Сайт журнала "Промышленное и гражданское строительство

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ
Математическая модель процесса биокоррозии бетона в канализационных системах
УДК 691.327:66.029:193.001.157
doi: 10.33622/0869-7019.2023.08.42-48
Борис Владимирович ГУСЕВ¹, член-корреспондент РАН, доктор технических наук, профессор, info-rae@mail.ru
Александр Соломонович ФАЙВУСОВИЧ², доктор технических наук, профессор, fajvusovich@mail.ru
¹ Российский университет транспорта (МИИТ), 127994 Москва, ул. Образцова, 9, стр. 9
² Международная инженерная академия, 125009 Москва, Газетный пер., 9, стр. 4
Аннотация. Представлена математическая модель процессов биокоррозии бетона, построенная на основе модели сульфатной коррозии с введением существенных уточнений. В соответствии с положениями методов математического моделирования выполнено обоснованное упрощение модели. Анализ экспериментальных исследований показал, что контролирующим процессом биокоррозии является стадия образования кислотного реагента в биопленке. Определено положение о квазистационарности процесса коррозии в бетоне. Показано, что разработанная ранее модель сульфатной коррозии бетона используется для построения модели биокоррозии в случае замены постоянного граничного условия на условие, зависящее от продолжительности процесса. Приведены расчетные зависимости и методика прогнозирования долговечности бетона, включая подготовку исходных данных. Сформулированы основные условия, позволяющие использовать рассмотренную методику для прогнозирования долговечности бетона в эксплуатируемых канализационных системах. Предложено в дальнейшем разработать документы, регламентирующие правила обследования и прогнозирования долговечности бетона в системах канализации.
Ключевые слова: биокоррозия бетона, математическая модель, канализационные системы, прогнозирование долговечности бетона, условие квазистационарности, биопленка
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. Wang Y., Li P., Wang L. The testing methos and preduction models for concrete corrosion in sewer pipelines: a state of the art [Методы испытаний и модели прогнозирования коррозии бетона в канализационных трубопроводах: современный обзор] // Journal Testing and Evaluation. 2022. No. 9. doi: 10.1520/JTF 20210702:2022
2. Hudon E., Mirza S., Frigon D. Biodeterioration of concrete sewer pipes: state of the art and research needs [Биоповреждения бетонных канализационных труб: современное состояние и потребность в исследованиях] // Journal of Pipeline System Engineering and Practice. 2011. No. 5. Pp. 42-52. doi: 10.1061./(ASCE)PS.1642-1204.0000072
3. Wu M., Wang T., Wu K., Kan L. Microbiologically induced corrosion of concretein sewer structures: a review of the mechanisms and phenomena [Микробиологическая коррозия бетона в канализационных сооружениях] // Construction and Building Materials. 2019. No. 239. Pp. 117813. doi: 10.1016/j.conbuildmat 2019.117813
4. Chaudhari B. et. al. Microbiologically Induced concrete corrosion: a concise review of assessment methods, effects and corrosion-resistant coating materials [Микробиологическая индуцированная коррозия бетона: краткий обзор методов, оценка эффектов и коррозионностойких материалов покрытий] // Materials. 2022. No.15(12). doi: 10.3390/ma 15124279
5. Абашина Т. Н., Вайнштейн М. Б., Хаустов С. А. Бактериальная коррозия бетона и биовыщелачивание отходов горнорудной промышленности. Методическое руководство для микробиологических исследований. Пущино : Изд-во ТулГУ, 2015. 101 с.
6. Юрченко В., Бригада Е., Архипов О. Кинетика биогенной коррозии бетонных коллекторов. Рига : LAP LAMBERT Academic Publishing, 2014. 76 с.
7. Ерофеев В. Т., Федорцов А. П., Богатов А. Д., Федорцов В. А. Биокоррозия цементных бетонов, особенности ее развития, оценки и прогнозирования // Фундаментальные исследования. 2014. № 12. С. 708-716.
8. Vromans A., Muntean A., Ven F. A mixture theory-based concrete corrosion model coupling chemical reactions diffusion and mechanics [Модель коррозии бетона, основанная на теории смеси, объединяющая химические реакции, диффузию и механику] // Pacific Journal of Mathematics for Industry. 2018. No.10(1). doi: 10.11186/s40736-018-0039-6
9. Wanget Y. et al. Predicting the microbiologically induced concrete corrosion in sewerbased on XGBoost algorithm [Прогнозирование микробиологической коррозии бетона в капиллярах на основе алгоритма XGBoost] // Case Studiesin Construction Materials. 2012. Vol. 17. Pp. 1618. doi: 10.1016/j.csem. 2012. po1619
10. Гусев Б. В., Файвусович А. С. Расчетные зависимости для прогнозирования технического состояния железобетонных конструкций // Промышленное и гражданское строительство. 2021. № 6. С. 4-12. doi: 10.33622/0869-7019.2021.06.04-12
11. Гусев Б. В., Файвусович А. С. Математические модели процессов коррозии бетонов химического типа. М. : Мастер, 2022. 86 с.
12. Байрамов В. М. Основы химической кинетики и катализа. М. : Академия, 2003. 256 с.
13. Ризниченко Г. Ю. Математические модели в биологии. М.-Ижевск : Институт компьютерных исследований, 2010. 560 с.
14. Гусев Б. В., Файвусович А. С. Математическое моделирование процессов коррозии бетона // Промышленное и гражданское строительство. 2022. № 11. С. 68-75. doi: 10.33622/0869-7019.2022.11.68-75
Для цитирования: Гусев Б. В., Файвусович А. С. Математическая модель процесса биокоррозии бетона в канализационных системах // Промышленное и гражданское строительство. 2023. № 8. С. 42-48. doi: 10.33622/0869-7019.2023.08.42-48