Вплив постійного струму на бетон обводнених конструкцій та споруд, розташованих поблизу електрифікованих залізничних колій

14. Пат. 87795 UA МПК С04В28/26 Е01С 21/00. Рідкоскляна композиція / А.А. Плугін, А.М. Плугін, О.С. Герасименко, Л.В. Трикоз, С.В. Мірошніченко, О.А.Калінін, Д.А.Плугін, О.А.Дудін, В.А.Лютий, О.А.Плугін; Заявник та патентовласник УкрДАЗТ. №а200811931; заявл. 07.10.2008; опубл. 10.08.2009, Бюл. №15. Особистий внесок: дослідження властивостей рідкоскляної композиції і формулювання вимог для її використання як гідроізоляційного та електроізоляційного екрана для обводнених конструкцій.

15. Пат. 88998 UA МПК Е04В1/66, Е04В1/62. Спосіб визначення електрокорозійної стійкості захисних покриттів / А.А. Плугін, А.М. Плугін, І.В. Потележнікова, О.В. Афанасьєв, Ю.М. Горбачова, С.В. Мірошніченко, Д.А. Плугін, О.А. Плугін, О.А. Дудін, О.С. Борзяк; Заявник та патентовласник УкрДАЗТ. №а200811897; заявл. 07.10.2008; опубл. 10.12.2009. Бюл. №23. Особистий внесок: перевірка і застосування способу визначення електрокорозійної стійкості захисних покриттів для оцінки якості і довговічності електрокорозійного захисту бетонних та залізобетонних конструкцій за допомогою металоін'єкційної обойми з нанесеним на неї захисним покриттям.

АНОТАЦІЯ

Плугін Олексій Андрійович. Вплив постійного струму на бетон обводнених конструкцій та споруд, розташованих поблизу електрифікованих залізничних колій. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.05 - будівельні матеріали та вироби. Українська державна академія залізничного транспорту, Харків, 2010.

Дисертація присвячена експериментально-теоретичним дослідженням впливу пульсуючого однонаправленого струму витоку на електрокорозію бетону і розчину бетонних, залізобетонних і кам'яних конструкцій поблизу електрифікованих постійним струмом ділянок залізниць. Встановлено, що знос будівель і споруд на ділянках залізниць, електрифікованих постійним струмом, значно вищий, ніж на ділянках, електрифікованих змінним струмом, або неелектрифікованих. Виконані дослідження потенціалів на рейках, поверхні ґрунту і конструкціях будівель при проходженні поїздів з електричною тягою. Встановлено, що потенціали виникають синхронно з проходженням поїздів, їх величина і, отже, ступінь пошкодження конструкцій будівель і споруд залежать від відстані до найближчої електрифікованої колії, стану підрейкової основи, стану покриття і ґрунту між ними, наявності підвалів і заземлень. У результаті багаторічної експлуатації поверхня ґрунту поблизу залізничної колії поляризується на узбіччі біля рейок виникає позитивний потенціал, в основі насипу - негативний. Розкритий механізм цієї поляризації.

За допомогою оригінальної методики виконані тривалі експериментальні дослідження впливу пульсуючого однонаправленого електричного поля при різній напрузі на бетони різного складу та міцності. Розроблені теоретичні уявлення про механізм розчинення і виносу портландиту під дією вказаного поля, згідно з яким воно викликає одночасне розчинення одразу всіх блоків кристалів портландиту так, що загальна тривалість розчинення орієнтовно дорівнює тривалості розчинення одного блока. Виведене рівняння швидкості розчинення портландиту в цементному камені. Виконані фізико-хімічні дослідження бетонів різних складів підтвердили коректність теоретичних уявлень про механізм електрокорозії бетону, а також довели, що бетон оптимального складу є електрокорозійностійким. Розроблені і впроваджені комплексні способи захисту від електрокорозії бетонних, залізобетонних і кам'яних конструкцій.

Ключові слова: електрифікована залізниця, постійний струм, бетон, цементний камінь, обводнення, електричне поле, електрокорозія, вилуговування, захист.

АННОТАЦИЯ

Плугин Алексей Андреевич. Влияние постоянного тока на бетон обводненных конструкций и сооружений, расположенных вблизи электрифицированных железнодорожных путей. Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.05 - строительные материалы и изделия. Украинская государственная академия железнодорожного транспорта, Харьков, 2010.

Диссертация посвящена экспериментально-теоретическим исследованиям влияния пульсирующего однонаправленного постоянного тока утечки на электрокоррозию бетона и раствора бетонных, железобетонных и каменных конструкций вблизи электрифицированных постоянным током участков железных дорог. Установлено, что износ зданий и сооружений на участках железных дорог, электрифицированных постоянным током, значительно выше, чем на участках, электрифицированных переменным током, или неэлектрифицированных. Выполнены исследования в эксплуатационных условиях. Измерены величины потенциалов на рельсах, на поверхности грунта и конструкциях зданий при прохождении поездов с электрической тягой, а также при их отсутствии. Установлено, что они возникают синхронно с прохождением поездов с электрической тягой, их величины и, следовательно, степень повреждения конструкций зданий и сооружений зависят от их расстояния до ближайшего электрифицированного пути, состояния подрельсового основания, состояния покрытия и грунта между ними, наличия подвалов и заземлений. В результате многолетней эксплуатации поверхность грунта возле железнодорожного пути, в частности на насыпи и у ее основания, поляризуется возле рельсов возникает положительный потенциал, у основания насыпи - отрицательный. Раскрыт механизм этой поляризации.

С помощью оригинальной методики и установки, автоматически поддерживающей режим включения и выключения источника постоянного напряжения, близкий к режиму движения поездов, выполнены длительные экспериментальные исследования влияния пульсирующего однонаправленного электрического поля при различном напряжении на бетоны разных составов и прочности. При этом по изменению тока, протекающего во время воздействия поля через образец бетона, определена масса вынесенного из образца Са(ОН)₂. Показано, что даже невысокие напряжения, в частности 5 В, вызывают значительную электрокоррозию бетона.

Разработаны теоретические представления о механизме растворения портландита под влиянием пульсирующего однонаправленного электрического поля, согласно которому исследуемое электрическое поле вызывает одновременное растворение сразу всех блоков портландита, так что общая продолжительность растворения ориентировочно равна продолжительности растворения одного блока. Выведено уравнение стационарного потока катионов Са²⁺ от блока портландита, уравнения для скорости растворения блока портландита, которое и определяет время растворения исходного портландита в цементном камне.

Выполнены физико-механические и физико-химические исследования бетонов различных составов, подвергнутых воздействию электрического поля (рН-метрия, рентгенофазовый анализ, инфракрасная спектроскопия, световая и сканирующая электронная микроскопия), которые подтвердили корректность теоретических представлений о механизме электрокоррозии бетона. Эти исследования показали также, что бетон оптимального состава является электрокоррозионностойким.

Разработаны комплексные способы защиты от электрокоррозии бетонных, железобетонных и каменных конструкций, в т.ч. с помощью металлоинъекционной рубашки с поляризованным заземлением; сталебетонной обоймы, погруженной в дно водотока на определенную глубину; железобетонной рубашки из бетона оптимального состава.

Ключевые слова: электрифицированная железная дорога, постоянный ток, бетон, цементный камень, обводнение, электрическое поле, поляризация, электрокоррозия, выщелачивание, защита.

ABSTRACT

Plugin Оleksiy A. Influence of the direct current on a concrete of flooded constructions and buildings, located nearby the electrified railway tracks. Manuscript.

The thesis for the candidate of technical sciences degree by specialty 05.23.05 - building materials and products. The Ukrainian State Academy of Railway Transport, Kharkov, 2010.

The thesis is devoted to experimentally theoretical research of influence of pulsating unidirectional leakage direct current of different voltage on an electro-corrosion of concrete of different strength and on a mortar of a concrete, reinforced-concrete and stone constructions located nearby the electrified by a direct current railway sections. It is established that the wear of buildings and constructions on a railway sections, electrified by a direct current, considerably higher, than on sections, electrified by an alternating current or non-electrified.

Researches of sizes of potentials on rails, on a surface of ground and constructions of buildings at passing of trains with electric traction, and also at their absence were realized. Established, that these potentials appear synchronously with passing of trains with electric traction, their sizes and, consequently, damage degree of building structures and constructions, depend on their distance to the nearest electrified track, state of coverage and soil between them, state of foundation under rails, presences of basements and earthed equipment. As a result of a long-term exploitation a surface of a soil near a railway sections, in particular, on an embankment and at its foundation, is polarized near rails is a positive potential, at a foundation of embankment - negative. The mechanism of this polarization is disclosed.

The long-term experimental researches of influence of the pulsating unidirectional direct electric field of different voltage on concretes of different composition and strength with the help of an original method and equipment were done. Theoretical notions of dissolution mechanism of a portlandite under the action of this electric field are developed. In accordance with that mechanism the investigated electric field is caused by a simultaneous dissolution all of portlandite blocks, so that the total duration of dissolution approximately equals the duration of a dissolution of a one block. The equation for the dissolution rate of the portlandite in a cement stone is deduced. Physico-chemical researches of concretes of different compositions confirmed the correctness of the theoretical notions of a mechanism of electro-corrosion of concrete. And also they proved that a concrete of an optimum composition has a high electro-corrosion resistance.

Complex methods of protection of concrete, reinforced-concrete and stone constructions from an electro-corrosion are developed and applied.

Keywords: electrified railway, direct current, concrete, cement stone, flooding, electric field, polarization, electrocorrosion, leaching, protection.

Размещено на Allbest.ru