Ярославль, Ярославская область, Россия
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.
бетон, микроорганизмы, диффузия, массоперенос, граничные условия
1. Jamaguchi S., Aayama V. Zumbakteriologischen korrosions produktvom Betoneisen in Untermeertunnel // Werkst. und Korros. 1973. No. 24. P. 209-210.
2. 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:https://doi.org/10.31857/s002636562104008x
3. 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
4. Светлов Д.А., Качалов А.Н. Микробиологическая коррозия строительных материалов // Интернет-журнал «Транспортные сооружения». 2019. №4 (6). DOI:https://doi.org/10.15862/19SATS419
5. 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:https://doi.org/10.36807/1998-9849-2020-57-83-53-58
6. 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.
7. 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:https://doi.org/10.1128/AEM.01381-19
8. 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.
9. Гурбанов А.Н. Основные направления защиты оборудования и трубопроводов от биокоррозии // Вестник Азербайджанской инженерной академии. 2021. Т. 13, № 3. С. 74-82. DOI:https://doi.org/10.52171/2076- 0515202113037482
10. 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:https://doi.org/10.31857/S0044185622010120
11. Makita H. Iron-oxidizing bacteria in marine environments: recent progresses and future directions // World J Microbiol Biotechnol. 2018. Vol. 34(8). P. 110.
12. 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:https://doi.org/10.25686/2542-114X.2021.4.14
13. 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.
14. Телегди Ю., Шабан А., Триф Л. Обзор. Микробиологическая коррозия и характеристика биопленок // Коррозия: материалы, защита. 2020. № 6. С. 1-19. DOI:https://doi.org/10.31044/1813-7016-2020-0-6-1-19
15. Fedosov S.V., Loginova S.A. Mathematical model of concrete biological corrosion // Magazine of Civil Engineering. 2020. No. 7(99). С. 9906.
16. 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:https://doi.org/10.23859/1994-0637-2021-3-102-4
