بخشی از مقاله
چکیده
دوام، عمرمفید و عملکرد سازههای بتن مسلح در معرض مناطق دریایی مانند جنوب ایران که در معرض خوردگی ناشی از نفوذ یون کلرید هستند، از اهمیت زیادی برخوردار است. خوردگی ناشی از نفوذ یون کلرید در بتن موجب تخریب سازههای بتن مسلح مانند پلها و اسکلهها میشود. بنابراین، بررسی روشهای تعمیر و نگهداری سازههای بتن مسلح در معرض خوردگی به منظور کاهش هزینههای چرخه عمر و افزایش عمرمفید و دوام این سازهها حائز اهمیت میباشد.
در این تحقیق، در بخش مدلسازی عددی، مدل عددی یک ستون بتنی مسلح تحت تاثیر خوردگی با استفاده از نرمافزار المان محدود به منظور بررسی تاثیر خوردگی و روشهای مختلف تعمیر و نگهداری در جلوگیری از تخریب زودرس سازههای بتن مسلح در منطقه خلیجفارس ایجاد شده است. در این مدلسازی، از نتایج آزمایشگاهی و مدلسازی عددی ضریب انتشار یون کلرید در بتن و غلظت کلرید سطحی در مرحله شروع خوردگی حاصل از آزمونههای بتنی با نسبتهای آب به سیمان مختلف در ناحیه جزرومدی خلیج فارس، ارائه شده توسط نویسندگان مقاله، و مدل عددی شدت جریان خوردگی در بتن در مرحله گسترش خوردگی، موجود در ادبیات فنی، استفاده شده است.
مدل المان محدود ستون بتنی مسلح تحت تاثیر خوردگی، درصد خوردگی میلگرهای طولی و عرضی و عرض ترکخوردگی پوشش بتنی را در طول زمان مورد ارزیابی قرار میدهد. همچنین، تاثیر استفاده از دو روش تعمیر شامل استفاده از شاتکریت و استفاده از پوشش سطحی پلی اورتان روی سطح خارجی بتن را مورد بررسی قرار میدهد.
-1 مقدمه
در سالهای اخیر، سازههای بتن مسلح بسیاری در اثر خوردگی میلگرد در بتن در مناطق دریایی به دلیل هجوم
یون کلرید به داخل بتن، دچار تخریب شدهاند. بنابراین بررسی روشهای مختلف تعمیر و نگهداری سازههای بتن مسلح در مناطق خورنده مانند خلیج فارس به منظور افزایش دوام و عمرمفید این سازهها و کاهش هزینههای بازسازی و تخریب سازه اولیه حائز اهمیت است. برای جلوگیری از نفوذ افزاینده یون کلرید به داخل بتن میتوان از راهکارهای مختلف شامل شاتکریت کردن سطح بتن یا افزایش ضخامت پوشش بتنی پس از شروع ترکخوردگی، تزریق اپوکسی به داخل ترکهای سطحی بتن، استفاده از میلگردهای از جنس پلیمر مسلح شده به الیاف 1 - FRP - ، استفاده از میلگردهای زنگنزن و استفاده از پوششهای سطحی مختلف نام برد.
چو و همکاران[1] 2 تاثیر افزایش ضخامت پوشش بتنی روی خوردگی میلگردها ناشی از نفوذ یون کلرید را مورد
بررسی قرار دادند. نتایج آنها حاکی از آن است که با افزایش ضخامت پوشش بتنی، شدت جریان خوردگی کاهش
وابسته نیست. علاوه بر این، در تحقیق دیگیری اینرایت و همکاران[2] 3 تاثیر استفاده از شاتکریت را به عنوان روش تعمیر سازههای بتنی در معرض یون کلرید پیشنهاد کردند. باید قبل از استفاده از این نوع تعمیر، آسیب ناشی از خوردگی میلگرد به کمک پاشش ماسه4 روی میلگردها از بین برود. پاشش ماسه موجب میشود که فرآیند خوردگی میلگرد متوقف شود و سپس، لایه شاتکریت اعمال شود. در این حالت، تیر آسیب دیده ناشی از خوردگی همانند تیر بدون خوردگی عمل کرده و پس از مدتی دوباره زمان شروع خوردگی آغاز میشود.
نتایج نشان داده است که روش تعمیر شاتکریت، تاثیر کمی روی تابع خرابی در آنالیز احتمالاتی دارد. خانزاده و همکاران [3] تاثیر استفاده از پوششهای سطحی مختلف را روی سطح خارجی بتن، به منظور کاهش نفوذ یون کلرید به داخل بتن را در ناحیه جزرومدی منطقه خلیج فارس مورد بررسی قرار دادند. نتایج حاکی از آن است که پوششهای سطحی پلی اورتان - PU - وآلفاتیک اکریلیک - AA - بهترین عملکرد را در کاهش ضریب انتشار یون کلرید در بتن نسبت به آزمونه شاهد داشته است.
به منظور انجام عملیات تعمیر و نگهداری سازههای بتنی مسلح، باید پدیده خوردگی و چگونگی نفوذ یون کلرید به داخل بتن را شناخت. خوردگی میلگرد در بتن ناشی از نفوذ یون کلرید در بتن دارای دو مرحله است:
الف- مرحله شروع خوردگی
در این مرحله نفوذ یون کلرید موجود در آب دریا به داخل بتن از سطح بتن آغاز میشود و تا هنگامیکه غلظت یون کلرید روی سطح آرماتور به مقدار بحرانی غلظت یون کلرید - Ccr - برسد، ادامه مییابد. این مرحله نیازمند اکسیژن و رطوبت کافی در محیط میباشد. غلظت یون کلرید بحرانی به عوامل مختلفی شرایط محیطی دما و رطوبت نسبی و غلظت یون کلرید موجود در آب وابسته است .[4] زمانیکه غلظت یون کلرید روی سطح میلگرد به مقدار بحرانی خود میرسد، زمان شروع خوردگی - Tcorr - نامیده میشود
