Вплив надлишкових негативних зарядів від струму витоку на тріщиноутворення бетонних і залізобетонних конструкцій

Abstract

UA: Дисертація присвячена актуальній темі – розробці уявлень про механізм впливу надлишкових негативних зарядів від струмів витоку, які призводять до утворення внутрішніх напружень і тріщин в обводненому бетоні в залізобетонних конструкціях. Виконано критичний аналіз літературних джерел, на основі якого висловлена наукова гіпотеза про те, що основним фактором тріщиноутворення бетонних і залізобетонних конструкцій у зоні електрифікованих постійним струмом залізничних шляхів є надлишковий негативний заряд від струмів витоку з рейкової колії. Механізм впливу полягає в тому, що надлишковий негативний заряд викликає великий тиск відштовхування між частинками і глобулами гелю, який передається на електрогетерогенні контакти кристалогідратного каркаса, розриваючи його. Виконані лабораторно-експериментальні дослідження впливу струму витоку на бетонні зразки, а також фізико-хімічні дослідження даних зразків підтвердили розвинені в дисертації теоретичні уявлення. Результати досліджень впроваджені шляхом дослідного відновлення бетонної опори високої пасажирської платформи із захистом її від проникнення надлишкового заряду, використані у чотирьох галузевих рекомендаційних документах тощо. RU: Диссертация посвящена актуальной теме – разработке представлений о меха-низме влияния избыточных отрицательных зарядов от токов утечки, которые приводят к образованию внутренних напряжений и трещин в обводненном бетоне в железобетонных конструкциях. Выполнен аналитический обзор и анализ существующих теоретических и экс-периментальных представлений о причинах возникновения и развития трещин в бетоне. Выполненный критический анализ литературных источников показал практически полное отсутствие теоретических представлений о механизме разрушающего влияния токов утечки на трещинообразование бетонных и железобетонных конструкций. Развиты теоретические представления о влиянии структуры бетона на возник-новение трещин, разработаны соответствующие схемы контактов в бетоне, показа-но, что с позиции трещинообразования главным фактором является расклиниваю-щий эффект в прослойке между частицами песка и частицами цемента. При их вза-имном перемещении между ними возникают микротрещины, они ослабляют рас-твор в бетоне и цементный камень в растворе, с них начинается развитие трещин в бето-не в целом. Развиты новые теоретические представления о механизме влияния избы-точных электрических зарядов от токов утечки с рельсов на трещинообразование бетона, согласно которым избыточный отрицательный заряд вызывает большое давление отталкивания между частицами и глобулами геля, которое передается на электрогетерогенные контакты кристаллогидратного каркаса, разрывая его. Действие избыточного заряда сочетается с осмотическим и капиллярным прониканием воды в бетон, безнапорной фильтрацией, диффузионным выносом продуктов коррозии и выщелачивания, электроосмотическим переносом. Выполнены лабораторно-экспериментальные исследования: - воздействия тока утечки с рельса на бетонный образец-основу под рельсом; - воздействия избыточного отрицательного заряда, создаваемого пульсирую-щим однонаправленным электрическим напряжением (ПОЭН), на бетонные образ-цы различной формы – призматической, кубической, плоской цилиндрической. Установлено, что максимальное возникновение трещин и разрушения произо-шли в бетонном образце под рельсом, что обусловлено поляризацией рельса и возникновением дополнительного избыточного отрицательного заряда в бетоне, а также увеличением продолжительности его воздействия на бетон образца. Выпол-нены лабораторно-экспериментальные исследования с использованием проволочных тензодатчиков из константановой проволоки, подтвердившие возникновение трещин из-за избыточных отрицательных зарядов в бетоне и возникновение за счет этого механических растягивающих напряжений и деформаций. Физико-химические исследования (рентгенофазовый анализ, инфракрасная спектроскопия, световая и сканирующая электронная микроскопия) различных бетонных образцов, после обработки ПОЭН, подтвердили развитые в диссертации теоретические представления. Доказано, что способы катодной и протекторной защиты стальных и железобетонных конструкций приводят к увеличению избыточного отрицательного заряда в защищаемой стальной конструкции. Единственным эффективным способом может оказаться способ глубинного заземления с диодом, повернутым в сторону конструкции катодом. Результаты исследований внедрены путем опытного восстановления бетонной опоры высокой пассажирской платформы с защитой ее от проникновения избыточного заряда использованы в четырех отраслевых рекомендательных документах. EN: The thesis is devoted to the subject – the development of ideas about the mechanism of the effect of excess negative charges of the leakage currents, which leads to the formation of internal stresses and cracks in flooded concrete in reinforced concrete structures. The critical analysis of the literature has completed on which scientific hypothesis suggested that the main factor of cracking of concrete and reinforced concrete structures in the area of direct current electrified railways is excess negative charge of the leakage currents from the rail track. The mechanism of action is that the excess negative charge causes severe pressure repulsion between particles and globules of gel which is transmitted tо electro-heterogeneous contacts of kristallari frame, breaking it. It is completed laboratory experimental research: the influence of the leakage cur-rent on a concrete examples and the physical-chemical study of these samples confirmed the advanced theoretical concepts in the thesis. The research results are introduced through research restoration of concrete support of high passenger platform with protection against the penetration of excess charge, using four sectoral documents etc.