Исследование влияния коррозии стальных армирующих элементов бетонной крепи на параметры сигнала георадара

Исследованы показатели коррозии различного типа стальных элементов железобетонной крепи горной выработки для их классификации по коррозионной стойкости. Искусственно смоделированы различные степени коррозии стальных армирующих элементов, с помощью которых реализованы образцы железобетонной крепи. С использованием неразрушающего метода георадиолокации выполнена серия модельных экспериментов, позволяющих учесть влияние степени коррозии материала на параметры сигналов георадара (остальные параметры моделей оставались неизменными). Предложен алгоритм количественной оценки амплитуд спектральных составляющих сигналов георадара и исследовано влияние на них степени коррозии стальных элементов. Показано, что снижение амплитуд спектральных составляющих сигнала георадара, вызванное коррозией арматурной сетки, позволит на практике выявлять участки корродированных элементов бетонной крепи методом георадиолокации. При этом наиболее выраженное снижение (на 13–90%) амплитуд сигналов георадара получено на частотах, в 1,5–2 раза превышающих центральную частоту спектра. Выполненные исследования позволят сформировать научный задел по исследованию влияния степени коррозии стальных элементов на параметры георадиолокационного сигнала, а также повысить безопасность эксплуатации железобетонных крепей горных выработок за счет применения метода георадиолокации при их инспектировании. 

Хмелинин А. П., Денисова Е. В., Конурин А. И., Соколов К. О., Войтенко А. А. Исследование влияния коррозии стальных армирующих элементов бетонной крепи на параметры сигнала георадара // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2026. – № 3. – С. 62–80. DOI: 10.25018/0236_1493_2026_3_0_62.

Работа выполнена в рамках проектов ФНИ (номер гос. регистрации 126021217128-9, шифр FWNZ-2026-0009).

Хмелинин Алексей Павлович¹ — канд. техн. наук, директор, e-mail: hmelinin@misd.ru, ORCID ID: 0009-0001-8790-8374,
Денисова Екатерина Вячеславовна¹ — канд. техн. наук, доцент,  старший научный сотрудник, e-mail: slimthing@mail.ru, ORCID ID: 0009-0008-4349-3470,
Конурин Антон Игоревич¹ — канд. техн. наук, старший научный сотрудник, e-mail: akonurin@yandex.ru, ORCID ID: 0000-0003-3373-2382,
Соколов Кирилл Олегович — канд. техн. наук, старший научный сотрудник, Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского Сибирского отделения РАН, e-mail: k.sokolov@ro.ru, ORCID ID: 0000-0002-4179-9619,
Войтенко Александр Александрович¹ — аспирант, e-mail: voitenkoalex00@gmail.com, ORCID ID: 0009-0006-3964-0234, 
¹ Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения РАН.

Денисова Е.В., e-mail: slimthing@mail.ru.

1. Ахроров Ш. А., Овчинников И. И. Повышение долговечности железобетонных мостовых сооружений (первичная и вторичная защита) // Вестник евразийской науки. — 2022. — Т. 14. — № 3. 

2. Дашко Р. Э., Карпенко А. Г. Современное состояние наземных и подземных конструкций Александровской колонны — интегральная основа ее устойчивости // Записки Горного института. — 2023. — Т. 263. — С. 757—773.

3. Lorenzo M. Predictive model for carbonation corrosion phenomena in reinforced concrete elements. 2023. Thesis for: Ph.D.

4. Дашко Р. Э., Романов И. С. Прогнозирование горно-геологических процессов на основе анализа подземного пространства рудника Купол как многокомпонентной системы (Чукотский автономный округ, Анадырский р-н) // Записки Горного института. — 2021. — Т. 247. — С. 20—32. DOI: 10.31897/PMI.2021.1.3.

5. Guo J., Sun W., Xu Y., Lin W., Jing W. Damage mechanism and modeling of concrete in freeze-thaw cycles: A review // Buildings. 2022, vol. 12, no. 9, article 1317. DOI: 10.3390/buildings12091317.

6. Duchesne J., Bertron A. Leaching of cementitious materials by pure water and strong acids (HCl and HNO3), Springer Netherlands, Dordrecht, 2013, pp. 91—112. DOI: 10.1007/ 978-94-007-5413-3_4. 

7. Chen W., Huang B., Yuan Y., Deng M. Deterioration process of concrete exposed to internal sulfate attack // Materials. 2020, no. 13, no. 6, article 1336. DOI: 10.3390/ma13061336.

8. Savija B., Lukovic M. Carbonation of cement paste: Understanding, challenges, and opportunities // Construction and Building Materials. 2016, vol. 117, pp. 285—301. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2016.04.138.

9. Kangni-Foli E., Poyet S., Le Bescop P., Charpentier T., Bernachy-Barbe F., Dauzeres A., L'Hôpital E., d'Espinose de Lacaillerie J.-B. Carbonation of model cement pastes: The mineralogical origin of microstructural changes and shrinkage // Cement and Concrete Research. 2021, vol. 144. DOI: 10.1016/j.cemconres.2021.106446.

10. Кантюков Р. Р., Запевалов Д. Н., Вагапов Р. К. Анализ применения и воздействия углекислотных сред на коррозионное состояние нефтегазовых объектов // Записки Горного института. — 2021. — Т. 250. — С. 578—586. DOI: 10.31897/PMI.2021.4.11.

11. Vinaykumar P. Corrosion assessment in steel reinforcement using piezoelectric sensor for service life prognosis of reinforced concrete structures // Journal of Information Systems Engineering and Management. 2025, vol. 10, pp. 133—140. DOI: 10.52783/jisem.v10i18s.2895.

12. Zhaopeng R., Cun Zh., Yongle W., Shiyong L., Shiqi L. Stability analysis and grouting treatment of inclined shaft lining structure in water-rich strata: A case study // Geohazard Mechanics. 2023, no. 1. DOI: 10.1016/j.ghm.2023.11.002.

13. Jun S. Durability problems of lining structures for Xiamen Xiang'an subsea tunnel in China // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2011, no. 4. DOI: 10.3724/SP.J.1235.2011.00289.

14. Ramón-Zamora J., Lliso F. J., Martínez I. A., Gandía-Romero J. M. Corrosion assessment in reinforced concrete structures by means of embedded sensors and multivariate analysis. Part 1: Laboratory validation // Sensors. 2023, vol. 23, article 8869. DOI: 10.3724/SP.J.1235.2011.00289.

15. Lliso F. J., Martínez I. A., Ramón-Zamora J., Gandía-Romero J. M. Corrosion assessment in reinforced concrete structures by means of embedded sensors and multivariate analysis. Part 2: Implementation // Applied Sciences. 2024, vol. 14, article 9002. DOI: 10.3390/s23218869.

16. Набатов В. В., Вознесенский А. С. Геомеханический анализ влияния строительства новых тоннелей вблизи действующих подземных сооружений метрополитена на состояние грунтового массива // Записки Горного института. — 2023. — Т. 264. — С. 926—936.

17. Denisova E., Sokolov K., Khmelinin A., Konurin A., Orlov D. Estimating thickness of defects at rock-concrete lining interface by ground-penetrating radar // Journal of Mining Science. 2024, vol. 60, pp. 265—277. DOI: 10.1134/S106273912402008X.

18. Tesic K., Baricevic A., Serdar M. Non-destructive corrosion inspection of reinforced concrete using ground-penetrating radar: a review // Materials (Basel). 2021, vol. 14, article 975. DOI: 10.3390/ma14040975.

19. Dinh K., Gucunski N. Factors affecting the detectability of concrete delamination in GPR images // Construction and Building Materials. 2021, vol. 274, article 121837. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2020.121837.

20. Weixia Ch., Haihan S., Kang-Hai T., Zheng F. Early detection of corrosion damage in reinforced concrete using GPR array imaging method // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 2024, vol. 73. DOI: 10.1109/TIM.2024.3383496.

21. Fornasari G., Capozzoli L., Rizzo E. Combined GPR and self-potential techniques for monitoring steel rebar corrosion in reinforced concrete structures: A laboratory study // Remote Sensing. 2023, vol. 2206, no. 15, article 18. DOI: 10.3390/rs15082206.

22. Tesic K., Baricevic A., Serdar M., Gucunski N. Characterization of ground penetrating radar signal during simulated corrosion of concrete reinforcement // Automation in Construction. 2022, vol. 143, article 104548. DOI: 10.1016/j.autcon.2022.104548.

23. Tesic K., Baricevic A., Serdar M., Gucunski N. Quantifying the impact of parameters of chloride-induced reinforcement corrosion on the GPR signal // Construction and Building Materials. 2023, vol. 399. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2023.132594.

24. Nour F., Ahmed K., Mohamed A., Sherif A., Ali F., Tarek Z., Ghasan A. A GPR-based framework for assessing corrosivity of concrete structures using frequency domain approach // Heliyon. 2025, vol. 11. DOI: 10.1016/j.heliyon.2025.e42641.

25. Menguc E., Kocakusak A., Sapmaz E., Irmak G., Helhel S. Corrosion mapping of the surface of metal plates using FMCW radar // Measurement. 2025, vol. 253, part D. DOI: 10.1016/j.measurement.2025.117703.

26. Francisco M. Exact calculation of corrosion rates by the weight-loss method // Experimental Results. 2022, vol. 3, pp. 1—16. DOI: 10.1017/exp.2022.5.

27. Ilesanmi O., Chinwuba A., Samuel A., Bolanle O. Trends of corrosion rate assessment in hydrochloric acid reinforced concrete environment // FUOYE Journal of Engineering and Technology. 2025, vol. 9, pp. 693—698. DOI: 10.4314/fuoyejet.v9i4.19.