DZELZSBETONA TILTU KALPOŠANAS LAIKA PROGNOZĒŠANAS METODE

LATVIJAI RAKSTURĪGĀ VIDĒ

Valsts Pētījumu programma – Drošas un ilgstpējīgas autoceļu transporta infratruktūras attīstība (DIATIA)

M.sc.ing. Kristaps Gode

Tēmas aktualitāte

Uzturēšanas darbu deficīts

56% tiltu tehnsikais stāvoklis raksturots kā slikts (Latvijas Valsts ceļi, 2011)

Dzelzsbetona tiltu priekšlaicīga bojāšanās

Bojājumu attīstības prognozēšana

2

Pētījuma mērķis

izstrādāt metodi Latvijā esošo dzelzsbetona tiltu kalpošanas laika prognozēšanai, balstoties uz apkārtējās vides un dzelzsbetona tiltu konstrukciju savstarpējās mijiedarbības attīstību.

pētījuma rezultāti ir attiecināmi uz ekspluatācijā esošo dzelzsbetona tiltu stiegrojuma korozijas izraisītiem bojājumiem

3

Dzelzsbetona konstrukciju kalpošanas laika prognozēšanas metodes - DuraCrete

Betona karbonizācija

Hlorīdu akumulācija

w

carbsct

ttRCx

012

app

isiDtt

xerfCCCtxC

exp21,

4

Dzelzsbetona tiltu konstrukciju bojājumu attīstības sistēma

VIDE KONSTRUKCIJAS

BOJĀJUMI

VISU FAKTORU

MIJIEDARBĪBA

5

Apkārtējas vides ietekmes līmeņi un svarīgie ietekmes faktori

Makro līmenis

(vispārīgi raksturotāji)

Virsmas līmenis

(nosākāms vizuālajā inspekcijā)

Mikro līmenis

(parametri modeļiem)

Slo

dze

– a

pk

ārtē

jā v

ide

Gaisa temperatūra.

Gaisa relatīvais mitrums.

Saules spīdēšanas ilgums.

Vēja stiprums un virziens.

Lietus un vēja kopdarbība.

Nokrišņu daudzums.

Nokrišņiem pakļauta virsma.

No nokrišņiem pasargāta virsma.

Šļakatu zona.

Ūdens notecējumu zonas (dēļ bojātas

hidroizolācijas vai deformācijas šuvēm).

Pretapledojuma sāls ietekme.

Ceļa apstākļi pie tilta (pretapledojuma sāls

kaisīšanas stratēģija, uzturēšanas klase,

satisksmes intensitāte).

CO2 saturs betona virsmā.

Slapjuma parametrs.

Virsmas hlorīdjonu koncentrācija.

Mitruma daudzums betonā.

Pre

test

ība

– k

on

stru

kci

ja,

mat

eriā

ls Tilta ģeogrāfiskais

novietojums – attālums no

jūras.

Tilta veids (tilts, ceļa

pārvads).

Virsmas stāvoklis (V, Hap, Hau).

Virsmas novietojums (Z, A, D, R).

Virsmas pārkare.

Virsmas attālums no brauktuves.

Novietojums pret satiksmes plūsmu.

Betona aizsargkārtas biezums.

Karbonizācijas pretestība.

Hlorīdjonu difūzijas koeficients.

Sākotnējā hlorīdjonu

koncentrācija.

Ūdens / cementa attiecība.

Betona stiprība.

Betona porainība, blīvums.

ūdens caurlaidība. 6

Apkārtējās vides modeļi tiltiem

Horizontālajām virsmām Vertikālajām virsmām

Virsma

vērsta uz

augšu

Virsma

vērsta uz

leju, nav

nokrišņu

piekļuves

Z ZA A DA D DR R ZR

1,00 0 0,09 0,08 0,10 0,14 0,16 0,18 0,15 0,10

7

Apkārtējās vides modeļi tiltiem

8

Dzelzsbetona stiegrojuma korozijas bojājumu stadijas

Stadija Apraksts Piemērs

0

Sākumfāze – nav vizuāli novērota

stiegrojuma korozijas un izsārņojumu

pazīmes betona virsmā.

1

Izsārņojumi no betona

(betona virsmā var būt mikroplaisas caur

kurām kopā ar mitrumu sūcas betona vai

stiegrojuma korozijas produkti).

2 Stiegrojuma korozijas plaisas betonā

(konstruktīvais stiegrojums).

9

Dzelzsbetona stiegrojuma korozijas bojājumu stadijas

3 Betona atslāņošanās

(konstruktīvais stiegrojums).

4 Atklāts stiegrojums

(konstruktīvais stiegrojums).

5

Stiegrojuma šķērsgriezuma laukuma

samazināšanās dēļ korozijas (konstruktīvais

stiegrojums).

10

Dzelzsbetona stiegrojuma korozijas bojājumu stadijas

6 Stiegrojuma korozijas plaisas betonā

(darba stiegrojums).

7 Betona atslāņošanās

(darba stiegrojums).

8 Atklāts stiegrojums

(darba stiegrojums).

9

Stiegrojuma šķērsgriezuma laukuma

samazināšanās dēļ korozijas (darba

stiegrojums). 11

Atsevišķu faktoru nozīme dažādās bojājumu stadijās

12

Dzelszbetona tiltu kalpošanas laika prognozēšanas metodes blokshēma

Apsekots tilts.

Definēta virsma/elements.

Tilts.

Definēta virsma/elements.

Faktoru definēšana

Stadija

Apjoms

Faktoru definēšana

Datu bāze

Stadija

Apjoms

Rekomendācijas uzturētājiem,

projektētājiem, būvētajiem.

Uzturēšanas,

remontdarbu stratēģija

13

Iespējamā bojājumu attīstība dzelzsbetona tilta elementam pilnā kalpošanas laika ciklā

14

Atlikušā kalpošanas laika prognozēšanas shēma Bojājuma attīstības sākumfāze – betona karbonizācija

15

Salīdzinājums ar eksperimentāli veiktājās izpētēs iegūtajiem rezultātiem

Tilts pār Daugavu pie hidroelektrostacijas Rīgas HES uzbūvēts 1973.gadā.

Faktoru kombinācijas laiduma konstrukcijas elementiem

Kalpošanas laika vērtības dotajām faktoru kombinācijām

Stiegrojuma korozijas bojājumu attīstības parametri

Kalpošanas laika noteikšana un salīdzināšana ar eksperimentālajā izpētie iegūtajiem rezultātiem

16

Secinājumi 1. Apkārtējas vides ietekmes modeļi tiltiem, ļauj raksturot vides

ietekmes apstākļus tiltu atsevišķiem elementiem/virsmām to pilnā dzīves ciklā, un tie ir izmantojami kalpošanas laika aprēķinos.

2. Pilnveidotā ogļskābās gāzes satura noteikšanas metodika karbonizācijas attīstības modelim, ļauj ievērtēt CO2 daudzuma izmaiņas atkarībā no tiltu elementu virsmu novietojuma un slapjuma režīmiem.

3. Ar pētījumā izstrādāto metodi ir iespējams iegūt stiegrojuma korozijas bojājumu attīstības parametru vērtības (karbonizācijas pretestības parametru Rcarb

-1, hlorīdjonu difūzijas koeficientu Dapp un stiegrojuma korozijas attīstības ātruma parametru Vd), kas ļauj veikt kalpošanas laika prognozi tiltiem ar atbilstošām faktoru kombinācijām.

17

Secinājumi 4. Dzelzsbetona tiltu kalpošanas prognozēšanas metode balstoties

uz iepriekšējo vizuālo inspekciju datiem ļauj prognozēt tiltu atlikušo kalpošanas laiku neveicot graujošās, piemēram, paraugu urbšanas, izpētes metodes. Izstrādātā metode pielietojama kalpošanas laika prognozei līdz 100 gadiem ar līdzīgu precizitāti, ko dod eksperimentālās izpētes.

5. Izstrādātā kalpošanas laika prognozēšanas metode to pielietojot uzlabos remontdarbu plānošanas stratēģiju un ietaupīs gan uzturēšanas, gan remontdarbu, gan rekonstrukcijas izdevumus. Izstrādātās metodes pielietojums var kalpot kā palīgs jaunu konstrukciju projektēšanā, lai atrastu optimālākos risinājumus konstrukciju ilgizturības nodrošināšanai.

18

Paldies par uzmanību!