Projekty a granty

Vliv mechanického poškození na difuzi chloridů v železobetonové konstrukci

SP2019/126

PŘEDMĚT VÝZKUMU Předkládaný projekt je zaměřen na zlepšení určování životnosti železobetonových konstrukcí vystavených působení chloridů. V projektu bude zkoumán účinek mechanického poškození betonu (poměrné přetvoření) na pronikání chloridů do konstrukce, a to konkrétně na betonových kruhových deskách vyztužených drátky (6 kruhových desek o průměrů 1m, 3 typy uloženy v roztoku NaCl, 3 typy uloženy ve vodě). Poškození bude změřeno pomocí optické metody DIC (Digital Image Correlation). DIC je nedestruktivní a bezkontaktní metoda používaná k přesnému měření povrchového poškození vzorku [1]. Tyto desky poté budou umístěný do roztoku NaCl po dobu 90 dnů. Následně bude stanoven chloridový profil a výsledky budou porovnány s numerickým modelem. Difuze chloridů do betonových konstrukcí je důležitým faktorem při určování trvanlivosti železobetonových mostů vystavených působení posypových solí. Chloridy pronikají do krycí vrstvy výztuže a po dosažení chloridového prahu v úrovni výztuže začíná výztuž korodovat. Výztuž v místě koroze zmenšuje svou průřezovou plochu a tím pádem i svou únosnost. Vlivem koroze také odprýskává betonová krycí vrstva, což vede k odhalování výztuže a tím pádem i rozsáhlejší korozi. Snížená životnost takové konstrukce vede ke zvýšeným nákladům na životní cyklus a tím i k nadměrným výdajům z veřejných rozpočtů. Bádání v této oblasti tedy napomáhá zkvalitnění navrhování těchto konstrukcí a z toho vyplývá i snížení nákladů na jejich údržbu [2], [3], [4], [5]. V projektu budou zkoumány drátkobetony s různým stupněm vyztužení z hlediska chování v agresivním prostředí. Výzkum na toto téma na Katedře stavební mechaniky VŠB – TUO již probíhá; tento projekt je inovativní v použitých měřicích přístrojích (DIC) a také ve zkoumání vlastností drátkobetonů s cihelnou matricí při dlouhodobé penetraci chloridy se zaměřením na riziko vzniku koroze. Tento typ betonu je z hlediska únosnosti v současné době testován na Technologické universitě v Koszalinu. Použití recyklovaných materiálů do betonu je relativně běžné (často se používá například i recyklovaný beton, jehož trvanlivost s ohledem na pronikání chloridů byla prozkoumaná v [6]), proto je třeba se zaměřit na trvanlivost takové betonové směsi. Výsledkem projektu bude zhodnocení využití drátkobetonu s ohledem na agresivní podmínky prostředí a vlivu mechanického poškození na pronikání chloridů. Projekt úzce souvisí s tématem disertační práce hlavního řešitele. Literatura [1] CORR, David, Matteo ACCARDI, Lori GRAHAM-BRADY a Surendra SHAH. Digital image correlation analysis of interfacial debonding properties and fracture behavior in concrete. Engineering Fracture Mechanics. 2007, 74(1-2), 109-121. DOI: 10.1016/j.engfracmech.2006.01.035. ISSN 00137944. Dostupné také z: http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0013794406000518 [2] HOOTON, R.D., THOMAS, M.D.A., STANDISH, K. Testing the Chloride Penetration Resistance of Concrete: A Literature Review: FHWA Contract DTFH61-97-R-00022 Prediction of Chloride Penetration in Concrete. Washington, D.C. [USA]: Federal Highway Administration, 2001, 405 s. [3] ŠMERDA, Z., J. ADÁMEK, Z. KERŠNER, V. MELOUN, V. MENCL, D. NOVÁK, P. ROVNANÍKOVÁ a B. TEPLÝ. Trvanlivost betonových konstrukcí. Praha: Informační centrum ČKAIT, 1999. ISBN-8090269788. [4] GHOSH, P. Computation of Diffusion Coefficients and Prediction of Corrosion Initiation of Concrete Structures. Salt Lake City, UT [USA], 2011. Doktorská disertační práce. University of Utah. Vedoucí práce P.J. Tikalsky. [5] KONEČNÝ, Petr. VYHODNOCENÍ TRVANLIVOSTI ŽELEZOBETONOVÝCH MOSTOVEK S OHLEDEM NA VLIV CHLORIDŮ A NA ROZPTYL VSTUPNÍCH PARAMETRŮ. Ostrava, 2015. Habilitační práce. Vysoká škola Báňská - Technická Univerzita Ostrava. [6] ANN, K.Y., H.Y. MOON, Y.B. KIM a J. RYOU. Durability of recycled aggregate concrete using pozzolanic materials. Waste Management. 2008, 28(6), 993-999. DOI: 10.1016/j.wasman.2007.03.003. ISSN 0956053X. Dostupné také z: http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0956053X07001055 PŘEHLED POUŽITÝCH METOD - NORDTEST NTBuild 443 - Určení chloridového profilu na betonových vzorcích vystavených chloridům – AgNO3 spray test, titrační metoda. - ČSN EN 14629 – Stanovení obsahu chloridů v zatvrdlém betonu. - Statistických výpočtu v programu Excel a Matlab. HARMONOGRAM PRACÍ: leden – březen – příprava výzkumu, příprava numerických modelů kruhových desek, březen - červen – betonování vzorků, laboratorní zkoušení vzorků, květen – účast na konferenci Modelování v Mechanice 2019 a XIX Scientific Conference for Civil Engineering PhD Students (2 nebodované příspěvky), květen – červenec – příprava článku pro konferenci ICNAAM 2019, Řecko, srpen – listopad – vyhodnocení zkoušek, příprava druhé publikace, září – účast na konferenci ICNAAM 2019, Řecko (příspěvek D). listopad/prosinec – zaslání příspěvku do časopisu Computers and Concrete (příspěvek Jimp), ZDŮVODNĚNÍ ZAPOJENÍ JEDNOTLIVÝCH ČLENŮ Ing. Marie Horňáková – koordinace a vyhodnocení měření, chemické rozbory, sepsaní článků, výjezd na konferenci (cca 5 h/týdně). Ing. Nela Freiherrová – statistické vyhodnocení, příprava a kontrola článků (cca 2/h týdně). Ing. Petr Lehner – kontrola numerických modelů, pomoc při testování (ukončení studia v průběhu roku 2019), Ing. Jakub Flodr – kontrola numerických modelů, pomoc při testování. PŘEDCHOZÍ NEJVÝZNAMĚJŠÍ DOSAŽENÉ VÝSLEDKY ČLENŮ TÝMU: HORŇÁKOVÁ, Marie, Petr KONEČNÝ a Petr LEHNER. PRAVDĚPODOBNOSTNÍ POSOUZENÍ INICIACE KOROZE NA ŽELEZOBETONOVÉ MOSTOVCE, Modelování v mechanice 2018: sborník příspěvků vědecké konference, Ostrava: Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava, 2015. ISBN 978-80-248-3756-7

2019

2019

Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy

SGS

Specifický výzkum VŠB-TUO

Horňáková Marie Ing., Ph.D.