Организационно-технологические принципы мониторинга состояния здания на этапе эксплуатации жизненного цикла

Введение. В имеющейся нормативной и научно-технической литературе отсутствует понятие «жизненный цикл строительной конструкции (строительного материала)». Поскольку продолжительность жизненного цикла (ЖЦ) объекта недвижимости в значительной степени зависит от долговечности строительных конструкций и материалов, из которых он построен, целесообразно проводить изучение изменения прочностных параметров строительных конструкций в период их ЖЦ. Графическое моделирование ЖЦ строительной конструкции (строительного материала) отражает прочностные показатели конструкции на всех этапах эксплуатации.

Материалы и методы. Методология исследования основана на графическом моделировании ЖЦ строительной конструкции. В качестве показателя долговечности бетонной конструкции выбрано относительное значение коэффициента прочности на сжатие. Изменение прочности на сжатие бетона строительных конструкций может определяться по логарифмическому закону. Математический оператор задачи Коши, заключающейся в нахождении решения обыкновенного дифференциального уравнения первого порядка, может быть использован для установления состояния бетонной конструкции в любой период ЖЦ.

Результаты. Представлены графические модели поведения прочности на сжатие во времени ЖЦ конструкции (здания), отображающие периоды формирования структуры бетона. Графическая модель дополнена периодом времени до момента, соответствующего достижению критического значения прочности бетона, при котором происходит разрушение конструкции. Графически изображены варианты изменения ЖЦ конструкции под влиянием внешних и внутренних факторов.

Выводы. Предложено определение ЖЦ строительной конструкции (материала). Обоснована целесообразность введения в нормативную документацию и научно-техническую литературу понятия «жизненный цикл строительной конструкции (строительного материала)».

1. Москвин В.М. Коррозия бетона. М. : Гос. изд-во лит. по строительству и архитектуре, 1952. 344 с.

2. Римшин В.И., Варламов А.А., Курбатов В.Л., Анпилов С.М. Развитие теории деградации бетонного композита // Строительные материалы. 2019. № 6. С. 12–17. DOI: 10.31659/0585-430X-2019-771-6-12-17. EDN AWEKIX.

3. Розенталь Н.К. Коррозионная стойкость цементных бетонов низкой и особо низкой проницаемости. М. : ФГУП ЦПП, 2006. 520 с.

4. Степанова В.Ф., Розенталь Н.К., Чехний Г.В., Баев С.М. Определение коррозионной стойкости торкрет-бетона как защитного покрытия бетонных и железобетонных конструкций // Строительные материалы. 2018. № 8. С. 69–73. DOI: 10.31659/0585-430X-2018-762-8-69-72. EDN UZLDLW.

5. Федосов С.В., Базанов С.М. Сульфатная коррозия бетона. М. : Изд-во АСВ, 2003. 191 с. EDN QNKJWJ.

6. Федосов С.В., Алоян Р.М., Ибрагимов А.М., Гнедина Л.Ю., Аксаковская Л.Н. Промерзание влажных грунтов, оснований и фундаментов. М. : Изд-во АСВ, 2005. 277 с.

7. Konovalova V., Rumyantseva V., Korinchuk M. Intensity of mass transfer processes in concrete with inhibitors in chloride corrosion // E3S Web of Conferences. 2023. Vol. 410. P. 01009. DOI: 10.1051/e3sconf/202341001009

8. Розенталь Н.К., Чехний Г.В. Проблемы хлоридной коррозии стальной арматуры // Вестник НИЦ Строительство. 2022. № 4 (35). С. 174–185. DOI: 10.37538/2224-9494-2022-4(35)-174-185. EDN MQVBIB.

9. Алексеев С.Н., Розенталь Н.К. Коррозионная стойкость железобетонных конструкций в агрессивной промышленной среде. М. : Стройиздат, 1976. 205 с.

10. Селяев В.П., Селяев П.В., Хамза Е.Е. Основы теории деградации и прогнозирования долговечности железобетонных конструкций с учетом фрактального строения структуры материала // Эксперт: теория и практика. 2022. № 1 (16). С. 23–36. DOI: 10.51608/26867818_2022_1_23. EDN BPDPMZ.

11. Федосов С.В., Степанова В.Ф., Румянцева В.Е., Котлов В.Г., Степанов А.Ю., Коновалова В.С. Коррозия строительных материалов: проблемы, пути решения. М. : Изд-во АСВ, 2022. 400 с.

12. Строкин К.Б., Новиков Д.Г., Коновалова В.С., Касьяненко Н.С. Влияние микроорганизмов на физико-механические свойства бетона // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2021. № 10. С. 90–98. DOI: 10.34031/2071-7318-2021-6-10-90-98. EDN NQOOZC.

13. Erofeev V., Smirnov V., Dergunova A., Bogatov A., Letkina N. Development and research of methods to improve the biosistability of building materials // Materials Science Forum. 2019. Vol. 974. Pp. 305–311. DOI: 10.4028/www.scientific.net/msf.974.305

14. 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 государственного технологического университета. Серия: Материалы. Конструкции. Технологии. 2021. № 4. С. 14–26. DOI: 10.25686/2542-114X.2021.4.14. EDN ZSDKVA.

15. Kochina T.A., Kondratenko Y.A., Shilova O.A., Vlasov D.Yu. Biocorrosion, biofouling, and advanced methods of controlling them // Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. 2022. Vol. 58. Issue 1. Pp. 129–150. DOI: 10.1134/S2070205122010129

16. Гусев Б.В., Файвусович А.С. Математическое моделирование процессов коррозии бетонов // Промышленное и гражданское строительство. 2022. № 11. С. 68–75. DOI: 10.33622/0869-7019.2022.11.68-75. EDN UDAXDI.

17. Чернышов Е.М., Федосов С.В., Румянцева В.Е. Развитие методов прогнозирования долговечности строительных конструкций на основе разработки теории и моделей коррозии бетонов с учетом явлений тепломассопереноса и формирования градиентных состояний // Academia. Архитектура и строительство. 2023. № 1. С. 89–100. DOI: 10.22337/2077-9038-2023-1-89-100. EDN LUOBRF.

18. Федосов С.В., Румянцева В.Е., Красильников И.В., Красильникова И.А. Математическое моделирование нестационарного массопереноса в системе «цементный бетон – жидкая среда», лимитируемого внутренней диффузией и внешней массоотдачей // Строительные материалы. 2022. № 1–2. С. 134–140. DOI: 10.31659/0585-430X-2022-799-1-2-134-140. EDN SIGNGF.

19. Vromans A., Muntean A., van de Ven F. A mixture theory-based concrete corrosion model coupling chemical reactions, diffusion and mechanics // Pacific Journal of Mathematics for Industry. 2018. Vol. 10. Issue 1. DOI: 10.1186/s40736-018-0039-6

20. Fedosov S.V., Aleksandrova O.V., Lapidus A.A., Kuzmina T.K., Topchiy D.V. An engineering method of analyzing the dynamics of mass transfer during concrete corrosion processes in offshore structures // Materials. 2023. Vol. 16. Issue 10. P. 3705. DOI: 10.3390/ma16103705

21. Zhu X., Meng Z., Liu Y., Xu L., Chen Z. Entire Process Simulation of Corrosion due to the Ingress of Chloride Ions and CO2 in Concrete // Advances in Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 2018. Pp. 1–12. DOI: 10.1155/2018/9254865

22. Федосов С.В. Тепломассоперенос в технологических процессах строительной индустрии : монография. Иваново : ПресСто, 2010. 363 с. EDN QNOQOV.

23. Fedosov S.V., Roumyantseva V.E., Krasilnikov I.V., Konovalova V.S. Physical and mathematical modelling of the mass transfer process in heterogeneous systems under corrosion destruction of reinforced concrete structures // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 456. P. 012039. DOI: 10.1088/1757-899X/456/1/012039

24. Fedosov S.V., Rumyantseva V.E., Krasilnikov I.V., Konovalova V.S., Evsyakov A.S. Mathematical modeling of the colmatation of concrete pores during corrosion // Magazine of Civil Engineering. 2018. Nо. 7 (83). Pp. 198–207. DOI: 10.18720/MCE.83.18. EDN SIZQZP.

25. Fedosov S.V., Roumyantseva V.E., Krasilnikov I.V., Narmania B.E. Formulation of mathematical problem describing physical and chemical processes at concrete corrosion // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2017. Vol. 13. Issue 2. Pp. 45–49. DOI: 10.22337/2587-9618-2017-13-2-45-49

26. Федосов С.В., Румянцева В.Е., Красильников И.В. Методы математической физики в приложениях к проблемам коррозии бетона в жидких агрессивных средах. М. : Изд-во АСВ, 2022. 244 с. EDN QRKKFL.

27. Федосов С.В., Анисимова Н.К. Тепломассообмен : учеб. пособие. Иваново : ИГАСА, 2004. 103 с. EDN QMIMUL.

28. Salihu F., Guri Z., Cvetkovska M., Pllana F. Fire resistance analysis of two-way reinforced concrete slabs // Civil Engineering Journal. 2023. Vol. 9. Issue 5. Pp. 1085–1104. DOI: 10.28991/CEJ-2023-09-05-05

29. Румянцева В.Е., Красильников И.В., Красильникова И.А., Новикова У.А., Касьяненко Н.С. Исследование влияния температуры на интенсивность массопереноса при коррозии первого вида цементных бетонов // Современные проблемы гражданской защиты. 2022. № 1 (42). С. 24–31. EDN UKZZCT.

30. Liu Q., Wei D., Zhang H., Zhai C., Gan Y. A numerical investigation on effective diffusion in cement-based composites: the role of aggregate shape // Transport in Porous Media. 2022. Vol. 143. Issue 3. Pp. 681–702. DOI: 10.1007/s11242-022-01804-5

31. Федосов С.В., Мизонов В.Е. Основы теории и математического моделирования механических и тепловых процессов в производстве строительных материалов. Beau Bassin : Palmarium Academic Publishing, 2020. 256 с. EDN LGOFPZ.

32. Карташов Э.М., Кудинов В.А. Аналитические методы теории теплопроводности и ее приложений. М. : Ленанд, 2018. 1078 с.

33. Bretti G., Ceseri M., Natalini R. A moving boundary problem for reaction and diffusion processes in concrete: Carbonation advancement and carbonation shrinkage // Discrete and Continuous Dynamical Systems – S. 2022. Vol. 15. Issue 8. P. 2033. DOI: 10.3934/dcdss.2022092

34. Федосов С.В., Румянцева В.Е., Красильников И.В., Красильникова И.А., Касьяненко Н.С. Гетерогенные физико-химические процессы массопереноса агрессивных веществ в структуре бетона железобетонных конструкций, эксплуатируемых в газовой среде с изменяющимися параметрами // Современные проблемы гражданской защиты. 2022. № 4 (45). С. 142–152. EDN VEQJHB.

35. Коровкин Д.И., Низина Т.А., Балыков А.С., Володин В.В. Влияние температурно-влажностного режима на трещиностойкость модифицированных и немодифицированных мелкозернистых бетонов // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Материалы. Конструкции. Технологии. 2019. № 1. С. 15–21. EDN WIFPJT.

36. Федосов С.В., Петрухин А.Б., Федосеев В.Н., Овчинников А.Н. Особенности организационной структуры на этапах жизненного цикла строительного проекта. Анализ взаимодействия подразделений на этапах жизненного цикла строительного объекта // Строительное производство. 2023. № 3. С. 63–68. DOI: 10.54950/26585340_2023_3_63. EDN RZFXRJ.

37. Баженов Ю.М. Технология бетона. М. : Изд-во АСВ, 2002. 500 с.

38. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров: Определения. Теоремы. Формулы / пер. И.Г. Арамановича (ред. пер.) и др. СПб. : Лань, 2003. 831 с.

39. Кутепов А.М., Бондарева Т.И., Беренгартен М.Г. Общая химическая технология: Химические процессы и реакторы. Промышленные химико-технологические процессы. М. : Ленанд, 2022. 512 с.