Predicting the residual life of concrete structures in biocorrosion from the position of the theory of mass transfer

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The problem of corrosive destruction of concrete and reinforced concrete structures of industrial buildings affected by aggressive environments does not lose its relevance, because, despite the abundance of modern methods of protection, there are still no radical methods of corrosion control. Corrosive destruction of building materials leads to a strength and load-bearing capacity reduction, loss of aesthetic properties of concrete and reinforced concrete structures and, consequently, to a decrease in the residual life of buildings and structures. The biological factor often acts as an intensifier of corrosive destruction. In this regard, it is reasonable to search for the possibility of predicting the durability of concrete and reinforced concrete structures in aggressive liquid mediums, taking into account the biofactor effect from the standpoint of mass transfer theory. The authors present a model of mass transfer in a concrete structure exposed to aggressive environment and biofouling. The proposed physical and mathematical model considers the properties of concrete and aggressive environment, as well as the kinetics of continuous processes of growth, reproduction and death of microorganisms. The results of numerical experiments on the proposed mathematical model are provided. The application of the received solutions will allow timely monitoring of biocorrosive destruction of concrete and reinforced concrete structures and selecting effective methods of protection.

About the authors

Sergey V. Fedosov

Moscow State University of Civil Engineering (National Research University)

Email: mr.fedosow.2011@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-6117-7529

Academician of the RAACS, Doctor of Technical Sciences, Professor, Professor of the Department of Technology and Organization of Construction Production

26 Yaroslavskoye Shosse, Moscow, 129337, Russian Federation

Svetlana A. Loginova

Yaroslavl State Technical University

Author for correspondence.
Email: sl79066171227@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-6025-8968

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Building Structures

88 Moskovskii Prospekt, Yaroslav, 150023, Russian Federation

Anna A. Shalygina

Yaroslavl State Technical University

Email: miss-anna.shalygina@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-8263-4546

student

88 Moskovskii Prospekt, Yaroslav, 150023, Russian Federation

References

  1. Pukhonto L.M. Durability of reinforced concrete constructions of engineering structures. Moscow: ASV Publ.; 2004. (In Russ.)
  2. Timoshin A.A., Orlova T.S. Analysis of the economic sustainability of industrial enterprises in the context of digitalization and risk control. Scientific Review: Theory and Practice. 2021;6(86):1589-1600. (In Russ.) https://doi.org/10.35679/2226-0226-2021-11-6-1589-1600
  3. Selyaev P.V., Kechutkina E.L., Babushkina D.R., Gryaznov S.Yu. Modeling of the work of reinforced concrete structures taking into account the combined action of mechanical loads and aggressive media. Expert: Theory and Practice. 2021;1(10):19-24. (In Russ.) https://doi.org/10.51608/26867818_2021_1_19
  4. Selyaev V.P., Selyaev P.V., Kechutkina E.L., Bezrukova E.S. Kinetic models of interaction of cement and polymer concretes with chemically active media. Saransk; 2020. (In Russ.)
  5. Erofeev V.T., Al Dulaimi S.D.S., Dergunova A.V. Improving the durability and environmental friendliness of buildings and structures in the textile industry by using materials modified with a microbiological additive. News of Higher Educational Institutions. Technology of the Textile Industry. 2021;3(393):141-146. (In Russ.) https://doi.org/10.47367/0021-3497_2021_3_141
  6. Erofeev V.T., Yelchishcheva T.F., Vatin N.I., Mitina E.A., Rodin A.I., Erofeeva I.V. Design of structures of external walls of buildings under adverse environmental influences. Industrial and Civil Construction. 2020;8:4-15. (In Russ.) https://doi.org/10.33622/0869-7019.2020.08.04-15
  7. Rimshin V.I., Shubin I.L., Erofeev V.T., Avetisyan A.A. Automation of the life cycle of buildings during reconstruction and major repairs. Housing Construction. 2022;7:6-12. (In Russ.) https://doi.org/10.31659/0044-4472-2022-7-6-12
  8. Gusev B.V., Fayvusovich A.S. Calculated dependencies for predicting the technical condition of reinforced concrete structures. Industrial and Civil Construction. 2021;6:4-12. (In Russ.) https://doi.org/10.33622/0869-7019.2021.06.04-12
  9. Gusev B.V., Faivusovich A.S. Mathematical theory of processes of concrete corrosion. Industrial and Civil Construction. 2019;7:58-63. (In Russ.) https://doi.org/10.33622/0869-7019.2019.07.58-63
  10. Rosenthal N.K., Chekhov G.V. Corrosion and protection of reinforced concrete structures in biologically active media. Bulletin of Construction SIC. 2013;7-8:111-118. (In Russ.)
  11. Morozov V.I., Antsygin O.I., Savchenko A.P. Calculating and modeling the operation of structures with corrosion damages. Bulletin of Civil Engineers. 2009;1:25-30. (In Russ.)
  12. Wasim M., Duc Ngo T., Abid M. Investigation of long-term corrosion resistance of reinforced concrete structures constructed with various types of concretes in marine and various climate environments. Construction and Building Materials. 2020;237:117701. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.117701
  13. Fedosov S.V., Loginova S.A. Mathematical model of concrete biological corrosion. Magazine of Civil Engineering. 2020;99(7):9906. https://doi.org/10.18720/MCE.99.6
  14. Zaikina S.M. Generalized integral Laplace transform and its application to solving some integral equations. Journal of Samara State Technical University. Series: Physical and Mathematical Sciences. 2014;1(34):19-24. (In Russ.) https://doi.org/10.14498/vsgtu1265
  15. Chaulagain H. Common structural deficiencies of RC buildings in Nepal. BSMC Journal of Local Development. 2016;1(1):130-141.
  16. Loginova S.A. Principles of mathematical modeling of corrosion processes in aggressive environments. Smart Composites in Construction. 2022;3(1):47-57. (In Russ.) https://doi.org/10.52957/27821919_2022_1_47
  17. Yang Y., Wang M. Pore-scale modeling of chloride ion diffusion in cement microstructures. Cement and Concrete Composites. 2018;85:92-104. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2017.09.014
  18. Davis J.L., Nica D., Shields K., Roberts D.J. Analysis of concrete from corroded sewer pipe. International Biodeterioration and Biodegradation. 1998;42(1):75-84. https://doi.org/10.1016/S0964-8305(98)00049-3
  19. Salihovic A., Ademovic N. Nonlinear analysis of reinforced concrete frame under lateral load. Coupled System Mechanics. 2017;6(4):523-537. https://doi.org/10.12989/csm.2017.6.4.523

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».