Preview

Building and Reconstruction

Advanced search

PREDICTING THE DURABILITY OF CONCRETE STRUCTURES WITH REGARD TO MASS TRANSFER AND PORE COLMATATIONS DURING CORROSION

https://doi.org/10.33979/2073-7416-2022-102-4-75-86

Abstract

The object of research is the corrosion process of destruction of concrete and reinforced concrete structures in aggressive media. The purpose of the investigation is to establish a set of relationships and ratio between the characteristics of this process and various external and internal factors that affect the growth of corrosion. To solve the tasks set on the basis of the obtained experimental data, the method of mathematical modeling of corrosion processes was applied. The theories of physical and chemical transformations and heat and mass transfer laws suggest that different stages of corrosion can be simulated by differential equations of interrelated heat and mass transfer with boundary conditions. They are defined by arbitrary functions of initial transfer potentials and nonlinear boundary conditions of all known types. The possibilities of developed physical and mathematical models of mass transfer in the processes of studying corrosion of various types are demonstrated. They allow to evaluate the concentration of the transported component throughout the thickness of the concrete structure and in the biofilm itself at any time, as well as the concentration of "free" calcium hydroxide in the liquid phase. As a result, it is succeeded to predict the durability and reliability of concrete structures with a minimum error. The proposed author's model of the destruction of cement concretes, taking into account the colmatation of pores and capillaries, ensures the adequacy of judgments about the kinetics of mass transfer processes during corrosion of the II type.

About the Authors

Sergey V. Fedosov
National Research Moscow State University of Civil Engineering
Russian Federation


Vadim N. Fedoseev
Ivanovo State Polytechnic University
Russian Federation


Pavel B. Razgovorov
Yaroslavl State Technical University
Russian Federation


Svetlana A. Loginova
Yaroslavl State Technical University
Russian Federation


References

1. Курдовский В. Химия цемента и бетона. 97894007794572014

2. Сарасвати В., Картик С., Ли Х.С., Квон С.Дж., Янг Х.М. Сравнительное исследование прочностных и коррозионностойких свойств простого и смешанного цементного бетона. Достижения в области материаловедения и инженерии. 2017. doi:10.1155/2017/9454982

3. Теренчук С., Пашко А., Еременко Б., Картавых С., Ершов Н. Моделирование интеллектуальной системы оценки технического состояния строительных конструкций. Восточно-Европейский журнал предпринимательских технологий. 2018. 3(2-93). doi:10.15587/1729-4061.2018.132587

4. Васим М., Дук Нго Т., Абид М. Исследование долговременной коррозионной стойкости железобетонных конструкций, построенных из различных типов бетонов в морских и различных климатических условиях. Строительство и Строительные материалы. 2020. 237. doi:10.1016/j.conbuildmat.2019.117701

5. Федосов С.В., Румянцева В.Е., Красильников И.В., Нармания Б.Е. Постановка математической задачи, описывающей физико-химические процессы при коррозии бетона. Международный журнал вычислительной гражданской и строительной инженерии. 2017. 13(2). doi:10.22337/2587-9618-2017-13-2-45-49

6. Гусев Б.В., Файвусович А.С. Математические модели процесса коррозии бетона. М.: 1996. 100 с

7. Левандовский А.Н., Мельников Б.Е., Шамкин А.А. Моделирование разрушения пористых материалов. Журнал гражданского строительства. 2017. 69(1). doi:10.18720/MCE.69.1

8. Травуш В.И., Карпенко Н.И., Ерофеев В.Т., Родин А.И., Смирнов В.Ф., Родина Н.Г. Разработка биоцидных цементов для зданий и сооружений с биологически активными средами. Энергетические технологии и инжиниринг. 2017. 51(4). doi:10.1007/s10749-017-0842-8

9. Федосов С.В., Логинова С.А. Математическая модель биологической коррозии бетона. Журнал гражданского строительства. 2020. 99(7). doi:10.18720/MCE.99.6

10. Джек Т.Р. Биологические коррозионные разрушения. Анализ и предотвращение отказов. 2021

11. Маллард Дж.А., Стюарт М.Г. Растрескивание покрытия, вызванное коррозией: новые данные испытаний и прогнозные модели. Структурный журнал ACI. 2011. 108(1). doi:10.14359/51664204

12. Головин К., Ковалев Р., Копылов А. О моделировании надежности бетонной опоры для подземного строительства с учетом воздействия химической эрозии. Веб-конференция E3S. 2019. 105. doi:10.1051/e3sconf/201910501040

13. Стеффенс А., Динклер Д., Аренс Х. Моделирование карбонизации для прогнозирования риска коррозии бетонных конструкций. Исследование цемента и бетона. 2002. 32(6). doi:10.1016/S0008-8846(02)00728-7

14. Сулеймани С., Годс П., Искор О.Б., Чжан Дж. Моделирование кинетики коррозии при ремонте бетонных заплат и определение управляющих параметров. Цементные и бетонные композиты. 2010. 32(5). doi:10.1016/j.cemconcomp.2010.02.001

15. Фатима Т., Араб Н., Земсков Е.П., Мунтян А. Гомогенизация реакционно-диффузионной системы, моделирующей сульфатную коррозию бетона в локально периодических перфорированных областях. Журнал инженерной математики. 2011. 69(2). doi:10.1007/s10665-010-9396-6

16. Айки Т., Мунтян А. Поведение двухмасштабной полулинейной реакционно-диффузионной системы для сульфатирования бетона в больших масштабах времени. Математические методы в прикладных науках. 2015. 38(7). doi:10.1002/mma.3161

17. Хоанг Н.Д., Чен К.Т., Ляо К.В. Прогнозирование диффузии хлоридов в цементном растворе с использованием многогенного генетического программирования и многомерных адаптивных регрессионных сплайнов. Измерение: Журнал Международной конфедерации измерений. 2017. 112. doi:10.1016/j.measurement.2017.08.031

18. Ян Ю., Ван М. Моделирование диффузии хлорид-ионов в микроструктурах цемента в масштабе пор. Цементные и бетонные композиты. 2018. 85. doi:10.1016/j.cemconcomp.2017.09.014

19. Чжан Г., Ян З., Ян Ю., Ван М., Ву Л., Лей Х., Гу Ю. Экспериментальное и теоретическое исследование модели прогнозирования модуля упругости бетона под влиянием градации заполнителя и пористости. Устойчивое развитие (Швейцария). 2021. 13(4). doi:10.3390/su13041811

20. Румянцева В.Е., Гоглев И.Н., Логинова С.А., Трунтов П.С., Бурков А.А. Разработка и исследование свойств добавки-ускорителя твердения цементного бетона на основе смеси неорганических фторсодержащих солей. Серия конференций IOP: Материаловедение и инженерия. 2020. 753(5). doi:10.1088/1757-899X/753/5/052026

21. Войцеховский П., Луковский П., Шмигьера Э., Адамчевски Г., Чилмон К., Сподзея С. Коррозия бетона на очистных сооружениях - комплексное тематическое исследование. Строительство и Строительные материалы. 2021. 303. doi:10.1016/j.conbuildmat.2021.124388

22. Дэвис Дж. Л., Ника Д., Шилдс К., Робертс Д.Дж. Анализ бетона из проржавевшей канализационной трубы. Международное биологическое восстановление и биологическое разложение. 1998. 42(1). doi:10.1016/S0964-8305(98)00049-3

23. Шульдяков К., Трофимов Б., Крамар Л. Стабильная микроструктура затвердевшего цементного теста - гарантия долговечности бетона. Тематические исследования в области строительных материалов. 2020. 12. doi:10.1016/j.cscm.2020.e00351

24. Слизнева Т.Е., Акулова М.В., Разговоров П.Б. Влияние механомагнитной активации растворов Cacl2 и Na2S2O3 на фазовую структуру цементного камня. Chem Chem Tech. 2019. 62(12). doi:10.6060/ivkkt.20196212.6114

25. Кокшаров С.А., Базанов А.В., Федосов С.В., Акулова М.В., Слизнева Т.Е. Состояние механоактивированного раствора хлорида кальция и его влияние на структурно-механические характеристики цементного камня. Евразийский химико-технологический журнал. 2015. 17(4). doi:10.18321/ectj277

26. Ву К., Стюарт М.Г., Маллард Дж. Коррозионно-индуцированное растрескивание: экспериментальные данные и прогнозные модели. Структурный журнал ACI. 2005. doi:10.14359/14667


Review

For citations:


Fedosov S.V., Fedoseev V.N., Razgovorov P.B., Loginova S.A. PREDICTING THE DURABILITY OF CONCRETE STRUCTURES WITH REGARD TO MASS TRANSFER AND PORE COLMATATIONS DURING CORROSION. Building and Reconstruction. 2022;(4):75-86. (In Russ.) https://doi.org/10.33979/2073-7416-2022-102-4-75-86

Views: 173


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2073-7416 (Print)