بخشی از مقاله
بررسي دوام سازه هاي بتني دريايي با سيمان ها و پوزولان هاي مختلف در شرايط محيطي خليج فارس
چکيده
کاربرد سيمان هاي مختلف ميتواند تاثير عمده اي در افزايش يا کاهش دوام بتن در مناطق مهاجم داشته باشد. در اين تحقيق ، دوام نمونه هاي بتني مسلح ساخته شده با سيمان هاي نوع ٢، نو ٥ ، سرباره اي و پوزولاني و در بعضي از مخلوط ها بهمراه مقاديري ماده جايگزين سيمان دوده سيليسي بررسي ميشود. کليه مخلوط هاي در نظرگرفته شده با دو نسبت آب به سيمان متفاوت ساخته شده اند. براي هر نمونه از هر مخلوط ، سه نوع پوشش بتني روي آرماتور در نظرگرفته شده است . همچنين نمونه هاي ساخته شده با هر يک از مخلوط ها، در سه شرايط متفاوت محيطي واقعي: در ساحل ، ناحيه جزر و مد دريا و کاملاً مغروق در آب دريا در سواحل بندرعباس نگهداري مي گردند. نمون هايي از هر يک از مخلوط ها بصورت شاهد و در شرايط استاندارد آزمايشگاهي نگهداري مي شوند.
آزمايشهايي نظير تعيين پتانسيل و شدت خوردگي آرماتورها، عمق کربناسيون ، ميزان يون کلريد در اعماق مختلف بر روي نمونه هاي قرار گرفته شده در شرايط محيطي واقعي و همچنين آزمايشهايي نظير مقاومت فشاري و ميزان نفوذ پذيري تحت فشار در سنين مختلف بر روي نمونه هاي شاهد انجام مي شود.
در اين مقاله ، نتايج آزمايشهاي انجام گرفته بر روي کليه نمونه ها تا سن ٤ سال با يکديگر مقايسه شده و عملکرد نمونه هاي ساخته شده با مخلوط هاي متفاوت از لحاظ دوام مورد بررسي قرار گرفته است .
کليد واژه ها: دوام بتن ، پوزولان ، سرباره ، دوده سيليسي ، خوردگي آرماتور، مقاومت فشاري بتن ، کربناتاسيون ، نفوذ يون کلريد
١- مقدمه
شرايط آب و هوايي بسيار خورنده ، عدم آگاهي کافي عوامل اجرايي، ضعف در مراحل ساخت ، بکارگيري مصالح نامناسب و بدون کيفيت و... از عوامل انواع خرابي هاي سازه هاي بتني در مناطق جنوبي کشور است .
انجام تحقيقات بيشتر بمنظور ارائه راهکارهايي براي ساخت بتن با دوام با توجه به توسعه منطقه بعلت توسعه ترانزيت دريايي و بهره برداري و استخراج منابع نفت و گاز و نياز به ساخت و اجراي انواع ساز هاي بتني در منطقه حاشيه خليج فارس کاملاً احساس مي شود. امروزه نقش سيمان هاي پوزولاني در افزايش دوام بتن به اثبات رسيده است [١-٥].
٢- برنامه کار
الف ) مصالح مصرفي
سيمان ها و مواد مضاف مورد استفاده عبارتند از: سيمان نوع ٢، سيمان نوع ٥، سيمان پرتلند پوزولاني تراس ، سيمان پرتلند سرباره اي، دوده سيليسي مشخصات شيميايي سيمان ها و مواد جايگزين سيمان مصرفي در جدول (١) آمده است .
جدول ١: مشخصات شيميايي سيمان ها و مواد جايگزين سيمان مصرفي
شن مصرفي داراي حداکثر اندازه ١٩ ميليمتر بود و از ماسه گذشته از الک ٤.٧٥ ميليمتر استفاده شد. همچنين وزن مخصوص شن و ماسه در حالت SSD بترتيب ٢.٥٣ و ٢.٥٦ گرم بر سانتيمتر مکعب تعيين شد. جذب آب شن و ماسه نيز در حالت SSD
بترتيب ٢.٦ و ٣.٤٦ درصد اندازه گيري شد. همچنين سنگدانه ها از لحاظ واکنش قليايي غير فعال بودند. آب مصرفي در ساخت مخلوط ها، آب شرب تهران مي باشد.
ب ) انواع طرح اختلاط ، جزئيات نمونه ها، نحوه نگهداري و آزمايش هاي در نظر گرفته شده در اين پروژه ، ١٠ طرح اختلاط مورد بررسي قرار گرفت . مقادير شن و ماسه و مواد سيماني (سيمان + ماده جايگزين سيمان ) در کليه طرح ها ثابت و بترتيب برابر ١٠٥٠ و ٧٦٠ و ٤٠٠ کيلوگرم در متر مکعب در نظر گرفته شد. هر يک از مخلوط ها با دو نسبت آب به سيمان ٠.٤ و ٠.٣٥ ساخته شد. اسلامپ مورد نظر در کليه مخلوط ها (cm ٨ -٥) با اضافه نمودن فوق روان کننده (با پايه ملامين ) بمقدار ١.٨-١.٢ درصد وزني سيمان تامين گرديد. ترکيب سيمان ها و مواد مضاف در طرح ها بصورت زير بود: سيمان نوع ٢ ، سيمان نوع ٥ ، سيمان نوع ٢ + ٧ درصد دوده سيليسي ، سيمان پرتلندپوزولاني تراس ، سيمان پرتلند سپاهان (سرباره اي) + ٥ درصد دوده سيليسي پس از ساخت هر مخلوط و ريختن داخل قالب و متراکم نمودن آن ، عمل آوري مرطوب بمدت ٧ روز انجام ميگرفت . بعد از طي مدت عمل آوري، نمونه ها در شرايط از قبل پيش بيني شده قرار گرفتند و در سنين مختلف آزمايشهاي مورد نظر برروي آنها انجام گرفت .
جزئيات و ويژگيهاي نمونه هاي ساخته شده براي هر آزمايش و شرايط نگهداري آنها در جدول (٢) آمده است .
شرايط محيطي واقعي در سواحل خليج فارس شامل سه شرايط کاملاً خشک ، جزر و مدي و کاملاً مغروق است که عملکرد نمونه هاي مختلف از هر مخلوط در هرسه شرايط متفاوت بررسي ميشود.
٣- آزمايشها و نتايج آن
آزمايشهاي اندازه گيري پتانسيل خوردگي، شدت خوردگي آرماتور و مقاومت پوشش بتن در سنين مختلف تا ٤ سال روي نمون ها در معرض شرايط واقعي اندازه گيري شد. همچنين ميزان مقاومت فشاري و ميزان نفوذ آب تحت فشار روي نمونه هاي آزمايشگاهي تعيين گرديد.
پتانسيل خوردگي توسط دستگاه نيم پيل با الکترود مرجع AgCl/Ag تعيين گرديد. براي انداز گيري شدت خوردگي و مقاومت پوشش بتني از دستگاه گالوانواستات (ب اساس تکنيک پلاريزاسيون ) با نام تجاري Galva Pulse استفاده شد. مقاومت الکتريکي نيز توسط اين دستگاه تعيين شد.
نتايج تعيين شده تعدادي از اين آزمايشها در سن ١ و ٤ سال بر روي نمونه هاي قرار داده شده در ناحيه جزر و مدي و ساحل در شکل ها و جداول زير خلاصه شده اند.
شکل ١ : مقادير پتانسيل نيم پيل در مخلوط هاي مختلف با اندازه پوشش متفاوت روي آرماتور براي نمونه ها
در شرايط جزر و مدي با نسبت آب به مواد سيماني ٠.٤ در سن ٤ سال
شکل ٢ : مقادير پتانسيل نيم پيل در مخلوط هاي مختلف با اندازه پوشش متفاوت روي آرماتور براي نمونه ها
در شرايط ساحلي (حشک ) با نسبت آب به مواد سيماني ٠.٤ در سن ٤ سال
جدول ٣ : محدوده پتانسيل خوردگي و احتمال خوردگي طبق ASTM C٨٧٦ براي نيم پيل AgCl/Ag
