Structural Mechanics of Engineering Constructions and BuildingsStructural Mechanics of Engineering Constructions and BuildingsСтроительная механика инженерных конструкций и сооружений1815-52352587-8700Peoples’ Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba (RUDN University)3585410.22363/1815-5235-2023-19-2-178-185MSYCRFAnalysis and design of building structuresРасчет и проектирование строительных конструкцийResearch ArticleStrengthening of reinforced concrete structures by composite materials taking into consideration the carbonization of concreteУсиление железобетонных конструкций композитными материалами с учетом карбонизации бетонаhttps://orcid.org/0000-0003-0209-7726RimshinVladimir I.РимшинВладимир Иванович

Doctor of Technical Sciences, Professor, Department of Housing and Communal Complex, Institute of Environmental Engineering and Mechanization

доктор технических наук, профессор, профессор кафедры жилищно-коммунального комплекса, Институт инженерно-экологического строительства и механизации

v.rimshin@niisf.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7286-4073TruntovPavel S.ТрунтовПавел Сергеевич

PhD student

аспирант

pavel_truntov@mail.ruNational Research Moscow State University of Civil EngineeringНациональный исследовательский Московский государственный строительный университет05092023192VOL 19, NO2 (2023)ТОМ 19, №2 (2023)17818505092023Copyright ©; 2023, Rimshin V.I., Truntov P.S.Copyright ©; 2023, Римшин В.И., Трунтов П.С.2023Rimshin V.I., Truntov P.S.Римшин В.И., Трунтов П.С.https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0https://journals.rudn.ru/structural-mechanics/article/view/35854

One of the main causes for deterioration of reinforced concrete structures in modern construction is corrosion of reinforcement. Corrosion leads to decrease of adhesion between reinforcement and concrete, formation of cracks and destruction of the protective layer of concrete. All this reduces the load-bearing capacity of reinforced concrete structures. The structures of sludge reservoirs exposed to carbon dioxide were used as an object of the study. The characteristic defects and damages revealed by visual inspection were described. The verification calculation of the considered construction depending on the pH of the medium was performed on the basis of the results of technical inspection and study. The degree of carbon dioxide impact on the considered structures was determined by the phenolphthalein test method, which is based on the color change of acid-base indicator solution on the surface of concrete and reinforced concrete depending on the pH value of its medium. The phenolphthalein test revealed that pH of the medium is less than 8 for the depth more than the thickness of the concrete protective layer. A verification calculation of the considered structure was performed on the basis of the technical inspection results and the conducted research. According to the calculation results, a variant of beam reconstruction and strengthening using external reinforcement based on carbon fibers FibARM 230/150 was proposed. The reconstruction was carried out with account of the carbonized concrete layer.

В современном строительстве одной из основных причин износа железобетонных конструкций является коррозия арматуры. Из-за нее снижается сцепление арматуры с бетоном, образуются трещины и разрушается защитный слой бетона, вследствие чего снижается несущая способность железобетонных конструкций. Объектами исследования выступили конструкции шламбассейна, которые подвергались воздействию углекислого газа. Описаны характерные дефекты и повреждения, выявленные при визуальном осмотре. Степень воздействия углекислого газа на рассматриваемые конструкции определялась методом фенолфталеиновой пробы, который основан на изменении окраски раствора кислотно-основного индикатора на поверхности бетона и железобетона в зависимости от показателя рН его среды. При проведении фенолфталеиновой пробы выявлено, что pH среды менее 8 на глубине более чем толщина защитного слоя бетона. Выполнен поверочный расчет рассматриваемой конструкции, по результатам которого представлен вариант восстановления и усиления балки с использованием внешнего армирования на основе углеродных волокон FibARM 230/150. Восстановление проводилось с учетом слоя карбонизированного бетона.

corrosion of reinforcementtechnical inspectioncalculations of building structurescomposite materialsstrengthening of building structuresкоррозия арматурытехническое обследованиерасчеты строительных конструкцийкомпозитные материалыусиление строительных конструкцийRimshin V.I., Kurbatov V.L., Ketsko E.S., Truntov P.S. Extile industry building strengthening with external reinforcement with composite materials. Proceedings of Higher Education Institutions. Textile Industry Technology. 2021;(6):242-249. (In Russ.) https://doi.org/10.47367/0021-3497_2021_6_242Римшин В.И., Курбатов В.Л., Кецко Е.С., Трунтов П.С. Усиление конструкций здания текстильной промышленности внешним армированием из композитных материалов // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. 2021. № 6 (396). С. 242–249. https://doi.org/10.47367/0021-3497_2021_6_242Subbotin A.I., Shutova M.N., Shagina A.I. Analysis of specifics of composite reinforcing use in the foundation of built and reconstructed buildings. Bulletin of the Volgograd State University of Architecture and Civil Engineering. 2019;(2):37-48. (In Russ.)Субботин А.И., Шутова М.Н., Шагина А.И. Анализ специфики использования композитного армирования в фундаментах возводимых и реконструируемых зданий // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура. 2019. № 2 (75). С. 37–48.Merkulov S.I., Esipov S.M. The use of woven composites for recovery building construction. Proceedings of Higher Education Institutions. Textile Industry Technology. 2019;(3):256-259. (In Russ.)Меркулов С.И., Есипов С.М. Использование тканых композитов для восстановления строительных // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. 2019. № 3 (381). С. 256–259.Rimshin V.I., Varlamov A.A., Kurbatov V.L., Anpilov S.M. Development of the theory of concrete composite degradation. Stroitelnye Materialy. 2019;(6):12-17. (In Russ.) https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-771-6-12-17Римшин В.И., Варламов А.А., Курбатов В.Л., Анпилов С.М. Развитие теории деградации бетонного композита // Строительные материалы. 2019. № 6. С. 12–17. https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-771-6-12-17Paranicheva N.V., Nazmeeva T.V. Reinforcement of building structures using carbon composite materials. Magazine of Civil Engineering. 2010;(2):19-22. (In Russ.)Параничева Н.В., Назмеева Т.В. Усиление строительных конструкций с помощью углеродных композитных материалов // Инженерно-строительный журнал. 2010. № 2. С. 19–22.Larionov E.A., Rimshin V.I., Vasilkova N.T. Energy method of estimation of stability of pressed reinforced concrete elements. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2012;(2):77-81. (In Russ.)Ларионов Е.А., Римшин В.И., Василькова Н.Т. Энергетический метод оценки устойчивости сжатых железобетонных элементов // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2012. № 2. С. 77–81.Merkulov S.I., Tatarenkov A.I., Starodubtsev V.G. Strengthening of reinforced concrete structures of the operated buildings and constructions. BST: Byulleten Stroitelnoj Tehniki. 2017;(4):41-43. (In Russ.)Меркулов С.И., Татаренков А.И., Стародубцев В.Г. Усиление железобетонных конструкций эксплуатируемых зданий и сооружений // БСТ: бюллетень строительной техники. 2017. № 4 (992). С. 41–43.Ibragimov R.A., Antakov A.B., Minakhmetova L.R. The determination and comparison of time limits for installation works using metal and composite rebar. News of the Kazan State University of Architecture and Engineering. 2017;(2):257-264. (In Russ.)Ибрагимов Р.А., Антаков А.Б., Минахметова Л.Р. Определение и сравнение норм времени при выполнении монтажных работ с использованием металлической и композитной арматуры // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2017. № 2 (40). С. 257–264.Stepanova V.F., Buchkin A.V., Ilin D.A. The research of the features of concrete structures with a combined reinforcement (reinforcement of composite polymer and a non-metallic fiber). Academia. Architecture and Construction. 2017;(1):124-128. (In Russ.)Степанова В.Ф., Бучкин А.В., Ильин Д.А. Исследование особенности работы бетонных конструкций с комбинированным армированием (арматурой композитной полимерной и неметаллической фиброй) // Academia. Архитектура и строительство. 2017. № 1. С. 124–128.Esfahani M.R., Kianoush M.R., Tajari A.R. Flexural behavior of reinforced concrete beams strengthened by CFRP sheets. Engineering Structures. 2007;29(10):2428-2444.Esfahani M.R., Kianoush M.R., Tajari A.R. Flexural behavior of reinforced concrete beams strengthened by CFRP sheets // Engineering Structures. 2007. Vol. 29. Issue 10. Pp. 2428–2444.Tur V.V., Malyka V.V. Experimental studies of bent concrete elements with combined reinforcement with steel and fiberglass rods. Herald of Polotsk State University. Series F. Civil Engineering. Applied Sciences. 2013;(8):58-65. (In Russ.)Тур В.В., Малыха В.В. Экспериментальные исследования изгибаемых бетонных элементов с комбинированным армированием стальными и стеклопластиковыми стержнями // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия F: Строительство. Прикладные науки. 2013. № 8. С. 58–65.Huang X., Birman V., Nanni A., Tunis G. Properties and potential for application of steel reinforced polymer (SRP) and steel reinforced grout (SRG) composites. Internet. University of Missouri-Rolla; 2003.Huang X., Birman V., Nanni A., Tunis G. Properties and potential for application of steel reinforced polymer (SRP) and steel reinforced grout (SRG) composites. Internet. University of Missouri-Rolla, 2003. 27 p.Mirsayapov I.T., Antakov I.A., Antakov A.B. To the design of the deflections of flexural concrete members reinforced with fiber-reinforced polymer bars. Vestnik MGSU. 2021;16(4):413-428. (In Russ.) https://doi.org/10.22227/1997-0935.2021.4.413-428Мирсаяпов И.Т., Антаков И.А., Антаков А.Б. К расчету прогибов изгибаемых бетонных элементов, армированных композитной полимерной арматурой // Вестник МГСУ. 2021. Т. 16. № 4. С. 413–428. https://doi.org/10.22227/1997-0935.2021.4.413-428Frolov N.V., Smolyago G.A., Poloz M.A. Experimental research of RC beams in combination with glass-plastic bars. Bulletin of BSTU named after V.G. Shukhov. 2017;(1):60-64. (In Russ.) https://doi.org/10.12737/23298Фролов Н.В., Смоляго Г.А., Полоз М.А. Экспериментальные исследования образцов армобетонных балок с различным содержанием в растянутой зоне стержней стеклопластиковой арматуры // Вестник Белгородского государственного технологического университета имени В.Г. Шухова 2017. № 1. С. 60–64. https://doi.org/10.22227/1997-0935.2021.4.413-428Neverov A.N., Ketsko E.S., Truntov P.S., Rimshin V.I. Calculating the strengthening of construction structures before the reconstruction of the building. Lecture Notes in Civil Engineering. 2022;182:173-179.Neverov A.N., Ketsko E.S., Truntov P.S., Rimshin V.I. Calculating the strengthening of construction structures before the reconstruction of the building // Lecture Notes in Civil Engineering. 2022. Vol. 182. Pp. 173–179.