие пескоструйной обработки, i 4 , представляет собой сумму воздействий, связанных с производством пескоструйной среды, работой воздушного компрессора, транспортировкой материалов на строительную площадку и воздействием захоронения отходов (21 ). Пескоструйный материал Star-Grit состоит из переработанного медного шлака.Пропорции материалов были определены по информации производителя.
i4=(islagpslag+isps-slag)wmed+iairrairγ1rs +ishipwmeddsandγ3+iwastewmed (21)где, i 4 — воздействие пескоструйной обработки, i шлак воздействие производства шлаковой части пескоструйной среды в кг CO 2 -экв p
9 p
доля шлака в среде, кг шлака на кг, р с − шлака доля песка в среде, кг песка на кг, ш мед масса среды в кг расходуемая на м 2 пескоструйная, р с производительность экипажа в часах на м 2 , i транспортно-судовая в тонно-км9 9034 , и d песок расстояние доставки в км.
Распределения и параметры приведены в таблице 6.Таблица 6 . Пескоструйная обработка переменных, распределений и параметров моделирования воздействия на окружающую среду.
Воздействие от обработки поверхности при ремонте, i 5 , рассчитывается как сумма воздействий, связанных с производством материалов для обработки поверхности, и воздействий от транспортировки материалов для обработки поверхности на строительную площадку, как показано в (22). При обработке поверхности не используется механическое оборудование.Пропорции и виды материалов были определены из информационных листов продукта, предоставленных производителем, или документации по охране окружающей среды и безопасности.
i5=icpc-surf+isps-surf+iLpL-surf+iTwsurfdsurfγ3 (22)где, i 5 – влияние обработки поверхности, p c − прибой доля цемента, используемого в растворе для обработки поверхности в кг на м 2 обработки поверхности, p s − прибой доля песка, используемого в растворе для обработки поверхности в кг на м в кг CO 2 -экв на кг латекса, p L − прибой доля латекса, используемого в растворе для обработки поверхности в кг на м 2 , w прибой
9
масса раствора для обработки поверхностей в кг, израсходованного на м 2 и d прибой расстояние, на которое были отгружены материалы в км.
Распределения и характеристические параметры приведены в таблице 7.Таблица 7 . Переменные, распределения и параметры моделирования воздействия обработки поверхности на окружающую среду.
3. Результаты
Используя SIPmath в Microsoft Excel, моделирование кумулятивных областей воздействия, схематично показанное на рис. 1, было выполнено с использованием в общей сложности десяти взаимозависимых рабочих книг. Модель является интерактивной, так что пользователь может изменить толщину ремонта, d , среднее значение и стандартное отклонение температуры окружающей среды, T реальное , водоцементное отношение, которое в конечном итоге влияет на коэффициент миграции хлоридов, D RCM ,0 , среднее и стандартное отклонение, площадь оцениваемого бетона, а также среднее значение, стандартное отклонение, минимальная и максимальная критическая концентрация хлорида, C крит .
Кроме того, электронная таблица позволяет изменять процентили данных, определяющих конверт, что позволяет изменять конверт в зависимости от предпочтений и требований пользователя. Для сравнения два независимых графика создаются рядом друг с другом на главной панели электронной таблицы. Каждый из этих графиков засеян одинаково, но имеет отдельные изменяемые входные данные, что позволяет использовать сопоставимые вероятностные переменные между планами.
Для иллюстрации кумулятивное воздействие было предсказано для 80-летнего периода анализа для каждого из рассматриваемых ремонтов (0.04 и 0,08 м), как показано на рисунках 2А, В соответственно. В качестве функциональной единицы использовалась площадь бетона площадью 1 м 2 , а все остальные значения считались постоянными для двух конструкций. Было использовано соотношение воды и цемента 0,45, что привело к желаемому коэффициенту диффузии.
Рисунок 2 . Кумулятивные конверты потенциала глобального потепления (кг CO 2 -экв/м 2 ) для (A) 0,04 м, (B) 0,08 м ремонт и (C) 0.
04 м ремонт + 2°C сроки. Для всех трех наносятся 20-й, 50-й и 80-й процентили, как и один пример временной шкалы (испытание 100).
Как видно на рис. 2, увеличение толщины покрытия с 0,04 до 0,08 м эффективно сократило общие выбросы углерода за 80-летний период анализа. Кроме того, к концу 80-х годов существует достаточная разница в выбросах CO 2 -экв для временных шкал 0,04 и 0,08 м, чтобы можно было быть уверенным в том, что ремонт 0,08 м является более устойчивым выбором. Затем это можно подтвердить путем расчета вероятности отказа.
Конструкция 0,04 м оказывает большее воздействие, чем конструкция 0,08 м, как обсуждалось ранее, поэтому для расчетов вероятности отказа конструкции 0,04 и 0,08 м представляют собой устойчивое целевое значение и воздействие конструкции соответственно. К целевому показателю также применяется понижающий коэффициент, чтобы пользователь мог установить свои проектные цели на долю исходного проекта на основе экологической несущей способности.
В данном примере к цели применяется целевое значение снижения на 10%. Это означает, что пользователь пытается уменьшить влияние исходного дизайна как минимум на 10%.Затем вероятность отказа рассчитывается в электронной таблице с использованием подхода, основанного на моделировании. Эта симуляция содержала 10 000 испытаний. Результаты этого с 5-летними интервалами можно увидеть на рисунке 3. В начале срока службы вероятность отказа равна 1. Это ожидаемо, поскольку ни один из проектов пока не оказывает никакого влияния. Однако по мере старения моста вероятность отказа уменьшается из-за увеличения времени между ремонтами конструкции 0,08 м.
Рисунок 3 .Вероятность отказа, основанная на моделировании, с интервалом в 5 лет для случая 0,04 и 0,08 м.
Из-за неопределенностей при использовании расчетов вероятности отказа на основе моделирования эти расчеты проверяются с использованием традиционных вероятностных методов в MATLAB, как показано в (14).
В таблице 8 показано сравнение этих двух результатов с интервалом в 5 лет, а также процентная ошибка в расчетах, основанных на моделировании. Значения процентной ошибки находятся в диапазоне от 0 до 3,43%. Графическое сравнение двух результатов показано на рисунке 4.Из этого рисунка можно сделать вывод, что результаты сопоставимы, что подтверждает методологию расчета, используемую в электронной таблице.
Таблица 8 . Сравнение и процентная погрешность методов расчета вероятности отказа для случая 0,04 и 0,08 м.
Рисунок 4 . Графическое сравнение методов расчета вероятности отказа для случая 0,04 и 0,08 м.
Развивая модель, можно исследовать влияние изменения климата.На рис. 2C показана кумулятивная огибающая для временной шкалы ремонта 0,04 м при повышении температуры на 2°C (IPCC, 2013). Хотя это и незначительно, но наблюдается заметное увеличение кумулятивного потенциала глобального потепления для временных отрезков, подвергающихся воздействию более высоких температур.
Учитывая, что эти результаты относятся только к одному квадратному метру ремонта за 80-летний период анализа, результаты становятся более тревожными, если учесть бесчисленное множество ремонтов бетона, выполняемых ежегодно во всем мире. Более того, лицам, принимающим решения, становится все более очевидным порочный круг выбросов углерода, ведущих к повышению температуры, ведущему к более быстрому износу бетонной инфраструктуры, ведущему к большему количеству ремонтов, ведущему к увеличению выбросов углерода.Эта ясность является мотивом для разработки простых в использовании инструментов вероятностного моделирования и проектирования с использованием моделирования SIPmath.
Кроме того, влияние на общее воздействие можно наблюдать из-за различий в составе смеси. Более высокое содержание цемента в бетонной смеси приводит к более низкому коэффициенту диффузии, что увеличивает время между ремонтами. Однако зависимость между водоцементным отношением и коэффициентом диффузии нелинейна, поэтому воздействие на воздействие не столь интуитивно понятно.
На рис. 5 показано сравнение вероятности разрушения двух конструкций высотой 0,04 м с водоцементным отношением 0,40 и 0,45. Увеличение количества цемента приводит к уменьшению вероятности отказа по мере старения моста, но эти результаты не так значительны, как увеличение толщины защитного слоя. Эта модель не только позволяет пользователям увидеть, как изменение дизайна повлияет на воздействие, но также позволяет сравнивать различные изменения для оценки эффективности.
Рисунок 5 .Вероятность разрушения, основанная на моделировании, с интервалом в 5 лет при водоцементном отношении 0,45 и 0,40.
Хотя результаты этих сравнений могут показаться предсказуемыми без помощи модели, эта электронная таблица позволяет проводить более сложные сравнения, когда несколько значений изменяются. Кроме того, он позволяет анализировать сложные нелинейные отношения между переменными. Эту сложную взаимосвязь можно наблюдать на графике вероятности отказа, показанном на рисунке 6, при сравнении 0.
Проект 04 м с водоцементным отношением 0,45 на проект 0,08 м с водоцементным отношением 0,40. Изменение водоцементного отношения не оказывает значительного влияния на общую вероятность разрушения, как можно было бы ожидать. Это происходит из-за нелинейной зависимости между водоцементным отношением и коэффициентом диффузии. Из этого анализа можно сделать вывод, что изменение отношения воды к цементу не является лучшим решением при попытке уменьшить общее воздействие.
Рисунок 6 .Основанная на моделировании вероятность отказа с интервалом в 5 лет для конструкции 0,04 м с водоцементным отношением 0,45 и конструкции 0,08 м с водоцементным отношением 0,40.
Наконец, крайне нелинейные отношения между переменными можно проанализировать с помощью анализа чувствительности. Эта таблица позволяет выполнять быстрые итерации расчетов, делая процесс проведения анализа чувствительности простым и эффективным. В таблице 9 показан простой пример того, как это можно реализовать. В этой таблице сравнивается, как одно изменение переменной влияет на вероятность отказа, и показано, какие переменные оказывают наибольшее влияние на снижение вероятности отказа.Значения, используемые в таблице, выбраны потому, что они являются разумными значениями для данной переменной и обеспечивают более устойчивый дизайн. Из этого анализа чувствительности видно, что глубина оказывает наибольшее влияние на вероятность отказа, в то время как стандартное отклонение температуры и стандартное отклонение критических концентраций хлоридов оказывают минимальное влияние на вероятность отказа.
Таблица 9 . Анализ чувствительности.
4. Обсуждение
В этом документе представлена вероятностная основа для проектирования гражданской инфраструктуры, обеспечивающая целенаправленное улучшение количественных показателей устойчивости.Структура состоит из двух типов моделей; (i) модели вероятностного прогнозирования срока службы и (ii) модели вероятностной оценки жизненного цикла (LCA). В частности, в этом документе представлен новый математический подход SIPmath, призванный упростить проектирование, ориентированное на устойчивость, и потенциально ускорить его внедрение проектировщиками инфраструктуры. Реализация модели в Excel, а также отсутствие в ней прямого применения сложных вероятностных инструментов делают ее простой в использовании для практикующих инженеров-строителей.Кроме того, гибкость входных данных в электронной таблице позволяет выполнять быстрые итерации расчетов, что делает инструмент практичным для использования в промышленности. В качестве примера внедрения SIPmath был представлен ремонт железобетонного моста в Норвегии.
В конечном счете, тематическое исследование показало, что инструменты SIPmath могут предоставить проектировщикам и инженерам привлекательный инструмент для ориентированного на устойчивость вероятностного проектирования железобетонной инфраструктуры. Анализ показал, что 0.Ремонт бетона толщиной 08 м был предпочтительнее ремонта бетона толщиной 0,04 м за 80-летний период анализа моста OFU Gimsøystraumen.
Это также было подтверждено с помощью расчетов вероятности отказа. Также было подтверждено, что расчет вероятности отказа на основе моделирования является точным методом оценки вероятности отказа. Кроме того, эффект повышения среднегодовой температуры на 2°C, связанный с глобальным изменением климата, оказал заметное влияние на профиль кумулятивных выбросов углерода моста для тематического исследования.Наконец, была продемонстрирована нелинейная зависимость между входными переменными, чтобы показать, как модель можно использовать для более сложных проектных решений.
В этом исследовании есть ограничения как в модели срока службы, так и в модели воздействия. Модель срока службы, реализованная в этом тематическом исследовании, использует диффузию Фика. Это простой метод приближения к диффузии хлорида, и он не охватывает все аспекты сложной природы этого процесса. Однако с помощью этой структуры с SIPmath можно реализовать множество различных моделей предельных состояний.Эти модели могут быть моделями окончательного предельного состояния или моделями предельного состояния удобства обслуживания и различаются по сложности, поэтому для исправления этого ограничения может быть реализована более сложная модель.
Ограничения модели воздействия связаны с вероятностными и детерминированными данными, используемыми для расчетов. Неопределенность этих данных связана с неопределенностью полноты, временной корреляции, географической корреляции, дальнейшей технологической корреляции и размера выборки.
Заявление о доступности данных
Наборы данных, созданные для этого исследования, доступны по запросу соответствующему автору.
Вклад авторов
МЗ написал статью и создал общую концепцию. Компания SS предоставила экспертную оценку SIPmath. ML, MG, HS и AM предоставили экспертные знания по моделированию износа.
Финансирование
Авторы благодарят стипендию факультета Томаса В. Джонса в Стэнфорде за поддержку. Это исследование частично финансируется NSF США (награда № 1453881). Любые мнения, выводы и заключения или рекомендации, выраженные в этом материале, принадлежат авторам и не обязательно отражают точку зрения NSF.
Конфликт интересов
SS работал в компании Probability Management Inc.
Остальные авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.
Ссылки
Абрамовиц, М., и Стегун, И. (1983). Справочник математических функций с формулами, графиками и математическими таблицами . Вашингтон, округ Колумбия: Dover Publications.
Академия Google
Бланкволл, Б. (1998). OFU Gimsøystraumen bru, Hovedresultater og Oversikt over Sluttdokumentasjon: Publication 89 . Вегдиректорат, Веглабораториет, Осло.
Комелло, С., Лепеч, М., и Швеглер, Б. (2012). Оценка воздействия на окружающую среду на уровне проекта: подход экосистемных услуг к устойчивому управлению и развитию. ASCE J. Управление. англ. 27, 5–12. doi: 10.1061/(ASCE)ME.1943-5479.0000093
Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google
Эренфельд, Дж.(2007). Существовала бы промышленная экология без устойчивости на заднем плане? Дж.
Инд. Экол. 11, 73–84. doi: 10.1162/jiec.2007.1177
Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google
фиб (2006). Код модели для бюллетеня о сроке службы 34 . ФРБ, Лозанна.
фиб (2010). Код модели 2010 г. — Бюллетень 55, 56 . ФРБ, Лозанна.
МГЭИК (2013 г.). Изменение климата, 2013 г., Межправительственная группа экспертов ООН по изменению климата (МГЭИК), 5-й оценочный отчет .Межправительственная группа экспертов ООН по изменению климата, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк.
ИСО (2006 г.). ISO 14040: LCA – принципы и структура . Международная организация по стандартам, Женева.
Компен Р., Бланкволл А., Берг Т., Норемарк Э., Остнес П. и Грефстад К. (1997). OFU Gimsøystraumen bru: Prøvereparasjon og Produktutvikling: Publication 84 . Вегдиректорат, Веглабораториет, Осло.
Лепеч, М. (2018). Будущий дизайн устойчивой инфраструктуры. Нац. акад. англ. Мост 48, 13–21.
Академия Google
Лепеч М.
, Гейкер М., Станг Х. и Мишель А. (2014). Устойчивая реабилитация гражданских и строительных конструкций. Факультет гражданского строительства (BYG), Датский технический университет (DTU), Люнгбю.
Лепеч М., Станг Х. и Гейкер М. (2013). Вероятностное проектирование и управление экологически устойчивым ремонтом и восстановлением железобетонных конструкций. Цементы Бетон Композиты 47, 19–31. doi: 10.1016/j.cemconcomp.2013.10.009
Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google
Мюллер, Д. (1956). Метод решения алгебраических уравнений с помощью автоматической вычислительной машины. утра. Мат. соц. 10, 208–215. дои: 10.2307/2001916
Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google
Рассел-Смит, С., и Лепеч, М. (2015). Проектирование устойчивого целевого значения от колыбели до ворот: интеграция оценки жизненного цикла и управления строительством зданий. Дж. Чистый. Товар. 100, 107–115. doi: 10.1016/j.
jclepro.2015.03.044
Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google
Рассел-Смит С., Лепеч М., Фрухтер Р. и Мейер Ю. (2015). Устойчивое проектирование целевых значений: интеграция оценки жизненного цикла и проектирования целевых значений для улучшения энергетических и экологических характеристик здания. Дж. Чистый. Товар. 88, 43–51. doi: 10.1016/j.jclepro.2014.03.025
Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google
Сэвидж, С.и Тибо, Дж. (2015). «К сети моделирования или среде — это Монте-Карло», в Зимняя конференция по моделированию 2015 г. , редакторы Л. Йилмаз, И. С. Мун, В. Чан, Т. Родер, К. Макал и М. Розетти (Хантингтон-Бич , Калифорния: Институт инженеров по электротехнике и электронике, Inc.), 4126–41333.
Академия Google
Скривенер, К., Джон, В., и Гартнер, Э. (2018). Экологически эффективные цементы: потенциальные экономически выгодные решения для производства материалов на основе цемента с низким содержанием углерода.
Цемент Бетон Res. 114, 2–26. doi: 10.1016/j.cemconres.2018.03.015
Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google
Ву, К., и Стюарт, М. (2000). Структурная надежность бетонных мостов, включая улучшенные модели коррозии, вызванной хлоридами. Структура. Саф. 22, 313–333. doi: 10.1016/S0167-4730(00)00018-7
Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google
Соленая вода и коррозия армированного бетона –cementaid.co.uk
Как часто мы слышим о 100-летнем расчетном сроке службы, т.е.г. для моста, однако капитальный ремонт конструкции требуется еще до того, как сооружению исполнится 30 лет, а достижение 100-летнего возраста без огромных затрат на ремонт, намного превышающих первоначальную стоимость сооружения, — это, наверное, просто мечта.
Ежегодно во всем мире тратятся миллиарды фунтов стерлингов на ремонт/замену бетонных конструкций. Многое из этого можно было бы сэкономить, а деньги использовать более продуктивно, если бы эти структуры были построены по-другому.
Причин для этого много, но вот три, на которые следует обратить внимание.Во-первых, заявки на строительство здания превышают ожидаемые или превышают бюджет. Для снижения затрат предлагаются более дешевые варианты, в том числе для антикоррозионной защиты бетона. Во-вторых, «ускоренные» графики и штрафы за несвоевременное завершение ставят под угрозу качество, поскольку срезают углы, что приводит к дефектам, которые в конечном итоге потребуют дорогостоящего ремонта. В-третьих, используются неопробованные или неподходящие продукты, которые впоследствии не работают должным образом в используемой среде. Это может произойти из-за недостатка знаний или ложных предположений.На ум приходит использование высокоглиноземистого цемента и заполнителей, содержащих пирит и кальцинированный доломит.
Там, где бетонные конструкции строятся в потенциально агрессивных средах, владельцы должны крайне осторожно относиться к убеждению использовать продукты, альтернативные тем, которые указаны инженером-строителем, особенно мотивированные ценой.
«Едва ли в мире есть что-то, что какой-то человек не может сделать чуть хуже и продать чуть дешевле, и люди, которые покупают только по цене, являются законной добычей этого человека» — Джон Раскин.
В течение многих лет в строительной отрасли шла дискуссия о «оценке стоимости всей жизни», но на практике это было немногим больше, чем болтовня в баре, и те немногие усилия, которые были предприняты, были перечеркнуты вопросом аванса. стоимость капитала.
Есть так много примеров на выбор, особенно мосты и туннели. Ремонт Эландского моста, завершенный в 2005 году после примерно 15 лет эксплуатации и включающий ремонт проржавевших опор пирса в приливной зоне, замену 19 стыков и восстановление стен парапета, стоил: «… в два раза больше (общей) стоимости первоначальной мост по текущим ценам».Приводится цитата руководителя проекта: «Покупай дешево, ремонтируй дорого».
Если мы серьезно относимся к «устойчивому развитию», нам необходимо решить эту проблему и улучшить работу бетона.
Возможно, мы не сможем полностью остановить разрушение бетонных конструкций, но мы можем значительно продлить срок службы таких конструкций с помощью проверенных продуктов, доступных здесь и сейчас.
Бетон может испортиться по разным причинам, и повреждение бетона часто является результатом сочетания факторов.
Вызванная хлоридами коррозия арматуры и других закладных металлов является основной причиной разрушения бетона. При коррозии стали образующаяся ржавчина занимает больший объем, чем сама сталь. Результирующее расширение создает растягивающие напряжения в бетоне, что в конечном итоге может привести к растрескиванию, расслаиванию и отслаиванию. Сульфаты разрушают бетон, реагируя с гидратированными соединениями в затвердевшем цементе. Эти реакции могут вызвать достаточное давление, чтобы разрушить цементное тесто, что приведет к потере сцепления и прочности.
ASR (щелочное воздействие кремнезема), повреждения от замораживания и оттаивания, кислотное воздействие, карбонизация также являются хорошо известными формами ухудшения состояния бетона и преждевременного разрушения.
В железобетоне все распространенные формы серьезного износа возникают в результате проникновения воды. Если бы бетон можно было сохранить сухим по своей природе, большинство проблем с коррозией исчезло бы. Однако очень важно понимать механизмы прохождения воды через бетон. Некоторые ошибочно полагают, что ключевым параметром является «низкая проницаемость».Самый распространенный тест на проницаемость просто измеряет плотность бетона, когда вода под давлением подается на поверхность. Так называемая «проницаемость» определяется глубиной проникновения, которая, в свою очередь, определяется плотностью бетона. Проницаемость, по определению, является мерой потока под внешним давлением и является свойством насыщенных материалов . Обычный бетон хорошего качества противостоит любому заметному потоку воды под давлением, поэтому укрепление или увеличение плотности бетона совершенно не имеет значения.Увеличивая плотность, вы не только не замедляете прохождение воды, но и ускоряете ее за счет капиллярности.
Преобладающий механизм движения воды через бетон, простая капиллярная абсорбция, не требует никакого гидростатического давления – чем уже поры в насыщенном бетоне, тем ниже его проницаемость. И наоборот, чем уже поры, тем больше результирующее капиллярное давление и, следовательно, больше глубина и скорость проникновения воды. «Расчет глубины проникновения воды при смачивании показал, что скорость капиллярного впитывания порядка в миллион раз превышает проницаемость» *1 .
Мировой опыт за последние 50 лет ясно продемонстрировал, что обычный железобетон, используемый в морской среде, очень подвержен коррозии.
Полевой опыт и передовые исследования показывают и подтверждают, что в открытых для воздуха морских сооружениях, таких как туннели или затопленные подвалы, капиллярная абсорбция является основным механизмом переноса воды и хлоридов. Идея преодоления проблем с коррозией за счет использования более прочного или более плотного бетона с более низкой проницаемостью оказалась контрпродуктивной и усугубила проблему.
Коренной причиной коррозии бетона, вызванной хлоридами, является тот факт, что весь обычный бетон обладает высокой абсорбционной способностью, и скорость абсорбции высока. В условиях намокания и высыхания он безжалостно всасывает и впитывает воду, влагу и содержащиеся соли.
В туннеле с движущимся транспортом и вентиляцией будет постоянное движение теплого воздуха. Когда поглощенная морская вода достигает внутренней поверхности туннеля или подвала, она быстро испаряется, позволяя поглощать больше воды, так что будет постоянный поток воды от внешней стороны к внутренней.
Однако соль, содержащаяся в воде, не испаряется, а остается и будет постоянно накапливаться до тех пор, пока ее концентрация на внутренней поверхности армирования не станет достаточной, чтобы разрушить высокую щелочность на границе раздела бетона и арматуры. Теперь все, что требуется для того, чтобы сталь начала корродировать, — это кислород (доступный в подвале) и электролит (вода).
Следует отметить, что можно ожидать удвоения коррозионной реактивности на каждые 10 0 C повышения температуры.
Таким образом, проблема состоит в том, как полностью и эффективно защитить бетонные конструкции, находящиеся под воздействием морского воздуха, или железобетон в зоне приливов или брызг от коррозии, вызванной хлоридами.
С тех пор, как стала очевидной реальность вызываемой хлоридами коррозии железобетона, владельцы, инженеры и проектировщики применили широкий спектр методов для уменьшения проницаемости бетона для воды и хлоридов и тем самым отсрочили или попытались предотвратить коррозию.
Большинство из них были сосредоточены на «уплотнении» с использованием более прочных и/или дополнительных вяжущих материалов, таких как микрокремнезем или доменный шлак, с целью снижения проницаемости бетона и соответствующей диффузии хлоридов. Все они имеют практические ограничения, но ни один из них не решает проблему капиллярной абсорбции.
Повышение прочности на сжатие и/или содержания цемента. Мехта и Берроуз наблюдают; «..Убеждение, что чем выше прочность бетона, тем прочнее будет конструкция, не подтверждается полевым опытом. Бетонные смеси с высокой начальной прочностью более склонны к растрескиванию и быстрее разрушаются в агрессивных средах. Кодексы должны быть изменены, чтобы надлежащим образом подчеркнуть этот момент». *4
Увеличение содержания цемента сверх требований конструкции может фактически усугубить проблему коррозии. За пределами оптимального количества большее количество цемента не уменьшает полезного объема пор и капилляров, но усугубляет термическое и микрорастрескивание и аутогенную усадку и, следовательно, скорость поглощения соленой воды.
Увеличение защитного слоя бетона до стали . При отсутствии бездефектных покрытий или других барьеров защитный слой бетона и его характеристики проницаемости являются единственной защитой, обеспечиваемой закладной арматуре с момента заливки и в течение всего срока службы.
Тем не менее, требования к большему покрытию основаны на моделях диффузии хлоридов, которые предполагают условия насыщения, отсутствие абсорбции и отсутствие трещин в бетоне. Ни одно из этих условий не существует в процессе эксплуатации. На практике это делают их противоположности.
В результате во многих странах было увеличено бетонное покрытие стали. В США используется до 100 мм, но без какого-либо соответствующего увеличения «времени до коррозии» (100-мм покрытие во Флориде в мостовых конструкциях). Помимо резкого увеличения веса, стоимости и микротрещиноватости конструкций, это в конечном счете неадекватно, так как наличие трещин и скорость водопоглощения сводят на нет дополнительное покрытие.В каждом месте трещины в поглощающем бетоне защита арматуры отсутствует.
Микрокремнезем. Микрокремнезем обеспечивает более высокую прочность на сжатие при небольших затратах и благоприятно изменяет диффузию при полном отверждении водой. Но на водопоглощение он оказывает незначительное влияние, поэтому свободно впитывает и теряет воду.
Без полного отверждения или при наличии микротрещин пары кремнезема могут увеличить абсорбцию. Склонность кремнеземных паров повышать хрупкость бетона увеличивает его склонность к растрескиванию/микротрещинам.Этот риск увеличивается из-за проблем с «липкостью»/удобоукладываемостью при более высоких температурах укладки, что требует чрезмерного количества воды для замеса, что не всегда компенсируется суперпластификаторами.
Цементы из доменных шлаков. Бетоны, изготовленные из шлаковых цементов, могут обеспечить полезное снижение теплоты гидратации, а также коэффициента диффузии хлоридов, и его использование рекомендуется там, где это целесообразно. Однако шлак не оказывает существенного положительного влияния на абсорбцию, поэтому, как и микрокремнезем, остается в конечном счете уязвимым к абсорбции/десорбции и тем же коррозионным процессам, что и бетон без него, в том числе в трещинах.
Использование «ингибиторных» добавок. Нитриты требуют поддержания соотношения нитрит:хлорид выше 1,5:1 для достижения эффекта.
Первоначальное воздействие абсорбированных хлоридов приводит к ингибированию анодной активности. Однако на практике ингибитор растворим в воде и всегда растворяется и уносится на испаряющуюся поверхность абсорбированной водой, просачивающейся через бетон, особенно в трещинах. Восстанавливающее соотношение нитрит:хлорид 1,5:1 подавляется постоянно растущим уровнем поглощенных хлоридов.В этом случае коррозия стали происходит с обычной скоростью — некоторые предполагают, что с повышенной скоростью, без каких-либо препятствий или торможения.
Катодная защита или «CP». CP включает в себя электрическое подключение всех стальных арматурных стержней и подключение всей установки к монитору, который определяет наличие и величину электрического коррозионного тока в устройстве, а затем генерирует равный противоположный ток, чтобы нейтрализовать коррозионный ток. CP не оказывает никакого влияния на какие-либо другие механизмы коррозии, поэтому цементное тесто по-прежнему уязвимо, как и любые другие закладные металлы в конструкции, такие как столбы освещения, рельсы и т.
д., которые не связаны с «батареей» КП. CP дорог в установке и, конечно, требует интенсивного обслуживания с точки зрения контроля генерируемых токов (если генерируются чрезмерные токи, коррозия явно ускоряется).
CP становится неэффективным, когда соединения разорваны, неисправны или ненадежны, и, естественно, поскольку потенциал коррозионных токов варьируется по конструкции, поэтому генерируемый противоток никогда не будет точно одинаковым. Следовательно, всегда существует некоторый коррозионный ток, а также коррозия.
Использование пропитывающих водоотталкивающих средств . Несмотря на практические проблемы применения, использование поверхностных пропиток, наносимых после строительства, таких как силаны, силоксаны и т. д., полезно, особенно для защиты сборных элементов, если они были затоплены в море в раннем возрасте, когда они особенно уязвимы к загрязнению хлоридами ( см. «с» ниже ). Создавая гидрофобную зону на внешнем миллиметровом или двух важнейшем бетонном покрытии, силаны улучшают его устойчивость к соленой воде или, по крайней мере, его часть.
Однако для пользователя остается ряд существенных ограничений и практических проблем:
- Более прочные и плотные бетоны не поглощают силаны выше, скажем, отметки 1–2 мм, оставляя их на поверхности и, следовательно, ограничивая их эффективность.
- Нецелесообразно наносить жидкую отверждаемую мембрану (предварительно отлитую или на месте), так как это ухудшит последующее нанесение силана. Необходимо длительное отверждение водой.
- Для надлежащего «связывания» силаны следует наносить после затвердевания бетона и его высыхания до допустимой внутренней влажности.В течение этого времени незащищенный, незрелый бетон очень уязвим к поглощению и загрязнению соленой водой. Исследования Taywood показывают, что из-за эффектов поглощения в раннем/незрелом морском бетоне до 50% хлорида, необходимого для активации стали, проникает внутрь. бетон в течение первых 3-х месяцев выдержки *5 . Обработка силаном может помочь защитить «молодые» (не растрескавшиеся) сборные элементы от загрязнения солью во время плавания к месту расположения, но также потребует хранения во дворе и двойной обработки перед отправкой и, вероятно, повлечет за собой значительные затраты. Силаны
- зависят от 100% правильного и полного покрытия ВСЕХ открытых бетонных поверхностей, в противном случае вода естественным образом впитается через любые необработанные участки, и может начаться коррозия. Доступ к некоторым областям может быть слишком затруднен, чтобы обеспечить покрытие вообще.
- Трещины и механические повреждения поверхности, возникающие в бетоне после нанесения силана , обеспечивают проход через обработанную силаном поверхность и мгновенный/немедленный доступ внутрь бетона. Нижележащий бетон снова начинает подвергаться коррозии, поскольку через эти дефекты соленая вода поглощается внутренней частью и сталью.
- Производители силанов заявляют, что повторное применение силанов должно происходить каждые десять лет для поддержания эффективности. В дополнение к экологическим ограничениям объекта, это требование обслуживания приводит к возникновению тех же негативных факторов, что и выше, не говоря уже о текущих расходах.
Everdure Caltite — дополнительный ингредиент для проверенной долговечности
Чугун в современном строительстве не используется, так как имеет критический «недостаток».Он хрупкий. Однако добавление небольшого количества углерода (0,2%) дает нам высокую прочность на разрыв — «сталь». Для дополнительного улучшения добавление хрома дает «нержавеющую» сталь и так далее. Everdure Caltite применяет ту же проверенную концепцию к бетону.
Everdure Caltite представляет собой гидрофобный и порозабивающий жидкий ингредиент, который включает ингибитор коррозии и добавляется в бетонную смесь. Он изменяет нормальную капиллярность (всасывающее действие) для производства бетона со сверхнизкой абсорбцией.
Обычный высококачественный бетон не подходит для морских сооружений.Он естественным образом поглощает воду, влагу и любые вредные соли в растворе и обеспечивает все важные электролиты, связывающие анодную и катодную области арматуры *2 .
Добавление еще одного ингредиента, Everdure Caltite, в обычный бетон эффективно устраняет этот недостаток, придавая ему свойства со значительными техническими, коммерческими и экологическими преимуществами.
В 2004 году в Университете Данди, Великобритания, *3 , высококачественные бетонные сегменты, изготовленные с кальцитом и без него, были подвергнуты длительной динамической нагрузке и сильным коррозионным воздействиям при длительном циклировании влажной/сухой соленой воды в специально сконструированной камере (4 x Количество циклов влажный/сухой в день в течение 16 месяцев, что эквивалентно 52 годам пребывания в морской среде).Испытания показали, что включение кальтита замедляет начало коррозии арматуры в 50 раз. Это согласуется с существующими эмпирическими данными об использовании кальтита в морском бетоне.
Военно-морская база Сиберд Карвар, Индия
Бетон, содержащий Everdure Caltite, использовался в различных частях конструкции для обеспечения гидроизоляции и защиты от коррозии.
*1 «Капиллярная абсорбция бетоном» (Бетон, июль/август 1997 г.) Д-р Эндрю Батлер, Лаборатория транспортных исследований
*2 На фотографиях показаны бетонные опоры трубопровода, который пересекает солончак в Южной Австралии, где летние температуры могут достигать 40°C.Чтобы представить это в перспективе, уровень сульфатов в грунте на этом участке был измерен на уровне 7,2 г/л, а хлоридов – 53 г/л. Это превышает наихудшие возможные случаи, указанные в специальном обзоре BRE 1 — (DS5 и DC4).
*3 Коррозионная стойкость бетонных конструкций, модифицированных системой Everdure Caltite, Университет Данди, Шотландия, декабрь 2004 г., д-р Чун К. Ли.
*4 Строительство прочных конструкций в 20 веке, Журнал Американского института бетона, март 2001 г., 90 113, стр.К. Мета / Р. Берроуз
.
