ОЦІНКА ДОВГОВІЧНОСТІ ТА ВІДПОВІДНОСТІ НОРМАТИВНОМУ СТРОКУ СЛУЖБИ ЗАЛІЗОБЕТОННИХ КОНСТРУКЦІЙ В УМОВАХ КЛІМАТИЧНИХ ФАКТОРІВ УКРАЇНИ
DOI:
https://doi.org/10.31650/2786-6696-2026-16-65-74Ключові слова:
залізобетонні конструкції, довговічність, нормативний строк служби, карбонізація, корозія арматури, захисний шар.Анотація
Значна частина будівельного фонду України зі збірного залізобетону, зведеного у 1960–1990-х роках, наразі експлуатується понад проєктний строк. Товщина захисного шару арматури у конструкціях цього фонду нерідко становить лише 15-20 мм, що в поєднанні із зростаючою концентрацією вуглекислого газу в атмосфері міст та сезонними кліматичними впливами суттєво прискорює карбонізацію бетону та корозію арматури, знижуючи несучу здатність і довговічність конструкцій. У статті розроблено та апробовано методику оцінки відповідності залізобетонних конструкцій нормативному строку служби для п'яти репрезентативних міст України: Чернігова, Києва, Львова, Харкова та Дніпра. Методика ґрунтується на аналітичних моделях карбонізації та корозії і дозволяє визначити критичний час – момент досягнення граничного рівня ураження арматури, після якого несуча здатність конструкції знижується нижче прийнятного рівня. Отримані результати порівнювались з нормативними строками служби за ДБН В.1.2-14:2018 для житлових та громадських будівель. Встановлено, що при товщині захисного шару 20 мм жоден з досліджуваних регіонів не відповідає 100-річному нормативному строку служби для житлових будівель: критичний час коливається від 52 до 76 років, тобто на 24-48 років менше від нормативного. Для промислових будівель (60 років) вимоги не виконуються у Дніпрі та Києві. Аналіз чутливості показав, що збільшення захисного шару до 30 мм дозволяє Чернігову і Львову досягти 100-річного строку служби, однак для Дніпра, Харкова і Києва цього недостатньо і необхідні додаткові заходи захисту. Результати підтверджують висновки попередніх досліджень щодо необхідності реабілітації залізобетонного фонду України та є кількісним обґрунтуванням необхідності регіонально диференційованих вимог до захисного шару і класу бетону при проєктуванні нових конструкцій.
Посилання
[1] DBN V.1.2-14:2018. Zahalni pryntsypy zabezpechennia nadiinosti ta konstruktyvnoi bezpeky budivel i sporud. Kyiv : Minrehion Ukrainy, 2018.
[2] V. Makarenko, Karbonizatsiia betonu i koroziia armatury zalizobetonnykh konstruktsii. Kyiv: KNUCA, 2024. [Online]. Available: https://repositary.knuba.edu.ua/handle/123456789/15503. Accessed on: January 25, 2026.
[3] L. M. Kovernichenko, "Dovhovichnist i vyznachennia stupenia korozii zalizobetonnykh konstruktsii", Bull. KNU, no. 5, pp. 34–41, 2017.
[4] X. Wang, Q. Yang, X. Peng, F. Qin, "A review of concrete carbonation depth evaluation models", Coatings, vol. 14, no. 4, pp. 386, 2024. [Online]. Available: https://doi.org/10.3390/coatings14040386. Accessed on: February 10, 2026.
[5] R. D. Annamalaisamy Sannasiraj, Sh.Shi, X. Liu, K. Gryllias, D. Vanderpitte, D. Chronopoulos, L. Zhang, "A fully coupled depth-dependent corrosion model for reinforced concrete piles under marine environmental conditions", Construction Building Mater., vol. 472, pp. 140795, 2025. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2025.140795. Accessed on: February 10, 2026.
[6] J. G. Cabrera, "Deterioration of concrete due to reinforcement steel corrosion", Cem. Concr. Compos., vol. 18, no. 1, pp. 47–59, 1996. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/0958-9465(95)00043-7. Accessed on: February 11, 2026.
[7] O. Sikorskyi, Karbonizatsiia betonu: prychyny, naslidky ta metody zakhystu. Cmmiwc KPI, 2024.
[8] Y. Liu, P. Lin, Z. He, J. Ma, "Statistical modelling of carbonation process in reinforced concrete structure", Materials, vol. 15, no. 8, pp. 2711, 2022. [Online]. Available: https://doi.org/10.3390/ma15082711. Accessed on: February 13, 2026.
[9] V. Troian, V. Gots, J. Flatt Robert, U. Angst, "Rehabilitating instead of Rebuilding Aged or Damaged Pre-fabricated. Concrete Buildings for Reducing CO₂ Emissions: the Case of Ukraine", Materials and Structures, vol. 57, pp. 14, 2024. Available: https://doi.org/10.1617/s11527-023-02287-6. Accessed on: February 13, 2026.
[10] K. Tuutti, Corrosion of Steel in Concrete. Swedish Cement Concrete Res. Inst., 1982. [Online]. Available: https://lucris.lub.lu.se/ws/files/4709458/3173290.pdf. Accessed on: February 13, 2026.
[11] P. Schiessl, S. Helland, L. Gehlen Nilsson, S. Rostam, "Code model for lifetime design", fib, Lausanne, 2006. [Online]. Available: https://www.researchgate.net/publication/308016422_fib_bulletin_34_Model_Code_for_Service_Life_Design. Accessed on: February 13, 2026.
[12] M. Stefanoni, U. Angst, B. Elsener, "Corrosion rate of carbon steel in carbonated concrete — A critical review", Cement Concrete Res. vol. 103, pp. 35–48, 2018, Available: https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2017.10.007. Accessed on: February 14, 2026.
[13] J. Guo, W. Sun, Y. Xu, W. Lin, W. Jing, "Damage mechanism and modeling of concrete in freeze–thaw cycles: A review", Buildings, vol. 12, no. 9, pp.1317, 2022. [Online]. Available: https://doi.org/10.3390/buildings12091317. Accessed on: February 14, 2026.
[14] D. Lv, Y.Liu,W. Wang, Q. Miao, Y. Li, F. Wang, J. Zhao, C. Shi, "Freeze–Thaw Damage Characteristics of Concrete", Materials, vol. 17, no. 5, pp. 1010, 2024. Available: https://doi.org/10.3390/ma17051010. Accessed on: February 15, 2026.
[15] S. Zhang, G. Tan, Z. Qi, B. Tian, J. Cao, B. Chen, "Relationship between the carbonation depth and microstructure of concrete under freeze–thaw conditions", Materials, vol. 17, no. 24, pp. 6191, 2024. [Online]. Available: https://doi.org/10.3390/ma17246191. Accessed on: February 15, 2026.
[16] Q. Yang, Z. Wang, X. Chen, J. Li, "The deterioration of concrete based on the experiments under the combined effects of freeze-thaw cycles, carbonation erosion and sulfate corrosion", Buildings, vol. 15, no. 22, pp. 4179, 2025. [Online]. Available: https://doi.org/10.3390/buildings15224179. Accessed on: February 15, 2026.
[17] M. G. Stewart, J. A .Mullard, Spatial Time-dependent Reliability Analysis of Corrosion Damage and the Timing of First Repair for RC Structures. Engineering Structuresm, 2007. vol. 29, no. 7. pp. 1457–1464. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2006.09.006. Accessed on: February 17, 2026.
[18] CAMS. Global Atmospheric Composition Forecasts. [Online]. Available: https://ads.atmosphere.copernicus.eu. Accessed on: February 17, 2026.
[19] Climate-Data.org. Climate Ukraine. [Online]. Available: https://en.climate-data.org. Accessed on: February 17, 2026.
[20] NOAA. Global Historical Climatology Network (GHCN). [Online]. Available: https://www.ncei.noaa.gov/products/land-based-station/global-historical-climatology-network-daily. Accessed on: February 17, 2026.
[21] Weather Atlas. Ukraine. [Online]. Available: https://www.weather-atlas.com/en/ukraine. Accessed on: February 18, 2026.
[22] Kharkiv Regional Hydrometeorological Centre. Climate of Kharkiv. [Online]. Available: http://kharkiv.meteo.gov.ua/klimat-kharkova. Accessed on: February 18, 2026.
[23] Central Geophysical Observatory n.a. B. Sreznevsky. Climatic Data for Kyiv. [Online]. Available: https://cgo-sreznevskyi.kiev.ua. Accessed on: February 18, 2026.
[24] Climates to Travel. Dnipro. [Online]. Available: https://www.climatestotravel.com/climate/ukraine/dnipro. Accessed on: February 18, 2026.
[25] WorldData.info. Climate of Ukraine. [Online]. Available: https://www.worlddata.info/europe/ukraine/climate.php. Accessed on: February 19, 2026.
[26] S. Boscova, R. Bohovic, M. Hrnčiar, M. Muroň, P. Filippovová, M. Skalský, M. Soroka. "Air pollution in Ukraine from space". [Online]. Available: https://cleanair.org.ua/wp-content/uploads/2020/12/cleanair.org.ua-air-pollution-in-ukraine-from-space-ukraine-space-en-final-web.pdf. Accessed on: February 21, 2026.
[27] D. E. Angulo Ramirez, G. R. Meira, M. Quattrone,V. M. John, "A review on reinforcement corrosion propagation in carbonated concrete – Influence of material and environmental characteristics", Cem. Concr. Compos., pp. 105085, 2023. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2023.105085. Accessed on: February 21, 2026.
[28] J. e. a. Sánchez Montero, "Variation of corrosion rate during carbonation-induced propagation in RC elements", Materials, vol. 17, no. 1, pp. 101, 2023. [Online]. Available: https://doi.org/10.3390/ma17010101. Accessed on: February 22, 2026.
[29] Q. Li, A. Xu, "Concrete carbonization prediction method based on bagging and boosting fusion framework", Buildings, vol. 15, no. 8, pp. 1349, 2025. [Online]. Available: https://doi.org/10.3390/buildings15081349. Accessed on: February 23, 2026.
[30] S. Zhang, G. Tan, Z. Qi, J. Cao, B. Chen, "Relationship between the carbonation depth and microstructure of concrete under freeze–thaw conditions", Materials, vol. 17, no. 24, pp. 6191, 2024. [Online]. Available: https://doi.org/10.3390/ma17246191. Accessed on: February 23, 2026.
[31] K. Lagrini, "The effect of repeated temperature variations and freeze thaw phenomenon on some durability aspects of concrete", Int. J. Adv. Res., vol. 7, no. 9, pp. 135–142, 2019. [Online]. Available: https://doi.org/10.21474/ijar01/9640. Accessed on: February 23, 2026.
[32] DBN V.2.6-98:2009. Betonni ta zalizobetonni konstruktsii. Osnovni polozhennia. Zi Zminoiu no. 1. Kyiv : Minrozvytku, 2011.
[33] D. Vizirenko, V. Kolyakova, S. Shevchuk, A. Margoshina, "Vplyv korozii na elementy zalizobetonnykh konstruktsii", Build-Master-Class-2024, pp. 161–162, 2024. [Online]. Available: https://repositary.knuba.edu.ua/bitstreams/2dee4212-110e-4781-b55a-d49cbeae91d8/download. Accessed on: February 23, 2026.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 СУЧАСНЕ БУДІВНИЦТВО ТА АРХІТЕКТУРА
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
