Издаётся с сентября 1923 года
DOI: 10.33622/0869-7019
Russian Science Citation Index (RSCI) на платформе Web of Science


  • СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ
  • Прогнозирование сроков образования критической концентрации кислотного реагента на поверхности арматуры
  • УДК 69.037.12:620.133.013
    doi: 10.33622/0869-7019.2024.09.04-17
    Борис Владимирович ГУСЕВ1, доктор технических наук, профессор, член-корреспондент РАН, академик РИА, 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. В статье приведены расчетные зависимости для прогнозирования сроков образования на поверхности арматуры критической (пороговой) концентрации кислотного реагента в условиях хлоридной и карбонатной коррозии. Анализируются два варианта образования критической концентрации на поверхности арматуры. В первом случае рассматривается массоперенос кислотного реагента в поровом пространстве бетона, во втором - в поперечной трещине, пересекающей защитный слой арматуры. Расчетные зависимости построены на основе математической модели процессов хлоридной и карбонатной коррозии бетона, разработанной авторами. В указанной модели учитывается пространственная система пористости и распределение частиц гидроксида кальция в поперечных капиллярах. Для их описания в бетоне выделяется структурный элемент. Наличие арматуры учитывается новым граничным условием, согласно которому поверхность арматуры является непроницаемой при массопереносе кислотного реагента. Целью этой статьи является установление основных закономерностей процесса коррозии на границе "бетон-арматура", приводящей к повреждению пассивирующего покрытия на ней и образованию источников коррозии.
    Ключевые слова: арматура, бетон, критическая концентрация, срок достижения, хлоридная коррозия, карбонатная коррозия
  • СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
    1. Ramirez D. E. A. et al. A review on reinforcement corrosion propagation in carbonated concrete - Influence of material and environmental characteristics [Обзор распространения коррозии арматуры в газобетоне - влияние материала и характеристик окружающей среды]. Cement and Concrete Composites, 2023. doi: 10.1016/j.cemconcomp.2023.105085
    2. Angst U. et al. Corrosion of steel in carbonated concrete: mechanisms, practical experience, and research priorities - a critical review by RILEM TC 281-CCC [Коррозия стали в карбонизированном бетоне: механизмы, практический опыт и приоритеты исследований - критический обзор RILEM TC 281-CCC]. The Rilem Technical Letters December 2020. doi: 10.21809/rilemtechlett.2020.127
    3. Montero S., Gуmez J. S. et al. Variation of corrosion rate, Vcorr, during the carbonation-induced corrosion propagation period in reinforced concrete elements [Изменение скорости коррозии, Vcorr, в течение периода распространения коррозии, вызванной карбонизацией, в железобетонных элементах]. Materials, 2023, no.17(101). doi: 10.3390/ma17010101
    4. Tian Zu., Fu Ch., Ye. H. Mechanisms and kinetic model for steel corrosion in unsaturated cementitious materials [Механизмы и кинетическая модель коррозии стали в ненасыщенных цементирующих материалах]. Npj Materials Degradation, 2024, vol. 8. doi: 10.1038/s41529-024-00441-1
    5. Гусев Б. В., Файвусович А. С. Математическая теория процессов коррозии бетона // Промышленное и гражданское строительство. 2019. № 7. С. 58-63. doi: 10.33622/0869-7019.2019.07.58-63
    6. Гусев Б. В., Файвусович А. С. Математические модели процессов коррозии бетонов химического типа. М. : Мастер, 2022. 88 с.
    7. Гусев Б. В., Файвусович А. С. О построении математических моделей прогнозирования процессов деградации железобетонных конструкций в агрессивных средах // Современные задачи инженерных наук. М. : РГУ им. А. Н. Косыгина, 2019. С. 120-129.
    8. 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
    9. Методическое пособие по назначению срока службы бетонных и железобетонных конструкций с учетом воздействия среды эксплуатации на их жизненный цикл. М., 2019. 127 с.
    10. Mir Z. M., Hцche D., Gomes C. et al. Enhanced predictive modelling of steel corrosion in concrete in submerged zone based on a dynamic activation approach [Усовершенствованное прогнозное моделирование коррозии стали в бетоне в затопленной зоне на основе подхода динамической активации]. International Journal of Concrete Structures and Materials, 2019. doi: 10.1186/s40069-018-0321-0
    11. Yu B., Yang L., Wu M. et al. Practical model for predicting corrosion rate of steel reinforcement in concrete structures [Практическая модель для прогнозирования скорости коррозии стальной арматуры в бетонных конструкциях]. Construction and Building Materials, 2014, vol. 54, no. 15, pp. 385-401.
    12. Chods P., Karadacis K., Isgor O. B., McRae G. A. Modeling the chloride-induced corrosion initiation of steel rebar in concrete [Моделирование коррозии стальной арматуры в бетоне, вызванной хлоридом]. Excerpt from the Proceedings of the COMSOL Conference, Boston, 2009.
    13. Angst U. et al. Critical chloride content in reinforced concrete - a review [Критическое содержание хлоридов в железобетоне - обзор]. Cement and Concrete Research, 2009, vol. 39, iss. 12, pp. 1122-1138. doi: 10.1016/j.cemconres.2009.08.006
    14. Jun Liu et al. Chloride distribution and steel corrosion in a concrete bridge after long - term exposure to natural marine environment [Распространение хлоридов и коррозия стали в бетонном мосту после длительного воздействия естественной морской среды]. Materials, 2020, vol. 13, iss. 17. doi: 10.3390/ma13173900
    15. Angst U. et al. Chloride induced reinforcement corrosion: Electrochemical monitoring of initiation stage and chloride threshold values [Коррозия арматуры, вызванная хлоридом: электрохимический мониторинг стадии инициирования и пороговых значений содержания хлорида]. Corrosion Science, 2011, vol. 53, iss. 4, pp. 1451-1464.
    16. 262-SCI: The effect of the steel-concrete interface on chloride-induced corrosion initiation in concrete [Влияние границы раздела "сталь-бетон" на возникновение хлорид-индуцированной коррозии в бетоне]. Technical Committee 262-SCI.
    17. Khan M. U. et al. Chloride-induced corrosion of steel in concrete: an overview on chloride diffusion and prediction of corrosion initiation time [Хлорид-индуцированная коррозия стали в бетоне: обзор диффузии хлоридов и прогноз времени начала коррозии]. International Journal of Corrosion, 2017, vol. 3, pp. 1-9. doi: 10.1155/2017/5819202
    18. Rodrigues R., Gaboreau S., Gance J. et al. Reinforced concrete structures: a review of corrosion mechanisms and advances in electrical methods for corrosion monitoring [Железобетонные конструкции: обзор механизмов коррозии и достижений в области электрических методов контроля коррозии]. Construction and Building Materials, 2020. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2020.121240
    19. Angst U. et al. Beyond the chloride threshold concept for predicting corrosion of steel in concrete [Концепция превышения хлоридного порога для прогнозирования коррозии стали в бетоне]. Applied Physics Reviews, 2022, vol. 9, pp. 011321. doi: 10.1063/5.007632
    20. Kim C. et al. Probabilistic corrosion initiation model for coastal concrete structures [Вероятностная модель возникновения коррозии прибрежных бетонных конструкций]. Corrosion and Materials Degradation, 2020, vol. 1(3), pp. 328-344. doi: 10.3390/cmd1030016
    21. Lei Y., Zheng Zh.-P. Review of physical based monitoring techniques for condition assessment of corrosion in reinforced concrete [Обзор физических методов мониторинга для оценки коррозионного состояния железобетона]. Hindawi Publishing Corporation, Mathematical Problems in Engineering, 2013. doi: 10.1155/2013/953930
    22. Moreira L. S. Probabilistic assessment of corroded concrete structures - systematic literature review [Вероятностная оценка проржавевших бетонных конструкций - систематический обзор литературы]. Revista IBRACON de Estruturase Materiais, 2024, vol. 17(4). doi:10.1590/S1983-41952024000400008
    23. Fuhaid A. F. A., Niaz A. Carbonation and corrosion problems in reinforced concrete structures [Проблемы карбонизации и коррозии железобетонных конструкций]. Buildings, 2022, no. 12. doi: 10.3390/buildings12050586
    24. Stefanoni M., Angst U., Elsener B. Corrosion rate of carbon steel in carbonated concrete - a critical review [Скорость коррозии углеродистой стали в карбонизированном бетоне - критический обзор]. Cement and Concrete Research, 2018, vol. 103, pp. 35-48. doi: 10.1016/j.cemconres.2017.10.007
    25. Jiang Z., Li S., Fu C. et al. Macrocell corrosion of steel in concrete under carbonation, internal chloride admixing and accelerated chloride penetration conditions [Макроячеистая коррозия стали в бетоне в условиях карбонизации, внутренней примеси хлоридов и ускоренного проникновения хлоридов в бетон]. Materials, 2021, no. 14(24), pp. 7691. doi: 10.3390/ma14247691
    26. Gуmez S. et al. Carbonation-induced corrosion of reinforced concrete elements according to their positions in the buildings [Вызванная карбонизацией коррозия железобетонных элементов в зависимости от их расположения в зданиях]. Corrosion and Materials Degradation, 2023, no. 4, pp. 345-363. doi: 10.3390/cmd4030018
    27. Hussain R. R., Ishida T. Critical carbonation depth for initiation of steel corrosion in fully carbonated concrete and development of electrochemical carbonation induced corrosion model [Критическая глубина карбонизации для инициирования коррозии стали в полностью карбонизированном бетоне и разработка модели коррозии, вызванной электрохимической карбонизацией]. International Journal of Electrochemical Science, 2009, no. 4, pp. 1178-1195.
    28. Rabi M. et al. Structural performance of stainless steel reinforced concrete members: a review [Конструктивные характеристики железобетонных элементов из нержавеющей стали: обзор]. Construction and Building Materials, 2022, vol. 325, pp. 126673. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2022.126673
    29. Мигунов В. Н. Экспериментально-теоретическое исследование коррозии и долговечности железобетонных конструкций с трещинами. Ч. 1. Пенза : Пензенский гос. ун-т архитектуры и строительства, 2013. 331 с.
    30. Гусев Б. В., Файвусович А. С. Физико-математическая модель процессов коррозии арматуры железобетонных конструкций в агрессивных средах: теория. М. : Научный мир, 2009. 54 с.
    31. Коробейников А. Г., Ткалич В. Л., Пирожникова О. И. Моделирование процесса коррозии арматуры в железобетонной конструкции на объекте транспортной инфраструктуры // Известия вузов. Приборостроение. 2023. Т. 66. № 6. С. 483-488. doi: 10.17586/0021-3454-2023-66-6-483-488
    32. Дронов А. В. Особенности развития питтинговой коррозии стальной арматуры железобетонных изгибаемых элементов // Вестник БГТУ им. В. Г. Шухова. 2017. № 3. С. 32-36.
    33. Гусев Б. В., Файвусович А. С. Расчетные зависимости для прогнозирования технического состояния железобетонных конструкций // Промышленное и гражданское строительство. 2021. № 6. С. 4-12. doi: 10.33622/0869-7019.2021.06.4-12
    34. 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
  • Для цитирования: Гусев Б. В., Файвусович А. С. Прогнозирование сроков образования критической концентрации кислотного реагента на поверхности арматуры // Промышленное и гражданское строительство. 2024. № 9. С. 4-17. doi: 10.33622/0869-7019.2024.09.04-17

НАЗАД