Аннотация
Гидроксид кальция является основным компонентом, определяющим массоперенос в системе «бетонная конструкция, ограждающая конструкция – жидкая среда». Процесс коррозии цементного камня обусловлен диффузией «свободного гидроксида кальция» из объема цементного камня к его поверхности, которая граничит с агрессивной средой, и переходом вещества через границу раздела фаз «твердое тело – жидкость» и его растворением в жидкой среде. Уменьшение содержания гидроксида кальция в результате «вымывания» его из бетона жидкостью вызывает изменение фазового и термодинамического равновесия в системе, приводит к разложению основных составляющих цементного клинкера и необратимой потере прочностных свойств бетона. Равновесие в системе «жидкость – твердое», которое наступает при равенстве скоростей переноса вещества в прямом (адсорбция) и обратном (десорбция) направлениях, описывает «закон Генри». Метод кусочно-линейной аппроксимации позволяет разбить нелинейную характеристику отрезками прямых, что позволяет довольно точно аппроксимировать любую заданную нелинейную характеристику и определять параметры массопереноса при коррозии цементных бетонов.
Целью данной работы является моделирование диффузии «свободного гидроксида кальция» в замкнутой гетерогенной системе «твердое тело – жидкая нейтральная среда», а также установление и обобщение закономерностей процессов массопереноса при коррозионной деструкции. В статье раскрыта сущность метода кусочно-линейной аппроксимации. Приведена физико-математическая модель процесса диффузии «свободного гидроксида кальция» в твердой фазе бетона с учетом влияния свойств портландцемента и воздействия жидкой нейтральной среды, в замкнутой системе «резервуар – жидкость», на уровне феноменологических уравнений, базирующаяся на записи краевой задачи нестационарной массопроводности. Показана возможность применения данного метода для решения уравнений массопереноса коррозионных процессов бетона.
Результаты исследования приводят к выводам о том, что разработанная на базе математической модели инженерная методика расчета позволяет рассчитывать динамику полей концентраций «свободного гидроксида кальция» по толщине бетонной конструкции в зависимости от свойств портландцемента, а также кинетику массопереноса в твердой и жидкой фазах, что дает возможность в конечном итоге определять продолжительность процесса коррозии I вида с учетом марки портландцемента. Разработана методика расчета, базирующаяся на кусочно-линейной аппроксимации линий равновесия, за пределами зоны действия закона Генри.
