بخش اول: تجزيه و تحليل موضوع 1-1- صورت مساله 1-2- عوامل ايجاد مشکل

1. سر فصل مطالب : بخش اول: تجزيه و تحليل موضوع 1-1- صورت مساله 1-2- عوامل ايجاد مشکل 1-2-1-عوامل تخريب سازه های بتنی در محيطهای دريايی 1-2-2- محيط دريا- خيلج فارس مهاجمترين محيط 1-3- راه حل

2. سر فصل مطالب : بخش دوم: تئوری مدلسازی 2-1- بررسی کلر آزاد و پيوندی 2-1-1- روابط بين کلر پيوندی و کلر آزاد 2-1-2- فاکتورهای موثر برتشکيل کلر پيوندی 2-1-3-روشهای اندازه گيری کلر پيوندی 2-2- انتقال يون كلر و عوامل مؤثر بر آن 2-2-1- مكانيزمهای انتقال 2-2-2- عوامل مؤثر بر انتقال 2-3- معادلات حاکم بر انتشار يون کلر به داخل بتن

3. سر فصل مطالب : 2-4- خوردگی آرماتور در بتن وروشهای جلوگيری از آن 2-4-1- مكانيزم وعوامل 2-4-2- روشهای جلوگيری 2-5- روشهای آزمايش مقاومت بتن در برابر نفوذيون كلر 2-6- اشاره ای کوتاه به اساس مدلهای موجود در دنيا

4. سر فصل مطالب : بخش سوم: اقدامات انجام شده 3-1-معرفی برنامه های انستيتو مصالح ساختمانی 3-2- انجام آزمايشهای آزمايشگاهی و در محل 3-3- معرفی کوتاه مدل دردست تهيهDuraPGULF

5. بخش اول:تجزيه و تحليل موضوع صورت مساله: - خوردگی آرماتورهای داخل بتن یکی از مهمترین مشکلاتی است که مهندسان عمران در نگهداری سازه های بتن آرمه با آن مواجه می باشند. - در سالهای اخیر تعداد زیادی از سازه های بتنی در کشورهای مختلف دنیا از جمله ایران به دلیل عدم رعایت اصول پایایی بتن دچار آسیب دیدگی و یا خرابی زودرس شده اند. - خسارات ناشی از خوردگی پلهای بتن آرمه براثر نمکهای یخ زدا و آب دریا در آمريکا 150 ميليارد دلار و درانگلستان16/6 ميليارد پوند برآورد شده است. - عدم پایایی بتن گاه به هزینه های تعمیراتی کلانی می انجامد که به مراتب از هزینه های لازم برای یک طراحی خوب و قابل قبول بیشتر است و گاه این هزینه ها به قدری زیاد است که تخریب سازه نسبت به تعمیر آن ارجح می باشد.

6. بخش اول: تجزيه و تحليل موضوع • یکی از عمده ترین مشکلات رایج در امر پایایی بتن به خصوص در سواحل جنوبی کشور عبارت است از: • خوردگی آرماتورها در بتن • نفوذ یون کلر عمده ترین دلیل خوردگی آرماتورها دربیشتر سازه های بتنی و اسکله های بنادر جنوب ایران می باشد.

12. بخش اول: تجزيه و تحليل موضوع 1-2- عوامل ايجاد مشکل • 1-2-1- عوامل تخريب سازه های بتنی در محيطهای دريايی • شیمیایی و الکترو شیمیایی • فیزیکی • بیولوژیکی • بارهای مکانیکی

14. بخش اول: تجزيه و تحليل موضوع 1-2- عوامل ايجاد مشکل 1-2-2- خيلج فارس مهاجمترين محيط • املاح آب دريا • دما • رطوبت نسبی • جهت باد وسرعت تبخير

15. شرایط محیطی خلیج فارس: • املاح آب دریا • مقایسه ترکیبات آب دریاهای مختلف (میلی گرم/ لیتر)

16. شرایط محیطی خلیج فارس: - دما - دمای هوا : دمای هوای بندرعباس

17. شرایط محیطی خلیج فارس: دمای آب: دمای آب در کمترین و بیشترین مقدار خود به 16درجه سانتیگراد و 36 درجه سانتیگراد می رسد.

18. شرایط محیطی خلیج فارس: - رطوبت نسبی

19. شرایط محیطی خلیج فارس: - جهت باد جهت گلباد غالب ، شمالی-غربی می باشد. - سرعت تبخیر اثر ترکیبی بادها ، دمای زیاد و بارش کم باعث ایجاد تبخیر زیاد در آبهای منطقه خلیج فارس برابرcm/year124می باشد. درجه حرارت و رطوبت زیاد ، وجود املاح و نمکهای فراوان ، حملات بیولوژیکی و جزر و مد ازعوامل اصلی تخریب در سواحل جنوبی کشور به شمار می رود.

20. راه حل چیست؟ • پاسخ : طراحی بر اساس پایایی • - تحقیقات انجام شده در کشورهای پیشرفته منجر به تهیه آیین نامه ها ،استانداردهاو مدلهاییبه منظور پیش بینی روند خوردگی و تخمین عمر مفید سازه ها شده استکه درآینده منجر به طراحی براساس پایایی خواهد شد. • در نوامبر سال 1998 کارگاه آموزشی (Workshop)از طرف NIST/ACI/ASTMبرگزار شد . در این کارگاه آموزشی چهار عنوان به شرح زیر بررسی شدند : • 1- مکانیزمهای نفوذ یون کلر • 2- میزان کلر آستانه ( برای شروع خوردگی) • 3- نرخ خوردگی آرماتورها و زمان تعمیر • 4- پیش بینی عمر سرویس و هزینه ها در مدت زمان سرویس دهی

21. راه حل چیست؟ نتایج حاصل از کارگاه آموزشی : 1- تشکیل زیر کمیتهای به منظور مدلسازی عمر سرویس دهی وتخمین هزینه ها در کمیته ACI365و انتصابMichaelThomas از دانشگاه تورنتو به عنوان رئیس این زیرکمیته. 2- ارائه مدل اولیه به صنعت به منظور رفع نواقص و در مرحله بعد ارائه آن در سایت اینترنتی به منظور دسترسی همگان. 3-دستیابی به مدلی جامع در درازمدت.

22. راه حل چیست؟ • - بدیهی است که تنها وجود آیین نامه نمی تواند کارساز باشد چرا که یک آیین نامه نمی تواند دربرگیرنده همه شرایط تمامی سازه ها باشد. • این در حالی است که یک مدل نه تنها می تواند دربرگیرنده تمامی شرایط یک سازه باشد بلکه می تواند پاسخگوی نیازهای کارفرمایان، طراحان و پیمانکاران درمرحله مطالعات اولیه ، طراحی ، اجرا و نگهداری باشد. • علاوه برآن مدل می تواند به عنوان مکمل آئین نامه بتن ایران مورد استفاده قرارگیرد. • اما متاسفانه اهمیت نیاز به مدل در کشور ما با وجود ضررهای اقتصادی فراوان حاصل از خوردگی آرماتورها کمتر مورد توجه قرار گرفته است. • در انستیتو مصالح ساختمانی دانشکده فنی دانشگاه تهران تحقیقات گسترده ای در زمینه دستیابی به یک مدل کاربردی آغاز شده است.

23. پیشینه مطالعات پایایی بتن در برابر نفوذ یون کلر و خوردگی آرماتور در کشور • پروژه های تحقیقاتی در دانشکده های مختلف کشور • مطالعات انجام شده در برخی سازمانهای دولتی نظیر سازمان بنادر و کشتیرانی و...... • تحقیقات مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن وزارت مسکن و شهرسازی (سایت بندر عباس)

24. بخش دوم: تئوری مدلسازی 2-1- بررسی کلر پیوندی (پیوسته) و آزاد • کلر پیوندی: • پیوند فیزیکی : سطح گسترده ژلهای هیدراته فضای مناسبی را برای شکل گیری کلر پیوندی فراهم می کنند. • پیوند شیمیایی : نمک فریدل به عنوان محصول عمده شیمیایی محسوب می شود. C3A.CaCl2.10H2O

25. 2-1- بررسی کلر پیوندی و آزاد کلر آزاد: یون کلر موجود در مایع منافذ موئینه که تحت اثر مکانیزم انتشار جابجا می شود. - کلرهای پیوند یافته برای خوردگی آرماتورها بی ضرر می باشند بعلاوه این پیوندمی تواند حرکت یونهای آزادکلر را به تعویق بیاندازد . پس در هنگام مطالعه حرکت یون کلر، اثر کلر پیوندی وآزاد باید در نظر گرفته شود.

26. 2-1-1- روابط بین کلر پیوندی و کلر آزاد: • لفظ هم دمای کلر پیوندی ، برای توضیح رابطه بین کلر پیوندی و کلر آزاد یا کلر کل و کلر آزاد در دمای ثابت به کار برده می شود. • - روابط متعددی بین کلر پیوندی و کلر آزاد ارائه شده است : • 1- رابطه خطی: • Tutti در سال 1982 رابطه خطی ساده ای را به صورت زیر پیشنهاد نمود: • Arya. و همکاران رابطه دیگری را پیشنهاد کردند:

27. 2-1-1- روابط بین کلر پیوندی و کلر آزاد:

28. 2-1-1- روابط بین کلر پیوندی و کلر آزاد: 2- رابطه غیر خطی: رابطه زیر را پیشنهاد کردند:Pereira&Hegedus (رابطه خطی بین مقادیر معکوس) رابطهFreundlich: معادله دیگری توسط Xu مطرح شده است :

29. 2-1-1- روابط بین کلر پیوندی و کلر آزاد:

30. 2-1-2- فاکتورهای موثر برتشکيل کلر پيوندی - نوع مواد سیمانی: -تاثیر مثبت استفاده از پوزولانها در بتن

31. 2-1-2- فاکتورهای موثر برتشکيل کلر پيوندی - قلیاییت: - به طور کلی می توان گفت هر چه غلظت هیدروکسید بیشتر باشد کلر کمتری پیوند می یابد.

32. 2-1-2- فاکتورهای موثر برتشکيل کلر پيوندی - درجه حرارت: - مطالعات Roberts(1962) &Larsson(1995) نشان می دهد که میزان کلر پیوندی شیمیایی با افزایش دما کاهش می یابد، از طرف دیگر افزایش دما بر پیوند فیزیکی نیز موثر است چراکه زیاد شدن دما تحرک یونهای کلر را افزایش و باعث ایجاد کلر آزاد بیشتری می شود. - افزایش دما باعث بیشتر شدن قابلیت انحلال محصولات واکنشهای شیمیایی (نمک فریدل ) می شود. - اثر دما بر کلر پیوندی را می توان با قانون ارنیوس بیان نمود:

33. 2-1-3-روشهای اندازه گيری کلر پيوندی • منظور نمودن روابط کلر کل و کلر آزاد • منظور نمودن روابط بین کلر آزاد و پیوندی

34. بخش دوم: تئوری مدلسازی 2-2- انتقال يون كلر و عوامل مؤثر بر آن:

35. 2-2-1- مکانیزمهای(سازوکارهای) نفوذ یون کلر به بتن • انتشار (Diffusion) • حرکت ماده تحت تاثیر گرادیان غلظت • مكش موئينه (Capillary Suction) • انتقال آب و یونها در داخل محیط متخلخل بتن به دلیل جذب سطحی منافذموئینه • جذبرطوبتی(Absorption) • حرکت ماده تحت تاثیر گرادیان رطوبتي • نفوذ (Permeation) • انتقال سیال تحت اثر گرادیان فشار • مهاجرت(Migration) • انتقال يونها تحت اثر اختلاف پتانسیل الکتریکی • مكانيزم تركيبى

36. 2-2-2-عوامل موثردر نفوذ یون کلر شرایط بارگذاری سطح تنش مشخصات ترکها شرایط رویارویی رطوبت درجه حرارت موقعیت نسبت به دریا زمان رویارویی باد تابش آفتاب ملاحظات طراحی و اجرا پوشش بتن تراکم عمل آوری پوششهای سطحی روی بتن درزهای اجرایی و درز سرد دمای بتن ریزی اجزا تشکیل دهنده و طرح اختلاط W/C نوع سیمان مواد افزودنی معدنی عیار سیمان حداکثر اندازه دانه نوع دانه بندی

37. - شرایط رویارویی Wind

38. 2-3- معادلات حاکم بر انتشار يون کلر به داخل بتن تابع انتشار(Diffusion function) حالت انتشارپذیری پایدار: قانون اول Fick در يک سيستم مايع : با فرض نمودن ساختار متخلخل همگن:

39. 2-3- معادلات حاکم بر انتشار يون کلر به داخل بتن ` حالت انتشارپذیری ناپایدار: در حالت ناپایدار افزایش یونهای کلر کل منجر به تفاوت شار می شود و به شکل قانون دوم Fick:

40. 2-3- معادلات حاکم بر انتشار يون کلر به داخل بتن حل معادله فوق به صورت زیر در می آید: با در نظر گرفتن =0ci: باید توجه داشت درابطه فوق تمامی غلظتها برابر غلظت یونهای کلر آزاد می باشد و واضح است که تنها در صورت در نظر گرفتن رابطه خطی بین یونهای کلر آزاد و پیوندی غلظتها را می توان به صورت غلظت کل کلر تعریف نمود.

41. 2-4- خوردگى آرماتور در بتن وروشهاى جلوگيرى از آن 2-4-1- مكانيزم وعوامل Fe2+ + 2OH- Fe(OH)2 4Fe(OH2) + O2 + 2H2 O 4Fe(OH)3 2Fe(OH)3 Fe2 O 3 . H2O + 2 H2O

42. 2-4- خوردگى آرماتور در بتن وروشهاى جلوگيرى از آن 2-4-1- مكانيزم وعوامل - حمله کلروری - کربناته شدن

43. 2-4- خوردگى آرماتور در بتن وروشهاى جلوگيرى از آن • در تحقیقی که توسط Andrade et al.انجام شده نشان داده شده است که افزایش قطر آرماتورها به کمتر از micron 10 برای شروع ترک خوردگی پوشش بتنی کافی می باشد. • افزایش حجم محصولات حاصل از خوردگی آرماتورها به صورت زیر می باشد:

44. 2-4- خوردگى آرماتور در بتن وروشهاى جلوگيرى از آن • 2-4-2- روشهای جلوگیری از خوردگی • استفاده از پوششهاى اپوكسى روى آرماتور • استفاده از آرماتورهاى ويژه(گالوانیزه ،ضد زنگ و...) • استفاده از بازدارنده ها در بتن • استفاده از حفاظت كاتدى در بتن • روش كلرزدايى از بتن

45. 2-5- روشهای آزمایش مقاومت بتن در برابر نفوذ یون کلر - AASHTO T259: Standard Method of Test for Resistance of Concrete to Chloride Ion Penetration (Salt Ponding Test)

46. 2-5- روشهای آزمایش مقاومت بتن در برابر نفوذ یون کلر مزایا و معایب: • مزایا: • در این روش تنها حرکت یونهای کلر در نظر گرفته می شود. • آزمایش در دمای ثابت انجام می شود. • معایب: • تنها مکانیزم موجود در این روش مکانیزم انتشار نمی باشد و مکانیزم Absorption(Wicking ) بر نتایج حاصل از این روش تاثیر گذارند. • مدت زمان آزمایش در مورد بتنهای توانمند برای دستیابی به یک پروفیل با معنا بیش از 90 روز می باشد.

47. 2-5- روشهای آزمایش مقاومت بتن در برابر نفوذ یون کلر - AASHTO T277 ( ASTM C1202): Electrical Indication of Concrete’s Ability to Resist Chloride Ion Penetration (Rapid Permeability Test)

48. 2-5- روشهای آزمایش مقاومت بتن در برابر نفوذ یون کلر مزایا و معایب: • مزایا: • انجام آزمایش در مدت زمان کوتاه (6 ساعت) • معایب: • وابستگی جریان عبوری به تمامی یونهای موجود و نه فقط یون کلر • افزایش دما در اثر اعمال ولتاژ زیاد و وابستگی نتایج حاصل به دما • وابستگی نتایج آزمایش به وجود مواد هادی جریان در بتن • عدم قطعیت در نتایج

49. 2-5- روشهای آزمایش مقاومت بتن در برابر نفوذ یون کلر - The Rapid Migration Test (CTH Test)

50. 2-5- روشهای آزمایش مقاومت بتن در برابر نفوذ یون کلر مزایا و معایب: • مزایا: • منظور نمودن یون کلر به عنوان تنها عامل موثر • انجام آزمایش در دمای ثابت • انجام آزمایش در مدت زمان کم (8 ساعت) • معایب: • وابستگی نتایج آزمایش به وجود مواد هادی جریان در بتن