دانلود مقاله بررسی خوردگی در آزمونه های بتنی مسلح با نسبت آب به سیمان مختلف واقع در شرایط رویارویی پاشش در منطقه خلیج فارس

word قابل ویرایش
8 صفحه
9700 تومان
97,000 ریال – خرید و دانلود

-۱ مقدمه

مهمترین عامل بروز پدیده خوردگی در منطقه خلیج فـارس مشـکلات متعـددی ماننـد طراحـی نامناسـب، ضـعف در اجـرا و شرایط محیطی خورنده با حـداکثر مقـدار دمـای میـانگین ۳۴/۶

درجه سانتیگراد و حداکثر رطوبت نسـبی ۷۳ درصـد مـی باشـد.

شیوع این پدیده عمر مفید سازه هـای بتنـی اجـرا شـده در ایـن منطقه را با چالشهای جدی مواجه کرده اسـت. در نتیجـه ایـن مشکلات اجرایی که حاصـل آن بـتن نـامرغوب تـر و نفوذپـذیرتر است، نفوذ یون کلر توسط آب دریا یا خاک منطقه موجب تسریع زمان شروع خوردگی شده و در نهایـت شـاهد کـاهش چشـمگیر عمر مفید سازه ها در این منطقه می باشیم .[۴-۱] با این وجود، با توجه به گستردگی ابعاد این مشکل، مطالعات و تحقیقات جـامع اندکی برای حل این معضل و ارائه راهکارهای عملی در این مورد انجام شده است. بدون تردید هزینه های زیاد در جهت بهبود عمر سازه های جدید به همان انـدازه مـورد نیـاز مـیباشـد کـه بـرای ضمانت سازههای موجود و تعمیر آنها نیاز است.

در همین راستا و برای شناخت و درک بهتر وضعیت موجود و ارائه راهکارهای عملی و اجرایی برای حل مشکلات موجود، انستیتو مصالح ساختمانی دانشکده فنی دانشگاه تهران پس از

احداث اولین سایت دانشگاهی- تحقیقاتی کشور در زمینه پایایی بتن در بندرعباس در سال ۱۳۸۲، با پشتیبانی سازمان منطقه آزاد قشم دومین سایت تحقیقاتی- دانشگاهی پایایی بتن کشور را در سال ۱۳۸۶ در جزیره قشم احداث نموده است (شکل .((۱)

شکل -۱ سایت تحقیقاتی پایایی بتن در جزیره قشم

* نویسنده مسئول دریافت ۹۰/۷/۱ پذیرش ۹۱/۲/۱۱

نشریه مهندسی عمران و محیط زیست، جلد ۴۲، شماره ۱، بهار ۱۳۹۱، پیاپی ۶۶ بررسی خوردگی در … ۵۸ /

در این تحقیق بلند مدت، روشهایی مانند جریان ماکروپیل، پتانسیل نیمپیل و اندازهگیری نرخ خوردگی برای بررسی وضعیت خوردگی آرماتورها در منطقه خلیج فارس مورد استفاده قرار گرفته است. در این مقاله، نتایج بررسی وضعیت خوردگی آزمونههای بتن مسلح با نسبت آب به سیمان ۰/۳۵)، ۰/۴، ۰/۴۵و (۰/۵ پس از ۱۸ ماه از ساخت آنها در شرایط رویارویی پاشش ارائه شده است.

-۲ بررسی خوردگی فولاد در بتن در اثر نفوذ یون کلر

خوردگی فولاد در بتن یکی از مهمترین مسائلی است کـه در طول عمر سازههای بتنی مسلح وجود دارد. خـوردگی شـامل دو فرآیند است که عبارتند از فرآیند آندی، جایی که اکسید شـدن رخ میدهد و فرآیند کاتدی جایی که احیا شدن اتفاق میافتـد.
همچنین برای خوردگی، هـدایت کننـده الکتریکـی (میلگـرد) و

الکترولیت (رطوبت) لازم است. آند و کاتد در بتن آرمه میتوانند در یک میلگرد یا در دو میلگرد مجزا باشـند. رطوبـت بـتن یـک مسیر الکترولیتی را برای انتقال الکترون از آند بـه کاتـد فـراهم میآورد. میلگرد هدایتکننده الکتریکی است که پیل خوردگی را تکمیل میکند. خوردگی فولاد مسلح کننده در محـیط قلیـایی بتن شامل واکنشهای آندی و کاتدی است که منجر بـه ایجـاد حالت مقاوم در میلگرد میشود. واکنش آندی شامل اکسید شدن آهن و تولید اکسید فریک یا اکسید فروس است و واکنش کاتدی شامل احیا شدن میباشد کـه در نتیجـه آن یـون هیدروکسـیل تولید میشود .[۵]

تاکنون روش های مختلفی برای ارزیابی خوردگی آرمـاتور در بتن بکار برده شده اند. بسیاری از آنها به تحقیقات آزمایشـگاهی محدود شده و تنها تعداد کمی از آنهـا در عمـل قابـل اسـتفاده هستند. از جمله این روش هـا روش جریـان ماکروپیـل، پتانسـیل نیمپیل و روش اندازهگیری نرخ خوردگی است.

روش ماکروپیل برای انـدازه گیـری جریـان بـین دو میلگـرد موجود در بتن بکار میرود. برای این منظور کافیست تـا شـرایط رویارویی را به نحوی برای آرماتورهای فولادی تغییر دهیم که بـر اثر نفوذ یون کلر یا کربناتاسیون فعال شدن تنها در یک آرمـاتور رخ داده و سایر آرماتورها مقاوم باقی بمانند. این کار بـرای فـولاد داخل بتن به آسانی قابل اجرا است. جریان ماکروپیل میتواند بـا استفاده از اندازهگیری ولتاژ بین دو آرماتور کاتـد پـایینی و یـک آرماتور آند بالایی به راحتی اندازهگیری شده و سپس با اسـتفاده از رابطه I=V/R مقدار جریان محاسبه شود. تحقیقات انجام شده نشان میدهند که با افزایش مقدار جریان ماکروپیل بـه بـیش از

۱۰µA خوردگی بر روی میلگرد قابـل مشـاهده خواهـد بـود. دو روش استاندارد انجام این آزمایش، روش آزمایشگاهی مرکـز راه و ترابری آمریکا و روش ASTM G109 است. در تحقیـق حاضـر، روش انــدازهگیــری جریــان ماکروپیــل بــر اســاس اســتاندارد
ASTM G109 است .[۶]

در روش نیمپیل وقتـی یـک فلـز در یـک محلـول غوطـهور میشود، در سطح بین مایع و جامد به دلیل توزیع غیر یکنواخت بار در فازهای مایع و جامد، اختلاف پتانسیل بـه وجـود مـیآیـد.

تعیین اختلاف پتانسیل ثابت در سطح بـین میلگـرد و بـتن غیـر ممکن میباشد. بنـابراین لازم اسـت کـه الکتـرود دیگـری بـرای تکمیل مدار الکتریکی تعریف شود. پتانسیل اندازهگیری شده بین این دو الکترود پتانسیل پیلی نامیده میشود که مجموع پتانسیل دو نــیمپیــل اســت. در ایــن آزمــایش کــه طبــق اســتاندارد

ASTM C876 انجام میشود، اندازهگیریها مسـتقل از انـدازه المان بتن آرمه و ضخامت پوشش روی آرماتور میباشند و در هر زمان از عمر سازه قابل انجام هستند. در تحقیق حاضـر، الکتـرود مورد استفاده برای اندازهگیـری پتانسـیل آرماتورهـا Ag/AgCl
است. با توجه به مقدار پتانسیل اندازهگیری شـده بـا اسـتفاده از الکترود Ag/AgCl احتمالات زیر متصور است:

> -83 mV پتانســیل: بــا احتمــال بــیش از ۹۰ درصــد هــیچ خوردگی آرماتور در زمان آزمایش وجود ندارد.

< -83 mV پتانسیل : – ۲۳۳ mV < فعالیـت خـوردگی در آن ناحیه نامشخص است.

< -233 mV پتانسیل: با احتمال بیش از ۹۰ درصد در آرمـاتور آن ناحیه در زمان آزمایش خوردگی وجود دارد.

کاهش مقـدار پتانسـیل بـه مقـادیر کمتـر از -۲۳۳ میلـی ولـت میتواند به عنوان معیاری برای شروع خوردگی در سطح آرمـاتور به حساب آید .[۷]
اندازه گیری نرخ خوردگی با استفاده از دستگاه گالواپالس نیز یک روش پلاریزاسیون سریع بـرای تعیـین میـزان خـوردگی در آزمایشگاه و سازه های بتن آرمه به حساب میآیـد. ایـن روش بـه خاطر مشکلات اندازه گیـری پتانسـیل نـیمپیـل در محـیطهـای مرطوب و یا نیمه مرطوب به علت کمبود اکسیژن، تـأثیر شـرایط محیطی و همینطور سرعت زیاد آن در بـه دسـت آوردن میـزان خوردگی آرماتور در بتن، توسعه یافته است .[۸]

-۳ ساخت آزمونهها

برای انجام این تحقیـق آزمونـههـای بتنـی مسـلح بـه ابعـاد

۲۰×۳۰×۵۵ سانتیمتر برای ارزیابی خوردگی آرماتور ساخته شده

نشریه مهندسی عمران و محیط زیست، جلد ۴۲، شماره ۱، بهار ۱۳۹۱، پیاپی ۶۶ بررسی خوردگی در … ۵۹ /

است. در طرح اختلاط این آزمونه هـا از سـیمان پرتلنـد تیـپ دو کارخانه سیمان هرمزگان استفاده شده اسـت. جـداول (۱) و (۲)

به ترتیـب نشـان دهنـده آنـالیز شـیمیایی سـیمان و مشخصـات طرحهای اختلاط آزمونههای بتنی می باشـند. در ایـن آزمونـه هـا مجموع سنگدانهها به طور تقریبی۱۸۵۰ کیلوگرم بر متر مکعـب و بزرگترین اندازه سنگدانه مورد استفاده ۱۹ میلیمتر می باشـد.

همچنین در طرح اختلاط آزمونه ها از فـوق روان کننـده بـا پایـه پلیکربکسیلاتی استفاده شده است. مدت زمان عمـل آوری ۳ روز در شرایط محیطی منطقه بوده و ضخامت پوشش بتنـی بـر روی آرماتورها ۳ سانتیمتر می باشد. دلیـل انتخـاب پوشـش بـتن بـه ضخامت ۳ سـانتیمتر، سـرعت بخشـیدن بـه شـروع خـوردگی و مطالعـه خـوردگی در مـدت زمـان کوتـاه مـیباشـد. در نهایـت، آزمونه های بتنی برای بررسی وضعیت خـوردگی در طـول مـدت زمان در شرایط رویارویی پاششی در منطقه خلیج فارس (جزیـره قشم) قرار داده شدند.

لازم به ذکر است که در آزمونههای بتنی مسلح ایـن تحقیـق به ازای سه میلگرد آند در بالا، شش میلگرد کاتد در پایین آزمونه وجود دارد. به طوری که هر آزمونه با در نظر گرفتن یک میلگـرد آند در بالا و دو میلگرد کاتد در پـایین در مجمـوع تشـکیل سـه سیسـتم ماکروپیـل را مـیدهـد. بنـابراین در هـر روش بررسـی خوردگی در این تحقیق برای هر سیستم ماکروپیـل یـک قرائـت انجام شده که در مجموع سه قرائت برای هر آزمونه وجود داشـته

است (شکل .((۲) لازم به ذکر است کـه سـه مـاه پـس از شـروع زمان رویارویی اولین قرائت انجام شـده و حـداکثر فاصـله زمـانی بین قرائتها یک ماه میباشد.

همچنین در این تحقیق همزمان با ساخت آزمونه های بتنـی مسلح، آزمونه های بتنی منشوری (غیرمسلح) با ابعـاد۱۵×۱۵×۶۰
سانتیمتر برای اندازه گیری میزان نفوذ یون کلر و تعیـین میـزان کلر بحرانی ساخته و در شرایط مشابه با آزمونه های بتنـی مسـلح در ناحیه پاشش قرار داده شدند. پس از گذشت نـه مـاه از زمـان رویارویی، مقدار نفوذ یون کلر در این آزمونه ها برای تعیین میزان کلر بحرانی اندازهگیری شده است.

شکل -۲ جزئیات آزمونههای بتنی مسلح

جدول -۱ آنالیز شیمیایی سیمان

عنوان SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Na2O K2O L.O.I
سیمان ۲۱ ۵ ۳/۵ ۶۳ ۱/۸ ۱/۶ ۰/۵ ۰/۶ ۲

جدول -۲ مشخصات طرحهای اختلاط

کد آزمونه نسبت آب به عیار سیمان
سیمان (kg/m3)
C1 0/35 400
C2 0/4 400
C3 0/45 400
C4 0/5 400

-۴ نتایج تحقیق و بحث

همــانطــور کــه اشــاره شــد در ایــن تحقیــق از ســه روش اندازه گیری جریان ماکروپیل، پتانسیل نیم پیـل و نـرخ خـوردگی برای بررسی وضعیت خوردگی آزمونه ها در بلنـد مـدت و تعیـین میزان کلر بحرانی در شرایط رویارویی پاشـش در منطقـه خلـیج

مقدارآب اسلامپ فوق روانکننده (درصد
(kg/m3) (سانتی متر) وزنی سیمان)
۱۴۰ ۸ ۰/۳۵
۱۶۰ ۷ ۰/۲
۱۸۰ ۱۵ ۰/۱
۲۰۰ ۱۸ ۰

فارس استفاده شده است. با توجه به وجود سه ماکروپیـل در هـر آزمونه، سه قرائت برای هر آزمونه انجام شـده و حـد آسـتانه هـر روش در نمودارهای مربوطه مشخص شده است. همچنین در هـر روش مورد بررسی، تغییرات ناگهانی در رونـد قرائـت هـای انجـام شده برای هر آزمونه با در نظر گرفتن حد آسـتانه، معیـار شـروع

نشریه مهندسی عمران و محیط زیست، جلد ۴۲، شماره ۱، بهار ۱۳۹۱، پیاپی ۶۶ بررسی خوردگی در … ۶۰ /

احتمالی خوردگی در نظر گرفته شده است. در نهایت با مقایسـه وضعیت خوردگی حاصل از روشهای جریان ماکروپیل و پتانسیل نیم پیـل بـا مقـادیر بـه دسـت آمـده از روش انـدازه گیـری نـرخ خوردگی، ارزیابی از دقت روش های مـورد بررسـی انجـام شـده و سپس با اندازه گیری میزان نفوذ یون کلر در سطح آرماتور، مقدار کلر بحرانی در ناحیه پاشش در منطقه خلیج فـارس تخمـین زده شده است.

-۱-۴ نتایج خوردگی آزمونههای واقع در ناحیه پاشش

در این تحقیق بررسی جریان ماکروپیل و پتانسـیل نـیمپیـل آزمونه ها در طول ۱۸ ماه از زمان رویارویی در بازه های زمانی یک ماهه در ناحیه پاشش انجام شده است که اولین قرائت ۳ ماه پس از زمان آغاز رویارویی ثبت شده است. روند تغییـرات مربـوط بـه جریان ماکروپیل و پتانسیل نیمپیل آزمونههای با نسبتهـای آب به سیمان مختلف به ترتیب در شکل (۳) و (۴) ارائه شده است.

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 9700 تومان در 8 صفحه
97,000 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