بخشی از مقاله
میزان خوردگی آرماتورهای با پوشش روی در بتن، معمولی، با مقاومت بالا و سبک
چکیده
بـرای جلوگـیری از خوردگی میلگردها در بتن می توان از انواع پوشش های مجاز بر روی میلگردها قبل از قرار گرفتن در بتن اسـتفاده کرد. امروزه در دنیا کاربرد بتن های با مقاومت بالا (HSC) و بتن سبک با مقاومت بالا (LWHSC) در طراحی سازه هـای بتنـی رو بـه افـزایش است. در این تحقیق میلگردهای فولادی به دو صورت بدون پوشش و با پوشش 40 میکرونی از فلز روی بطریق الکتروپلیتینگ پوشانده شده و سپس در قالبهای استاندارد قرار داده شده و عملیات بتن ریزی با سه طرح اختلاط، بتـن معمولی، با مقاومت بالا و بتن سبک با مقاومت بالا صورت گرفته است. پس از عمل آوری نمونه ها، مخزن حاوی آب نمک
%5 بـر سطح نمونه های بتنی قرار داده شد. در فواصل زمانی مختلف تا 8 ماه، میزان خوردگی میلگردها به دو روش ماکروسل و طیف نگاری امپدانس اندازه گیری شده است. بررسی نتایج نشان می دهد که میزان خوردگی میلگردها دارای پوشش روی در بتن با مقاومت بالا کمتر از بتن سبک با مقاومت بالا است، ضمن اینکه میزان خوردگی در بتن معمولی از دو نوع بتن ( HSC (& LWHSC بیشتر است.
کلید واژه ها: بتن معمولی (NSC)، بتن با مقاومت بالا ، بتن با مقاومت بالا سبک، پوشش روی و خوردگی آرماتور.
١
مقدمه
بتن یکی از مصالح ساختمانی است که از اختلاط مواد اصلی شن، ماسه، سیمان و آب بوجود می آید. سیمان هنگام اختلاط با آب، سـطح دانـه هـای ماسه و شن را می پوشاند. ماسه نیز با پرکردن فضای خالی بین شن، افزایش درجه توپری بتن را تأمین میکند .[1] با استفاده از سنگدانه های مرغوب و دانه بندی مناسب و افزودنیهای مجاز می توان مقاومت بتن معمولی را افزایش داد و بتـن بـا مقاومـت بـالا تولـید کرد .[2] چنین بتنی دارای عمر، دوام، مقاومت و مدول الاستیسیته بیشتری نسبت به بتن معمولی است ضمن اینکه، قابلیت نفوذپذیری کمتری دارد و از مقاومت بیشتری در برابر نمکهای ضد یخ برخوردار است .[3] با توجـه بـه وزن مخصوص نسبتاً زیاد بتن های معمولی و مقاومت بالا 2400 kg/m3) )، استفاده از بتن هایی با وزن مخصوص کمـتر از 1900 kg/m3 و مقاومـت فشاری بیش از 170kg/cm2 (بتن سبک سازه ای) در سازه های بتن مسلح باعث کاهش بـار مردۀ سازه گشته و علاوه بر مزایای اقتصادی موجب بهبود عملکرد سازه در برابر بارهای دینامیکی از جمله زلزله می شود
[4]معمـولاً. بتـن بعـنوان یک ماده کامپوزیت در نظر گرفته میشود و میتواند در بسیاری از محیط ها مقاوم باشد ولی گاهی اوقـات نـیز دچـار خرابی هایی می شود. گاهی اوقات بدلیل پیش بینی های نادرست در زمان ساخت و بی دقتی در نگهداری ( (curing بتـن در زمـان اولـیه و ایجاد شرایط نامناسب و نفوذ مایعات و گازهای مضر به بتن، اغلب منجر به وقوع واکنش های شیمیایی مخرب از جمله خوردگی میلگردها در بتن می شود .[5]
خوردگـی فـولاد در بتن یک فرآیند الکتروشیمیایی است و واکنشهای الکتروشیمیایی بطور همزمان بر روی سطح فولاد رخ می
دهـند. در اثـر خوردگـی فـولاد، اتمهای آهن به یونهای فرو تبدیل می شوند که همان واکنش آندیک است (شکل .(1 در ادامه
فرآیـند انحلال آهن، یونهای فرو به یونهای فریک تبدیل می شوند و با رسوب اکسیدهای هیدراته فریک در یک فضای محدود،
تـنش هـای گسترده ای ایجاد می شود. خوردگی فولاد در بتن مانند خوردگی در محیطهای آبی است، یعنی انتقال محصولات
خوردگی ضعیف است و حجم زیادی از محصولات خوردگی ایجاد می شوند که باعث متلاشی شدن بتن می گردند .[5]
شکل -1 فرآیند خوردگی فولاد در بتن .[5]
بمنظورجلوگـیری یا کاهش خوردگی، می توان میلگردهای فولادی را قبل از قرار گیری در بتن، پوشش داد. همچنین می توان با افزایش مقاومت فشاری بتن، باعث کاهش نفوذپذیری بتن شد.
در ایـن تحقـیق، تأثیر پوشش روی بصورت گالوانیزه در بتن معمولی، مقاومت بالا و بتن سبک با مقاومت بالا مورد بررسی قرار گرفته است.
روش تحقیق
الف - تهیه نمونه های بتنی مسلح
در ایـن تحقـیق نمونـه هـای بتـن مسـلح بـا ابعـاد 11× 4/5 ×6 ایـنچ بـر اسـاس استاندارد [6] ASTM G 109-92، تهیه گـردید(شـکل.(2 به منظور بررسی میزان خوردگی میلگردها، از میلگردهای آجدار با قطر 12 mm، با پوشش 40 میکرون از فلـز روی بصـورت الکتروپلیتیـنگ اسـتفاده شد. سپس میلگردها در قالب ها در محل تعیین شده قرار داده شده و عملیات بتن ریـزی بـا سه طرح اختلاط بتن معمولی((NSC، مقاومت بالا((HSC و بتن سبک با مقاومت بالا((LWHSC، (جدول 1 و (2
صـورت گرفـت. پس از یک 24 ساعت، نمونه ها از قالب خارج شدند. نمونه های بتن معمولی و بتن با مقاومت بالا به مدت 10
روز در آب و نمونه های بتن سبک با مقاومت بالا به مدت 28 روز در حمام بخار با دمای 70 درجه سانتیگراد عمل آوری شده و سـپس به مدت دو هفته در هوای آزاد نگه داری شدند کاملاَتا خشک شوند. سپس اطراف نمونه ها (غیر از سطح بالا و پایین آن ) بـا چسـب اپوکسی پوشش داده شد و مخزن حاوی آب نمک %5 روی سطح نمونه های بتنی تعبیه گردید. طبق استاندارد هـر سـیکل خوردگـی شـامل دو نـیم سـیکل تر و خشک می باشد. بدین ترتیب که در نیم سیکل تر، در مخازن آب نمک %5
ریخـته شـده و پـس از گذشـت 14 روز آب نمـک تخلیه و نیم سیکل خشک آغاز می گردد. پس از گذشت 14 روزمجدداً در مخازن آب نمک ریخته شده و این عمل بطور متناوب صورت گرفت و نمونه ها تحت 8 سیکل کامل خوردگی قرار گرفتند.
شکل-2 طرح ماکروسل خوردگی طبق استاندارد .[6] ASTM G 109-92
جدول -1 طرح اختلاط بتن های مختلف7] و .[8
