Smart composite in construction Smart composite in construction Умные композиты в строительстве 2782-1919 82664 10.52957/27821919_2022_1_47 Строительные материалы и изделия Construction materials and products Строительные материалы и изделия Principles of mathematical modeling of corrosion processes in aggressive environments Принципы математического моделирования коррозионных процессов в биоагрессивных средах Логинова Светлана Андреевна Loginova Svetlana Andreevna Ярославский государственный технический университет Yaroslavl State Technical University 25 03 2022 25 03 2022 3 1 47 57 10 03 2022 22 03 2022 https://chemintech.ru/en/nauka/article/82664/view

Статья посвящена вопросу математического моделирования как методу теоретического исследования процессов биологической коррозии бетона в жидких средах. Изложены результаты экспериментальных исследований по влиянию микроорганизмов на общий коррозионный процесс, протекающий в бетоне в водных средах. Представлено моделирование диффузионных процессов, характерных при биокоррозии бетонных конструкций. Впервые рассчитана модель массообменных процессов в неограниченной двухслойной пластине, представляющая собой систему дифференциальных уравнений параболического типа в частных производных с граничными условиями второго и четвертого рода. Предложенная математическая модель учитывает кинетику процессов увеличения и уменьшения биомассы на поверхности бетона. Отражена перспектива применения разработанной математической модели биокоррозии бетона в жидких средах. Проведен ряд численных экспериментов, подтверждающий адекватность и универсальность предложенной математической модели.

The article is devoted to the issue of mathematical modeling as a method of theoretical investigation of the processes of biological corrosion of concrete in liquid media. The results of experimental studies on the effect of microorganisms on the general corrosion process occurring in concrete in aqueous media are presented. Modeling of diffusion processes characteristic of biocorrosion of concrete structures is presented. For the first time, a model of mass transfer processes in an unlimited two-layer plate is calculated, which is a system of partial differential equations of parabolic type with boundary conditions of the second and fourth kind. The proposed mathematical model takes into account the kinetics of the processes of increasing and decreasing biomass on the concrete surface. The perspective of application of the developed mathematical model of concrete biocorrosion in liquid media is reflected. A number of numerical experiments have been carried out confirming the adequacy and universality of the proposed mathematical model.

 бетон микроорганизмы диффузия массоперенос граничные условия concrete microorganisms diffusion mass transfer boundary conditions

Jamaguchi S., Aayama V. Zumbakteriologischen korrosions produktvom Betoneisen in Untermeertunnel // Werkst. und Korros. 1973. No. 24. P. 209-210. Jamaguchi S., Aayama V. (1973) Zumbakteriologischen korrosions produktvom Betoneisen in Untermeertunnel, Werkst. und Korros, (24), pp. 209-210. К 150-летию со дня рождения академика Бориса Лаврентьевича Исаченко (годы жизни 15.06.1871–17.11.1948) // Микробиология. 2021. № 90(4). С. 506-508. DOI: 10.31857/s002636562104008x To the 150th anniversary of the birth of Academician Boris Lavrentievich Isachenko (years of life 15.06.1871-17.11.1948) (2021) Microbiology, 90(4), pp. 506-508. DOI: 10.31857/s002636562104008x Федосов С.В, Румянцева В.Е., Логинова С.А. Особенности биодеградации гидротехнических бетонов // Умные композиты в строительстве. 2020. № 1 (1). С. 45-55. URL: http://comincon.ru/index.php/tor/article/view/12/5 Fedosov S.V., Rumyantseva V.E. & Loginova S.A. (2020) Biodegradation of hydrotechnical concrete, Smart composites in construction, 1(1), pp. 45-55. URL: http://comincon.ru/index.php/tor/article/view/12/5 Светлов Д.А., Качалов А.Н. Микробиологическая коррозия строительных материалов // Интернет-журнал «Транспортные сооружения». 2019. №4 (6). DOI: 10.15862/19SATS419 Svetlov D.A., Kachalov A.N. (2019) Microbiological corrosion of building materials, Russian journal of transport engineering, [online] 4(6). Available at: https://t-s.today/PDF/19SATS419.pdf (in Russian). DOI: 10.15862/19SATS419 Лебедева К.К., Няникова Г.Г., Царовцева И.М. Микробиологический анализ образцов материалов, размещенных в прибрежной зоне Баренцева моря // Изв. Санкт-Петербургского гос. технол. ин-та (техн. ун-та). 2021. № 57. С. 53-58. DOI: 10.36807/1998-9849-2020-57-83-53-58 Lebedeva K.K., Nyanikova G.G. & Tsarovtseva I.M. (2021) Microbiological analysis of samples of materials placed in the coastal zone of the Barents Sea, Bulletin of the Saint Petersburg State Institute of Technology (Technical University),(57), pp. 53-58. DOI: 10.36807/1998-9849-2020-57-83-53-58 Лаптев А.Б., Луценко А.Н., Перов Н.С., Бухарев Г.М. Опыт ФГУП "ВИАМ" по исследованию биокоррозии в морской воде // Трубопроводный транспорт. Теория и практика. 2016. № 4. С. 28-32. Laptev A.B., Lutsenko A.N., Perov N.S. & Bukharev G.M. (2016) The experience of FSUE "VIAM" on the study of biocorrosion in seawater, Pipeline transport. Theory and practice, (4), pp. 28-32. Inaba Y., Xu S., Vardner J.T., West A.C., Banta S. Microbially influenced corrosion of stainless steel by Acidithiobacillus ferrooxidans supplemented with pyrite: importance of thiosulfate // Applied and environmental microbiology. 2019. Vol. 85(21). e01381-19. DOI: 10.1128/AEM.01381-19 Inaba Y., Xu S., Vardner J.T., West A.C. & Banta S. (2019) Microbially influenced corrosion of stainless steel by Acidithiobacillus ferrooxidans supplemented with pyrite: importance of thiosulfate, Applied and environmental microbiology, 85(21). DOI: 10.1128/AEM.01381-19 Сторожева М.Е., Денисова Я.В. Биокоррозия подземных сооружений: основные причины и защита конструкций // Ученые записки Сахалинского гос. ун-та. 2020. № 15-16. С. 109-113. Storozheva M.E., Denisova Ya.V. (2020) Biocorrosion of underground structures: the main causes and protection of structures, Scientific notes of the Sakhalin State University, (15-16), pp. 109-113. Гурбанов А.Н. Основные направления защиты оборудования и трубопроводов от биокоррозии // Вестник Азербайджанской инженерной академии. 2021. Т. 13, № 3. С. 74-82. DOI: 10.52171/2076- 0515202113037482 Gurbanov A.N. (2021) The main directions of protection of equipment and pipelines from biocorrosion, Bulletin of the Azerbaijan Engineering Academy,13(3), pp. 74-82. DOI: 10.52171/2076-0515202113037482 Кочина Т.А., Кондратенко Ю.А., Шилова О.А., Власов Д.Ю. Биокоррозия, биообрастание и современные методы борьбы с ними // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2022. Т. 58, № 1. С. 86-112. DOI: 10.31857/S0044185622010120 Kochina T.A., Kondratenko Yu.A., Shilova O.A., Vlasov D.Yu. (2022) Biocorrosion, biofouling and modern methods of combating them, Physicochemistry of the surface and protection of materials, 58(1), pp. 86-112. DOI: 10.31857/S0044185622010120 Makita H. Iron-oxidizing bacteria in marine environments: recent progresses and future directions // World J Microbiol Biotechnol. 2018. Vol. 34(8). P. 110. Makita H. (2018) Iron-oxidizing bacteria in marine environments: recent progresses and future directions, World J Microbiol Biotechnol, 34(8), p. 110. Смирнов В.Ф., Светлов Д.А., Зоткина М.М., Светлов Д.Д., Бажанова М.Е., Вильдяева М.В., Захарова Е.А. Экологические аспекты биокоррозии и повышение биостойкости строительных материалов // Вестник Поволжского гос. технол. ун-та. Серия: Материалы. Конструкции. Технологии. 2021. № 4. С. 14-26. DOI: 10.25686/2542-114X.2021.4.14 Smirnov V.F., Svetlov D.A., Zotkina M.M., Svetlov D.D., Bazhanova M.E., Vildyaeva M.V & Zakharova E.A. (2021) Ecological aspects of biocorrosion and increasing the biostability of building materials, Bulletin of the Volga State Technol. un-ta. Series: Materials. Constructions. Technologies, (4), pp. 14-26. DOI: 10.25686/2542-114X.2021.4.14 Ерофеев В.Т., Аль Д.С., Мишуняева О.А. Способы повышения долговечности и надёжности железобетонных конструкций // Безопасность строительного фонда России. Проблемы и решения. 2016. № 1. С. 13-19. Erofeev V.T., Al D.S., Mishunyaeva O.A. (2016) Ways to increase the durability and reliability of reinforced concrete structures, Safety of the Construction Fund of Russia. Problems and solutions, (1). pp. 13-19. Телегди Ю., Шабан А., Триф Л. Обзор. Микробиологическая коррозия и характеристика биопленок // Коррозия: материалы, защита. 2020. № 6. С. 1-19. DOI: 10.31044/1813-7016-2020-0-6-1-19 Telegdi Yu., Shaban A., Trif L. (2020) Review. Microbiological corrosion and characteristics of biofilms, Corrosion: materials, protection, (6), pp. 1-19. DOI: 10.31044/1813-7016-2020-0-6-1-19 Fedosov S.V., Loginova S.A. Mathematical model of concrete biological corrosion // Magazine of Civil Engineering. 2020. No. 7(99). С. 9906. Fedosov S.V., Loginova S.A. (2020) Mathematical model of concrete biological corrosion, Magazine of Civil Engineering, 7(99). p. 9906. Румянцева В.Е., Логинова С.А., Карцева Н.Е. Математическое моделирование коррозии бетонных конструкций в биологически агрессивных средах // Вестник Череповецкого гос. ун-та. 2021. № 3(102). С. 56-67. DOI: 10.23859/1994-0637-2021-3-102-4 Rumyantseva V.E., Loginova S.A., Kartseva N.E. (2021) Mathematical modeling of corrosion of concrete structures in biologically aggressive environments, Bulletin of Cherepovets State University, 3(102). pp. 56-67. DOI: 10.23859/1994-0637-2021-3-102-4