автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Исследование массообменных процессов при жидкостной коррозии первого вида цементных бетонов

'343

На правах рукописи

Хрунов Владимир Андреевич

ИССЛЕДОВАНИЕ МАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ЖИДКОСТНОЙ КОРРОЗИИ ПЕРВОГО ВИДА ЦЕМЕНТНЫХ

БЕТОНОВ

Специальность 05.02.13 - «Машины, агрегаты и процессы (строительство)»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

пси да

Иваново - 2008

003457349

Работа выполнена на кафедре строительного материаловедения и специальных технологий Ивановского государственного архитектурно-строительного университета.

Научный руководитель: заслуженный деятель науки РФ, лауреат премии правительства РФ в области науки и техники, член-корреспондент РААСН, доктор технических наук, профессор

Федосов Сергей Викторович

Официальные оппоненты: лауреат премии правительства РФ в области науки и техники, академик РИА и МИА, доктор технических наук, профессор

Степанова Валентина Федоровна лауреат премии правительства РФ в области науки и техники, доктор технических наук, профессор Блиничев Валериан Николаевич

Ведущая организация: Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова

Защита состоится 26 декабря 2008 г. в Ш часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.060.01 при Ивановском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 153037, г. Иваново, ул. 8-го Марта, д.20, ауд. Г-204. тел. (4932) 32-85-40

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ивановского государственного архитектурно-строительного университета.

Автореферат разослан 25 ноября 2008 г. Ученый секретарь

диссертационного совета у , о/Л

д.т.н., профессор Щепочкина Ю.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Опыт эксплуатации конструкций из бетона, применяемых с конца 80-х г.г. XIX века, показывает, что бетон по долговечности и надежности сравним с природными каменными материалами. Но одновременно с этим, встречаются случаи преждевременного разрушения бетона задолго до окончания проектного срока эксплуатации от действия грунтовых, речных, морских, а также сточных и производственных вод. Причина этого кроется в коррозионных процессах, которые наносят огромный ущерб строительному комплексу.

К настоящему времени в строительном материаловедении накоплен большой массив научных данных о коррозионных процессах, протекающих в бетонах под влиянием окружающей среды того или иного состава: установлены и исследованы принципиальные схемы химических реакций; даны математические описания некоторых коррозионных процессов; создана система нормативных документов по борьбе с коррозией бетона в строительстве.

Основоположником науки о коррозии бетона профессором В.М. Москвиным многочисленные процессы, протекающие при коррозии бетона, были классифицированы на три основных вида и указаны основные пути повышения коррозионной стойкости бетона.

Первая группа (коррозия I вида) объединяет все те коррозионные процессы, которые возникают в бетоне под действием воды, когда составные части цементного камня растворяются и вымываются жидкостью.

Вторая группа (коррозия II вида) объединяет все те процессы коррозии, которые развиваются в бетоне при действии вод, содержащих химические вещества, вступающие в обменные реакции с составляющими цементного камня. Продукты реакции при этом либо легко растворяются и вымываются водой, либо в виде аморфной массы отлагаются в порах и капиллярах цементного камня, на начальном этапе выступая в роли ингибитора коррозионного разрушения.

Научный консультант: к.т.н., доцент Румянцева Варвара Евгеньевна

3

Третья группа (коррозия III вида) объединяет все те процессы коррозии, при развитии которых в микропустотах бетона происходит накопление малорастворимых солей, кристаллизация которых вызывает возникновение значительных растягивающих напряжений и итоговое разрушение.

В процессах коррозии бетона скорость разрушения определяется процессами массопереноса. Процессы массообмена являются одним из важнейших разделов современной науки и имеют большое практическое значение в строительном материаловедении.

Изучение кинетики и динамики развития процессов коррозии бетона позволяет:

- определить условия возникновения деструктивных процессов, причины их ускорения или ослабления;

- разработать математические модели процессов коррозии бетона первого вида и методы определения долговечности бетонных и железобетонных строительных конструкций.

Методы математического моделирования при исследовании процессов коррозии бетона еще не достаточно широко применяются на практике, хотя их преимущества очевидны.

Поэтому изучение процессов коррозии бетона является актуальной задачей с научной и практической точек зрения.

Работа выполнялась в Ивановском государственном архитектурно-строительном университете в соответствии с научным направлением, развиваемым на кафедре «Строительное материаловедение и специальные технологии» в рамках плана НИР и ОКР ИГ АСУ и при поддержке фанта Минобразования РФ шифр 91-21-2,4-109 в области архитектуры и строительных наук.

Цель работы: теоретическое и экспериментальное исследование процессов жидкостной коррозии первого вида цементных бетонов, разработка и проверка адекватности математической модели процесса, выработка рекомендаций, позволяющих повысить долговечность бетонов.

Научная новнзна:

- разработана математическая модель массопереноса в процессах коррозии бетона первого вида на уровне феноменологических уравнений;

- разработанная математическая модель динамики процесса массопереноса гидроксида кальция учитывает внутреннюю диффузию и внешнюю массотдачу в жидкую среду с ограниченным объемом;

- получены аналитические решения задачи массопереноса в процессах коррозии бетона первого вида для системы «бетон-жидкость» в условиях ограниченного объёма жидкой среды, позволяющие рассчитывать концентрации гидроксида кальция в твердой и жидкой фазах, время завершения процесса коррозии бетона первого вида;

- учтена взаимосвязь системы «бетон-жидкость» при расчетах кинетики процесса по твердой и жидкой фазам;

- разработана методика исследования, позволяющая просчитать момент завершения процесса коррозии бетона первого вида;

- на уровне патента РФ разработана конструкция установки для исследования процессов коррозии строительных материалов;

- проведены экспериментальные исследования процессов в лабораторных условиях;

- определены средние значения коэффициентов массопроводности и массоотдачи для рассматриваемой системы.

Практическая значимость.

Представленная математическая модель массопроводности позволяет рассчитать динамику полей концентраций гидроксида кальция по толщине бетонной конструкции.

Математическая модель с помощью методов интегральных преобразований Лапласа позволяет получать решения удобные для области малых значений диффузионных чисел Фурье.

Разработана методика и конструкция экспериментальной установки для исследования процессов коррозии строительных материалов, защищенная патентом РФ.

Выполнены экспериментальные исследования с целью изучения кинетики и динамики массопереноса в рассматриваемой системе.

Определены временные зависимости потоков переносимого компонента (гидроксида кальция).

Рассчитаны средние значения коэффициентов массопроводности и массоотдачи.

Проведенные исследования показали возможность применения разработанной математической модели для расчета кинетики процесса перехода гидроксида кальция из твердой фазы в жидкую и дали возможность определить время достижения концентрации вещества в твердой фазе, соответствующей завершению процесса коррозии бетона первого вида, т.е. времени выхода гидроксида кальция до его содержания, соответствующего началу разложения высокоосновных составляющих бетона.

На защиту выносятся:

- математическая модель массопереноса в процессах коррозии бетона первого вида на уровне феноменологических уравнений;

- аналитические решения задачи массопереноса в процессах коррозии бетона первого вида для системы «бетон-жидкость» в условиях ограниченного объёма жидкой среды;

- методика проведения исследований и конструкция экспериментальной установки для изучения процессов коррозии строительных материалов;

- результаты теоретических и экспериментальных исследований процессов коррозии бетона первого вида.

Апробация работы н публикации.

Основные положения диссертации были доложены и опубликованы на IV международной научно-практической конференции «Бетон и железобетон в третьем тысячелетии» г. Ростов-на-Дону, 2006 г.; на V всероссийской научно-технической конференции «Информационные системы и модели в научных исследованиях, промышленности, экологии» г. Тула, 2006 г.; на XIII международной научно-технической конференции «Информационная среда вуза» г. Иваново, 2006 г.; на всероссийской научно-технической конференции «Современные инновационные технологии и оборудование» г. Тула, 2006 г.; на V научной конференции аспирантов и соискателей г. Иваново, 2007 г.; на международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития энерготехнологии: XIV Бенардосовские чтения» г. Иваново, 2007 г.; на международной научной конференции «Теоретические основы создания, оптимизации и управления энерго- и ресурсосберегающими процессами и оборудованием», посвященной 50-летию кафедры «Машины и аппараты химических производств» факультета «Химической техники и кибернетики» ИГХТУ г. Иваново, 2007 г.; на V международной научно-технической конференции «Итоги строительной науки» г. Владимир, 2007 г.; на XIV международной научно-технической конференции «Информационная среда вуза» г. Иваново, 2007 г.; на международной научно-практической конференции «Эффективные конструкции, материалы и технологии в строительстве и архитектуре» г. Липецк, 2007 г.; в Вестнике центрального регионального отделения РААСН. Выпуск 7. Воронеж-Липецк, 2008 г.; в Вестнике Ярославского регионального отделения РАЕН. Том 2. Ярославль, 2008 г.

По материалам выполненных исследований опубликовано 15 работ, получен патент РФ.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка использованной литературы. Текст работы изложен на страницах, содержит рисунков, таблиц, приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность рассматриваемой темы диссертации, приведены общая характеристика работы и основные положения, которые автор выносит на защиту.

В первой главе проанализированы работы отечественных и зарубежных авторов, касающиеся истории вопроса и современных представлений о механизме коррозии бетона, и поставлены задачи исследования.

В настоящее время круг вопросов, связанных с изучением стойкости бетона и железобетона в различных условиях и разработкой способов их защиты от агрессивного воздействия эксплуатационной среды достаточно широко освещен. В фундаментальных работах В.М. Москвина, С.Н. Алексеева, В.И. Бабушкина, Ю.М. Баженова, Е.А. Гузеева, Ф.М. Иванова, П.Г. Комохова, О.П. Мчедлова-Петросяна, А.Ф. Полака, В.Б. Ратинова, В.И. Соломатова, А.Е. Шейкина, C.B. Шестоперова, S. Modry, P. Schiessel, J. Bensted и других ученых заложены теоретические основы этих исследований.

Анализ результатов этих исследований позволяет выявить особенности механизма коррозионных процессов в бетоне и железобетоне в природных и производственных агрессивных средах.

Выделение трех основных видов коррозии, основанное на принципе доминирующих факторов, создает предпосылки для обобщений, представления результатов в форме математических моделей, позволяющих с требуемой точностью рассчитать долговечность бетонных и железобетонных конструкций.

Условное деление коррозии на три вида позволяет детально изучать механизмы протекающих процессов (химической, физико-химической природы, явления массопереноса), но это вовсе не означает, что коррозия бетона от начального момента до полного разрушения протекает по цепочке: 1 вид - 2 вид - 3 вид. Возможно начало коррозионных процессов со второго, с третьего вида. Очень важно

для разработки рекомендаций не только изучить химические и физические явления, но и провести моделирование процесса, рассчитать его кинетику и динамику.

Разработка математических моделей невозможна без четкого представления о механизме процессов, экспериментальных данных, характеризующих влияние различных факторов на кинетику процессов и проверки достоверности методологии прогноза в натурных условиях.

Вопрос о долговечности бетонных сооружений, подверженных коррозионным воздействиям, следует рассматривать не только с точки зрения агрессивного влияния одного или другого вещества, а в зависимости от качественного совокупного и количественного действия всех тех факторов, которые могут вызвать разрушение бетона.

Все вышеизложенное явилось предпосылками при постановке задачи исследований данной диссертации.

Во второй главе приведены сведения об исходных материалах и основные положения методики исследований коррозионной стойкости бетона.

Физико-химический анализ материалов проводили, используя стандартные методики.

Термический анализ цементного камня проводили на дериватографе Q-1500D системы «Paylic-Paylic-Erdey».

Фурье преобразованные ИК-спектры снимали в матрице бромида калия на FT-IR спектрометре Avatar в центре коллективного пользования ИХР РАН-ИГХТУ.

Коррозионная стойкость цементов исследовалась на образцах-кубах размером 3x3x3 см, составленных из плотно подогнанных друг к другу пластин размером 1x3x3 см. Боковые грани пластин, а также торцевая грань нижней пластины, покрывались слоем битумно-полимерной мастики холодного отверждения.

Образцы погружались в водную среду объемом 1000 см3, откуда с периодичностью 14 суток отбирались пробы для титрования, объемом 100 см3. На момент погружения возраст образцов достиг 28 суток.

Суждение о кинетике и степени развития процессов коррозии проводилось на основании результатов химических анализов жидкой и твердой фаз, а также других исследований, позволяющих судить об изменениях, происшедших в цементном камне и жидкости в результате их взаимодействия.

В качестве реакционной среды использовалась дистиллированная вода.

Для проведения испытаний на уровне патента разработана установка для исследования процессов коррозии строительных материалов (рисунок 1).

2.

1 - сосуд

2 - крышка

3 - элемент крепления

4 - стенка сосуда

5 - отверстия

6 и 7 - запорные устройства

8 - термометр

9 - мерная шкала

А - образец строительного материала

В - подставка

а - стержни

Ь - сетчатая площадка

с - сливной шланг

с/ - опорная поверхность

"// II \\

Рисунок 1: Прибор для исследования процессов коррозии строительных материалов

Третья глава посвящена описанию математической модели массопереноса в процессах коррозии бетона первого вида в замкнутой системе «резервуар-жидкость» (рисунок 2).

Как известно, при изготовлении бетонных и железобетонных изделий и конструкций в бетоне образуется свободный гидроксид кальция, который и является причиной коррозии первого вида.

Процесс коррозии бетона первого вида обусловлен диффузией гидроксида кальция из толщи бетона к его поверхности, граничащей со средой, переходом вещества через границу раздела фаз «твердое тело - жидкость» и растворением в жидкой среде.

Рисунок 2: Схема резервуара для хранения жидкости

На практике очень важным случаем является коррозия первого вида в условиях ограниченного объема жидкой среды.

Отличительной чертой такого процесса является то, что переход переносимого компонента (СаО) из твердой фазы в жидкую происходит при так называемых условиях ограниченного объема жидкой фазы, и концентрация вещества в последней меняется во время процесса.

Математически эта задача представлена уравнениями:

дС(х,т) , д2С(х,т) . _

—= к--—-, г > 0, 0 < х < ё

дт дх2

Начальные условия: с(х,т\_0 = с(*,о) = С0 Граничные условия: дС(о. г).д

Равновесие в системе подчиняется закону Генри: С„(т) = тСж(т)

(1) (2) (3)

(4)

Баланс массы вещества при переходе из твердой фазы в жидкую определяется выражением:

дх дт

(5)

здесь: левая часть - количество переносимого компонента через внутреннюю поверхность резервуара 5, м2; правая часть - приращение массы компонента в объеме Уж резервуара, м3. Знак «-» указывает на уменьшение концентрации компонента в бетоне.

В безразмерных координатах краевая задача (1) - (3) имеет следующий вид:

11

82(х,Роя) 5 2(х,Го) „ „ _ ,

—^—=- , , ^.>0, 0 < х < 1 (6)

Начальные условия: 2(*,о) = о (7)

Граничные условия: _ о

¿.^У.^,-^.)] (8)

Решение системы (6) - (8), полученное методом интегральных преобразований Лапласа, имеет вид:

41 • • + кт-5и4^+ В1т 4я • с-лТ^] 1 ;

Общеизвестно, что такие решения удобны для применения, когда выполняется условие Рот > 0,1. В случаях, когда это условие не выполняется, более целесообразно получение решений с использованием гиперболических функций при больших значениях аргументов (малых числах Фурье).

Для области малых значений чисел Фурье решение системы (6) - (8) имеет следующий вид:

Окончательное решение краевой задачи (1)-(3), полученное методом обратного преобразования Лапласа, имеет вид:

I ¿(-1)'ехр[-а,(1-?) + а>.]Х^с (11)

г,(0) 4в,1-4К„Х 12 J

Значение концентрации переносимого компонента среднее по толщине конструкции в момент времени г, определяемый значением критерия д>„, определяется интегрированием. Численное определение среднеинтегрального значения не представляет никакой сложности.

Гораздо более интересным и актуальным представляется выражение для расчета кинетики изменения концентрации переносимого компонента в объеме жидкости:

2,(0) Jb.1-4K.BI,

К~В'~ X (-1)'411 + 1"ехР<я,2 )* (12)

Полученные выражения позволяют определять значение концентраций переносимого компонента (гидроксида кальция) по толщине конструкции в любой момент времени и, кроме того, дают возможность расчета содержаний этого вещества в жидкой фазе и среднее по толщине и объему конструкции, т.е. расчета кинетики процесса по твердой и жидкой фазам.

Некоторые результаты расчетов по полученным выражениям приведены на рисунках 3,4, 5.

2 —-——-——— Анализ профилей концен-

0,6 • • ] ,

траций по толщине бетона (рисунок 3) показывает, что при увеличении массообмен-ного критерия Био появляются 1 большие градиенты концентраций. Увеличение Шт более

х чем в пять раз вызывает рост

Рисунок 3: Профили безразмерных концентраций

по толщине бетона при Лзт=0,05 с градиента концентраций в

различными значениямиВ1т: раза. Такая же картина

1 - 1; 2-2; 3 - 3; 4-4; 5 - 5 У ^

.1 наблюдается и для изменения

концентрации переносимого компонента в жидкой фазе (рисунок 4).

Анализ изменения средней концентрации в бетоне

0,04 0,06

р0 показывает, что при В/. < з

Рисунок 4: Кинетика изменения концентрации

' .. она изменяется линеино

переносимого компонента в жидкои

фазе при следующих значениях 5/'т: (рисунок 5).

I -1; 2 - 2; 3 - 3; 4 - 4; 5 - 5

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

В четвертой главе приведены результаты физико-

з

химических

исследовании

ода

0,08

0,04 0,06 Ро.

Рисунок 5: Кинетика изменения средней

безразмерной концентрации в бетоне для области малых значений чисел Фурье при следующих значениях Шт\ 1-1;2-2;3-3;4-4;5-5

\2 жидкой и твердой фаз, позво-.X ляющие судить об изменениях, происшедших в цементном камне вследствие воздействия реакционной среды.

В соответствии с методикой проведения исследований,

изложенной во второй главе, пластины, составляющие образцы-кубы, подвергались дифференциально-термическому анализу, результаты которого сведены в таблицу 1.

Таблица 1

Содержание гидроксида кальция в образцах (в пересчете на СаО), %

контр 14 сут 28 сут 42 сут 56 сут

внешняя пластина 1,57 1,35 1,34 1Д4

переходной пластина 2,01 1,91 1,67 1,37 1,35

внутренний пластина 2,00 1,71 1,52 1,42

По данным дифференциально-термического анализа во всех пробах зафиксировано уменьшение содержания гидроксида кальция по эндоэффекту при температуре 430-480 °С.

Кроме того, методом объемного титрования проводился контроль содержания катионов кальция в воде, результаты которого представлены на рисунке 6.

12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56

1,сут

Анализ результатов проведенных комплексных физико-химических исследований подтверждает принятые ранее модельные представления о характере массопереноса в рассматриваемой системе «твердое тело - жидкость» в условиях ограниченного объема жидкой фазы.

Рисунок 6: Изменение концентрации ионов Са2+ В пятой главе приведены результаты расчетов по разработанной математической модели процесса массопереноса свободного гидроксида кальция при процессах коррозии бетона первого вида.

С(х,т) На рисунке 7 приведены

гидроизоляция профили концентраций гидро-

ксида кальция по толщине бетона.

Численный анализ профилей концентраций и результатов химических исследований позволил рассчитать характеристики массопереноса,

которые составили: Рисунок 7: Профили концентраций Са(ОН)г

по толщине бетона при г: 1 -14 сут; 2-28 сут; 3-42 сут; 4-56 сут

1. Коэффициент массопроводности к = 4,5-10*12 (м2/с).

2. Коэффициент массоотдачи /? = 2,2-10'5 (м/с).

3. Константа равновесия (Генри) т = 3,0-10"3 (кг бетона/м3 жидкости).

С помощью полученных значений коэффициентов массопереноса проведены расчеты по решениям (11) и (12). Результаты расчетов показали, что продолжительность коррозии первого вида для исследуемых образцов составляет порядка 1,5 -3 лет.

Это определяет направление дальнейших исследований как процессов коррозии первого вида (изучение влияния составов бетонов на характеристики массопереноса), так и процессов коррозии второго вида (исследование условий начала разложения высокоосновных составляющих бетона).

В заключении приведены основные выводы по диссертации:

1. Проведенный анализ литературных источников показал, что к настоящему времени в строительном материаловедении накоплен большой массив научных данных о коррозионных процессах, протекающих в бетонах: установлены и исследованы принципиальные схемы химических реакций; даны математические описания некоторых коррозионных процессов; создана система нормативных документов по борьбе с коррозией бетона в строительстве. Однако методы математического моделирования на основе законов массопереноса при исследовании процессов коррозии бетона еще не достаточно широко применяются на практике, хотя их преимущества очевидны.

2. Экспериментально и теоретически рассчитано, что для цементных бетонов продолжительность периода коррозии первого вида может составлять от 1,5 до 3 лет с момента пуска конструкции в эксплуатацию.

3. Разработана математическая модель массопереноса в процессах коррозии бетона первого вида на уровне феноменологических уравнений, позволяющая рассчитать концентрацию переносимого компонента (гидроксида кальция) по толщине конструкции в любой момент времени, его содержание в жидкой фазе и среднее по толщине и объему конструкции, а также момент завершения процесса коррозии бетона первого вида.

4. Разработана методика проведения исследований и конструкция экспериментальной установки для изучения массопереноса, защищенная

патентом РФ. По ней выполнены экспериментальные исследования кинетики и динамики массопереноса в рассматриваемой системе.

5. В результате экспериментальных исследований рассчитаны средние значения коэффициентов массопроводности и массоотдачи. Определены временные зависимости потоков переносимого компонента.

6. Общность математического описания позволяет распространить разработанную математическую модель и предложенный метод расчета на другие виды бетонов с учетом, определяемых экспериментально зависимостей коэффициентов массопереноса от структуры и состава бетонов.

Принятые обозначения

¿-толщина стенки конструкции, м; ^-коэффициент массоотдачи в жидкой среде,м/с; к-коэффициент массопроводности (диффузии),м2/с; т-константа равновесия (Генри), определяющая условия равновесия компонента между жидкой и твердой фазами; р6 - плотность бетона, кг/м3; рж - плотность жидкости, кг/м3; с(х,г)- концентрация свободного СаО в бетоне в момент времени т в произвольной точке с координатой х, кг СаО/кг бетона; С0-начальная концентрация свободного СаО, кг СаО/кг бетона; Ср(г)-равновесная концентрация на поверхности твердого тела, кг СаО/кг бетона;; Сж(г)-концентрация переносимого компонента в жидкой фазе, кг/м3; - масса бетонного резервуара, кг; вж -масса жидкости в резервуаре, кг; * = л:/<5- относительная координата. Шт = р ■ 8)к - массообменный критерий Био; А, = к ■ т/32 - критерий Фурье; Кш=т- /Сж - коэффициент, учитывающий характеристики фаз;

г(х,Рот) = ——^^-безразмерная концентрация переносимого компонента по

С0

толщине бетона в произвольный момент времени; С — ш • С (г)

5- •'-безразмерная концентрация переносимого компонента в

С0

жидкости.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Федосов, C.B. Массоперенос между неограниченной пластиной и ограниченным объемом жидкости / C.B. Федосов, В.Е. Румянцева, H.J1. Федосова, В.А. Хрунов // Бетон и железобетон в третьем тысячелетии: материалы четвертой международной научно-практической конференции. Том 2-Ростов н/Д: РГСУ, 2006.-С.511-515.

2. Федосов, C.B. Моделирование процессов коррозии бетона первого вида / C.B. Федосов, В.Е. Румянцева, H.JI. Федосова, В.А. Хрунов // Информационные системы и модели в научных исследованиях, промышленности, экологии: доклады V всероссийской научно-технической конференции.-Тула: Изд-во ТулГУ, 2006.-С.152-155.

3. Федосов, C.B. Математическое моделирование процессов коррозии бетонов первого вида / C.B. Федосов, Н.Л. Федосова, В.Е. Румянцева, В.А. Хрунов II Информационная среда вуза: сборник материалов XIII международной научно-технической конференции.-Иваново: ИГАСУ, 2006.-С.477-484.

4. Федосов, C.B. О некоторых аспектах проблемы коррозии бетона и железобетона / Федосов C.B., Румянцева В.Е., Хрунов В.А. // Современные инновационные технологии и оборудование: сборник докладов всероссийской научно-технической конференции.-Тула: Изд-во ТулГУ, 2006.-С.111-113.

5. Хрунов, В.А. Об особенностях расчета процессов коррозии бетона I вида по диффузионной модели // Пятая научная конференция аспирантов и соискателей: материалы конференции.-Иваново: ИГАСУ, 2007.-С.101-103.

6. Федосов, C.B. Моделирование массоперсноса в процессах коррозии бетонов первого вида (малые значения числа Фурье) / C.B. Федосов, В.Е. Румянцева,

B.А. Хрунов, Л.Н. Аксаковская // Строительные материалы.-2007.-№5.-С.70-71.

7. Федосов, C.B. Об особенностях расчета процессов коррозии бетона /

C.B. Федосов, В.Е. Румянцева, В.А. Хрунов // Состояние и перспективы развития энерготехнологии (XIV Бенардосовские чтения): материалы между-

народной научно-технической конференции. Том 1.-Иваново: ИГЭУ, 2007-С.108.

8. Румянцева, В.Е. Коррозия бетона - проблемы, пути решения (теория, эксперимент) / Румянцева В.Е., Федосов C.B., Хрунов В.А., Смельцов B.JI. // Теоретические основы создания, оптимизации и управления энерго- и ресурсосберегающими процессами и оборудованием: сборник трудов международной научной конференции. Том 1.-Иваново: ИГХТУ, 2007.-С.343-350.

9. Федосов, C.B. К вопросу о коррозии бетона / Федосов C.B., Румянцева В.Е., Хрунов В.А., Смельцов B.JI. II Итоги строительной науки: материалы V международной научно-технической конференции.-Владимир: ВлГУ, 2007,-C.I45-152.

Ю.Румянцева, В.Е. К вопросу о коррозии бетона и железобетона / В.Е. Румянцева, В.А. Хрунов, B.JI. Смельцов // Информационная среда вуза: сборник материалов XIV международной научно-технической конференции.-Иваново: ИГАСУ, 2007.-С.548-554.

П.Федосов, C.B. Особенности коррозии бетонов по механизму первого вида / Федосов C.B., Румянцева В.Е., Хрунов В.А., Смельцов B.JI. // Эффективные конструкции, материалы и технологии в строительстве и архитектуре: сборник статей международной научно-практической конференции.-Липецк: ЛГТУ, 2007.-С.133-138.

12.Федосов, C.B. Некоторые проблемы математического моделирования процессов коррозии бетона / C.B. Федосов, В.Е. Румянцева, В.А. Хрунов, Н.С. Касьяненко, В.Л. Смельцов // Вестник центрального регионального отделения РААСН.-Воронеж-Липецк: ЛГТУ, 2008.-Вып.7.-С.171-177.

13.Федосова, Н.Л. Проблемы коррозии бетона / Федосова Н.Л., РумянцеваВ.Е., Хрунов В.А., Смельцов В.Л. // Вестник Ярославского регионального отделения PAEH.-2008.-Tom 2.-№ 1-С.34-36.

14.Федосов, C.B. Изучение коррозии цементного камня в водных нейтральных средах / C.B. Федосов, В.Е. Румянцева, В.А. Хрунов, Н.С. Касьяненко, СмельцовВЛ. // Ученые записки инженерно-строительного факультета.-Иваново: ИГ АСУ, 2008.-С.8-15.

15.Федосов, C.B. Массоперенос гидроксида кальция в процессах коррозии бетона второго вида / C.B. Федосов, В.Е. Румянцева, Н.С. Касьяненко, В.А. Хрунов, СмельцовВЛ. // Ученые записки инженерно-строительного факультета-Иваново: ИГ АСУ, 2008.-С.28-32.

16.Пат. 71164 Российская Федерация, МПК G01N 15/08 (2006.01). Прибор для исследования процессов коррозии строительных материалов / Федосов C.B., Румянцева В.Е., Федосова H.JI., Щепочкина Ю.А., Хрунов В.А., Смельцов В.Л.; заявитель и патентообладатель ГОУВПО Ивановский государственный архитектурно-строительный университет; заявл. 29.10.07; опубл. 27.02.08, Бюл. № 6.

Подписано в печать 20 11 2008 Формат бумаги 60x84 1/16 Печать трафаретная Уел печ л 1,0 Тираж 100 экз Заказ №26

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ивановский государственный архитектурно-строительный университет» Сектор редакционно-издательской деятельности ЦНИТ 153037, г Иваново, ул 8 Марта, 20

Отпечатано на копировальной технике частного предприятия ОГРН 304370230300436

Введение.

Глава 1. История вопроса и современные представления о коррозионных процессах в бетонах и мерах по их предупреждению и устранению.

1.1. Краткая история вопроса.

1.2. Классическое представление о процессах коррозии профессора В.М. Москвина.

1.2.1. Коррозия первого вида.

1.2.2. Коррозия второго вида.

1.2.3. Коррозия третьего вида.

1.3. Вода.

1.4. Способы защиты бетона от жидкостной коррозии.

1.4.1. Способы защиты на стадии изготовления и монтажа изделий.

1.4.2. Способы защиты на стадии эксплуатации конструкций.

1.5. Математические модели процессов жидкостной коррозии бетона.

1.5.1. Эмпирические модели процессов коррозии бетона.

1.5.2. Математические модели на основе феноменологических уравнений переноса.

1.6. Обзор методов исследования.

1.7. Постановка задач исследования.

Глава 2. Материалы, приборы и методики экспериментальных исследований.

2.1. Материалы, использованные в работе.

2.1.1. Портландцемент.

2.1.2. Вода.

2.2. Краткое описание применяемых экспериментальных методик. 64 2.2.1. Дифференциально-термический анализ.

2.2.2. Спектральный анализ.

2.2.3. Количественный анализ по методу комплексонометрии.

2.2.4. Определение водородного показателя.

2.2.5. Определение предела прочности бетонов при сжатии.

2.2.6. Определение плотности, водопоглощения и пористости.

2.2.7. Определение коррозионной стойкости бетонов.

2.3. Математический аппарат для теоретических исследований.

2.3.1. Определение коэффициента массопроводности

2.3.1. Определение коэффициента массоотдачи

Глава 3. Разработка математической модели массопереноса в процессах коррозии бетона первого вида в замкнутой системе резервуар-жидкость».:.

3.1. Разработка физической модели, математическая формулировка задачи, краевых условий.

3.2. Решение задачи массопереноса в системе «бетон-жидкость» в условиях ограниченного объема жидкости. Изображение по Лапласу.

3.3. Малые значения числа Фурье.

Глава 4. Экспериментальное изучение процесса жидкостной коррозии бетона первого вида.

4.1. Результаты экспериментальных исследований.

Глава 5. Определение коэффициентов массопереноса. Проверка адекватности математической модели.

5.1. Определение коэффициентов массопереноса.

5.2. Моделирование массопереноса в промышленном резервуаре.

Актуальность работы. Бетон давно является «хозяином» в строительстве жилых, промышленных, гидротехнических, санитарно-технических и многих других сооружений в самых различных условиях эксплуатации. Столь широкое применение обусловлено теми большими возможностями, которые предоставляет этот материал строителю. Применяя разнообразные цементы и используя различные технологии, можно получить заданные характеристики бетона.

Опыт эксплуатации конструкций из бетона, применяемых с конца 80-х г.г. XIX века, показывает, что бетон по долговечности и надежности можно сравнить с природными каменными материалами. Но одновременно с этим, встречаются случаи преждевременного разрушения бетона задолго до окончания проектного срока эксплуатации от действия грунтовых, речных, морских, а также сточных и производственных вод. Причина этого кроется в коррозионных процессах, которые наносят огромный ущерб строительному комплексу.

Поэтому уже более 100 лет строители, наблюдая и исследуя процессы деструкции, ищут пути по предотвращению преждевременных разрушений бетона, повышению его стойкости и обеспечению долговечности и надежности в реальных условиях.

Первые исследования коррозионной стойкости бетона были, в основном, посвящены его поведению в морских сооружениях. В этот период были организованы испытания бетонных образцов и элементов в естественных условиях с целью выработки рекомендаций по созданию долговечных сооружений.

Одновременно с натурными исследованиями, которые позволяли учесть фактор времени в больших интервалах, проводились интенсивные исследования в лабораторных условиях. При использовании физико-химических методов фазового анализа развивались и исследования коррозионных процессов при взаимодействии бетонов с различными химическими соединениями.

К настоящему времени в строительном материаловедении накоплен большой объем научных данных о коррозионных процессах, протекающих в бетонах под влиянием окружающей среды того или иного состава: установлены и исследованы принципиальные схемы химических реакций; даны математические описания некоторых коррозионных процессов; создана система нормативных документов по борьбе с коррозией бетона в строительстве.

Этот большой практический материал создает предпосылки для обобщений, представления результатов в форме математических моделей, позволяющих с требуемой точностью рассчитать долговечность бетонных и железобетонных конструкций.

Методы математического моделирования при исследовании процессов коррозии бетона еще не достаточно широко применяются на практике, хотя их преимущества очевидны.

Разработка математических моделей невозможна без четкого представления о механизме процессов, экспериментальных данных, характеризующих влияние различных факторов на кинетику процессов и проверки достоверности методологии прогноза в натурных условиях.

Вопрос о долговечности бетонных сооружений, подверженных коррозионным воздействиям, следует рассматривать не только с точки зрения агрессивного влияния одного или другого вещества, а в зависимости от качественного совокупного и количественного действия всех тех факторов, которые могут вызвать разрушение бетона.

Как известно, твердение бетона после затворения характеризуется химическими реакциями гидратации алита и белита. В результате в твердеющем бетоне образуется свободный гидроксид кальция, содержание которого достигает 10-15 % и который может вымываться из конструкции под воздействием окружающей среды (дождевых вод, конденсатов, вод оборотного водоснабжения и т.п.). Присутствие свободного гидроксида кальция непременное условие стабильного существования гидросиликатов, гидроалюминатов и гидроферритов кальция.

Процесс «выщелачивания» обусловлен диффузией гидроксида кальция из толщи бетона к его поверхности, граничащей со средой, переходом вещества через границу раздела фаз «твердое тело - жидкость» и растворением в жидкой среде. Для восполнения этого количества извести составные части цементного камня подвергаются ступенчатому гидролизу, что приводит к постепенной его деструкции.

Прогнозирование долговечности строительных конструкций невозможно без тщательного экспериментального анализа и контроля, а так же теоретических разработок, направленных на создание математических моделей процессов, протекающих в них на стадиях изготовления и эксплуатации.

Изучение кинетики и динамики развития процессов коррозии бетона первого вида позволяет:

- определить условия возникновения деструктивных процессов, причины их ускорения или ослабления;

- разработать физико-математические модели процессов коррозии бетона первого вида и методы определения долговечности бетонных и железобетонных строительных конструкций

Процессы массообмена являются одним из важнейших разделов современной науки и имеют большое практическое значение в строительном материаловедении.

Знание законов массопереноса дает возможность рационального проектирования строительных конструкций в соответствии с режимом ее эксплуатации, оптимального подбора для нее материалов, оценки состояния конструкций.

Поэтому изучение процессов коррозии бетона является актуальной задачей с научной и практической точек зрения.

Работа выполнялась в Ивановском государственном архитектурно-строительном университете в соответствии с научным направлением, развиваемым на кафедре «Строительное материаловедение и специальные 7 технологии» в рамках плана НИР и ОКР ИГАСУ и при поддержке гранта Минобразования РФ шифр 91-21-2, 4-109 в области архитектуры и строительных наук под руководством члена-корреспондента РААСН, заслуженного деятеля науки РФ, лауреата премии правительства РФ в области науки и техники, доктора технических наук, профессора Федосова Сергея Викторовича.

Цель работы: развитие теоретических представлений о процессах жидкостной коррозии первого вида цементных бетонов, разработка и проверка адекватности математической модели процесса, выработка рекомендаций, позволяющих повысить стойкость бетонов к воздействию водных сред.

Исходя из указанной цели, основными задачами диссертационной работы являются:

1. изучение современного уровня развития науки в области коррозии бетона;

2. разработка физико-математической модели процесса диффузии целевого компонента (гидроксида кальция) в твердой фазе бетона с учетом воздействия жидкой среды, которая позволяла бы получить решения краевой задачи массопереноса в замкнутой системе «резервуар - жидкость» и давала бы возможность расчета одновременно кинетики и динамики массопереноса;

3. постановка и проведение численного эксперимента с целью изучения влияния коэффициентов внутреннего (массопроводности) и внешнего (массоотдачи) массопереноса на кинетику и динамику процесса;

4. постановка и проведение натурного эксперимента для проверки адекватности предлагаемой математической модели и разрабатываемого инженерного метода расчета;

5. разработка практических рекомендаций для более рациональной эксплуатации бетонных конструкций.

Научная новизна:

- разработана математическая модель массопереноса в процессах коррозии бетона I вида на уровне феноменологических уравнений, базирующаяся на записи краевой задачи нестационарной массопроводности для области малых значений чисел Фурье (Гот < 0,1);

- разработанная математическая модель динамики процесса массопереноса гидроксида кальция учитывает внутреннюю диффузию и внешнюю массотдачу в жидкую среду с ограниченным объемом;

- получены аналитические решения задачи массопереноса в процессах коррозии бетона I вида для системы «бетон-жидкость» в условиях ограниченного объема жидкой среды, позволяющие рассчитывать концентрации гидроксида кальция в твердой и жидкой фазах, продолжительность процесса коррозии бетона I вида;

- разработана методика исследования, позволяющая определить продолжительность процесса коррозии бетона I вида;

- разработана установка для исследования процессов коррозии строительных материалов;

- определены значения коэффициентов массопроводности и массоотдачи для рассматриваемой системы.

Практическая значимость:

Разработанная на базе математической модели инженерная методика расчета позволяет рассчитать динамику полей концентраций гидроксида кальция по толщине бетонной конструкции, а также кинетику массопереноса в твердой и жидкой фазах, что дает возможность в конечном итоге определить продолжительность процесса коррозии I вида.

Разработанная методика и экспериментальная установка для исследования процессов коррозии строительных материалов, защищенная патентом РФ, позволяют изучать кинетику и динамику массопереноса в рассматриваемой системе как коррозии первого и второго видов.

Определены временные зависимости потоков переносимого компонента (гидроксида кальция), которые позволяют прогнозировать продолжительность процесса коррозии бетона I вида.

Проведенные исследования показали адекватность разработанной математической модели реальному физическому процесса, и дали возможность определить время достижения концентрации вещества в твердой фазе, соответствующей завершению процесса коррозии бетона I вида, т.е. времени выхода гидроксида кальция до его содержания, соответствующего началу разложения высокоосновных составляющих бетона. На защиту выносятся:

- математическая модель массопереноса в процессах коррозии бетона I вида на уровне феноменологических уравнений;

- аналитические решения задачи массопереноса в процессах коррозии бетона I вида для системы «бетон-жидкость» в условиях ограниченного объема жидкой среды;

- методика проведения исследований и экспериментальная установка для изучения процессов коррозии строительных материалов;

- результаты теоретических и экспериментальных исследований процессов коррозии бетона I вида.

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации были доложены и опубликованы на IV международной научно-практической конференции «Бетон и железобетон в третьем тысячелетии» г. Ростов-на-Дону, 2006 г.; на V всероссийской научно-технической конференции «Информационные системы и модели в научных исследованиях, промышленности, экологии» г. Тула, 2006 г.; на XIII международной научно-технической конференции «Информационная среда вуза» г. Иваново, 2006 г.; на всероссийской научно-технической конференции «Современные инновационные технологии и оборудование» г. Тула, 2006 г.; на V научной конференции аспирантов и соискателей г. Иваново, 2007 г.; на международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития энерготехнологии: XIV Бенардосовские чтения» г. Иваново, 2007 г.; на международной научной конференции «Теоретические основы создания, оптимизации и управления энерго- и ресурсосберегающими процессами и оборудованием», посвященной 50-летию кафедры «Машины и аппараты

10 химических производств» факультета «Химической техники и кибернетики» ИГХТУ г. Иваново, 2007 г.; на V международной научно-технической конференции «Итоги строительной науки» г. Владимир, 2007 г.; на XIV международной научно-технической конференции «Информационная среда вуза» г. Иваново, 2007 г.; на международной научно-практической конференции «Эффективные конструкции, материалы и технологии в строительстве и архитектуре» г. Липецк, 2007 г.; в Вестнике центрального регионального отделения РААСН. Выпуск 7. Воронеж-Липецк, 2008 г.; в Вестнике Ярославского регионального отделения РАЕН. Том 2. Ярославль, 2008 г.; на XV международной научно-технической конференции «Информационная среда вуза» г. Иваново, 2008 г.

По материалам выполненных исследований опубликовано 16 работ, получен патент РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка использованной литературы. Диссертация содержит 131 страницу текста, 22 рисунка, 10 таблиц и библиографический список, включающий 150 наименований отечественных и зарубежных источников.

1. Коррозия бетона и железобетона, методы их защиты / В.М.Москвин, Ф.М. Иванов, С.Н. Алексеев, Е.А. Гузеев; Под общ. ред. В.М. Москвина-М.: Стройиздат, 1980.-536 с.

2. Алексей Романович Шуляченко (17.03.1841 29.05.1903) // Строительные материалы. Наука.-2007.-№ 10.-С.2-4.

3. Значко-Яворский И.Л. Очерки истории вяжущих веществ от древнейших времен до середины XIX века.-М.-Л.: Издательство АН СССР, 1963.-500 с.

4. VicatL.I. Recherches sur les causes chimiques de la destruction des composes hydrauliques par l'eau de mer et sur les mouyens d'apprecier leur resistance a cette action-Grenoble etParis, 1857.

5. Долговечность железобетона в агрессивных средах / С.Н. Алексеев, Ф.М. Иванов, С. Модры, П. Шиссль.-М.: Стройиздат, 1990.-320 с.

6. Федосов С.В., Базанов С.М. Сульфатная коррозия бетона.-М.: Издательство АСВ, 2003.-192 с.

7. Шуляченко А.Р. Действие морской воды на цементы и влияние его на прочность морских сооружений.-СПб.: Типография СПб Градоначальника, 1902.-44 с.

8. Чарномский, В.И. Деятельность А.Р. Шуляченко по исследованию состояния бетонных сооружений в заграничных портах // Записки Императорского русского технического общества-1904.-№1.-С. 15-19.

9. Байков, А.А. О влиянии минеральных вод на портландцемент и о способах его устранения // Строительная промышленность.-1926.-№4.-С.251-254.

10. Будников, П.П. Роль гидроалюмината в процессе твердения гидравлических цементов // Цемент.-1949.-№3.-С.З-6.

11. Бутт, Ю.М. Исследования коррозии цемента // Труды МХТИ.-1940.-№7.

12. Бутт, Ю.М. Практикум по технологии вяжущих веществ и изделий из них — М.: Госстройиздат, 1953.-259 с.

13. Кинд В.А. Специальные цементы.-М.-Л: Гос. научн.-техн. изд., 1932.

14. КиндВ.А., Окороков С.Д. Строительные материалы, их получение, свойства и применение.-М.-Л: Госстройиздат, 1934.

15. СкрамтаевБ.Г. Строительные материалы и изделия—М.-Л.: ОНТИ, 1935.

16. Скрамтаев Б.Г. Крупнопористый бетон и его применение в строительстве — М.: Госстройиздат, 1955.

17. Шестоперов C.B. Цементный бетон в дорожном строительстве.-М.: Дориздат, 1950.-199 с.

18. Шестоперов C.B. Долговечность бетона.-М.: Автотрансиздат, 1955.-480 с.

19. Шестоперов, C.B. Повышение сульфатостойкости портландцемента / Шестоперов C.B., Иванов Ф.М. // Цемент.-1956.-№5.-С.20-22.

20. Москвин В.М. Коррозия бетона.-М.: Госстройиздат, 1952.-342 с.23 .Коррозия бетона в агрессивных средах / Под ред. В.М. Москвина-М.: Стройиздат, 1971.-219 с.

21. Повышение стойкости бетона и железобетона при воздействии агрессивных сред / Под ред. В.М. Москвина.-М.: Стройиздат, 1975.-240 с.

22. Москвин, В.М. Долговечность бетона и теория коррозии // Гидротехническое строительство —1985 .-№8 -С .1-4.

23. Москвин, В.М. О прогнозировании долговечности железобетонных конструкций, эксплуатируемых в агрессивных средах / Москвин В.М., Алексеев С.Н., Гузеев Е.А. // Коррозия бетона и повышение долговечности железобетонных конструкций-Ростов н/Д., 1985.-С.69.

24. Полак А.Ф., Ратинов В.Б., Гельфман Г.Н. Коррозия железобетонных конструкций зданий нефтехимической промышленности.-М.: Стройиздат, 1971.-176 с.

25. Полак А.Ф., Гельфман Г.Н., Яковлев В.В. Антикоррозионная защита строительных конструкций на химических и нефтехимических предприятиях — Уфа: Башкирское книжное издательство, 1980.-80 с.120

26. Полак А.Ф. Физико-химические основы коррозии железобетона. Элементарные процессы коррозии.-Уфа: Издательство Уфимского нефтяного института, 1982.-76 с.

27. Ратинов В.Б., Иванов Ф.М. Химия в строительстве.—М.: Стройиздат, 1977.—220 с.

28. Ратинов В.Б., Добролюбов Г.В., Розенберг Т.И. Прогнозирование долговечности бетона с добавками.-М.: Стройиздат, 1981.-213 с.

29. Ратинов В.Б., Розенберг Т.И. Добавки в бетон.-М.: Стройиздат, 1989.-187 с.

30. Иванов Ф.М. Цементный бетон.-М.: Автотрансиздат, 1957.-50 с.

31. Иванов Ф.М. Защита железобетонных конструкций транспортных сооружений от коррозии-М.: Транспорт, 1968.-175 с.

32. Защита строительных конструкций промышленных зданий от коррозии / Под ред. Иванова Ф.М. и Савиной Ю.А.-М.: Стройиздат, 1973.-174 с.

33. Баженов Ю.М. Технология бетона.-М.: Издательство АСВ, 2002.-500 с.

34. БаженовЮ.М., Комар А.Г. Технология бетонных и железобетонных изделий-М.: Высшая школа, 1984.-672 с.

35. Волженский A.B., Стамбулко В.И., Ферронская A.B. Гипсоцементо-пуццола-новые вяжущие, бетоны и изделия.-М.: Стройиздат, 1971.-318 с.

36. Волженский A.B. Минеральные вяжущие вещества-М.: Стройиздат, 1986 — 464 с.

37. Комохов П.Г., Попов В.П. Энергетические и кинетические аспекты механики разрушения бетона.-Самара: Российская инженерная академия, 1999.-111 с.

38. Долговечность бетона и железобетона / Комохов П.Г., Латыпов В.М., Латыпова Т.В., Вагапов Р.Ф.-Уфа: Издательство Белая река, 1998.-216 с.

39. Мчедлов-Петросян О.П., Салоп Г.А., Сидорович Я.Й. Контроль твердения цементов и бетонов.-М.: 1969.-104 с.

40. Мчедлов-Петросян О.П. Химия неорганических строительных материалов — М.: Стройиздат, 1988.-303 с.

41. Рояк С.М., Рояк Г.С. Специальные цементы.-М.: Стройиздат, 1983.- 279 с.

42. Рояк, Г.С. Предотвращение щелочной коррозии бетона активными минеральными добавками / Г.С. Рояк, И.В. Грановская, Т.Л. Трактирникова // Бетон и железобетон-1986.-№7.-С. 16-17.121

43. Соломатов В.И., СеляевВ.П. Химическое сопротивление композиционных строительных материалов-М.: Стройиздат, 1987-259 с.

44. Соломатов В.И., ПрошинА.П., ЗимтингВ.Н. Мелкозернистые полимерные композиты-М.: Стройиздат, 1991—144 с.

45. Степанова, В.Ф. Проблемы долговечности бетонных и железобетонных конструкций в современном строительстве // Бетон на рубеже третьего тысячелетия: материалы 1-й всероссийской конференции по проблемам бетона и железобетона-М.: НИИЖБ, 2001.-С. 1403-1407.

46. Степанова, В.Ф. Защита от коррозии строительных конструкций основа обеспечения долговечности зданий и сооружений // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века—2005.-№3.-С. 16-19

47. Степанова, В.Ф. Важнейшие условия долговечного сохранения основных фондов // Строительная газета.-9 февраля 2007.-№6.

48. Степанова, В.Ф. Проблема долговечности зданий и сооружений (от конференции до конференции) // Проблемы долговечности зданий и сооружений в современном строительстве: материалы международной конференции.-СПб.: Роза мира, 2007-С. 12-15.

49. Шейкин А.Е. Структура, прочность и трещиностойкость цементного камняМ.: Стройиздат, 1974.-192 с.

50. Шейкин А.Е., Чеховский Ю.В., Бруссер М.И. Структура и свойства цементных бетонов.-М.: Стройиздат, 1979.-344 с.

51. Structure and performance of cements / J. Bensted, P. Barnes.-Spon Press is an imprint of the Taylor & Francis Group, 2002.-584 p.

52. Bensted, J. The standardization of sulphate-resisting cements // World cement-1995.-№ 8.-P.47.

53. Тэйлор, X. Кристаллизация продуктов гидратации портландцемента // VI Международный конгресс по химии цемента: материалы конгресса. Том 2. КнЛ.-М.: Стройиздат, 1976.-С.35.

54. ШтаркЙ., ВихтБ. Долговечность бетона / Пер. с немец. Кривенко П.В.Киев: Оранта, 2004.-294 с.

55. High alumina cement concrete / J.H.P. van Aardt, T.M. Nemeth, S. Visser-Pretoria: National building research institute, 1982.-573 p.

56. Van Aardt, J.H.P. Thaumasite formation: a cause of deterioration of portland cement and related substances in the presence of sulphates / Van Aardt J.H.P., Visser S. // Cement and concrete resistance-1975 № 3.-P.225-232.

57. Uchikawa, H. The effect of the additives of ground granulated blast furnace slag and fly ash on diffusion of alkaline ions in hardened cement paste // Cement and concrete.-l 985.-№ 460.-P.20-27.

58. Защита строительных конструкций от коррозии / Горшков В.К., Разговоров П.Б., Ершова Т.В., Малбиев С.А.-Иваново: Ивановский государственный химико-технологический университет, 2003—192 с.

59. Шалимо М.А. Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии.-Минск: Высшая школа, 1986.-200 с.

60. Шевяков В.П. Проектирование защиты строительных конструкций химических предприятий от коррозии-М.: Стройиздат, 1984.-168 с.

61. Коррозия, методы защиты и повышения долговечности бетона и железобетона / Под ред. В.М. Москвина и В.М. Медведева.-М.: Стройиздат, 1965.-176 с.

62. Справочник химика, т. III. Химическое равновесие и кинетика. Свойства растворов. Электродные процессы / Б.П. Никульский, О.Н. Григоров, М.Е. Позин; Под. общ. ред. Б.П. Никульского-М., 1965.-1008 с.

63. Ларионова З.М. Формирование структуры цементного камня и бетона.-М.: Стройиздат, 1971-161 с.

64. Лакинская, Н.М. Коррозия железобетона под воздействием хлоридов / Лакинская Н.М., ЖудинаВ.И., БачмановВ.А. // Строительные материалы и конструкции—1986-№2.-С.21.

65. Федосов, C.B. О некоторых проблемах теории и математического моделирования процессов коррозии бетона // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века.-2005—№5.-С.20-21.

66. Полак, А.Ф. Коррозия бетона и железобетона в кислых жидких и газовых средах // Труды НИИ промышленного строительства-1971.

67. Любарская, Г.В. Коррозия бетона в кислых агрессивных средах // Труды НИИЖБ.-1974.- Вып. 17.-С.29.

68. Алексеев С.Н., Розенталь Н.К. Коррозионная стойкость железобетонных конструкций в агрессивной промышленной среде.-М.: Стройиздат, 1976.-205 с.

69. Бабушкин В.И. Физико-химические процессы коррозии бетона и железобетона.-М.: Стройиздат, 1968.-187 с.

70. Иванов, Ф.М. Коррозионная стойкость бетона в водах с сульфатами и бикарбонатами /. Ф.М. Иванов, Г.В. Любарская, Г.В. Чехний // Бетон и железобетон.-1986.-№7.-С.5-6.

71. Москвин, В.М. О роли ионного и солевого состава раствора при сульфатной коррозии бетона / В.М. Москвин, Г.В. Любарская // Бетон и железобетон — 1982.-№9.-С. 16-18.

72. Яковлев, В.В. Некоторые аспекты механизма сульфатной коррозии бетона / Яковлев В.В., ЛатыповВ.М., Шустов В.Н. // Повышение долговечности строительных конструкций и материалов.-Уфа: НИИпромстрой, 1987.-С.38.

73. Глекель, Ф.Л. Линейные деформации при сульфатной коррозии пуццолановых портландцементов // Коррозия цементов и меры борьбы с ней-Ташкент: Издательство АН УзССР, 1961.-Вып.1.-С.138.

74. Красильников К.Г., Никитина Л.В., Скоблинская H.H. Физико-химия собственных деформаций цементного камня.-М.: Стройиздат, 1980.-256 с.

75. Баженов Ю.М. Бетонополимеры.-М.: Стройиздат, 1983.-472 с.

76. Алкснис Ф.Ф. Твердение и деструкция гипсоцементных композиционных материалов.-Л.: Стройиздат, 1988.-103 с.12482.3ащита бетона: красивое решение // Технологии строительства-2002.-№4-С. 74-75.

77. ПосоховЕ.В. Гидрохимия-Ростов н/Д.:Издательство Ростовского университета, 1965.-136 с.

78. Геохимия / Под ред. А.И. Перельмана.-М.: Высшая школа, 1989.-527 с.

79. Общий курс строительных материалов / И.А. Рыбьев, Т.И. Арефьева, Н.С.Баскаков и др.; Под общ. ред. И. А. Рыбьева.-М.: Высшая школа, 1987584 с.

80. Федосов C.B., Акулова М.В. Плазменная металлизация бетонов.-М.: Издательство АСВ, 2003.-120 с.

81. Черных В.Ф. Стеновые и отделочные материалы.-М.: Росагропромиздат, 1991.— 188 с.

82. Кудинов В.В. Плазменные покрытия.-М.: Наука, 1977.-189 с.

83. Основы технологии отделочных, тепло- и гидроизоляционных материалов / В.Д. Глуховский, Р.Ф. Рунова, JI.A. Шейнин, А.Г. Гелевера.-Киев: Высшая школа, 1986.-303 с.

84. Полак, А.Ф. Кинетика коррозии бетона в жидкой агрессивной среде / А.Ф. Полак, Г.Н. Гельфман, A.A. Оратовская, Р.Ф. Хуснутдинов // Коллоидный журнал,—1971 .-№3 .-С.429-432.

85. Полак, А.Ф. Обобщенная математическая модель коррозии бетона в агрессивных средах / А.Ф. Полак, Р.Г. Хабибуллин, В.В. Яковлев, В.М. Латыпов // Бетон и железобетон.-1981 -№9.-С.44-45.

86. Полак А.Ф. Расчет долговечности железобетонных конструкций.-Уфа: Издательство Уфимского нефтяного института, 1983-116 с.

87. Полак, А.Ф. Моделирование коррозии железобетона и прогнозирование его долговечности // Итоги науки и техники. Коррозия и защита от коррозии. Том 12 — М.: ВИНИТИ, 1986.-С.35.

88. Полак, А.Ф. Математическая модель процесса коррозии бетона в жидких средах // Бетон и железобетон.-1988.-№3.-С.30-31.

89. Иванов, Ф.М. Методология количественного изучения некоторых процессовокоррозии бетона // Методы исследования стойкости строительных материалов и конструкций.-Минск: Высшая школа, 1969.-С.5-14.

90. Иванов, Ф.М. О моделировании процесса коррозии бетона // Бетон и железобетон—1982—№7 .-С.45-46.

91. Гусев Б.В. Математические модели процессов коррозии бетона / Гусев Б.В., Файвусович A.C., Степанова В.Ф., Розенталь Н.К.-М.: Информационно-издательский центр ТИМР, 1996.-104 с.

92. Гусев, Б.В. Разработка и первичная идентификация математической модели коррозии бетонов в жидких агрессивных средах / Б.В. Гусев, В.Ф. Степанова, Г.В. Черныщук // Промышленное и гражданское строительство-1999.-№ 4 — С.16-17.

93. Гусев Б.В., Файвусович A.C. Основы математической теории процессов коррозии бетона.-М.: Научный мир, 2006.—40 с.

94. Гусев, Б.В. Тенденции развития науки о повышении коррозионной стойкости бетона и железобетона // Проблемы долговечности зданий и сооружений в современном строительстве: материалы международной конференции-СПб.: Роза мира, 2007.-С.8-11.

95. Лыков A.B. Явления переноса в капиллярно-пористых телах-М.: Гостехиздат, 1954.-296 с.

96. Лыков A.B. Теоретические основы строительной теплофизики — Минск: Издательство АН БССР, 1961.-520 с.

97. Лыков A.B., Михайлов Ю.А. Теория тепло- и массопереноса.-М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963.-536 с.

98. Лыков A.B. Теория теплопроводности-М.: Высшая школа, 1967.-600 с.

99. Лыков A.B. Тепломассобмен (Справочник).-М.: Энергия, 1971.-560 с.

100. Федосов, C.B. Моделирование массопереноса в процессах жидкостной коррозии бетона 1 вида / C.B. Федосов, В.Е. Румянцева, Н.Л. Федосова, В.Л. Смельцов // Строительные материалы —2005.-№ 7.-С.60-62.

101. Тихонов А.Н., Самарский A.A. Уравнения математической физики-М. : Гостехиздат, 1953.

102. Беляев Н.М., Рядно A.A. Методы теории теплопроводности.-М.: Высшая школа, 1982.-600 с.

103. Рамачандран B.C. Применение дифференциального термического анализа в химии цементов.-М.: Стройиздат, 1977.-408 с.

104. Методы спектрального анализа / A.A. Бабушкин, П.А. Бажулин, Ф.А. Королев и др.; Под общ. ред. A.A. Бабушкина.-М.: Издательство Московского университета, 1962.-509 с.

105. Белл Р.Дж. Введение в Фурье-спектроскопию-М.: Мир, 1975.-160 с.

106. БахшиевН.Г. Введение в молекулярную спектроскопию—JI.: Издательство Ленинградского университета, 1974.-183 с.

107. Орешенкова Е.Г. Спектральный анализ.—М.: Высшая школа, 1982.-375 с.

108. КокуринаГ.Л. Методы исследования и контроля строительных материалов-Иваново: Ивановский инженерно-строительный институт, 1988.-46 с.

109. A.c. 1213390 СССР, МПК4 G01N 15/08. Прибор для определения водоупорности текстильных материалов / E.H. Гребенников (СССР).-№ 3768730/24-25; заявл. 11.07.84; опубл. 23.02.86, Бюл. № 7.

110. КасаткинА.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии-М.: Химия, 1971.-758 с.

111. Рудобашта С.П. Массоперенос в системах с твердой фазой.-М.: Химия, 1980248 с.

112. Ермоленко, В.Д. Новый метод определения коэффициента диффузии влаги во влажных материалах // Инженерно-физический журнал-1962-Том 5—№ 10-С.70-72.

113. Луцик, П.П. Определение коэффициентов диффузии тепла и влаги пористого тела по кривым кинетики сушки / Луцик П.П., Страшкевич Е.А., КазанскийМ.Ф. //Инженерно-физический журнал-1972-Том 22.-№ 4.-С.635-639.

114. Рудобашта, С.П. Исследование массопроводности капиллярно-пористого тела сферической формы в условиях сушки / Рудобашта С.П., Плановский А.Н., СвинаревВ.А. // Инженерно-физический журнал-1967-Том 13.-№ 3-С.289-295.

115. Аксельруд Г.А., Лысянский В.М. Экстрагирование (система твердое тело-жидкость).-М.: Химия, 1974.-256 с.

116. Аксельруд Г.А., Молчанов А.Д. Растворение твердых веществ.-М.: Химия, 1977.-272 с.

117. Федосов, C.B. Моделирование массопереноса в процессах коррозии бетонов первого вида (малые значения числа Фурье) / C.B. Федосов, В.Е. Румянцева, В.А. Хрунов, JI.H. Аксаковская // Строительные материалы.-2007.-№5.-С.70-71.

118. Федосова, H.JI. Проблемы коррозии бетона / Федосова Н.Л., Румянцева В.Е., ХруновВ.А., СмельцовВ.Л. // Вестник Ярославского регионального отделения PAEH.-2008.-Tom 2.-№ 1-С.34-36.

119. Никитина Л.М. Термодинамические параметры и коэффициенты массопереноса во влажных материалах.-М.: Энергия, 1968.-490 с.

120. Розенталь Н.К. Коррозионная стойкость цементных бетонов низкой и особо низкой проницаемости.-М.: Федеральное государственное унитарное предприятие «Центр проектной продукции в строительстве» (ФГУП ДНИ), 2006.-520 с.

121. ДиткинВ.А., Прудников А.П. Справочник по операционному исчислению-М.: Высшая школа, 1965.-468 с.ЗАКЛЮЧЕНИЕ

122. Экспериментально и теоретически рассчитано, что для цементных бетонов продолжительность периода коррозии первого вида может составлять от 1,5 до 3 лет с момента пуска конструкции в эксплуатацию.

123. Разработана методика проведения исследований и экспериментальная установка для исследования кинетики и динамики массопереноса в рассматриваемой системе, защищенная патентом РФ.