У монографії охарактеризовано основні види і типи корозії, методи підвищення корозійної стійкості та довговічності бетону і залізобетону, розглянуто теоретичні передумови фільтрації в пористих і тріщинувато-пористих середовищах типу бетону і залізобетону. Викладено закони фільтрації і просочення залізобетонних конструкцій антикорозійними композиціями з різними фізичними властивостями. Значну увагу приділено теоретичному обгрунтуванню основ математичного моделювання корозійного руйнування, сформульовано математичну модель корозійної деградації цементних конгломератів типу бетону і залізобетону. З'ясовано перебіг процесів корозії арматури, особливості захисної дії бетону щодо неї та способи захисту бетону і арматури при їх сумісній роботі у залізобетонних конструкціях, що експлуатуються в агресивних середовищах.

Розглянуто питання застосування явища акустичної емісії (АЕ) для діагностики корозії металів під час корозійних пошкоджень залізобетону. Актуальність робіт є очевидною і полягає у пошуку інформативних характеристик АЕ, що дозволять діагностувати різні за фізичною природою явища, які супроводжують корозію металу в бетоні.

Розроблено сучасну методику та технологію ремонтно-відновлювальних і гідроізоляційних робіт на підставі результатів експериментальних досліджень процесів заволоженості та засоленості бетонних зразків. Відзначено, що насиченість рідиною та швидкість її руху є основними характеристиками руху у пористому середовищі. З урахуванням цього встановлено обмеження фазового заповнення пор антикорозійною рідиною під тиском під час ремонтно-відновлювальних робіт до максимальної величини 85 - 90 %. Аналіз результатів досліджень зазначених факторів уможливлює вибір оптимального способу захисту конструкцій. Суттю розробленої методики ремонтно-відновлювальних робіт є правильний підбір вихідних матеріалів для просочення конструкцій і точне дотримання послідовності виконання гідроізоляційних робіт, що дозволяє значною мірою підвищити довговічність, міцність і корозійну стійкість бетонних і залізобетонних виробів.

Узагальнено модель корозійної деградації бетону та залізобетону з урахуванням структури та фізико-хімічної специфіки руйнування матеріалу за умов корозійних середовищ. Розроблено методику для розрахунку корозійної тривкості та довговічності залізобетонних конструкцій з урахуванням фізико-механічних властивостей деградованого бетону, яка дозволяє визначити залишковий ресурс. Досліджено вплив нових домішок (інгібіторів) до бетону на підвищення корозійної тривкості арматурних з'єднань та стрижнів. Вивчено вплив напруженого стану на корозійну тривкість бетону та залізобетону. Запропоновано технологію ремонту будівельних конструкцій та розроблено рекомендації щодо застосування сучасних ремонтних матеріалів.

  Скачати повний текст

Визначено закономірності зміни характеристик міцності та деформативності бетону і арматури залежно від рівня навантаження та агресивного середовища, параметри напружено-деформованого стану залізобетонних балок з корозійними пошкодженнями за умов навантаження. Виявлено аналітичні залежності для визначення глибини корозійних пошкоджень бетону залізобетонних конструкцій з урахуванням напружень в бетоні, подано пропозиції щодо визначення параметрів деформацій усадки та повзучості бетону з корозійними пошкодженнями. Розроблено інженерний метод розрахунку залізобетонних конструкцій з корозійними пошкодженнями та пропозиції щодо розрахунку підсилених після корозії залізобетонних конструкцій.

Теоретично обгрунтовано та експериментально підтверджено наукову гіпотезу про можливість одержання високоміцних корозійностійких композитів за рахунок хімічної взаємодії між поліізоціанатом, дисперсною гідросилікатною речовиною нестабільної структури та волокнистим армуючим водовмісним компонентом з утворенням на мікрорівні - дисперсноармованих композицій та синтезом на мікрорівні - сечовини, триізоціанурату та органосилікатних уретаноподібних сполук модифікованих лужноземельними елементами. Визначено оптимальний склад та досліджено фізико-механічні та спеціальні властивості органосилікатних захисних покриттів і будівельних розчинів. Зазначено, що дані системи характеризуються підвищеними фізико-механічними та експлуатаційними властивостями.

Створено ефективну методику прогнозування довговічності бетону в рідких агресивних середовищах, яка передбачає врахування основних особливостей корозійних процесів у бетоні. Запропоновано методику, алгоритми та програму для визначення довговічності бетону та залізобетону в зазначених середовищах, які дозволяють ураховувати багатокомпонентність агресивного середовища й активних речовин цементного каменю, відображають основні особливості корозійних процесів бетону, а також регламентувати технологічні параметри бетону, які мають забезпечити заданий строк служби матеріалу. На прикладі залізобетонного ростверку виконане проектування антикорозійного захисту (без вторинного захисту) з використанням запропонованої методики.

Розроблено нові силоксанові захисні композиції з метою підвищення корозійної стійкості цементобетонів. Удосконалено механізм адгезії адсорбції олігоорганосилоксанів на цементному камені. Вивчено захисний вплив поверхневої обробки цементобетону силоксановими сполуками на його йодо-, хіміко- і морозостійкість. Створено комплексну систему хімічного захисту залізобетону від процесу карбонізації, що забезпечує відновлення лужності бетону та захист його від атмосферних факторів. Удосконалено оцінку економічної доцільності хімічного захисту залізобетонних мостів від атмосферної корозії.

Розроблено епоксиамінні композиції низькотемпературного твердіння для захисту та відновлення бетонних споруджень і конструкцій шляхом використання бінарних твердників і модифікації епоксиамінних композицій низькомолекулярними поверхнево-активними речовинами. Установлено закономірності регулювання технологічних і експлуатаційних властивостей епоксиполімерів з урахуванням компонентного складу композиції та його впливу на процеси формування епоксиамінних композицій. Показано, що розроблені епоксиполімери здатні досягати високого ступеня ствердіння за низьких температур та мають поліпшені хімічну стійкість, адгезійну міцність до вологого бетону, а також технологічність у порівнянні з епоксиполімерами, що рекомендовані нормативними документами та використовуються у теперішній час для захисту від корозії. Удосконалено технологічний процес просочення склоджута двокомпонентним епоксидним зв'язуючим для локального посилення цегляних конструкцій за низьких температур. Здійснено практичну реалізацію виконаних розробок.

Розроблено метод оцінки корозійного стану бетону будівельних конструкцій, що перебувають у складних агресивних середовищах. Здійснено імітаційне моделювання корозійних процесів у бетонах. Наведено рекомендації щодо забезпечення довговічності конструкцій на заданий період експлуатації за умов, типових для об'єктів рудопідготовчого комплексу. Визначено величини показника корозійного стану бетону будівельних конструкцій на різних етапах його взаємодії з агресивним середовищем. Досліджено вплив межових значень параметрів, що установлюються у разі здійснення оцінки корозійного стану, на величину прогнозованого періоду збереження бетоном захисних властивостей.

Встановлено явище наведення поляризаційного поля в земляному полотні під електрифікованими постійним струмом залізничними коліями в результаті багаторічної експлуатації. Надано опис механізму розчинення і внесення портландиту з цементного каменя під дією польсуючого односпрямованого електричного поля за рахунок одночасного розчинення відразу всіх блоків портландиту, що визначає кінетику електрокорозійного вилуговування бетону і його довговічність. Розроблено та впроваджено комплексні способи захисту від електрокорозії бетонних, залізобетонних і кам'яних конструкцій.

Наведено результати експериментальних та теоретичних досліджень корозії бетону, арматури та залізобетонних балок (ЗББ) за одночасної дії агресивного середовища та навантаження, а також підсилених після корозії навантажених ЗББ. Висвітлено методику розрахунку бетонних та залізобетонних конструкцій, пошкоджених корозією. Визначено диференційовані коефіцієнти умов роботи бетону й арматури з урахуванням рівня навантаження для розрахунку підсилених після корозії ЗББ. Подано рекомендації з моделювання процесів корозії та визначення глибини корозійних руйнувань бетону залежно від рівня напружень та наявності стиску та розтягу. Запропоновано методику розрахунку ЗББ на базі деформаційної моделі з використанням діаграм бетону й арматури.

Розроблено критерії оцінки електрокорозійного стану бетонних, залізобетонних конструкцій, що експлуатуються за умов обводнювання на електрифікованих постійним струмом ділянках колії. Уточнено рівняння міцності цементного каменю з урахуванням зменшення кількості електрогетерогенних контактів, що визначають його міцність, і виникнення електрогомогенних контактів, що обумовлюють появу внутрішніх розтягувальних напруг у разі електрокорозійного розчинення портландиту. Встановлено механізм і розроблено фізико-математичні моделі дії зовнішнього електричного поля на фазовий склад цементного каменю, міцність і безнапірну водопроникність бетону. Досліджено механізм розчинення портландиту в цементному камені бетону та винесення продуктів розчинення під впливом пульсуючого односпрямованого постійного електричного поля. Розроблено схеми протікання струмів витоку та винесення продуктів гідратації у воду, з якою контактує бетон, та схему протікання струму витоку з рейок у конструкції споруд.

Досліджено захисну дію неорганічних інгібіторів щодо корозії арматурної сталі в робочому середовищі, яке імітує умови експлуатації зістарених залізобетонних конструкцій. Установлено, що найефективнішою є інгібувальна суміш на основі натрію молібдату та кальцію нітрату. Розроблено нову ін'єкційну поліуретанову композицію, яка містила ці інгібітори. Імпедансні дослідження показали її високу захисну здатність.

Надано інформацію про математичну модель для визначення тиску продуктів корозії арматури на бетон захисного шару.

Досліджено корозію залізобетонних конструкцій з одночасним ефектом місцевого впливу сірчаної кислоти та силового вантаження. Таке кислотне агресивне середовище характерне для більшості промислових будівель. Наведено експериментальні результати несучої здатності, напружено-деформованого стану залізобетонних зразків, який залежить від ефекту впливу локального агресивного середовища та часу. Наведено методику дослідження зразків на одночасний вплив локального агресивного середовища та навантаження.

Наведено результати експериментальних випробувань залізобетонних балок, що перебували під впливом агресивного середовища та навантаження, і лише агресивного середовища. Порівняно параметри міцності та деформативності експериментальних балок.

Наведено результати досліджень залізобетонних балок, пошкоджених у випадку одночасної дії навантаження та агресивного середовища. На підставі одержаних результатів запропоновано методику розрахунку міцності нормальних перерізів балок, пошкоджених корозією. Порівняно експериментальні та теоретичні величини міцності.

Зазначено, що бетонні конструкції та елементи часто піддаються впливу різних агресивних середовищ. Це призводить до руйнування, тріщиноутворення, вивітрювання та погіршення стану бетонних елементів. За агресивних умов в бетоні проходять корозійні процеси, які зазвичай не викликані одним конкретним фактором, але поєднанням агресивних середовищ. Сірчане середовища є одним з найбільш корозійних факторів, що впливають на довговічність бетону. Наведено результати порівняльного вивчення опору композитів на основі цементу та цеоліту словацького походження та цементних композитів з додаванням мікрокремнезем за умов агресивного середовища сірки. П'ять агресивних середовищ використано для вивчення опору бетону. Вилуговування кальцію та іонів кремнію зі зразків бетону, хімічний склад зразків, а також склад фільтрату вивчено за допомогою рентгенофлуоресцентного методу.