بخشی از مقاله
چکیده
ناحیه خلیج فارس در جنوب ایران، به دلیل شرایط خاص جغرافیایی، یکی از مستعدترین نواحی برای نفوذ یون کلرید در بتن و خوردگی میلگرد میباشد. نادیده گرفتن دوام بتن در این ناحیه باعث ایجاد هزینههای گزاف قبل و بعد از دوران بهره برداری از سازه میشود. در این مقاله، آزمونهها با نسبت آب به سیمان مختلف، استفاده از انواع پوزولان با درصدهای متفاوت جایگزینی سیمان، کاربرد انواع سیمان، اندازه ضخامت بتن روی میلگرد، روشها و مدت زمان عمل آوری بتن، انواع پوشش حفاظتی و همچنین ارزیابی مدلهای تخمین عمر مفید بتن مسلح به کمک انواع آزمایشات و اصلاح مدل fib بیان شده است.
در این بررسی اثر مناطق مختلف قرارگیری بتن نسبت به تراز آب دریای خلیج فارس بر روی دوام، مقاومت فشاری، میزان نفوذ و غلظت یون کلرید،کیفیت بتن و میزان خوردگی و خواص بتن مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج این مطالعه نشان داد منطقه جزر و مدی از نقطه نظر دوام دارای شرایط بسیار حساس در محیط دریایی است و نسبت آب به سیمان اثرات قابل ملاحظه ای بر کنترل خوردگی و تعویق زمان آن دارد، همچنین افزودنیها میتوانند به دوام و نفوذ پذیری بتن در مناطق مورد تهاجم کمک نمایند.
.1 مقدمه
بتن به دلیل مقاومت بالا در مقابل آب و سهولت شکل دادن به آن، برای ساخت اجزای مختلف سازه و همچنین سهولت دسترسی و ارزانی به عنوان پرمصرف ترین مصالح مهندسی در جهان مورد استفاده قرار گرفته است .[10] خلیج فارس یکی از مستعدترین مناطق از لحاظ خوردگی آرماتور در سازههای بتنی، نسبت به مناطق آبی و دریاهای دیگر میباشد. با توجه به عوامل موثر در دوام بتن در این منطقه، شاهد خرابیهای بسیاری به ویژه در سازههای ساحلی هستیم که علت آن عدم توجه به دوام در طراحی و تعمیرات که دلیل اصلی خرابیها میباشد، است.
بیشترین و کمترین درجه حرارت 50 و 3 درجه سانتیگراد و بیشترین و کمترین رطوبت نسبی، 95 و 5 درصد در این ناحیه گزارش شده است. تفاوت زیاد موجود بین حداکثر و حداقل رطوبت و دمای محیط موجب میشود تا بتن به دلیل ایجاد تنش های حرارتی و مکانیکی ترک خورده و باعث راحتی ورود یونهای مهاجم شود . استفاده از مصالح و اجزای نامناسب در ساخت بتن، ضعف در ساخت و عمل آوری، نداشتن علم کافی در مورد مکانیزمهای خرابی و علل و تخریب سازههای بتنی مسلح، موجب مشکلات عمده در این منطقه شده است 3]و.[15
ساخت بنادر عظیم و هزینه کلان و شرایط محیطی بسیار مخرب برای سازههای بتنی به علت دما و رطوبت زیاد و یونهای محلول در آب در حاشیه خلیج فارس این الزام را به وجود میآورد که در راستای طراحی سازههایی بادوام و همچنین مدیریت و نگهداری پس از ساخت، ابزاری برای بررسی کمی دوام بتن مسلح در این منطقه در دست باشد. مدلهای تخمین عمر مفید خدمت رسانی یکی از این قبیل ابزارها بوده و در صورت برخورداری از دقت و صحت مناسب نقش بسیار مهمی در کاهش هزینههای طراحی، تعمیرات و نگهداری ایفا میکند .[6]
شرایط قرارگیری سازههای بتنی در محیط دریایی نقش مهمی در نفوذ کلرید ایفا میکند. یک بررسی کمی تجربی به منظور تعیین میزان نفوذ کلرید به داخل بتن وجود دارد. با توجه به عناصر ساختاری در رابطه با سطح آب دریا 5 منطقه قرارگیری شامل منطقه پاشش، جزر و مدی، غوطه وری، خاک و اتمسفری میتواند مطرح شود. در هر یک از این مناطق مکانیزم نفوذ یون کلرید به بتن متفاوت است و شرایط محیطی از قبیل رطوبت، دما، باد و تابش خورشید تاثیر گذار است.>13@ در این مقاله، پارامترهای دوام بتن در شرایط قرارگیری سازههای بتنی در محیط دریای خلیج فارس و مدلهای تخمین عمر بیان شده است.
.2 تعیین میزان نفوذ یون کلرید در نواحی مختلف قرارگیری بتن از سطح دریا
حقو و همکاران در سال 2007 یک طبقه بندی منطقه ای از آب و هوا و زمین شناسی ناحیه خلیج فارس در سطح کلان، مزو و میکرو ارائه داده اند. در این مناطق نوع مواجه سازههای بتنی که خواستار شیوههای بتن ریزی مناسب میباشد، نشان داده است. نویسندگان این مناطق را همراه با چالشهای بتن ریزی در محیط خلیج فارس شناسایی میکنند که بیشتر در ارائه یک کد بتن محلی است، ساختار بادوام تر را تضمین میکند. علاوه بر این نویسندگان مزو، میکرو و آب و هوا را بر اساس نزدیکی سازه ها از دریا شناسایی کرده اند .>14@
در پژوهشی که توسط قدس و همکاران در سال 2005 صورت گرفت، نمونه منشور بتن با ابعاد 15×15×60 سانتیمتر با محتویات میکروسیلیس 0 - و 7/5 و - 12/5 درصد و نسبت ./4 - و - ./5 ساخته شد. پس از 28 روز عمل آوری در محلول اشباع هیدروکسید کلسیم، به مدت سه ماه در 5 منطقه از جمله پاششی، جزر و مدی، غوطه وری، خاک و اتمسفری در خلیج فارس قرار گرفته اند، و سپس محتویات کلرید در اعماق مختلف از سطح قرارگیری تعیین شد.[13]
این مطالعه با هدف بررسی اثر 5 شرط قرارگیری در معرض یون کلرید به بتن انجام و مقادیر ضریب نفوذ یون کلرید - - و غلظت کلرید سطح - - مشخص شد. نتایج نشان داده است: ضریب نفوذ یون کلرید به بتن در شرایط مختلف قرارگیری پیروی میکند از :
- اتمسفر - - خاک - - غوطه وری - - پاشش - - جزر و مد -
غلظت کلرید سطح بتن در شرایط مختلف قرارگیری پیروی میکند از :
- خاک - - اتمسفر - - جزر و مد - - غوطه وری - - پاشش -
بر اساس داده های تجربی و با توجه به پوشش محاسبه شده توسط مدل DuraPGulf، منطقه جزر و مدی از نقطه نظر دوام دارای شرایط بسیار شدید در محیط دریایی است .[13]
ناحیه پاشش
در تحقیقی که توسط شکرچی زاده و همکاران در سال1391 انجام شد، با ساخت آزمونههای بتنی مسلح با نسبت آب به سیمان مختلف - ./35 و./4 و./45 و - ./5 واقع در شرایط رویارویی پاشش در منطقه خلیج فارس، وضعیت خوردگی آرماتور با استفاده از جریان ماکروپیل، پتانسیل نیم پیل و نرخ خوردگی آرماتور در طول 18 ماه بررسی شد. کاهش نسبت آب به سیمان اثرات قابل ملاحظه ای بر کنترل خوردگی و تعویق زمان شروع خوردگی داشت.
بر اساس نتایج به دست آمده از این تحقیق با بررسی مقدار پتانسیل نیم پیل و جریان ماکروپیل و مقایسه آنها با روش اندازه گیری نرخ خوردگی معلوم شد که روشهای پتانسیل نیم پیل و جریان ماکروپیل دارای دقت مناسبی در اندازه گیری زمان شروع خوردگی میباشند. مقدار کلر بحرانی برای شروع خوردگی در ناحیه پاشش ./11 درصد وزنی بتن در شرایط محیطی خلیج فارس تخمین زده شد و استفاده از بتن با نسبت آب به سیمان زیاد در سازههای بتنی در منطقه خلیج فارس موجب بروز پدیده خوردگی زود هنگام در این سازه میشود. در اجرای سازههای مهم، دو عامل ضعف در کنترل کیفی و ضخامت پوشش کم موجب خوردگی سریع میشود .[9]
ناحیه خاک
ساداتی و همکاران در سال 2015 به بررسی اثر پوشش سطحی بر دوام بتن و قرار گرفتن در معرض خاک ساحلی خلیج فارس پرداختند. در آن تحقیق بتن با مقاومت معمولی با ./5 و مقاومت 28 روزه مکعبی 33/9MPa برای ریختن به قالب استفاده شد. نمونهها در آزمایشگاه ساخته و به مدت 28 روز در آب آهک عمل آوری شده اند و پس از آن به سایت منتقل شدند. پوشش، اعمال شده و نمونهها در خاک جاسازی شده اند.
نمونه برداری در سنین 9، 36و 88 ماه برای نظارت بر غلظت عمق کربناته و تعیین میزان نفوذ یون کلرید به بتن انجام شد. بر اساس یافته ها: کربناته کمی برای بتن مرجع و نمونه پوشش داده شده با سیمان بر اساس پوشش مشاهده شده است. کربناته ناچیز برای نمونه پوشش داده شده با اکریلیک آلیفاتیک، پلی اورتان و قیر و امولیسون لاستیک دیده شده است. در طول زمان قرارگیری افزایش غلظت یون کلر در نمونه پوشش داده شده نشان میدهد که عملکرد پوشش های سطحی در برابر نفوذ یون کلرید به بتن یک پدیده وابسته به زمان است و تنوع در نفوذ
