whatsapp call admin

مقاله حفاظت کاتدی سازه های بتنی در محیط آب دریا به روش اعمال جریان

word قابل ویرایش
10 صفحه
10700 تومان
107,000 ریال – خرید و دانلود

حفاظت کاتدی سازه های بتنی در محیط آب دریا به روش اعمال جریان
چکیده
حفاظت کاتدی تنها روش برای حفاظت طولانی مدت بتن های مسلح در برابر خوردگی می باشد.سایر روشهای مقابله با خوردگی بتن دارای مشکلات اجرایی بوده و یا اینکه قادر به حفاظت طولانی مدت بتن نیستند.حفاظت کاتدی روش جدید مقابله با خوردگی بتن محسوپ می شود.بر اساس تجارپ موجود این تکنیک بخوبی می تواند بطور طولانی مدت با خوردگی بتن در محیط های خورنده مقابله کند.یکی از خورنده ترین محیط های دریایی ،ناحیه پاشش آپ می باشد.در این ناحیه ترو خشک شدن ، غلظت بالای اکسیژن ، ضربات موج دریاو دمای سطح آپ از عوامل مهم خوردگی محسوپ می شوند.در دهه اخیر با توجه به کارآیی بالای حفاظت کاتدی در جلوگیری از خوردگی بتن های مسلح در محیط های دریایی ، استقبال ویژه ای ازاین تکنیک شده است .حفاظت کاتدی به دو روش قابل اجرا می باش که شامل روش اعمال جریان و روش آند فدا شونده می باشد.با توجه به گستردگی موضوع در این مقاله فقط روش اعمال جریان مورد بررسی قرار می گیرد.
کلمات کلیدی :خوردگی – بتن – حفاظت کاتدی – اعمال جریان
مقدمه
برای فراهم آوردن استحکام کششی لازم ، بتن توسط آرماتورهای فولادی مسلح می شود. این موضوع سبپ جلوگیری از شکست بتن در اثر نیروهای کششی و پیچشی حاصل از باد، بارهای مرده ، سیکل های حرارتی و بار ترافیک در پل هاو سازه های مختلف می شود.بهر حال در اثر خوردگی آرماتورها، محصولات خوردگی موجپ از دست رفتن اتصال بین بتن و فولاد شده و منجر به افزایش حجم و ورقه ای شدن بتن خواهد شد.علاوه بر این خوردگی آرماتورها موجپ کاهش ظرفیت تحمل بار آنها خواهد شد و این موضوع مخصوصا در بتن های پیش تنیده از اهمیت بیشتری برخوردار است .
فولاد معمولا در بتن از لحاظ خوردگی در حالت غیر فعال یا پیسیو(passive) قرار دارد ولی هنگامیکه بتن در محیط آپ دریاو یا سایر محیط های خورنده مشابه قرار می گیرد، بر اثر نفوذ کلرید به داخل بتن و رسیدن آن به سطح آرماتورها، لایه غیر فعال سطح آرماتورها از بین می رودو دچار خوردگی و حفره دار شدن می شود.
کربناته شدن بتن یکی دیگر از دلایل خوردگی آرماتورها محسوپ می شود.در این حالت بر اثر کربناته شدن بتن ، حالت قلیایی آن از دست می رودو توسط ماده ای با حالت خنثی جایگزین می شود.بنابر این ادامه یافتن این روندو رسیدن آن به سطح آرماتورها موجپ قرار گیری فولاد در محیط خنثی شده و حالت پسیو خود را از دست می دهدو خوردگی بسرعت در آرماتورها رخ خواهد داد.با این وجود سرعت خوردگی در حالت کربناته شدن کمتر از حالت نفوذ کلریدها می باشد.سرانجام بر اثر انبساط حاصل از محصولات خوردگی ، بتن دچار ترک خوردگی شده و سطح آرماتور بطور مستقیم در تماس با محیط خورنده قرار می گیرد.این حالت بیشتر در بتن هایی که در مناطق گرمسیرو دریایی قرار دارند رخ می دهد. به عبارت دیگر درجه حرارت ، رطوبت هوا، مقاومت ویژه بتن و آلودگی هوا از عوامل موثر بر کربناته شدن محسوپ می شود.
یکی ازروشهای جلوگیری از خوردگی فولاد در بتن ، بکارگیری بتن های با کیفیت مناسپ و ضخامت کافی بر روی آرماتورهای فولادی می باشد.برای مثال زمان لازم برای عبور یونهای کلرید از ضخامت ٢ اینچ بتن ، چهار برابر زمان لازم برای عبور این یونها از ضخامت یک اینچ می باشد. بر اساس (American Concrete Institute)٣١٨ ACI حداقل ضخامت بتن بر روی آرماتورهای فولادی باید١.۵ اینچ باشد [١].
کیفیت بتن در ارتباط با نسبت آپ به سیمان (w.c)می باشد.این نسبت بایستی به اندازه کافی پائین باشد تا از نفوذ نمک های کلریدی و گسترش کربناته شدن به داخل بتن جلوگیری نماید.نسبت w.c برای کاهش سرعت کربناته شدن بایستی کمتر از٠.۵ و برای به حداقل رساندن نفوذ کلریدها بایستی کمتر از٠.۴ باشد.بتن های با نسبت w.c پائین به روشهای زیر ساخته می شوند.
١- افزایش مقدار سیمان در بتن
٢- کاهش مقدار آپ سیمان با استفاده از superplasticizers، و یا بکار گیری مقدار بیشتری fly ash، slag،و یا دیگر مواد سیمانی پارامتر دیگری که درکیفیت بتن تاثیر دارد، زمان بعمل آوری آن در حالت مرطوپ می باشد.برای بتنی با نسبت آپ به بتن ٠.۴ حداقل ٧ روز در دمای ٧٠ درجه فارنهایت ، بعمل آوری مرطوپ نیاز می باشد در حالیکه برای بتنی با نسبت آپ به سیمان ٠.۶ شش ماه برای بعمل آوری مرطوپ لازم است .بر اساس مطالعات انجام شده نفوذ پذیری بتن به مقدار قابل ملاحظه ای با افزایش زمان بعمل آوری کاهش می یابد.بنابر این افزایش زمان بعمل آوری بتن موجپ افزایش مقاومت بتن در برابرخوردگی خواهد شد.
افزایش برخی افزودنیها به بتن موجپ افزایش مقاومت خوردگی بتن می شود. افزودن Silica fume, fly ash وblast furnaceslag موجپ کاهش نفوذ پذیری بتن در برابر یونهای کلرید می شود.افزودن بازدارنده های خوردگی مثل نیترات کلسیم ، موجپ جلوگیری از خوردگی بتن در حضور یونهای کلرید می شود[۴].
از روشهای دیگر حفاظت بتن در برابر خوردگی می توان از بکارگیری مواد ضد آپ ، غلافهای محافظ بتن ، آپ بند کننده های بتن و اعمال پوشش اپوکسی بر روی آرماتورها را نام برد[٣].
روشهای اشاره شده نمی تواند بطور کامل موجپ جلوگیری ازخوردگی فولاد در بتن شودو حتی در استانداردهای موجود نیز به آن اشاره شده است . بر اساس ٢٢٢ ACI این مواد نمی تواند موجپ حفاظت طولانی مدت بتن شودو یا مواد آپ بند کننده بتن هر چهار الی پنج سال بایستی مجددا اعمال شود.به عبارت دیگر اگر بتن در محیط خورنده قرار داشته باشد، روشهای اشاره شده موجپ حفاظت موقت آرماتورها در برابر خوردگی می شود[٢]. تنها روشی که می تواند در دراز مدت آرماتورهای فولادی را در برابر خوردگی حفاظت نماید روش حفاظت کاتدی می باشد.همچنین هنگامیکه خوردگی آرماتورهای فولادی شروع شود، روشهای تعمیراتی در کنترل خوردگی بتن موثر نمی باشد.متداول ترین روش تعمیر بتن زدودن بتن های آسیپ دیده ، تمیز کردن سطح آرماتورهاو سپس وصله کردن محل مزبور با سیمان پرتلند است . این روش حتی موجپ تشدید خوردگی می شود زیرا ناحیه تعمیر شده دارای غلظت پائینی از یون کلر بوده و نواحی باقیمانده قبلی دارای غلظت بیشتری از یون کلر می باشند.بنابر این در محیط دریاو در حضور یون کلر بین دو ناحیه مزبور پیل گالوانیگی تشکیل شده و موجپ تشدید خوردگی در نواحی اطراف وصله تعمیر شده خواهد شد.در دهه اخیر روش حفاظت کاتدی بتن بطور گسترده ای برای حفاظت خوردگی دراز مدت بتن های مسلح در محیط های دریایی بکار می رود.این روش به دو صورت قابل اجرا می باشد که شامل روش اعمال جریان و روش آند فدا شونده می باشد.
هر دو روش بطور موفقیت آمیز در نواحی اتمسفری ، پاشش آپ و جزرو مدی سازه های بتنی در محیط دریا بکار رفته است .ناحیه پاشش آپ به دلیل ترو خشک شدن متناوپ ، وجود اکسیژن کافی ، دمای بالاترو غلظت بالای یون کلر، یکی از خورنده ترین محیط های دریایی محسوپ می شود.شدت خوردگی در ناحیه جزرو مدی و اتمسفری به ترتیپ کمتر می شود.در شکل (١) نمونه ای از خوردگی و انهدام بتن در ناحیه پاشش آپ دیده می شود.با توجه گستردگی مبحث حفاظت کاتدی بتن های مسلح ، در این مقاله روش حفاظت کاتدی به روش اعمال جریان توضیح داده می شود.
حفاظت کاتدی بتن های مسلح
حفاظت کاتدی بتن های مسلح به دو طریق زیر انجام می شود.
١- بکارگیری آندهای اعمال جریان الکتریکی
٢- بکارگیری آندهای فدا شونده
آندهای بکار رفته در روش اعمال جریان معمولا از نوع خنثی بوده و در برابر خوردگی مقاوم هستند.همچنین بدلیل آنکه جریان حفاظت کاتدی توسط ترانس رکتیفایر تامین می شود، بنابراین جریان و پتانسیل سیستم حفاظت کاتدی قابل کنترل می باشد. همانطور که قبلا اشاره شد، شدت خوردگی در نواحی اتمسفری ، پاشش آپ ، ناحیه جزرو مدی و غوطه وری بسیار با یکدیگر متفاوت می باشد.بنابر این با استفاده از روش اعمال جریان می توان دانستیه جریانهای حفاظت کاتدی مختلف در نواحی مذکور اعمال کرد.در این حالت نیاز آندهای بکار رفته در سه ناحیه مزبور نبایستی هیچگونه تماس الکتریکی با یکدیگر داشته باشند و جریان عبوری از هر کدام توسط جعبه کنترل جریان (Current Control Box)تنظیم می شود.این جعبه شامل سه مقاومت الکتریکی متغیر مطابق شکل (٢)می باشد.
هر کدام از این مقاومت ها بطور سری با آندهای یکی از نواحی فوق الذکر قرار داردو جریان آنرا تنظیم می کند[٧].
از آنجائیکه آندهای روش اعمال جریان در برابر خوردگی مقاوم هستند بنابر این طول عمر این سیستم به مراتپ بیشتر از روش آند فدا شونده می باشد.هنگامیکه ازپوشش های هادی جریان الکتریکی و یا توریهای تیتانیومی استفاده می شود(این نوع آند در قسمت بعدی توضیح داده می شود)عمر سیستم حفاظت کاتدی به ترتیپ کمتر از ١٠ سال و بیش از٧۵ سال می باشد.
در روش آند فدا شونده ، جریان حفاظت کاتدی در اثر اختلاف پتانسیل الکتروشیمیایی بین آندو کاتد بوجود می آید و بنابر این نیازی به منبع تغذیه یا ترانس رکتیفایر ندارد.همچنین در این روش آندها مستقیما به آرماتورها متصل می شوندو مثل روش اعمال جریان با مشکل احتمال ایجاد اتصال کوتاه بین آندو کاتدو لزوم عایق سازی آنها از یکدیگر مواجه نیست .بتن هایی که در آنها آرماتورها تحت تنش کششی قرار دارند، بکارگیری روش آند فدا شونده توصیه می شود.در این حالت اگر از روش اعمال جریان استفاده شود، ممکن است بر اثر اعمال جریان بیش از حدو یا پتانسیل نامناسپ ، تردی هیدروژنی (hydrogen embrittelment) در آرماتورها رخ دهد[۵].
حفاظت کاتدی به روش اعمال جریان
برای آنکه سیستم حفاظت کاتدی بتواند بطور موفق بر روی آرماتورهای فولادی اعمال شود، بایستی کلیه آرماتورها اتصال الکتریکی با یکدیگر داشته باشند.در این رابطه آرماتورهای فولادی بایستی قبل از مدفون شدن در بتن ، توسط سیم های فولادی به یکدیگر متصل شوند.هنگام طراحی روش اعمال جریان برای شرایط پاشش آپ و جزرو مدو پاشش آپ بایستی امکان نشت جریان حفاظت کاتدی بداخل آپ دریاو بروز تداخل جریان در نظر گرفته شود. در این حالت ممکن است بر اثر ضربات مکانیکی ناشی از برخورد قایق هاو یا اجسام شناور با بدنه بتنی ، پوشش بتنی موجود بر روی قسمتی از آندها برطرف شده و آند مستقیما با آپ دریا در

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 10700 تومان در 10 صفحه
107,000 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