Критический обзор стандартизированных методов испытаний для определения стойкости бетона к карбонизации

Основная часть. В статье рассмотрены рекомендации по предварительной подготовке и выдержке образцов, приведенные в существующих отечественных и зарубежных стандартах испытаний карбонизации бетонов. Условия воздействия ускоренной карбонизации влияют на механизм процессов и степень изменений, которые испытает материал. В будущих итерациях стандартов приоритетным должно стать понятие «индекса зрелости». Необходимо обеспечить прямое сравнение результатов различных исследований и улучшить понимание того, как внутренние свойства отдельных видов бетона связаны с их устойчивостью к карбонизации, определить принципы точного перевода скоростей карбонизации при ускоренных испытаниях в скорости карбонизации в естественных условиях для различных типов бетона. В статье рассмотрены подходы к проектированию долговечности железобетонных конструкций, основанные на предписывающих и эксплуатационных характеристиках. Часто прямая корреляция между коэффициентом карбонизации и прочностью на сжатие в бетонах с минеральными добавками не выявляется, особенно когда эксплуатационные характеристики определяются при ускоренных испытаниях. Поэтому модели деградации таких бетонов под воздействием углекислого газа при полувероятностных, вероятностных расчетах и оценке срока службы нуждаются в определенном уточнении.

Выводы. Существующие стандарты на определение глубины карбонизации имеют значительные отличия друг от друга, в частности в вариантах подготовки образцов, условий твердения, условиях при испытании в камере карбонизации. Это приводит к различным результатам при испытаниях по разным стандартам. Подход к оценке долговечности и сроков службы железобетонных конструкций на основе эксплуатационных характеристик можно считать важным продвижением в проектировании конструкционного бетона. В настоящее время ограничения в этом подходе связаны с тем, что различные процессы разрушения, влияющие на поведение железобетонных конструкций, изучены не полностью и описаны не во всех необходимых деталях, лабораторные методы испытаний не всегда отражают реальные условия эксплуатации, а изменение качества бетона в пределах конструкции определяется неоднородностью и анизотропией свойств, наличием дефектов, зависящими от времени параметрами (усадка, ползучесть) и другими вероятностными факторами.

1. De Belie N., Soutsos M., Gruyaert E. (eds) (2018) Properties of fresh and hardened concrete containing supplementary cementitious materials. State-of-the-Art Report of the RILEM Technical Committee 238-SCM, Working Group 4. Springer, Cham. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-70606-1

2. Vollpracht A., Soutsos M., Kanavaris F. Strength development of GGBS and fly ash concretes and applicability of fib model code’s maturity function – A critical review. <i>Construction and Building Materials</i>. 2018, vol. 162, pp. 830–846. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.12.054

3. RILEM Recommendations. CPC-18 Measurement of hardened concrete carbonation depth. <i>Materials and Structures</i>. 1988, vol. 21, pp. 453–455. DOI: https://doi.org/10.1007/BF02472327

4. Bernal S.A., Dhandapani Y., Elakneswaran Y. et al. Report of RILEM TC 281-CCC: A critical review of the standardised testing methods to determine carbonation resistance of concrete. <i>Materials and Structures</i>. 2024, vol. 57, article number 173. DOI: https://doi.org/10.1617/s11527-024-02424-9

5. ГОСТ 31383-2008. Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии. Методы испытаний. Москва: Стандартинформ, 2010.

6. BSI 1881-210:2013. Testing hardened concrete. Determination of the potential carbonation resistance of concrete. Accelerated carbonation method. The British Standards Institute.

7. EN 13295:2004. Products and systems for the protection and repair of concrete structures – Test methods – Determination of resistance to carbonation.

8. CUR-Aanbeveling 48:2010. Procedures, criteria and test methods for testing the suitability of novel cements for application in concrete and for the equivalent performance of concrete with fillers. CROW-CUR.

9. EN 12390-12:2020. Testing hardened concrete. Part 12: Determination of the carbonation resistance of concrete – Accelerated carbonation method. European Committee for Standardization (CEN).

10. GB/T 50082-2009. Standard for test methods of longterm performance and durability of ordinary concrete. China Academy of Building Research.

11. ISO/DIS 1920-12:2015. Testing of concrete. Part 12: Determination of the carbonation resistance of concrete – Accelerated carbonation method. International Organization for Standardization (ISO).

12. IS 516 (2021). Hardened concrete – Methods of test. Part 2: Properties of hardened concrete other than strength. Section 4: Determination of the carbonation resistance by accelerated carbonation method. Bureau of Indian Standards.

13. prSIA 262/1:2017-11. Concrete construction – Additional specifications. Swiss Society of Engineers and Architects (SIA).

14. UNE 83993-2:2013. Durability of concrete. Test method. Measurement of carbonation penetration rate in hardened concrete. Part 2: Accelerated method. Organismo de Normalización en España (UNE).

15. BS EN 206:2013+A2:2021. Concrete. Specification, performance, production and conformity. British Standards Institution.

16. Walraven J. Design for service life: how should it be implemented in future codes. <i>International Conference on Concrete Repair, Rehabilitation and Retrofitting, Proceedings ICCRRR 2008</i>, Cape Town, 24–26 November 2008. 2008, pp. 3–10.

17. Alexander M.G., Mackechnie J.R., Ballim Y. Use of durability indexes to achieve durable cover concrete in reinforced concrete structures. <i>American Ceramic Society, Inc., Materials Science of Concrete VI</i>. 2001, pp. 483–511.

18. Simons B. Concrete performance specifications: New Mexico Experience. <i>Concrete International</i>. 2004, vol. 26, issue 4, pp. 68–71.

19. Day K.W. Perspective on Prescriptions. <i>Concrete International</i>. 2005, vol. 27, issue 7, pp. 27–30.