Издаётся с сентября 1923 года
DOI: 10.33622/0869-7019
Russian Science Citation Index (RSCI) на платформе Web of Science
  • СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ, ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ
  • Построение инженерной методики прогнозирования деградации железобетонных конструкций в условиях атмосферной коррозии
  • УДК 620.193.013:620.197
    Борис Владимирович ГУСЕВ, доктор технических наук, профессор, член-кор. РАН, e-mail: info-rae@mail.ru
    ФГБОУ ВО «Российский университет транспорта (МИИТ)», 127994 Москва, ул. Образцова, 9, стр. 9
    Александр Соломонович ФАЙВУСОВИЧ, доктор технических наук, профессор
    Международная инженерная академия, 125009 Москва, Газетный пер., 9, стр. 4
    Аннотация. Разработанная инженерная методика построена на основе аналитического решения математической модели процессов атмосферной коррозии железобетонных конструкций. Принципиальное отличие математической модели заключается в учете двойной системы пористости и наличия подвижной границы фазового перехода. Для расчетов выделяется структурный элемент цилиндрической формы, в центре которого располагается сквозной капилляр. В поперечном направлении к нему примыкают так называемые микрокапилляры радиального направления. В сквозных капиллярах происходит массоперенос воздушной и жидкой фаз, в поперечных - жидкой. Химически активные вещества цементной матрицы нейтрализуются при массопереносе агрессивного вещества в поперечном направлении. Из аналитического решения, полученного на основе исходного линеаризованного уравнения, определяются концентрации агрессивного вещества в свободном и связанном состоянии по глубине слоя бетона, причем все параметры процесса объединены в два обобщенных. Предусмотрено их определение по данным фактического распределения концентраций в бетоне обследуемых конструкций для прогнозирования, что позволяет упростить подготовку исходных данных для расчетов, особенно с учетом того, что они являются статистически усредненными и учитывают все особенности процесса за предшествующий период. Возможность практической реализации предлагаемой методики основывается на использовании стандартов по определению в бетоне общей концентрации и концентрации в свободном состоянии агрессивных компонентов.
    Ключевые слова: железобетон, атмосферная коррозия, двойная система пористости, подвижная граница, прогнозирование, деградация железобетонных конструкций.
  • ЛИТЕРАТУРА
    1. Vuik C. Some historical notes about the Stefan problem [Историческая справка о задаче Стефана]. Delt University of Technology Faculty of Technical Mathematics and Informatics, 1993. 14 p.
    2. Лыков А. В. Теория теплопроводности. М. : Высшая школа. 1967. 600 с.
    3. Vagelis G. Papadakis. Servise life prediction of a reinforced concrete bridge exposed to chloride induced deterioration [Прогнозирование срока эксплуатации железобетонного моста, подверженного действию хлоридов]// Advances in Concrete Construction. 2013. Vol. 1. No. 3. Pp. 201-213.
    4. Czarnecki L., Wojciechowski P. Modeling of concrete carbonation: is it a process unlimited in time and restricted in space [Моделирование карбонизации бетона: ограничен ли процесс во времени и пространстве]// Bulletin of the Polisch. 2015. Vol. 63. No. 1. Pp. 43-54.
    5. Ekolu O. S. Towards practical carbonation of reinforced concrete structure [К вопросу о карбонизации железобетонных структур] // IOP Conference Series Material Science and Engineering. 2015. Vol. 96. No. 1. Pp. 12-65.
    6. Чернякевич О. Ю., Леонович С. Н. Применение европейских стандартов при оценке эксплуатационной пригодности железобетонных конструкций при коррозии карбонизации // Междунар. науч.-техн. семинар "Вопросы норм ЕС в области строительства" (22-23 мая, Минск, БНТУ), 2013. Ч. 2. C. 210-224.
    7. Чижов С. В., Кузнецов С. Д. Прогнозирование процесса карбонизации бетона // Перспективные науки. 2014. № 11 (62). C. 76-82.
    8. Hallberg D. Quantification of exposure classes in the European Standard EN 206-1 [Количественное определение классов окружающей среды согласно европейскому стандарту EN-206-1]. I.ODBMC International Conference on Durability of Building Materials and Components. Lion (France). April 17-20, 2003. P. 8.
    9. Steffens A., Dinkler D., Ahrens H. Modeling carbonation for corrosion risk prediction of concrete structure [Моделирование карбонизации для прогнозирования риска коррозии бетонных структур] // Cement and Concrete Research. 2002. No. 32 (9). Pp. 935-941.
    10. Hack L. I., Koher I. Modelling the special-temporal progression of corrosion with special emphatic on its influence on structural reliability [Моделирование пространственно-временной прогрессии коррозии, направленное на изучение ее влияния на прочность конструкции]. ABSE Symposium Report-International Association for Bridge and Structural Engineering. 2015. Vol. 103. No. 4. Pp. 152-159.
    11. Hokst Y. F., Wittman F. H. Depth profiles of carbonates formed during natural carbonation [Профиль распределения примеси по глубине карбонатов, сформировавшихся в процессе естественной карбонизации] // Cement and Concrete Research. 2002. Vol. 32. No. 12. Pp. 1923-1930.
    12. Tesfamarian S., Martin-Perez B. Bayesian belief network to assess carbonation-induced corrosion in reinforced concrete [Байесовские сети доверия для оценки коррозии, вызванной карбонизацией в железобетоне]// Journal of Materials in Civil Engineering. 2008. Vol. 20. No. 11. Pp. 707-717.
    13. Wojczechowski P. P., Sokolowska J. J. Self - Terminated carbonation model as an useful support for durable concrete designing. The 2016 Structures Congress (August 28 - September 1), 2016. P. 16.
    14. Villain G., Thiery M., Platret G. Measurement methods of carbonation profiles in concrete thermogravimetry, chemical analysis and gammadensimetry [Методы измерения карбонизации в бетоне: термогравиметрия, химический анализ, гаммаскопия] // Cement and Concrete Research. 2007. Vol. 37. No. 8. Pp. 1188-1192.
    15. Muntean A. A. et al. A note on limitation of the use of accelerated concrete-carbonation test for service life predictions [Об ограничении использования теста ускоренной карбонизации бетона для прогнозирования срока эксплуатации]. Berichte aus der Technomathematik. Tec. Repot 05-04, 2005, p. 15.
    16. Costa A., Appleton I. Concrete carbonation and chloride penetration in a marine environment [Карбонизация бетона и проникновение хлорида в морской среде]// Concrete Science and Engineering. 2001. Vol. 3. Pp. 242-249.
    17. Adenot F., Buil M. Modelling of the corrosion of cement paste by denier water [Моделирование коррозии цементного раствора водородной водой]// Cement and Concrete Research. 1992. Vol. 22. Pp. 488-496.
    18. Wan Hu Tsao, Miny Te Liang, Ta Peng Chang. Chloride - binding isotherms in concrete submitted to non-steady - state diffusion - migration model [Определение изотерм распределения хлоридов в бетоне в связанном состоянии на основе диффузионно-миграционной модели с учетом нестационарности процесса] // Journal of Marine Science and Technology. 2016. Vol. 24. No. 4. Pp. 822-831.
    19. Liang M. T., Huang P. S., Iheng H. I. Reconsideration for a study of the effect of chloride binding on service life predictions [Повторное исследование влияния хлоридного связующего на срок эксплуатации] // Journal of Marine Science and Technology. 2011. No. 19 (3). Pp. 531-540.
    20. Liang M.T. et al. Revisited to relationship between the free and total chloride diffusely in concrete [К вопросу о взаимосвязанной диффузии хлоридов в свободном и общем состоянии]// Journal of Marine Science and Technology. 2010. No. 18 (3). Pp. 442-448.
    21. Liang M. T. et al. Studies of the Effect of Diffusion - Induced Chloride Binding on chlorination Life Predictions for Existing Reinforced Concrete Bridges [Исследование влияния диффузионно-индуцированного хлоридного вяжущего для прогнозирования срока эксплуатации имеющихся железобетонных мостов] // Journal of Marine Science and Technology. 2012. Vol. 20. No. 4. Pp. 418-430.
    22. Geng I. et al. Effect of carbonation on realis of bound chlorides in chloride-contaminated concrete [Эффект карбонизации на высвобождение связанного хлорида в бетоне, насыщенном хлоридами] // Magazine of Concrete Research. 2016. Vol. 63. No. 7. Pp. 353-363.
    23. Zhou Y. et al. Carbonation-induced and chloride - induced corrosion in reinforced concrete structures [Карбоновая и хлоридная коррозия в железобетонных конструкциях] // Journal of Materials in Civil Engineering. 2014. Vol. 27. No. 9. P. 17.
    24. Lin I. et al. Chloride transport and microstructure of chloride with cutout fly ash under atmospheric chloride condition [Транспортировка хлорида и микроструктура хлорида с зольной пылью в условиях атмосферного хлорида] // Construction and Building Materials. 2017. Vol. 146. P. 493-501.
    25. Iones S. et al. Simulations Studies of methods to delay corrosion and increase service life for cracked concrete exposed to chlorides [Имитационное моделирование методов задержки коррозии и увеличения срока обслуживания потресканного бетона, подверженного влиянию хлорида.] // Сement and Concrete Composites. 2015. No. 58. Pp. 59-69.
    26. Wang Y. et al. Modeling of chloride ingress into concrete from a saline environment [Моделирование переноса хлорида в бетон из солевой окружающей среды] // Building and Environed. 2005. Vol. 40. No. 12. Pp. 1573-1582.
    27. Zhu K. et al. Combined of carbonation and chloride ingress in concrete [Одновременное поступление карбона и хлорида в бетон] // Construction and Building Materials. 2016. Vol. 110. Pp. 369-380.
    28. Oh F. H., Iang S. Y. Effects of material and environmental parameters on chloride penetration profiles in concrete structures [Влияние параметров материала и окружающей среды на проникновение хлоридов в бетонные конструкции]. Сement and Concrete Research. 2007. Vol. 37. No. 1. Pp. 47-53.
    29. Marques P. F., Chastro C., Nunes A. Carbonation service life modelling of RC structures for concrete with Portland and blended cements [Моделирование срока службы железобетонных конструкций для бетона на портландцементе и цементе с добавками] // Cement and Concrete Composites. 2013. Vol. 57. Pp. 171-184.
    30. Баренблатт Г. И., Желтов Ю. П., Кочина И. Н. Об основных представлениях теории фильтрации однородных жидкостей в трещиноватых породах // Прикладная математика и механика. 1960. Т. 24. № 5. С. 852-864.
    31. Гусев Б. В., Файвусович А. С. Математическая модель процессов атмосферной коррозии бетонов с учетом фазовых переходов // Вестник Волгоградского университета. Серия: Строительство и архитектура. 2013. № 31-3. С. 308-324.
    32. Гусев Б. В., Файвусович А. С. Прогнозирование долговечности бетона при выщелачивании. М. : Научный мир, 2014. 109 с.
    33. Talukdar S., Banthia N. Carbonation in concrete infrastructure in the context of global climate change. Мodel refinement and represantive comentracion pathway sceneries evolution [Карбонизация в бетонной инфраструктуре в контексте глобальных изменений климата] // Journal of Materials in Civil Engineering. 2015. Vol. 28. No. 4. 04015178. 7 p.
  • Для цитирования: Гусев Б. В., Файвусович А. С. Построение инженерной методики прогнозирования деградации железобетонных конструкций в условиях атмосферной коррозии // Промышленное и гражданское строительство. 2017. № 10. С. 28-38.


НАЗАД