priborИзвестия высших учебных заведений. ПриборостроениеJournal of Instrument Engineering0021-34542500-0381Национальный исследовательский университет ИТМО10.17586/0021-3454-2023-66-6-483-488pribor-151Research ArticleПРИБОРЫ И МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ, ВЕЩЕСТВ, МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙINSTRUMENTS AND METHODS FOR MONITORING THE NATURAL ENVIRONMENT, SUBSTANCES, MATERIALS AND PRODUCTSМоделирование процесса коррозии арматуры в железобетонной конструкции на объекте транспортной инфраструктурыModeling the reinforcement corrosion process in reinforced concrete structure at the object of transport infrastructureКоробейниковА. Г.KorobeynikovA. G.

Коробейников Анатолий Григорьевич — д-р техн. наук, профессор; Университет ИТМО, факультет безопасности информационных технологий; профессор; СПбФ ИЗМИРАН; зам. директора по науке.

Санкт-Петербург

Anatoly G. Korobeynikov — Dr. Sci., Professor; ITMO University, Faculty of Information Security and Computer Technologies; Professor; Pushkov Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere, and Radio Wave Propagation of the RAS, St. Petersburg Branch; Deputy Director for Science.

St. Petersburg

Korobeynikov_A_G@mail.ruТкаличВ. Л.TkalichV. L.

Ткалич Вера Леонидовна — д-р техн. наук, профессор; Университет ИТМО, факультет безопасности информационных технологий; доцент.

Санкт-Петербург

Vera L. Tkalich — Dr. Sci., Professor; ITMO University, Faculty of Information Security and Computer Technologies; Associate Professor.

St. Petersburg

Vera_Leonidovna_Tkalich@mail.ruПирожниковаО. И.PirozhnikovaО. I.

Пирожникова Ольга Игоревна — канд. техн. наук, доцент; Университет ИТМО, факультет безопасности информационных технологий; доцент.

Санкт-Петербург

Olga I. Pirozhnikova — PhD, Associate Professor; ITMO University, Faculty of Information Security and Computer Technologies; Associate Professor.

St. Petersburg

cheesecake@mail.ruУниверситет ИТМО; Санкт-Петербургский филиал Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАНITMO University; Pushkov Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere, and Radio Wave Propagation of the RAS, St. Petersburg BranchУниверситет ИТМОITMO University202327112024666483488Copyright © Национальный исследовательский университет ИТМО, 20242024Национальный исследовательский университет ИТМОНациональный исследовательский университет ИТМОhttps://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/151

Для того чтобы иметь возможность прогнозировать безопасное состояние железобетонных конструкций на объектах транспортной инфраструктуры, очень важно знать направления раскрытия трещин в бетоне. Появление трещин обусловлено процессами коррозии, т.е. образованием гидратированной окиси железа (гидроксид железа) и увеличением ее количества на арматуре. Особенно опасны случаи, когда железобетонные конструкции изготовлены с нарушением требований. Рассмотрен случай применения различных по диаметру стержней стальной арматуры. Представленные результаты расчетов, полученные при помощи математического моделирования нелинейного поведения процессов коррозии и следующих вследствие этого деформации и разрушения структуры бетона, показывают модельные формы и направленность раскрытия трещин.

To predict the safe state of reinforced concrete structures at transport infrastructure facilities, information on directions of crack opening in such structures is of principle importance. The cracks appearance is due to formation and increase in the amount of hydrated iron oxide (iron hydroxide) on the reinforcing bars, that is, caused by corrosion processes. Particularly dangerous are cases when reinforced concrete structures are manufactured in violation of the requirements. The paper considers a case of using steel reinforcement pins of different diameters. The presented results of calculations obtained using mathematical modeling of the nonlinear behavior of corrosion processes and the resulting deformation and structural destruction of concrete show the model forms and direction of crack opening.

арматурадеформацияжелезобетонная конструкциякоррозияматематическое моделированиеуравнение Нернста—Планкатрещинафизико-химические реакцииreinforcementdeformationreinforced concrete structurecorrosionmathematical modelingNernst–Planck equationcrackphysical and chemical reactionsРабота выполнена при поддержке гранта Президента Российской Федерации № МК-5323.2022.4.The work was supported by the grant of the President of the Russian Federation No. MK-5323.2022.4.ReferencesВасильев А. И. Оценка коррозионного износа рабочей арматуры в балках пролетных строений автодорожных мостов // Бетон и железобетон. 2000. № 2. С. 20—23.Vasil'yev A.I. Beton i zhelezobeton, 2000, no. 2, pp. 20–23. (in Russ.)Лихачев В. А., Глушков Е. Д. Коррозия и защита строительных конструкций: учеб. пособие. Киров: ВятГУ, 2012. 96 с.Likhachev V.A., Glushkov E.D. Korroziya i zashchita stroitel'nykh konstruktsiy (Corrosion and Protection of Building Structures), Kirov, 2012, 96 р. (in Russ.)Россина Н. Г., Попов Н. А., Жилякова М. А., Корелин А. В. Коррозия и защита металлов. В 2 ч. Ч. 1. Методы исследований коррозионных процессов: учеб.-метод. пос. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2019. 108 с. [Электронный ресурс]: https://elar.urfu.ru/bitstream/10995/68495/1/978-5-7996-2578-8_2019.pdf.Rossina N.G., Popov N.A., Zhilyakova M.A., Korelin A.V. Korroziya i zashchita metallov. V 2 chastyakh Chast' 1. Metody issledovaniy korrozionnykh protsessov (Corrosion and Protection of Metals. In 2 parts Part 1. Methods for Studying Corrosion Processes), Yekaterinburg, 2019, 108 р., https://elar.urfu.ru/bitstream/10995/68495/1/978-5-7996-2578-8_2019.pdf. (in Russ.)Полак А. Ф. Моделирование коррозии железобетона и прогнозирование его долговечности // Итоги науки и техники. Коррозия и зашита от коррозии. Т. XI. М.: ВИНИТИ, 1986. С. 136—180.Polak A.F. Modelirovaniye korrozii zhelezobetona i prognozirovaniye yego dolgovechnosti. Itogi nauki i tekhniki Korroziya i zashita ot korrozii. Tom XI (Modeling Corrosion of Reinforced Concrete and Predicting Its Durability. In: Results of Science and Technology Corrosion and Protection Against Corrosion. Volume XI) Moscow, 1986, рр. 136–180. (in Russ.)Полак А. Ф. Физико-химические основы коррозии железобетона. Уфа: УНИ, 1982. 76 с.Polak A.F. Fiziko-khimicheskiye osnovy korrozii zhelezobetona (Physical and Chemical Bases of Reinforced Concrete Corrosion), Ufa, 1982, 76 р. (in Russ.)Бенин А. В., Невзоров Н. И. Оценка коррозионного износа рабочей арматуры в железобетонных элементах по величине раскрытия трещины в защитном слое бетона // Строит. механика инж. конструкций и сооружений. 2007. № 3. С. 48—52.Benin A.V., Nevzorov N.I. Structural mechanics of engineering structures and facilities, 2007, no. 3, pp. 48–52. (in Russ.)Tournassat C., Steefel C. I., & Gimmi T. Solving the Nernst-Planck equation in heterogeneous porousmedia with finite volume methods: Averaging approaches at interfaces // Water Resources Research. 2020. Vol. 56. Р. e2019WR026832. https://doi.org/10.1029/2019WR026832.Tournassat C., Steefel C.I., & Gimmi T. Water Resources Research, 2020, vol. 56, art. 2019WR026832, https://doi.org/10.1029/2019WR026832.Демирчян К. С., Нейман Л. Р., Коровкин Н. В., Чечурин В. Л. Теоретические основы электротехники. Т. 1. СПб: Питер, 2003. 463 с. [Электронный ресурс]: https://portal.tpu.ru/SHARED/k/KOLGANOVAJULIA/academics/Tab7/Tab2/%D0%A2%D0%9E%D0%AD%20%D1%87.1.pdf.Demirchyan K.S., Neiman L.R., Korovkin N.V., Chechurin V.L. Teoreticheskiye osnovy elektrotekhniki. Tom 1 (Theoretical Foundations of Electrical Engineering. Volume 1), St. Petersburg, 2003, 463 р. https://portal.tpu.ru/SHARED/k/KOLGANOVAJULIA/academics/Tab7/Tab2/%D0%A2%D0%9E%D0%AD%20%D1%87.1.pdf. (in Russ.)Гришенцев А. Ю., Коробейников А. Г. Алгоритм поиска, некоторые свойства и применение матриц с комплексными значениями элементов для стеганографии и синтеза широкополосных сигналов // Журнал радиоэлектроники. 2016. № 5. С. 9.Grishentsev A.Yu., Korobeinikov A.G. Journal of Radio Electronics, 2016, no. 5, pp. 9. (in Russ.)Коробейников А. Г., Гришенцев А. Ю., Святкина М. Н. Применение интеллектуальных агентов магнитных измерений для мониторинга объектов железнодорожной инфраструктуры // Кибернетика и программирование. 2013. № 3. С. 9—20.Korobeinikov A.G., Grishentsev A.Yu., Svyatkina M.N. Cybernetics and programming, 2013, no. 3, pp. 9–20. (in Russ.)Korobeynikov A. G., Grishentsev A. Y., Velichko E. N., Aleksanin S. A., Fedosovskii M. E., Bondarenko I. B., Korikov C. C. Calculation of Regularization Parameter in the Problem of Blur Removal in Digital Image // Optical Memory & Neural Networks (Information Optics). 2016. Vol. 25, N 3. Р. 184—191.Korobeynikov A.G., Grishentsev A.Y., Velichko E.N., Aleksanin S.A., Fedosovskii M.E., Bondarenko I.B., Korikov C.C. Optical Memory & Neural Networks (Information Optics), 2016, no. 3(25), pp. 184–191.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.