بخشی از مقاله
چکیده
افزودن ترکیبات پوزولانی به طرح اختلاط بتن در زمرهی اقتصادی ترین و موثرترین روش های افزایش مقاومت به خوردگی آرماتورهای فولادی در بتن به شمار می آید. در این پژوهش ترکیبات پوزولانی خاکستر بادی و میکروسیلیس در مقادیر بهینه ٢٥ و ١٠ درصد وزنی سیمان به طرح اختلاط اضافه شد و نمونه های بتنی مسلح ساخته شده، تحت آزمون تسریع شده یون کلر - RCIP - در الکترولیت ٥/٣% کلرید سدیم به مدت ٣٥٦ ساعت در پتانسیل خارجی ٣٢ ولت قرار گرفتند.
جریان خوردگی فولاد در بتن هر ساعت یک بار اندازه گیری و ثبت گردید. نتایج تجربی جریان خوردگی با استفاده از شبکه های عصبی مدل گردید. جهت تحلیل جریان خوردگی از روش حل الگوریتم پس انتشار - Feed forward back - propagation استفاده شد، سپس نتایج تجربی و مقادیر مدل شده جریان خوردگی بر اساس معیاری از خطا مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج، تطابق خوبی میان داده های جریان خوردگی و مدل شبیه سازی شده را نشان می دهد.
١. مقدمه
سازه های بتنی مسلح واقع در مناطق دریایی و ساحلی از نقطه نظر دوام، پایایی و جنبه های اقتصادی از اهمیت بالایی برخوردارند ]١.[ مهمترین مکانیزم تخریب این نوع سازه ها خوردگی آرماتور فولادی در بتن می باشد ]٢.[ در محیط قلیایی بتن pH - بین ٥/١٢ تا ٥/١٣ - ، لایه رویین بر روی سطح آرماتور تشکیل می گردد و آرماتور را حفاظت می نماید.
با نفوذ یون کلر و دی اکسید کربن لایه رویین از بین می رود و انبساط محصولات خوردگی باعث انهدام بتن می گردد]٣-١.[ از جمله روش های اقتصادی و موثر افزایش مقاومت به خوردگی بتن مسلح می توان به افزودن ترکیبات پوزولانی همچون خاکستر بادی و میکروسیلیس به طرح اختلاط اشاره نمود]٧-٤.[ ترکیبات پوزولانی باعث شبیه سازی جریان خوردگی آرماتور فولادی در بتن حاوی ترکیبات پوزولانی توسط شبکه ی عصبی مصنوعی افزایش چگالی بتن، یکنواختی، کارایی و کاهش نفوذ پذیری بتن می گردند]١٠-٨.[
درصد بهینه افزودن بهینه خاکستر بادی و میکروسیلیس به ترتیب ٢٥ و ١٠ درصد وزنی سیمان توسط پژوهشگران دیگر نیز گزارش شده است ]١٢-١١.[ امروزه شبکه های عصبی به عنوان ابزار قدرتمندی برای آنالیز و شبیه سازی خواص بتن و پارامترهای موثر بر آن استفاده می شود ]١٣-١٦.[ از شبکه عصبی و منطق فازی برای پیش بینی خصوصیات مکانیکی بتن حاوی میکروسیلیس استفاده شد و تطابق خوب داده های تجربی و نتایج حاصل از شبیه سازی شبکه های عصبی و منطق فازی نشان داده شد]١٧.[
در بررسی دیگر از شبکه های عصبی برای محاسبه استحکام فشاری بتن استفاده شد و نتایج این روش نشان داد که شبیه سازی شبکه های عصبی نسبت به رگراسیون چند لایه ای نتایج دقیق تری را ارائه میدهد]١٨.[ در بررسی خوردگی فلزات در آب و هوای استوایی اشاره نمود که مشخص گردید داده های تجربی با مدل ارائه شده توسط شبکه عصبی تطابق خوبی را نشان می دهد]١٩.[
در تحقیقات دیگر جریان خوردگی آرماتور فولادی در بتن با ترکیب های شیمیایی مختلف مورد بررسی آزمایشگاهی قرار گرفت، سپس به کمک شبکه های عصبی مدل سازی گردید]١.[ در این پژوهش جریان خوردگی آرماتور فولادی در طرح اختلاط حاوی ترکیبات پوزولانی در مقادیر بهینه خاکستر بادی و میکروسیلیس به ترتیب Ƌ٢٥᧸ و ١٠ درصد وزنی سیمان توسط شبکه ی عصبی شبیه سازی گردید و توسط دو شبکهی عصبی طراحی شده جریان خوردگی و تاثیر طرح اختلاط بتن شبیه سازی گردید.
٢. مواد و روش تحقیق
١.٢. مواد اولیه
ترکیب شیمیایی سیمان نوع ٢ تهران استفاده شده مطابق با استاندارد ١٥٠ASTM C ، خاکستر بادی - FA-F - و میکروسیلیس - MS - مطابق با استاندارد ٦١٨ASTM C در جدول ١ ذکر شده است. شن گرانیتی دوبار شسته شده با دانه بندی قرار گرفته در گستره ی mm ٥/٤ تا mm ٩ و ماسه تولیدی شرکت تهران جهت آماده سازی طرح اختلاط استفاده گردید.
٢.٢. آماده سازی نمونه
آرماتورهای فولادی با قطر ١٠ میلی متر ، به طول ١٢٠ میلی متر، جهت از بین بردن زنگ آهن تشکیل شده روی سطح آرماتور، فولاد در محلول اسید شویی محتوی ١٥% اسید کلریدریک همراه ٠٠٥/٠% اوروتروپین - به عنوان ممانعت کننده - به مدت ٢٠ دقیقه تحت امواج مافوق صوت در دستگاه M١٢٠٠Sonica- قرار گرفت. پس از اسیدشویی با ᧸Ƌآب شهری شسته شده، سپس مجدادا در دستگاه مافوق صوت در محلول حاوی استن به مدت ٣ دقیقه جهت عملیات چربی گیری قرار گرفته و خشک شدند.
نمونه های آزمون خوردگی، استوانه ای شکل - قطر ٨٦ میلیمتر و ارتفاع ١٢٠ میلیمتر - به گونه ای آماده گردیدکه آرماتور به قطر ١٠ میلیمتر دقیقا در مرکز نمونه قرار گیرد. سطح موثر قرار گیری آرماتور در بتن ٧/٣٧ سانتی متر مربع انتخاب گردید. نمونه های بتنی بعد از ٢٤ ساعت از قالب های پلیکایی به ارتفاع ١٢٠ میلی متر خارج شده و در اتاق عمل آوری با رطوبت نسبی% ٥ ٩٥ به مدت ١٤ روز جهت کامل شدن واکنش هیدراسیون قرار گرفتند. سطح خارجی بتن با استفاده از موم به ارتفاع ٢ میلی متر از دو طرف - بالاو پایین - پوشیده شد تا نفوذ یون کلر محدود به دیفوزیون شعاعی بوده و از خوردگی در فصل مشترک بتن و آرماتور و اتمسفر جلوگیری به عمل آید.
