Ингибиторы хлоридной коррозии арматурной стали в бетоне на основе производных солей карбоновых кислот и диметиламинопропиламина

  • Олег Александрович Козадеров ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Университетская пл., 1, Воронеж 394018, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0002-0249-9517
  • Дмитрий Сергеевич Шевцов ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Университетская пл., 1, Воронеж 394018, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0003-4480-787X
  • Михаил Андреевич Потапов ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Университетская пл., 1, Воронеж 394018, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0002-1795-7605
  • Илья Давидович Зарцын ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Университетская пл., 1, Воронеж 394018, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0002-7161-9754
  • Светлана Николаевна Грушевская ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Университетская пл., 1, Воронеж 394018, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0002-7083-1438
  • Алексей Александрович Кружилин ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Университетская пл., 1, Воронеж 394018, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0003-2262-0131
  • Евгения Алексеевна Ильина ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Университетская пл., 1, Воронеж 394018, Российская Федерация https://orcid.org/0009-0004-4825-5894
  • Кирилл Александрович Ткаченко ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Университетская пл., 1, Воронеж 394018, Российская Федерация https://orcid.org/0009-0002-4971-8921
  • Хидмет Сафарович Шихалиев ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Университетская пл., 1, Воронеж 394018, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0002-6576-0305
Ключевые слова: арматурная сталь, железобетон, ингибиторы коррозии, хлориды, производные диметиламинопропиламина

Аннотация

     Синтезированы производные солей карбоновых кислот и диметиламинопропиламина: 3-(диметиламино)пропил-1-ацетат аммония, 3-(диметиламино)пропил-1-гексаноат аммония, 3-(диметиламино)пропил-1-октаноат аммония и 3-(диметиламино)пропил-1-терефталат аммония. Структура молекул новых веществ надежно подтверждена с применением физических методов ИК-Фурье спектроскопии, ЯМР-спектроскопии и ВЭЖХ.
    С применением электрохимических методов исследования (вольтамперометрия и электрохимическая импедансная спектроскопия) и квантовохимического моделирования проведена оценка ингибирующего действия синтезированных веществ по отношению к арматурной стали марки 35ГС. Эксперименты проводили в водном экстракте из строительного раствора, имитирующем поровую жидкость бетона, в присутствии хлоридов в качестве активаторов питтинговой коррозии. Наиболее высокая степень защиты (до 71 %) прогнозируется для 3-(диметиламино) пропил-1-терефталат аммония при концентрации 2.0 г·дм–3. Для производных с алкильным радикалом наибольшая степень защиты составляет 41–46 % в диапазоне концентраций от 0.5 до 2.0 г·дм–3. При этом результаты потенциодинамических измерений и квантовохимического моделирования близки. Сравнительно невысокие значения степени защиты могут быть связаны с довольно высокой концентрацией хлоридов в модельном растворе (1.00 моль дм–3). Предполагается дальнейшее изучение эффективности полученных веществ в мелкозернистых бетонах. Такой подход позволит оценить влияние добавок на капиллярно-поровую структуру (проницаемость) бетона и содержание хлоридов

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Олег Александрович Козадеров, ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Университетская пл., 1, Воронеж 394018, Российская Федерация

д. х. н., доцент, заведующий кафедрой физической химии, Воронежский государственный университет, (Воронеж, Российская Федерация)

Дмитрий Сергеевич Шевцов, ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Университетская пл., 1, Воронеж 394018, Российская Федерация

н. с. кафедры физической химии, Воронежский государственный
университет, (Воронеж, Российская Федерация)

Михаил Андреевич Потапов, ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Университетская пл., 1, Воронеж 394018, Российская Федерация

н. с. кафедры физической химии, Воронежский государственный
университет, (Воронеж, Российская Федерация)

Илья Давидович Зарцын, ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Университетская пл., 1, Воронеж 394018, Российская Федерация

д. х. н., профессор кафедры физической химии, Воронежский государственный университет, (Воронеж, Российская Федерация)

Светлана Николаевна Грушевская, ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Университетская пл., 1, Воронеж 394018, Российская Федерация

к. х. н., доцент кафедры физической химии, Воронежский государственный университет, (Воронеж, Российская Федерация)

Алексей Александрович Кружилин, ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Университетская пл., 1, Воронеж 394018, Российская Федерация

к. х. н., н. с. лаборатории органических добавок для процессов
химического и электрохимического осаждения
металлов и сплавов, применяемых в электронной
промышленности, Воронежский государственный
университет (Воронеж, Российская Федерация)

Евгения Алексеевна Ильина, ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Университетская пл., 1, Воронеж 394018, Российская Федерация

аспирант кафедры физической химии, Воронежский государственный
университет, (Воронеж, Российская Федерация)

Кирилл Александрович Ткаченко, ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Университетская пл., 1, Воронеж 394018, Российская Федерация

студент кафедры физической химии, Воронежский государственный университет, (Воронеж, Российская Федерация)

Хидмет Сафарович Шихалиев, ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Университетская пл., 1, Воронеж 394018, Российская Федерация

д. х. н., профессор, заведующий кафедрой органической химии, Воронежский государственный университет (Воронеж, Российская Федерация)

Литература

Karapetov E. S., Shestovitskiy D. A. Forecast of reinforced concrete bridges’ service life on the basis of protective cover carbonization process model. Proceedings of Petersburg Transport University. 2016;1: 14–24. (in Russ., abstract in Eng.). Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=25776212

Samples L. M., Ramirez J. A. Methods of corrosion protection and durability of concrete bridge decks reinforced with epoxy-coated bars – Phase I. FHWA/IN/JTPR-98/15 Final Report – West Lafayette. Indiana: Purdue University; 1999. 258 p. https://doi.org/10.5703/1288284313268

Morgan D. R. Compatibility of concrete repair materials and systems. Construction and Building Materials. 1996;10(1): 57–67. https://doi.org/10.1016/0950-0618(95)00060-7

Kulinkovich E. D., Nasir M. O. Improving the efficiency of repair-technical service of production by using the concept of total productive maintenance. In: Research and development in the field of mechanical engineering, energy and management: materials of the XVIII International Scientific and Technical conf. of students, postgraduates and young scientists. Gomel: 2018. p. 406–409. (in Belarus).

Osterminski K. Zur voll-probabilistischen Modellierung der Korrosion von Stahl in Beton: Ein Beitrag zur Dauerhaftigkeitsbemessung von Stahlbetonbauteilen: Diss. … Dr.-Ing., München, 2013. 211 p. Available at: https://mediatum.ub.tum.de/doc/1164926/1164926.pdf

Falikman V. R., Rozentahl N. K., Stepanova V. F. New Russian norms and codes on protection of building structures against corrosion. In: High Tech Concrete: Where Technology and Engineering Meet: Proceedings of the 2017 fib Symposium, held in Maastricht. Netherlands: 2017. pp. 2135–2143. https://doi.org/10.1007/978-3-319-59471-2_244

Drochytka R., Ledl M., Bydzovsky J., Zizkova N., Bester J. Use of secondary crystallization and fly ash in waterproofing materials to increase concrete resistance to aggressive gases and liquids. Advances in Civil Engineering. 2019; 1–12. https://doi.org/10.1155/2019/7530325

Møller V. B., Dam-Johansen K., Frankær S. M., Kiil S. Acid-resistant organic coatings for the chemical industry: a review. Journal of Coatings Technology and Research. 2017;14(2): 279-306. https://doi.org/10.1007/s11998-016-9905-2

Sharma R., Jang J. G., Bansal P. P. A comprehensive review on effects of mineral admixtures and fibers on engineering properties of ultra-high-performance concrete. Journal of Building Engineering. 2022;45: 103314. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2021.103314

Ban C. C., Khalaf M. A., Ramli M., … Ameri F. Modern heavyweight concrete shielding: Principles, industrial applications and future challenges; review. Journal of Building Engineering. 2021;39: 102290. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2021.102290

Fedrizzi L., Azzolini F., Bonora P. L. The use of migrating corrosion inhibitors to repair motorways’ concrete structures contaminated by chlorides. Cement and Concrete Research. 2005;35(3): 551–561. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2004.05.018

Shevtsov D. S., Zartsyn I. D., … Kozaderov O. A. Evaluation of the efficiency of the Master Life CI 222 organic corrosion inhibitor additive for the protection of steel reinforcement bars in concrete. International Journal of Corrosion and Scale Inhibition. 2022;11(4): 1583–1592. https://dx.doi.org/10.17675/2305-6894-2022-11-4-10

Gonzalez J. A., Otero E., Feliu S., López W. Initial steps of corrosion in the steel/Ca(OH)2 + Cl− system: the role of heterogeneities on the steel surface and oxygen supply. Cement and Concrete Research. 1993;23(1): 33–40. https://doi.org/10.1016/0008-8846(93)90132-S

Xu Y., He L., Yang L., Wang X., Huang Y. Electrochemical study of steel corrosion in saturated calcium hydroxide solution with chloride ions and sulfate ions. Corrosion. 2018;74(10): 1063–1082. https://doi.org/10.5006/2634

Vedalakshmi R., Manoharan S. P., Song H. W. Application of harmonic analysis in measuring the corrosion rate of rebar in concrete. Corrosion Science. 2009;51(11): 2777–2789. http://dx.doi.org/10.1016/j.corsci.2009.07.014

Bertolini L., Bolzoni F., Gastaldi M. Effects of cathodic prevention on the chloride threshold for steel corrosion in concrete. Electrochimica Acta. 2009;54(5): 1452–1463. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2008.09.033

Schieß P., Mayer T. F., Osterminski K. Influence of the chromate content in cement on the corrosion behaviour of steel in concrete. Materials and Corrosion. 2008;59(2): 115–121. https://doi.org/10.1002/maco.200804160

Yohai L., Vázquez M., Valcarce M. B. Phosphate ions as corrosion inhibitors for reinforcement steel in chloride-rich environments. Electrochimica Acta. 2013;102: 88–96. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2013.03.180

Ormellese M., Lazzari L., Goidanich S., Fumagalli G., Brenna A. A study of organic substances as inhibitors for chloride-induced corrosion in concrete. Corrosion Science. 2009;51(12): 2959–2968. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2009.08.018

Sagoe-Crentsil K. K., Yilmaz V. T., Glasser F. P. Corrosion inhibition of steel in concrete by carboxylic acids. Cement and Concrete Research. 1993;23(6): 1380–1388. https://doi.org/10.1016/0008-8846(93)90075-K

Genescaa J., Mendozab J., Duranb R. Conventional DC electrochemical techniques in corrosion testing. In: XV International Corrosion Congress Manuscript submitted for publication, Metallurgical Engineering. Mexico: 2002. 17 p.

Andreev N. N., Starovoitova E. V., Lebedeva N. A. Inhibition of steel corrosion by benzoic acid salts in calcium hydroxide solutions*. Korrozia: materialy, zashchita. 2007;5: 29–31. (in Russ.). Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?edn=hexspe

Gedvillo I. A., Zhmakina A. S., Andreev N. N., Vesely S. S. Effect of hydroquinone and pyrocatechin on the corrosion and electrochemical behavior of steel in a model concrete pore liquid. International Journal of Corrosion and Scale Inhibition. 2019;8(3): 560–572. https://doi.org/10.17675/2305-6894-2019-8-3-7

Holmes N., O’Brien R., Basheer P. A. M. Engineering performance of a new siloxane-based corrosion inhibitor. Materials and Structures. 2014;47(9): 1531–1543. https://doi.org/10.1617/s11527-013-0133-2

Zomorodian A., Behnood A. Review of corrosion inhibitors in reinforced concrete: conventional and green materials. Buildings. 2023;13(5); 1170. https://doi.org/10.3390/buildings13051170

Raja P. B., Ghoreishiamiri S., Ismail M. Natural corrosion inhibitors for steel reinforcement in concrete – a review. Surface Review and Letters. 2015;22(3): 1550040. https://doi.org/10.1142/S0218625X15500407

Andreev N. N., Gedvillo I. A., Bulgakov D. S., Zhmakina A. S., Vesely S. S. On penetration of IFKhAN-80 migrating corrosion inhibitor into cement stone. International Journal of Corrosion and Scale Inhibition. 2014;3(4): 238–245. http://dx.doi.org/10.17675/2305-6894-2014-3-4-238-245

Gedvillo I. A., Zhmakina A. S., Andreev N. N., Vesely S. S. Protection of rusted reinforcing steel in concrete by IFKhAN-85 inhibitor. International Journal of Corrosion and Scale Inhibition. 2020;9(2): 562–570. https://doi.org/10.17675/2305-6894-2020-9-2-11

Bolzoni F., Brenna A., Ormellese M. Recent advances in the use of inhibitors to prevent chloride-induced corrosion in reinforced concrete. Cement and Concrete Research. 2022;154: 106719. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2022.106719

Mansfeld F. Tafel slopes and corrosion rates obtained in the pre-Tafel region of polarization curves. Corrosion Science. 2005;47(12): 3178–3186. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2005.04.012

Nam N. D., Van Hien P., Hoai N. T., Thu V. T. H. A study on the mixed corrosion inhibitor with a dominant cathodic inhibitor for mild steel in aqueous chloride solution. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. 2018;91: 556–569. https://doi.org/10.1016/j.jtice.2018.06.007

Опубликован
2023-09-07
Как цитировать
Козадеров, О. А., Шевцов, Д. С., Потапов, М. А., Зарцын, И. Д., Грушевская, С. Н., Кружилин, А. А., Ильина, Е. А., Ткаченко, К. А., & Шихалиев, Х. С. (2023). Ингибиторы хлоридной коррозии арматурной стали в бетоне на основе производных солей карбоновых кислот и диметиламинопропиламина. Конденсированные среды и межфазные границы, 25(3), 435-444. https://doi.org/10.17308/kcmf.2023.25/11393
Раздел
Оригинальные статьи