ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ: СТРОИТЕЛЬСТВО
Освоение ресурсов континентального шельфа Арктики
DOI.org/10.5281/zenodo.1204714
УДК 620.1.08:624.145:691.322
A.T. Беккер, Т.Э. Уварова, Г.С. Славчева, Е.Е. Помников, А.А. Скляров
БЕККЕР АЛЕКСАНДР ТЕВЬЕВИЧ – д.т.н., член-корреспондент РААСН, профессор, директор Инженерной школы, e-mail: bekker.at@dvfu.ru
УВАРОВА ТАТЬЯНА ЭРИКОВНА – д.т.н., доцент кафедры гидротехники, теории зданий и сооружений Инженерной школы, e-mail: uvarova.tye@dvfu.ru
ПОМНИКОВ ЕГОР ЕВГЕНЬЕВИЧ – к.т.н., заведующий ледовой лабораторией Инженерной школы, e-mail: pomnikov.ee@dvfu.ru
СКЛЯРОВ АЛЕКСЕЙ АНДРЕЕВИЧ – аспирант кафедры гидротехники, теории зданий и сооружений Инженерной школы, e-mail: skliarov.aa@students.dvfu.ru
Дальневосточный федеральный университет
ул. Суханова, 8, Владивосток, 690091
СЛАВЧЕВА ГАЛИНА СТАНИСЛАВОВНА – д.т.н., профессор кафедры технологии строительных материалов, изделий и конструкций, e-mail: gslavcheva@yandex.ru
Воронежский государственный технический университет
ул. 20-летия Октября, 84, Воронеж, 394008
Применение твердометрии для оценки сопротивления бетона ледовой абразии морских гидротехнических сооружений
Аннотация: Основным фактором, влияющим на надежность морских ледостойких платформ, является ледовый режим акватории в районе строительства и как результат – ледовые нагрузки и воздействия на сооружение. Одно из них в акваториях с динамичным режимом дрейфа ледяного покрова – истирающее воздействие льда (абразия). Износ бетона от действия дрейфующего ледяного покрова способствует потере толщины бетонных элементов конструкции в зоне переменного уровня, вызывает опасность оголения арматуры и ее ускоренную коррозию в морской среде, следовательно, может привести к уменьшению прочностных характеристик этих конструктивных элементов. Задача повышения сопротивления бетонов истирающим воздействиям ледяного покрова напрямую связана с исследованиями их износостойкости и определением требований к составу и структуре бетонов, эксплуатируемых в ледовитых морях. В статье обоснованы предпосылки использования твердометрии для оценки стойкости бетона к ледовой абразии как метода получения независимого прямого количественного показателя сопротивления, соотносимого с процессами разрушения бетона при ледовой абразии, и не зависящего от параметров ледовых воздействий. Оценены возможности применения и адаптации существующих методов твердометрии для бетона как хрупкого неоднородного материала. Обсуждается обоснование оптимального метода, процедуры и алгоритма оценки твердости бетона, представлены результаты испытаний тестовых образцов, доказывающих возможность определения интегральной характеристики твердости бетона на основании статистически достоверной оценки твердости каждого его структурного элемента. Для прогнозирования и регламентации сопротивления бетона ледовой абразии в дальнейшем предполагается выявление взаимосвязи между интегральным показателем твердости поверхности бетона и величинами глубины ледовой абразии с учетом варьирования скорости, температуры и давления льда, измеренными с 2007 по 2014 г. на специальной установке для исследования истирающих воздействий льда на различные типы строительных материалов.
Ключевые слова: твердометрия, твердость, абразия, бетон, гидротехнические сооружения, метод оценки.
Bekker A., Uvarova T., Slavcheva G., Pomnikov E., Sklyarov A.
ALEKSANDR BEKKER, Corresponding member of the Russian Academy of Architecture and Construction Sciences, Doctor of Engineering Sciences, Professor, Director, School of Engineering, e-mail: bekker.at@dvfu.ru
TATIANA UVAROVA, Doctor of Engineering Sciences, Associate Professor, Department of Hydraulic Engineering, the Theory of Buildings and Structures, School of Engineering, e-mail: uvarova.tye@dvfu.ru
EGOR POMNIKOV, Candidate of Engineering Sciences, Head of Ice Laboratory, School of Engineering, e-mail: pomnikov.ee@dvfu.ru
ALEXEY SKLYAROV, Postgraduate Research Assistant, School of Engineering, e-mail: skliarov.aa@students.dvfu.ru
Far Eastern Federal University
8 Sukhanova St., Vladivostok, Russia, 690091
GALINA SLAVCHEVA, Doctor of Engineering Sciences, Professor, е-mail: gslavcheva@yandex.ru
Voronezh State Technical University
84, 20th Anniversary of October St., Voronezh, Russia, 394008
Hardness testing as a method to evaluate the resistance of concrete to ice abrasion in marine hydraulic structures
Abstract: The main factor affecting the reliability of marine ice-resistant platforms (MIRP) is the ice re-gime in the construction site and, as a result, the ice pressure and its impacts on the structure. One of such impacts in the water areas with the dynamic with a dynamic ice drift regime regime of ice cover is the ice abrasion. Wear of concrete caused by the drifting ice cover contributes to the loss of thickness of concrete elements of the structure in the zone of variable level, causes the danger of exposure of the reinforcement and its accelerated corrosion in the marine environment, and consequently, may reduce the strength char-acteristics of these structural elements. The task of increasing the resistance of concrete to the abrasive impacts of the ice cover is directly related to the studies of their wear resistance and the determination of the requirements for the composition and structure of concretes used in the Arctic seas. The article substantiates the possibility of using hardness to evaluate the resistance of concrete to ice abrasion as a method of obtaining an independent direct quantitative index of concrete resistance associated with the processes of destruction of concrete during ice abrasion and independent of the ice impacts parameters.The drifting ice cover affects the concrete causing thinning of the concrete elements of the structure in the variable level zone, constitutes a danger that the reinforcing steel can be exposed, and undergoes an accelerated corrosion in the marine environment, which may result in diminished strength characteristics of these structural elements. The task to increase the resistance of concrete to the ice cover abrading is directly related to the studies on the durability of concrete and the definition of the require-ments for the composition and structure of concretes to be used the Arctic seas. The article substantiates the use of the hardness testing to evaluate the resistance of concrete to ice abrasion as a method aimed to obtain an independent direct quantitative resistance index correlated with the concrete destruction processes caused by ice abrasion being independent of the ice impact parameters. The article deals with the possibilities to use and adapt the existing hardness testing methods to concrete as a brittle heterogeneous material as well as the optimal method, procedure, and algorithm to estimate the hardness of concrete. It presents the results of the tests of specimens that prove the possibility to determine the integral hardness of concrete basing on the statistically reliable evaluation of the hardness of each of its structural elements. To forecast and regulate the resistance of concrete to ice abrasion, it is proposed to identify the relation-ship between the integral hardness index of the concrete surface and the determined value of the depth of ice abrasion taking into account the variations in speed, temperature, and ice pressure. That was per-formed during the period from 2007 to 2014 on a special unit purposed to study ice abrasion effects on various types of building materials.
Key words: hardness testing, abrasion, concrete, hydrotechnical constructions, estimation method.
