Развитие теории электрокоррозии обводненных конструкций и разработка электрокоррозионностойких материалов и способов защиты

Abstract

RU: Диссертация посвящена созданию новых количественных теоретических представлений об электрокоррозии обводненных бетонных и железобетонных конструкций сооружений, эксплуатирующихся на электрифицированных участках железнодорожного пути, и созданию высокоэффективных материалов и технологий защиты от электрокоррозии. Теоретической основой при этом явились основные закономерности коллоидной химии и физико-химической механики дисперсных систем и материалов. Выполнен критический анализ существующих данных об электрокоррози-онном состоянии бетонных и железобетонных конструкций сооружений на электрифицированных постоянным током участках пути и теоретических представлений о механизме электрокоррозии бетона и железобетона. Выполнены натурные исследования обводненных бетонных, каменных, железобетонных и стальных конструкций водопропускных труб, высоких пассажирских платформ, мостов, путепроводов тоннелей, а также рельсов на электрифицированных постоянным током участках пути. Развиты новые теоретические представления: – о природе тока утечки с рельсов на электрифицированном постоянным током пути, которая заключается в том, что в действительности это пульсирующий однонаправленный постоянный ток; – об электрокоррозионном разрушении цементного камня в обводненном бетоне, которое заключается в растворении под действием пульсирующего напряжения блоков портландита Са(ОН)2, уменьшении при этом концентрации электрогетерогенных контактов ЭГК с единичными контактами между катионами Са2+ и анионами ОН–, возникновении за счет этого избыточных электрогомогенных контактов ЭГомК между частицами объемного геля и отталкивания между ними, что обусловливает возникновение внутренних растягивающих напряжений; – о зависимости электрокоррозионной повреждаемости железобетонных опор контактной сети от гигантских по величине избыточных природных и антропогенных зарядов; – о емкостной проводимости бетона, обусловленной его гигантской диэлектрической проницаемостью, что в условиях пульсирующего однонаправленного постоянного тока создает сопоставимую с активной и даже превышающую ее емкостную проводимость 2fC. Развиты новые представления об основных механизмах формирования прочности, электрокоррозионного износа и трещинообразования стали в головке рельса с учетом ее микро- и субмикроструктуры. Разработаны близкие к реальным принципиально новые схемы протекания электрокоррозионных токов через бетонные и железобетонные конструкции, в том числе для опор контактной сети, обделки тоннелей, высоких пассажирских платформ, путепроводов и мостов. Выполнены лабораторно-экспериментальные физико-механические и физико-химические исследования бетонных и железобетонных образцов, находящихся в проточной воде под длительным воздействием пульсирующего однонаправленного постоянного напряжения, экспериментальные исследования воздействия пульсирующего напряжения на рельсы, скрепления и бетон под ними в условиях обводнения, а также экспериментальные модельные исследования возникновения электрического поля от контактного провода. Разработана и применена для исследований лабораторная установка по испытанию бетонных и железобетонных образцов в высоковольтном электрическом поле. Разработаны нормативные документы отраслевого назначения. Разработаны, прошли эксплуатационную проверку и внедрены комплекс но-вых методик проведения эксплуатационных исследований электрокоррозионной опасности бетонных, железобетонных, каменных и металлических конструкций сооружений, а также высокоэффективные материалы и технологии для защиты обводненных бетонных, железобетонных и каменных конструкций от электрокоррозии, обеспечения несущей способности и высокой долговечности. EN: Dissertation is devoted to the creation of new quantitative theoretical notions of electro-corrosion of flooded concrete and reinforced-concrete constructions of structures, which are exploited on the electrified areas of railway and to creation of high-efficiency materials and technologies of protection from electro-corrosion. Theoretical basis for this were the basic laws of colloid chemistry and physical and chemical mechanics of disperse systems and materials. It is made a critical analysis of existing data of the electro-corrosion state of concrete and reinforced concrete construction on the areas of railway electrified by the direct cur-rent and theoretical notions of mechanism of electro-corrosion of concrete and reinforced concrete. There are developed new theoretical notions of electro-corrosion destruction of ce-ment stone, notions of dependence of electro-corrosion defectiveness of reinforced-concrete supports of contact network on huge excess natural charges, notions of capacity conductivity of concrete. There are developed new notions of basic mechanisms of electro-corrosive wear and cracking in a rail head, also are developed close to real fundamentally new scheme of flowing of electro-corrosive currents through concrete and reinforced-concrete construc-tions. A laboratory experimental researches of concrete standards which were in running water under the protracted action of pulsating direct voltage are done. A high-efficiency materials and technologies for protecting of flooding concrete, re-inforced-concrete and stone constructions from electro-corrosion are developed, passed operational test and implementation.