مقاله بررسی خوردگی آرماتور در بتن مسلح حاوی الیاف پلی پروپیلن وفولادی

word قابل ویرایش
16 صفحه
دسته : اطلاعیه ها
12700 تومان
127,000 ریال – خرید و دانلود

*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***

بررسی خوردگی آرماتور در بتن مسلح حاوی الیاف پلی پروپیلن

وفولادی

چکیده

خوردگی آرماتورها یکی از مهمترین عوامل خرابی زود هنگام سازه های بتنی در سراسر جهان و مهمترین عامل در محیطهای گرم دریایی مانند خلیج فارس و دریای عمان است. و یکی از تهدید های عمده داوم این نوع سازه ها یون کلراید است. لذا در این پژوهش به بررسی آزمایشگاهی خوردگی آرماتور بر نمونه های بتنی با الیاف پلی پروپیلن و فولادی پرداخته شده است. دوسری نمونه بتنی تهیه گردید، که در سری اول نمونه ها با انجام آزمایش نیم پیل احتمال شروع خوردگی آرماتور ها در بتن مورد بررسی قرار گرفت.

که خوردگی به احتمال %۹۰ رخ داده و از ۷ به ۲۸ روزه میزان پتانسیل افزایش یافته است. سپس با اعمال خوردگی تسریع شده به هر دو سری از نمونه ها، خوردگی آرماتور در بتن مورد بررسی قرار می گیرد. و

همچنین در سری دوم نمونه ها با انجام آزمایش کشیدگی آرماتور مقاومت پیوستگی آرماتور با بتن مورد بررسی قرار گرفته که نتایج نشان می دهد بیشترین مقدار مقاومت پیوستگی مربوط به بتن با الیاف پلی پروپیلن می باشد.

واژگان کلیدی: دوام، خوردگی آرماتور، بتن الیافی، یون کلراید، خلیج فارس

۱

-۱ مقدمه

با توجه به اهمیتی که استفاده از سازه های بتن مسلح مجاور با محیطهای خورنده شدید مانند سازه های دریایی، میادین نفت و گاز، اسکله ها و … پیدا کرده است، هر چند بتن به عنوان ماده ای با دوام در محیط دریایی محسوب میگردد، اما خرابی هایی زیادی از سازه های بتنی گزارش شده است. وکهازطرف دیگر مزایایی بتن حاوی الیاف در تحمل بارهای ضربه ای، افزایش مقاومت فشاری و کششی، کاهش ترک خوردگی بتن دارد در صورت تایید بهبود دوام بتن حاوی الیاف، بتن الیافی می تواند مشکلات خوردگی آرماتور در این سازه ها را کاهش دهد. خوردگی آرماتورها یکی از مهمترین عوامل خرابی زود هنگام سازه های بتنی در سراسر جهان و مهمترین عامل در محیطهای گرم دریایی مانند خلیج فارس و دریای عمان است. و یکی از تهدید های عمده داوم این نوع سازه ها یون کلراید است.

Prof. Bruhwiler و همکاران با شبیه سازی رفتار خوردگی المانهای بتن مسلح به بررسی خوردگبتنی پرداختند. اثر شروع به خوردگی کلریدی، درجات مختلف آرماتور، پوشش، ضخامت و منطقه در معرض قرار گرفته شده در المانهای بتنی بررسی کردند و زمان شروع خوردگی را برای سه نوع آرماتور در ترکیبات مختلف بتن تعیین کردند.که نتایج نشان می دهد که میلگردهای فولادی با کارایی بالا ( فولاد ضد زنگ ) مقاومت در برابر خوردگی در المانهای بتنی را بهبود می بخشد. در موارد خاص، در معرض شرا،یط شدید قرارگرفتن استفاده از این نوع از میلگرد ممکن است از نقطه نظر اقتصادی با در نظر گرفتن تمامی جنبه های ( چرخه هزینه ها ) مفید باشد. (۴) در سال ۱۳۸۴ محققین شایانفر و قلعه نوی تحقیقی در زمینه اثرات خوردگی بر رفتار پیوستگی و مقاومت قطعات کششی بتن آرمه انجام دادند که تعداد زیادی نمونه تحت اثر خوردگی تسریع شده قرار داده شدند و رفتار نمونه ها با انجام آزمایش کشیدگی آرماتور بررسی گردیده است. که به نتایج زیر دست یافتند :

۱٫ برای نمونه هایی با قطر میلگرد یکسان هر چه قطر پوشش بتن کوچکتر باشد درصد خوردگی کمتری باعث بوجود آمدن اولین ترک طولی می شود و همچنین با اعمال درصد خوردگی کمتر، مقاومت پیوستگی بین فولاد و بتن ازبین می رود.

۲٫ برای نمونه ها با قطر بتن یکسان هر چه قطر میلگرد بزرگتر باشد، با اعمال درصدکمتر،خوردگی

اولین ترک طولی بوجود آمده و مقاومت پیوستگی نیز ازبین می رود.(زیرا سطح جانبی میلگرد بیشتر است).((۲

در سال ۱۳۸۳ آقای حسین جدیدیان آزمایش اعمال خوردگی تسریع شده بر نمونه هاسطوحیاستوانه ای با مختلف محصورشدگی توسط فولادهای عرضی را انجام داده اند. به این نتیجه دستمحصولاتیافتند که تولید خوردگی با زمان رابطه غیر خطی دارد و در زمانهای بالاتر سرعت تولید کاهش می یابد.( (۱

استفاده از پتانسیل نیم پیل در شتاب خوردگی (آرماتور در بتن ) دارای مزایای بسیاری است از جمله صرفه جویی در زمان و پول که به صورت آشکار می باشد. یکی از مزایای این روش ( پتانسیل نیم پیل) بیش از دیگر روشها توانایی سریع کنترل میزان خوردگی (آرماتور در بتن ) است. (۶)

در سال Amleh &Mirza 1999 تحقیقی در زمینه تاثیر خوردگی بر مقاومت پیوستگی انجام داده اند که این محققین با انجام آزمایش کشش بر روی نمونه های استوانه ای به طول یک متر و قطرمطالعات۱۰۰میلیمتر خود را انجام دادند که در این آزمایش نیز محققین با قرار دادن نمونه ها در محلول % ۵ آب نمک و اعمال

۲

خوردگی سریع به درجات مختلف خوردگی دست یافتند. که آنها دریافتند که در درجات بالای خوردگی یا کاهش وزن آرماتور، مقاومت پیوستگی فوق العاده کاهش بهیافته و % ۸ مقاومت اولیه می رسد. (۱)

و در سال Cabrera & Ghoddoussi 1992 تحقیقات دیگری در رابطه با کاهش مقاومت پیوستگی در اثر خوردگی انجام داده اند. که این آزمایش شامل دو بخش : آزمایش بیرون کشیدن آرماتور و آزمایش خمشی دو سری تیر با طول مهاری آرماتور متفاوت می باشد. همچنین از دو نوع سیمان معمولی و پوزولانی در آزمایش خود استفاده نمودند. که این محققین به این نتیجه رسیدند که مقاومت پیوستگی اندازه گیری شده در آزمایش بیرون کشیدن به شدت متاثر از درصد خوردگی می باشد.((۱

با توجه به تحقیقاتکهی Goto در سال ۱۹۷۱ انجام داده می توان گفت که در شکل گیری ترکهای اولیه در نمونه های کششی، بعد از ایجاد اولین ترک و با ادامه بارگذاری، چسبندگی بین بتن و آرماتور از بین می رود و بارها به آجهای آرماتور منتقل می شوند و سپس با افزایش بار، ترک های ریز در اطراف آرماتور قفل و بست بین آجهای آرماتور و بتن به علت کاهش سطح آرماتور ها و کوچک شدن آجها باعث کاهش ناگهانی مقاومت پیوستگی می شود. به علاوه ترک های طولی و عریض شدن آنها نیز کاهش پیوستگی سهیم می باشند، چرا که در این حالت سطح کمتری از آرماتور توسط بتن احاطه می شود. این کاهش مقاومت پیوستگی در نمونه های کششی در افزایش فاصله ترکها خود را نشان می دهد. (۱)

مطالعات اخیر نشان می دهد که الیاف در بتن مسلح نفوذپذیری آب را کاهش و سبب افزایش عمر سرویس می شود. و الیاف همچنین می تواند خوردگی آرماتور را در بتن مسلح کنترل کند. بنابراین به نظر می رسد که الیاف سبب اتصال کلراید ها و مهار انتقال آنها در بتن می شود. والیاف شروع خوردگی آرماتور در بتن را به تاخیر می اندازد.((۵ به غیر از افزایش مقاومت در برابر خوردگی، حضور الکیافهشپلی پروپیلن سبب نفوذپذیری، انبساط و انقباض حجمی بتن و به نوبه خود کاهش احتمال ترک خوردگی بتن می شود.((۸ استفاده از الیاف پلی پروپیلن سبب کاهش نفوذپذیری و موئینگی در بتن می گردد.((۷ خوردگی الیاف فولادی در شرایط نامساعد در مقایسه با خوردگی آرماتور های فولادی اثرات مخرب کمتری را به دنبال داشته و از اهمیت کمتری نیز برخوردار است.(Saeid kakooei (3و همکاران به مطالعه بررسی خوردگی میلگرد جاسازی شده در بتن مسلح الیافی پرداختند و به مقایسه نرخ خوردگی میلگرد با استفاده از نسبتهای حجمی مختلف و با اندازه های مختلف از الیاف پلی پروپیلن پرداختند. که با افزایش مقدار الیاف پتانسیل آرماتور از ۰ تا ۲۰ Kg /m^3

افزایش یافته است. الیاف پلی پروپیلن فرآیند شروع خوردگی را به وسیله جلوگیری از ترک خوردگی به تاخیر می اندازد که درنتیجه سبب کاهش نفوذ پذیری بتن می شود. (۸)

-۲ مشخصات مصالح مصرفی

۱-۲ سیمان
در این پژوهش از سیمان ۴۲۵-۱ کارخانه سیمان نهاوند استفاده شده است.

۲-۲ آب

آب مورد استفاده در طرح اختلاط ها از آب شرب شهر همدان تامین گردید. میزان ph این آب در حدود ۷/۵
غلظت می باشد و یون کلرآنید ۰/۰۱۳۴ درصد گزارش شده است.

۳

۳-۲ فوق روان کننده

فوق روان کننده مورد استفاده جهت تنظیم کارایی و ایجاد همگنی مناسب مخلوط از نوع فرا روان کننده و پلی کربوکسیلات با نام تجاریNE 320 Polycarboxylic Compolymer از شرکت دماوند سفید تهیه گردید.

۴-۲ ماسه

ماسه از نوع %۱۰۰ شکسته از معدن همه کسی همدان به همراه ماسه رودخانه ای از معدن آبگرم با نسبت مساوی مورد استفاده قرار گرفته است.

۵-۲ شن

شن مصرفی از نوع شکسته بوده از معدن همه کسی همدان وحداکثر اندازه اسمی شن بادامی مصرفی یک اینچ می باشد.

۶-۲ مشخصات الیاف مصرفی

الیاف مصرفی در این تحقیق از جنس فولادی و پلی پروپیلن می باشد. و از کارخانه ای در شهر زنجان تهیه گردیده است؛ که مشخصات آنها در جداول ۱-۲ و ۲-۲ زیر ملاحظه می گردد.

-۳ برنامه ساخت، طرح اختلاط

۱-۳ فرضیات و داده های تعیین نسبت های اختلاط
به منظور دستیابی به بتن های با مقاومت معمولی و مقاومت بالا دو نوع نسبت آب به سیمان انتخاب گردید. نسبت ۰/۵ برای مقاومت معمولی و نسبت ۰/۳۵ برای بتن با مقاومت های بالا در نظر گرفته شد تا بتوان اثر نسبت آب به سیمان بر رفتار بتن را مشاهده نمود. در هر یک ازنسبت های آب به سیمان سه تیپ بتن در نظر گرفته شد: تیپ α که بتن معمولی و تیپ β بتن با الیاف فولادی با دو میزان % ۰/۵ و% ۱/۵ الیاف فولادی بصورت وزنی وتیپ γ بتن با الیاف پلی پروپیلن با دو میزان % ۰/۱ و % ۰/۵ الیاف پلی پروپیلن بصورت وزنی در نظر گرفته شد. نمونه ها به دو سری تقسیم گردید در سری اول که شامل دو نسبت آب به سیمان می باشد از تیپ α یک طرح و از تیپ β دو طرح و از تیپ γ دو طرح و در مجموع ۱۰ طرح اختلاط در نظر گرفته شد. و در سری دوم که شامل دو نسبت آب به سیمان می باشد از تیپ α دو طرح و از تیپ β سه طرح و از تیپ γ سه طرح و در مجموع ۱۶ طرح اختلاط و برای هر طرح اختلاط یک نمونه استوانه ای و یک نمونه مکعبی در نظر گرفته شد. در حالت کلی ۲۶ نمونه استوانه ایو ۲۴ نمونه مکعبی ساخته شد.

۲-۳ کد گذاری طرح ها

کد گذاری بدین صورت انجام شده است که N مخفف Normal و معرف بتن ساده ( بدون الیاف ) است که مبنای مقایسه بتن ها می باشد و بتن شاهد نامیده شده است. FRCمخففFiber Reinforced Concrete وSF مخفف Steel Fiber و معرف الیاف فولادی وPF مخففPolypropylene Fiber و معرف الیاف پلی پروپیلن می باشد.

اعدادی که در مقابل هر طرح نوشته شده است بیانگر درصد الیاف آن طرح می باشد. بر این اساس جدول زیر ارائه شده است و این کدها در هر نسبت آب به سیمان تکرار می شوند و برای نمونه های استوانه ای C و
مکعبی B در نظر گرفته شده است که در جدول ۳-۲ نشان داده شده است:
به عنوان مثال C5 FRC+PF0.1%-0.5 –C5 کد طرح بتن الیافی حاوی % ۰/۱ الیاف پلی پروپیلن با نسبت آب به سیمان ۰/۵ و شماره ۵ استوانه ای می باشد.

۳-۳ مقادیر مصالح مصرفی در طرح اختلاط ها

مقادیر هر یک از مصالح مصرفی در طرح اختلاط های بتنی به همراه کد اختصاص داده شده به آن ها در جدول۳و-۲- ۳ ۱ نشان داده شده است.

-۴ آزمایشات

۱-۴ مقاومت فشاری
در جدول ۱-۴ نتایج مقاومت فشاری۲۸ روزه سری اول و در جدول ۲- ۴ نتایج مقاومت فشاری۲۸ روزه سری دوم

نشان داده شده است.

۶

و در حالت کلی افزایش مقاومت فشاری در نمونه های سری اول FRC+PF0.5%-0.5-B5 و در نمونه های سری دوم در N-0.5-B5 مشاهده می گردد که تا حدودی در نمونه های سری اول می توان به این نتیجه رسید که الیاف پلی پروپیلن بر افزایش مقاومت فشاری تاثیر داشته است.

۲-۴ آزمایش نیم پیل

این آزمایش فقط بر روی نمونه های سری اول بر اساس استاندارد ASTM C876 انجام شده است. در ابتدا تمامی نمونه های استوانه ای در شرایط آزمایشگاهی در داخل حوضچه آب در مدت زمان ۲۸ روز نگهداری شده اند سپس نمونه ها در محلول آب نمک با غلظت %۵ پس از زمان۷ روز آزمایش نیم پیل انجام گردید سپس پس از گذشت زمان۲۱ روز یعنی ۲۸ روزه مورد آزمایش نیم پیل قرار گرفتند. نحوه انجام آزمایش بدین گونه می باشد که در ابتدا یک سر سیم را به میلگرد وصل کنیم و سر دیگر سیم را به کمک یک الکترود به سطح بتن مرطوب می چسبانیم و در این فاصله ولت متری را قرار می دهیم، اختلاف پتانسیل را بر صفحه دستگاه مشاهده می نماییم و این عدد را یادداشت می کنیم.

که نتایج بدست آمده در جدول۷-۴ ارائه گردیده است. دراین آزمایش الکترود مورد مصرف Ag/AgC5/13 mol بوده که برای بررسی نتیایج باید به الکترود Cu/CuSo4 تبدیل شوند.
اصلاح پتانسیل قرائت شده با توجه به نوع الکترود:

Cu/CuSo4= (Ag/AgCl3.5 mol)-165

نتایج در جدول ۲-۴ نشان داده شده است.

در محدوده پتانسازیل های کوچکتر mv 350 -، خوردگی به احتمال %۹۰ رخ می دهد.

– در محدوده پتانسیل های بین mv 350 -تا mv200 -، احتمال خوردگی با عدم قطعیت روبروست.
– در محدوده پتانسازیل های بزرگتر ۲۰۰احتمال-mv، خوردگی به %۹۰ رخ نمی دهد.

و با توجه به توضیحات بالا در تمامی نمونه ها پتانسیل ها کوچکتر از mv – 350 می باشند یعنی خوردگبهی احتمال %۹۰ رخ می دهد.
همانطور که مشاهده می گردد بجز نمونه های FRC+SF1.5%-0.5 و FRC+SF0.5%-0.35 و FRC+PF0.1%-
۰٫۳۵ازبه۲۸ ۷ روزه میزان پتانسیل افزایش یافته (کوچک شدن عدد منفی) است.
برای بررسی بیشتر باید مدت زمان بیشتری در نظر گرفت.

در شکل۱-۴تغییرات پتانسیل نیم درپیل ۷ روزه و ۲۸ روزه نشان داده شده است.

۳-۴ خوردگی تسریع شده

الف) خوردگی تسریع شده در نمونه های سری اول

محلول آب نمک در حوضچه مورد نظر آماده می شود و نمونه ها ی سری اول داخل آن قرار داده می شوند باید سطح نمونه ها تقریبا دو سانتی متر خارج از محلول باشد تا از نفوذ یون کلر جلوگیری گردد. نمونه ها با ولتاژ ۲۴ ولت و شدت جریان ۰/۲۲ آمپر به منبع تغذیه متصل شدند. سپس سیم مثبت به سر میلگردها (آند) و سیم منفی به قطعه مسی (کاتد) متصل می شوند. مدار به صورت سری بر اساس مقاله آقایAhmad . Shamsad بسته می شود ودر شکل۲-۴ مدار بصورت سری در نمونه های سری اول نشان داده شده است. که البته در همین مقاله مدت زمان اعمال خوردگی را مشخص نکرده اند.

نمونه های سری اول تحت آزمایش خوردگی تسریع شده قرار داده می شوند سپس به روش دونیم شدن میلگرد داخل نمونه هابیرون آورده شده وزن از دست رفته آنها محاسبه می گردد. سپس با فرمول فارادی
میزان خوردگی محاسبه شده و در جداول نشان داده شده است.

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 12700 تومان در 16 صفحه
127,000 ریال – خرید و دانلود
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد