Издаётся с сентября 1923 года
DOI: 10.33622/0869-7019
Russian Science Citation Index (RSCI) на платформе Web of Science
  • СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ
  • Построение определяющих уравнений математической теории процессов коррозии бетона (на английском языке)
  • УДК 69.057.12:620: 93.013:539.13 DOI: 10.33622/0869-7019.2020.05.15-27
    Борис Владимирович ГУСЕВ, член-корреспондент РАН, доктор технических наук, профессор, 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, e-mail: Fajvusovich@mail.ru
    Международная инженерная академия, 125009 Москва, Газетный пер., 9, стр. 4
    Аннотация. Принципиальное отличие разработанных определяющих уравнений заключается в учете двойной системы пористости и законов кинетики физико-химических превращений для описания отдельных стадий процессов коррозии. Для полного описания процесса коррозии в массиве бетона выделяется структурный элемент цилиндрической формы. Принятая двойная система пористости включает в себя расположенный в центре сквозной капилляр продольного направления, к которому примыкают радиально расположенные капилляры поперечного направления. В них расположены или к ним примыкают частицы нейтрализуемого вещества. При массопереносе реагента в сквозных капиллярах (порах) происходит его перенос в поперечные, в которых протекает реакция нейтрализации (растворения) химически активных веществ в твердой фазе с образованием подвижных границ. Функции скорости связывания и выделения вещества при выщелачивании определяются из решения соответствующих краевых задач с подвижными границами (задачи Стефана). Таким образом, отпадает необходимость использования в качестве функций связывания зависимостей, непосредственно не относящихся к процессам коррозии. Указанные функции являются однотипными для случаев диффузионного и фильтрационного массопереноса. Определяющие уравнения построены путем включения функций в уравнения массопереноса. Принципиально важно, что при применении разработанной системы определяющих уравнений используемые для прогнозирования значения глубины нейтрализации и времени достижения пороговой (критической) концентрации реагента агрессивного вещества на границе с арматурой определяются из одной самостоятельной задачи. В определяющих уравнениях все параметры сведены к двум обобщенным. Их значения для прогнозирования технического состояния эксплуатируемых конструкций предусмотрено определять на основании данных о распределении концентраций агрессивного компонента по глубине слоя бетона. Ключевые слова: бетон, коррозия, системы пористости, фазовые превращения, задачи Стефана, определяющие уравнения, прогнозирование.
  • ЛИТЕРАТУРА
    1. Гусев Б. В., Файвусович А. С. Математическая модель процесса атмосферной коррозии с учетом фазовых переходов // Вестник ВолгГАСУ. Серия: Строительство и архитектура. 2013. Вып. 31(50). Ч. 2. Строительные науки. С. 308-325.
    2. 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.
    3. Гусев Б. В., Файвусович А. С. Прогнозирование долговечности бетона при выщелачивании. М. : Научный мир, 2014. 112 с.
    4. Гусев Б. В., Файвусович А. С. Математическая теория коррозии бетона и железобетона // Технология бетонов. 2014. № 10. С. 35-39.
    5. Гусев Б. В., Файвусович А. С. Построение математической теории процессов коррозии бетона // Строительные материалы. 2008. № 3. С. 38-41.
    6. Гусев Б. В., Файвусович А. С. Математическая модель процесса сульфатной коррозии с учетом физико-химических превращений // Инновации и инвестиции. 2018. № 11. С. 240-255.
    7. Гусев Б. В., Файвусович А. С., Левадная С. И. Закономерности процессов выщелачивания бетона при фильтрации // Промышленное и гражданское строительство. 2013. № 12. С. 31-36.
    8. Гусев Б. В., Файвусович А. С. Математическая теория процесса коррозии бетона // Промышленное и гражданское строительство. 2019. № 7. С. 58-63.
    9. 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.
    10. Wang Y., Gong X., Wu L. Prediction model of chloride diffusion in considering the coupling effects of coarse aggregate and steel reinforcement exposed in marine tidal environment [Прогнозная модель диффузии хлоридов при рассмотрении эффектов сцепления крупного заполнителя и стальной арматуры, подвергающихся воздействию морских приливов и отливов]. Construction and Building Materials, 2019, no. 216, pp. 40-57.
    11. Yigiang Xiang, Dongmei Guo. Revised model of chloride diffusion in concrete bridge by considering complex action of load and chloride binding capacity [Пересмотренная модель диффузии хлорида в бетонном мосту с учетом комплексного действия нагрузки и связывающей способности хлорида]. 4th International Conference on the Durability of Concrete Structure, July 24-26, 2014. Purdue University, West Lafayette, In, USA.
    12. Luping T., Nilsson L. O., Basheer P. A. M.. Resistance of concrete to chloride ingress. Testing and modelling [Устойчивость бетона к попаданию хлоридов. Тестирование и моделирование]. London and New York, Spoon Press an imprint of Taylor in Francis, 2012. 239 p.
    13. Thomas M. The durability of Concrete for marine construction [Долговечность бетона для морского строительства]. Marine Concrete Structures, 2016, pp. 151-170.
    14. Tang L., Ungenamet P., Boubitsas D. Durability and service of reinforced concrete structures [Долговечность и сервисное обслуживание железобетонных конструкций]. Journal of the Chinese Ceramic Society, 2015, vol. 43, no. 10, pp. 1408-1419.
    15. Lin I. et. al. Surface chloride concentration of concrete under shallow immersion conditions [Поверхностная хлоридная концентрация бетона в условиях неглубокого погружения]. Materials (Basel), 2014, no. 7(9), pp. 6620-6631.
    16. 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, pp. 493-501.
    17. Ngueng P. T., Bastilas-Arteaga E., Amiri G. et. al. An efficient chloride ingress model for long-team lifetime assessment of reinforce concrete structures under realistic climate and exposure conditions [Эффективная модель поступления хлоридов для оценки длительного срока службы армированных бетонных конструкций в реальных климатических и экспозиционных условиях]. International Journal of Concrete Structures and Materials, 2017, no. 11(2), pp. 199-213.
    18. Wen-Hu Tsao, Ming-Te Liang. Time/depth dependent diffusion-convection model of chloride with transportation in concrete structures with chloride-binding isotherms [Зависящая от времени и глубины диффузионно-конвективная модель хлорида с транспортировкой в бетонных конструкциях с хлоридсвязывающими изотермами]. Journal of Marine Science and Technologic, 2015, vol. 23, no. 5, pp. 659-668.
    19. Баренблатт Г. И., Желтов Ю. П., Кочин И. П. Об основных представлениях теории фильтрации однородных жидкостей в трещиноватых породах // Прикладная математика и механика . 1960. Т. 24. № 5. С. 852-864.
    20. Ромм Е. С. Структурные модели порового пространства горных пород. М. : Недра, 1985. 240 с.
    21. Аксельруд С. А., Альтшулер М. А. Введение в капиллярно-химическую технологию. М. : Химия, 1984. 264 с.
    22. Розовский А. Д. Гетерогенные химические реакции. Кинетика и макрокинетика. М. : Наука, 1980. 324 с.
    23. Физическая химия. Теоретическое и практическое руководство / под ред. Б. П. Никольского. Л. : Химия, 1987. 880 с.
    24. Дьяченко А. Н., Шагалов В. В. Химическая кинетика гетерогенных реакций процесса. Томск : изд-во Томского. ун-та, 2014. 96 с.
    25. Овчинников А. А., Тимашов С. Ф., Белый А. А. Кинетика диффузионно-контролируемых процессов. М. : Химия, 1986. 286 с.
    26. Лифшиц И. М., Слезов В. В. О кинетике диффузионного распада пересыщенных твердых растворов // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 1958. № 2. С. 479-489.
    27. Данилюк И. И. О задаче Стефана // Успехи математических наук. 1985. Т. 40. Вып. 5(245). С. 133-171.
    28. Карташов Э. М. Аналитические методы решения краевых задач нестационарной теплопроводности в областях с движущимися границами // Инженерно-физический журнал. 2001. Т. 74. № 2. С. 171-195.
    29. Лыков А. В. Теория теплопроводности. М. : Высш. шк., 1967. 600 с.
    30. Talukdar S., Banthia N. Carbonation in concrete infrastructure in the context of global climate change. Model 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.
    31. Ojovan M. J., Vorlackova G. A., Golubeva Z. J. et. al. Long term field and laboratory testing of cemented radioactive wastes [Длительные полевые и лабораторные испытания цементированных радиоактивных отходов]. Journal of Hazardous Materials, 2014, vol. 187(1-3), pp. 296-302.
  • Для цитирования: Gusev B. V., Faivusovich A. S. Development of Defining Equations for the Mathematical Theory of Concrete Corrosion Processes [Построение определяющих уравнений математической теории процессов коррозии бетона] // Промышленное и гражданское строительство. 2020. № 5. С. 15-27. DOI: 10.33622/0869-7019.2020.05.15-27.

НАЗАД