СУЧАСНІ МЕТОДИ ВИПРОБУВАНЬ СУЛЬФАТОСТІЙКОСТІ ДЛЯ ОЦІНЮВАННЯ ДОВГОВІЧНОСТІ БЕТОНУ: СИСТЕМАТИЧНИЙ ОГЛЯД
DOI:
https://doi.org/10.30857/2786-5371.2026.3.2Ключові слова:
бетон, сульфатостійкість бетону, методи випробування, біогенна корозія, каналізаційні мережі, прискорені випробування, очисні спорудиАнотація
Мета. Мета роботи полягає у виявленні та систематизації основних обмежень сучасних методів випробування сульфатостійкості бетону, які знижують їхню надійність для прогнозування реальної поведінки конструкцій в агресивних середовищах експлуатації, а також аналіз перспективних шляхів подолання цих обмежень з урахуванням потреб України щодо відновлення та модернізації об'єктів водовідведення.
Методика. Дослідження базується на систематичному огляді та якісному синтезі даних, отриманих з первинних експериментальних досліджень та оглядово-аналітичних публікацій, а також нормативно-правових документів. Огляд джерел здійснено з використанням наукометричних баз Scopus та Web of Science за критеріями фокусу на методах випробування сульфатостійкості, ідентифікації обмежень протоколів та дослідження кореляції лабораторних і натурних результатів. Прикладну частину сформовано на основі даних Національної доповіді про якість питної води та стан питного водопостачання та водовідведення в Україні у 2024 році.
Результати. Виявлено шість основних категорій обмежень: неможливість адекватного відтворення реальних умов експлуатації, недосконалість існуючих стандартів, обмеження часового масштабу, недостатня надійність вимірювальних показників і підходів, нерепрезентативність зразків і матеріалів, неузгодженість хімічних та біогенних методів випробувань. Встановлено, що прискорені тести з висококонцентрованими розчинами здатні змінювати механізми деградації, а не тільки пришвидшувати їх. Чинні стандарти ASTM C1012, SIA 262/1, CSA A3004-C8, DIN 19573 та GB/T 50082 суттєво розрізняються за умовами випробувань і критеріями оцінювання, а Європейський комітет CEN не має уніфікованого протоколу.
Наукова новизна. Полягає в системному зіставленні методологічних обмежень міжнародних протоколів випробування сульфатостійкості з прикладними вимогами оцінювання довговічності бетону в умовах інфраструктурної кризи в Україні, що дало змогу обґрунтувати пріоритетні напрями адаптації цих протоколів для потреб відновлення сектору водовідведення.
Практична значимість. Запропонована систематика обмежень може бути використана при формуванні технічних завдань для лабораторних випробувань бетонів для ремонту й реконструкції 417 очисних споруд і понад 14,7 тис. км аварійних мереж централізованого водовідведення, а також при гармонізації національних нормативних документів з вимогами Закону України № 2887-IX та директив Європейського Союзу.
Завантаження
Посилання
Національна доповідь про якість питної води та стан питного водопостачання та водовідведення в Україні у 2024 році / Міністерство розвитку громад та територій України. Київ, 2025. URL: https://mindev.gov.ua/diialnist/napriamy/sfera-komunalnykh-posluh/tsentralizovane-vodopostachannia-ta-vodovidvedennia/natsionalna-dopovid-pro-iakist-pytnoi-vody-ta-stan-pytnoho-vodopostachannia-v-ukraini (дата звернення: 13.03.2026).
Про водовідведення та очищення стічних вод: Закон України від 12.01.2023 № 2887-IX. Верховна Рада України: офіц. вебпортал. 2023. URL: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/2887-20 (дата звернення: 13.03.2026).
Jabbour M., Metalssi O. O., Quiertant M., Baroghel-Bouny V. A critical review of existing test-methods for external sulfate attack. Materials. 2022. Vol. 15, No. 21. Article 7554. DOI: https://doi.org/10.3390/ma15217554.
Mousavinezhad S., Toledo W. K., Newtson C. M., Aguayo F. Rapid assessment of sulfate resistance in mortar and concrete. Materials. 2024. Vol. 17, No. 19. Article 4678. DOI: https://doi.org/10.3390/ma17194678.
Wang Q., Kunther W., Li Y. et al. Sulfate attack testing approaches from concrete to cement paste: a review by RILEM TC 298-EBD. Materials and Structures. 2025. Vol. 58. Article 232. DOI: https://doi.org/10.1617/s11527-025-02759-x.
Wu H., Lv C., Xu Y. et al. Deterioration of concrete under the combined action of sulfate attack and freeze-thaw cycles: A review. Materials. 2025. Vol. 18, No. 18. Article 4309. DOI: https://doi.org/10.3390/ma18184309.
Santos B. S., Machini W. B. S., Matias G. et al. Mortars with enhanced chemical resistance: Effects of sulphuric acid exposure. Developments in the Built Environment. 2025. Vol. 21. Article 100592. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dibe.2024.100592.
Monteny J., Vincke E., Beeldens A. et al. Chemical, microbiological, and in situ test methods for biogenic sulfuric acid corrosion of concrete. Cement and Concrete Research. 2000. Vol. 30, No. 4. P. 623–634. DOI: https://doi.org/10.1016/S0008-8846(00)00219-2.
Khan H. A., Yasir M., Castel A. Performance of cementitious and alkali-activated mortars exposed to laboratory simulated microbially induced corrosion test. Cement and Concrete Composites. 2022. Vol. 128. Article 104445. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2022.104445.
Khan H. A., Castel A., Khan M. S. H., Mahmood A. H. Durability of calcium aluminate and sulphate resistant Portland cement based mortars in aggressive sewer environment and sulphuric acid. Cement and Concrete Research. 2019. Vol. 124. Article 105852. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2019.105852.
Khan H. A., Castel A., Khan M. S. H. Corrosion investigation of fly ash based geopolymer mortar in natural sewer environment and sulphuric acid solution. Corrosion Science. 2020. Vol. 168. Article 108586. DOI: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2020.108586.
Jian Y., Liu D., Cao K., Tang Y. Compartmentalized quantitative analysis of concrete sulfate-damaged area based on ultrasonic velocity. Materials. 2023. Vol. 16, No. 7. Article 2658. DOI: https://doi.org/10.3390/ma16072658.
Liu D., Gong C., Tang Y. та ін. Evaluation of corrosion damage in sulfate-attacked concrete by CT, ultrasonic pulse velocity testing and AHP methods. Sensors. 2022. Vol. 22, No. 8. Article 3037. DOI: https://doi.org/10.3390/s22083037.
Song H., Fan S., Zhang S., Gong M. Strength deterioration prediction of pervious concrete in sulfate and dry-wet cycle environments utilizing ultrasonic velocity. PLOS One. 2023. Vol. 18, No. 6. Article e0286948. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0286948.
Wu L., Hu C., Liu W. V. Forecasting the deterioration of cement-based mixtures under sulfuric acid attack using support vector regression based on Bayesian optimization. SN Applied Sciences. 2020. Vol. 2. Article 1970. DOI: https://doi.org/10.1007/s42452-020-03778-9.
Cao K., Liu D., Tang Y. et al. Failure node prediction study of in-service tunnel concrete for sulfate attack by PSO-LSTM based on Markov correction. Case Studies in Construction Materials. 2024. Vol. 20. Article e03153. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cscm.2024.e03153.
Xiao J., Zeng H., Huang H. et al. Experimental investigation on the influence of strength grade on the surface fractal dimension of concrete under sulfuric acid attack. Buildings. 2024. Vol. 14, No. 3. Article 713. DOI: https://doi.org/10.3390/buildings14030713.
Zhang W., Song Z. Theoretical model and experimental research on mortar corrosion by sulfuric acid in laminar flow. Tehnički Vjesnik. 2023. Vol. 30, No. 6. P. 1929–1934. DOI: https://doi.org/10.17559/TV-20230713000800.
Wu Q., Ma Q., Huang X. Mechanical properties and damage evolution of concrete materials considering sulfate attack. Materials. 2021. Vol. 14, No. 9. Article 2343. DOI: https://doi.org/10.3390/ma14092343.
Qiao D., Matsushita T., Maenaka T., Shimamoto R. Long-term performance assessment of concrete exposed to acid attack and external sulfate attack. Journal of Advanced Concrete Technology. 2021. Vol. 19, No. 7. P. 796–810. DOI: https://doi.org/10.3151/jact.19.796.
Chang H. B., Choi Y. C. Accelerated performance evaluation of repair mortars for concrete sewer pipes subjected to sulfuric acid attack. Journal of Materials Research and Technology. 2020. Vol. 9, No. 6. P. 13635–13645. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2020.09.124.
O’Connell M., McNally C., Richardson M. G. Biochemical attack on concrete in wastewater applications: A state of the art review. Cement and Concrete Composites. 2010. Vol. 32, No. 7. P. 479–485. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2010.05.001.
Xiao J., Huang H., Zeng H. et al. Experimental study on the sulfuric acid corrosion resistance of PHC used for pipe pile and NSC used in engineering. Buildings. 2023. Vol. 13, No. 7. Article 1596. DOI: https://doi.org/10.3390/buildings13071596.
Xiao J., Qu W., Jiang H., Dong W. Three-dimensional fractal characterization of concrete surface subjected to sulfuric acid attacks. Journal of Nondestructive Evaluation. 2020. Vol. 39. Article 57. DOI: https://doi.org/10.1007/s10921-020-00689-y.
Zhang C., Li J., Yu M. et al. Mechanism and performance control methods of sulfate attack on concrete: A review. Materials. 2024. Vol. 17, No. 19. Article 4836. DOI: https://doi.org/10.3390/ma17194836.
Sun Y., You M., Yin X. et al. Study on the micro-mechanism of corrosion deterioration of concrete under sulfate attack environment. Materials. 2025. Vol. 18, No. 12. Article 2904. DOI: https://doi.org/10.3390/ma18122904.
Carvalho Y. M., Pinheiro B. S., Pinto V. G., Brandt E. M. F. Performance of blended concrete with supplementary cementitious materials under sulfuric acid – a systematic review. Matéria. 2020. Vol. 27, No. 2. Article e13211. DOI: https://doi.org/10.1590/S1517-707620220002.1311.
Gu L., Bennett T., Visintin P. Sulphuric acid exposure of conventional concrete and alkali-activated concrete: Assessment of test methodologies. Construction and Building Materials. 2019. Vol. 197. P. 681–692. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.11.166.
Irico S., De Meyst L., Qvaeschning D. та ін. Severe sulfuric acid attack on self-compacting concrete with granulometrically optimized blast-furnace slag-comparison of different test methods. Materials. 2020. Vol. 13, No. 6. Article 1431. DOI: https://doi.org/10.3390/ma13061431.
Baz B., Aouad G., Kleib J. et al. Durability assessment and microstructural analysis of 3D printed concrete exposed to sulfuric acid environments. Construction and Building Materials. 2021. Vol. 290. Article 123220. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.123220.
Luimes R. A., Rooyackers F. A. M., Suiker A. S. J. та ін. A novel approach for the lifetime prediction and structural health monitoring of concrete sewer systems exposed to biogenic sulphide corrosion. Cement and Concrete Research. 2024. Vol. 181. Article 107517. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2024.107517.
Sampaio R., Bastos A., Ferreira M. New sensors for monitoring pH and corrosion of embedded steel in mortars during sulfuric acid attack. Sensors. 2022. Vol. 22, No. 14. Article 5356. DOI: https://doi.org/10.3390/s22145356.
Fan W., Zhuge Y., Ma X. et al. Durability of fibre-reinforced calcium aluminate cement (CAC)-ground granulated blast furnace slag (GGBFS) blended mortar after sulfuric acid attack. Materials. 2020. Vol. 13, No. 17. Article 3832. DOI: https://doi.org/10.3390/ma13173822.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Віталій ГРІНЧЕНКО, Олексій СІКОРСЬКИЙ
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
