Снижение усталостной прочности стали в водной среде

Водная среда вызывает значительное снижение усталостной прочности стали. При этом снижение коррозионно-усталостной прочности тем больше, чем выше временное сопротивление стали разрыву.

Влияние коррозионной среды на усталостную прочность учитывается обычно коэффициентом В, получаемым испытанием в данной среде гладких образцов. Тогда при одновременном действии концентратора напряжений, учитываемого коэффициентом, получаемым испытанием образцов с данным концентратором в воздухе, допускаемое напряжение принимается равным.

Однако имеющиеся исследования показывают, что влияние сред и концентраторов напряжений не слагаются, а наоборот, взаимно ослабляются. Влияние коррозионной среды зависит от размеров образца. Образцы больших размеров имеют большую коррозионно-усталостную прочность. Значительное влияние на коррозионно-усталостную прочность оказывает частота нагружения, причем до какого-то числа циклов, при большем числе циклов - обратный эффект.

Приведенные выше основные сведения по вопросу коррозии металла позволяют высказать ряд предположений относительно коррозионно-усталостной прочности арматуры железобетонных конструкций, работающих в водной среде. Наличие раскрывшихся трещин в железобетонном сечении открывает доступ к арматуре, т. е. приводит к проявлению коррозионной усталости. Кроме того, широкое использование в современной технологии бетона различных поверхностно-активных добавок, агенты которых будут воздействовать на поверхность арматуры, создает вероятность проявления также и адсорбционной усталости, еще более снижающей прочность металла.

Коррозия арматуры в трещине будет происходить только на узком участке, соответствующем раскрытию трещины, т. е. будет проявляться местная коррозия, оказывающая, как указывалось выше, наибольшее влияние на усталостную, прочность металла.

Если в коррозионные условия попадает сварной стык, то, как показали исследования, снижение выносливости может быть еще больше.

Имеющиеся данные по влиянию водной среды на выносливость металла позволяют сделать выводы о необходимости исключить условия, в которых может проявиться коррозионная усталость арматуры. Это может быть обеспечено либо созданием трещиностойких конструкций, либо ограничением раскрытия трещин величиной, безопасной в смысле коррозионного поражения арматуры, либо использованием для защиты арматуры специальных покрытий. Учитывая приведенные выше данные об особенностях проявления коррозии при циклических нагрузках, принятые в нормах по расчету железобетонных конструкций гидросооружений ограничения раскрытия трещин требуют дополнительного обоснования и для циклического вида нагрузок. В основу нормативных рекомендаций легли обширные исследования, выполненные только при статических нагрузках. Впредь, до получения надежных экспериментальных данных по безопасным величинам раскрытия трещин, а также защитным покрытиям арматуры, можно рекомендовать не допускать образования трещин в конструкциях, работающих на циклические нагрузки в водной среде, т. е. для таких конструкций должна быть обеспечена усталостная прочность растянутой зоны бетона.