Применение железобетонных конструкций в горячих цехах металлургических заводов и обеспечение их долговечности

Применение железобетонных конструкций в горячих цехах металлургических  заводов и обеспечение их долговечности

Как показали лабораторные исследования, структурные изменения в обычном тяжелом бетоне под влиянием температурных воздействий и связанное с ними снижение прочности бетона существенно зависит от скорости его нагрева и охлаждения.

Так, при скоростях изменения температуры менее 10-15° в час снижения прочности бетона практически не наблюдалось даже при цикличном нагреве с максимальной температурой около 200° и перепадом температур в цикле около 100°.

При больших скоростях, особенно при многократно повторяющихся циклах «нагрев — охлаждение», прочность бетона заметно снижается. Следовательно, учет снижения прочности и долговечности бетона в расчете железобетонных конструкций следует производить дифференцированно в зависимости от их температурного режима в-условиях эксплуатации. Кроме того, исследования показали, что влияние интенсивного нагрева сказывается на прочности лишь поверхностных слоев бетона. Следовательно, изменение  несущей способности железобетонного элемента под влиянием температурных воздействий будет зависеть, очевидно, от его размеров (массивности).

С этих точек зрения проанализированы конструктивные элементы основных зданий и сооружений доменного, мартеновского, конверторного и прокатного производства металлургических заводов.

Наиболее тяжелый температурный режим зафиксирован на участках холодильников складов заготовок и слябов и в отделении раздевания слитков (максимальная температура нагрева до 200° С, количество циклов «нагрев — охлаждение» до 12- 15 в сутки, перепад температур в цикле 40-90°, скорость нагрева и охлаждения 25-50° в час.

Естественно, что в этих условиях больше всего повреждаются тонкостенные элементы, например, панели покрытий. Так, в апреле- мае 1966 г. на Криворожском металлургическом заводе им. В. И. Ленина железобетонное покрытие на участке холодильников после 8 лет эксплуатации полностью заменено металлическим.

Однако при детальном обследовании панелей было установлено, что значительные трещины в ребрах, в основном, из-за наличия которых конструкции были признаны аварийными, располагаются лишь в тех местах, где толщина защитного слоя не превышала 3-5 мм или защитный слой вовсе отсутствовали На участках, где величина защитного слоя была выдержана в соответствии с проектом, видимых трещин в ребрах не было обнаружено, но прочность бетона уменьшилась, примерно, на 15- 20% (всего было детально обследовано 50 панелей). Аналогичная картина наблюдалась и на многих других объектах.

Причиной появления указанных трещин очевидно является резкое различие в температуропроводности бетона и стали.

Беспорядочные трещины и «разрыхление» бетона в плитах панелей были отмечены в местах, где из-за повреждения рулонного ковра бетон подвергался многократному увлажнению и интенсивному высушиванию. На участках с сохранившейся кровлей состояние бетона плит вполне удовлетворительное. Это также подтверждается многочисленными наблюдениями на различных объектах.

Все это свидетельствует о том, что при выполнении определенных требований при проектировании, изготовлении и эксплуатации железобетонных конструкций, необходимая их долговечность может быть обеспечена даже при службе в весьма тяжелом температурном режиме.

Применение тонкостенных железобетонных конструкций нерационально в условиях одновременного интенсивного воздействия нагрева и динамических нагрузок. Для относительно массивных конструкций в этих условиях необходимо предусматривать специальные мероприятия по сохранению защитного слоя бетона.

По результатам комплексных исследований конструкции горячих участков металлургических заводов разбиты на следующие 4 категории:

1. Элементы, рассчитываемые только по несущей способности и расположенные на участках с относительно спокойным температурным режимом.

К таким конструкциям никаких дополнительных требований при проектировании и строительстве не предъявляется. Необходимо лишь соблюдение действующих норм и технических условий.

2. Элементы, расположенные на участках с относительно спокойным температурным режимом, но рассчитываемые не только по несущей способности, но и по деформациям, а также предварительно напряженные конструкции. Здесь следует учитывать увеличение деформативности бетона под влиянием нагрева.

3. Элементы, расположенные на участках с тяжелым температурным режимом и рассчитываемые или только по несущей способности или по несущей способности, трещинообразованию и деформациям.

При проектировании таких конструкций как обычных, так и предварительно напряженных, необходим учет изменения соответствующих физико-механических характеристик бетона и его сцепления с арматурой в зависимости от типа конструкции, ее размеров, расчетного предельного состояния и др. Кроме того, здесь должны предъявляться повышенные требования к составу бетона и качеству работ.

4. Конструкции, выполнение которых из железобетона не рекомендуется.

С учетом указанных особенностей работы конструкций, решение о выборе материала для них должно приниматься на основании обычного технико-экономического анализа.

Читайте так же:

Комментарии запрещены.