عنوان پایان‌نامه
عملکرد بتن در محیط اسیدی و فاضلابی و ارائه راهکارهای ترمیم
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - سازه
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1489;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 47694
- تاریخ دفاع
- ۳۰ بهمن ۱۳۸۹
- دانشجو
- مسعود مرادیان
- استاد راهنما
- محمد شکرچی زاده
- چکیده
- محیط فاضلابی یکی از مهاجم‌ترین شرایطی است که سازه‌های بتنی ممکن است در آن قرار محیط انواع مختلفی از عوامل مهاجم شیمیایی و میکروبیولوژیک وجود دارند. این عوامل از طریق مکانیزم‌های مختلف با گیرند. در این بتن سازه‌ها واکنش داده و باعث خرابی بتن و خوردگی آرماتور می‌شوند. بیشتر مقالات و کارهای تحقیقاتی بر روی اثر اسیدسولفوریک بیوژنیک بر بتن متمرکز شده‌اند و محققین معدودی بر روی سایر عوامل مخرب نظیر نفوذ یون کلر و یا کربناتاسیون در محیط فاضلابی مطلب منتشر نموده‌اند. در این پایان‌نامه ابتدا سازه‌های بتنی یک تصفیه‌خانه فاضلاب در جنوب کشور برای ارزیابی میزان خرابی‌ها مورد بررسی قرار گرفتند. برای این منظور، مجموعه آزمایش‌های مخرب و غیرمخرب نسبتاً جامعی در محل تصفیه‌خانه و آزمایشگاه انجام پذیرفت. آزمایش‌های مخرب شامل مغزه‌گیری برای تعیین مقاومت فشاری، جذب آب، درصد تخلخل و چگالی بتن، تعیین عمق کربناتاسیون، نفوذ یون کلرید، روش پراکنش اشعه ایکس(XRD) و آزمایش‌های غیرمخرب شامل تعیین پتانسیل نیم‌پیل و سرعت خوردگی آرماتور، مقاومت الکتریکی و روش Impact Echo می‌باشند. نتایج آزمایش‌ها نشان داد که کیفیت بتن به هیچ عنوان مناسب نبوده و باعث خرابی زودرس در سازه‌های این تصفیه‌خانه شده است. تاثیر اسید سولفوریک، سولفات و سایر عوامل باعث ترک‌خوردگی و افزایش تخلخل بتن گردیده است و در نتیجه نفوذ سایر عوامل مخرب مانند کلر علیرغم کم بودن نسبی غلظت آن به داخل بتن تسهیل شده است. همچنین پس از تخلیه حوضچه‌های مورد ارزیابی در حوالی سال 1380، سازه‌های بتنی آن‌ها دچار کربناتاسیون بسیار زیاد و غیرقابل انتظار شده‌اند. بنابراین نفوذ یون کلرید، کربناتاسیون، حمله اسیدسولفوریک و نیز سولفات باعث خوردگی آرماتور در قسمت‌های زیادی از سازه‌های تصفیه‌خانه شده‌اند. این پدیده در کنار خرابی و تجزیه بتن باعث غیرقابل استفاده شدن برخی از حوضچه‌ها شده است. در انتهای پایان‌نامه عملکرد پوشش‌های مختلف که به عنوان راهکاری برای افزایش مقاومت بتن و یا ترمیم سازه‌های آسیب‌دیده در این محیط شناخته می‌شوند، با قرار دادن آن‌ها در محلول اسیدسولفوریک به عنوان نماینده‌ای از محیط فاضلاب مورد بررسی قرار گرفت و نتایج آن با نمونه شاهد مقایسه گردید. بر اساس این آزمایش نمونه‌های پوشش‌دار عملکرد بهتری نسبت به نمونه بدون پوشش از خود نشان دادند.
- Abstract
- Sewage environment is one the most severe conditions which concrete structures may be exposed to it. There are various aggressive chemical and biological agents in this environment. These agents react with concrete of structures via different mechanisms and cause deterioration of concrete and reinforcement corrosion. Most of the papers and research works have focused on the effect of biogenic sulfuric acid on concrete and little number of authors has considered other aggressive factors like chloride diffusion or carbonation in concrete. In this thesis in first step, concrete structures of a sewage treatment plant in south of Iran has been investigated for assessment the level of damages. For this purpose, comprehensive set of destructive and non-destructive tests have been employed in the site and laboratory. Destructive tests were drilling concrete cores for determination compressive strength, water absorption, void content and density of concrete, carbonation depth, chloride diffusion and X-Ray diffraction method. Non-destructive tests included half-cell potential, electrical resistivity, and impact echo. The results revealed that quality of concrete was not appropriate for this harsh environment and caused early deterioration in structures of plant. Effect of sulfuric acid, sulfate and other agents caused crack occurrence and increase in porosity of concrete, thus penetration of other deleterious agents like chloride became easier in spite of comparative low concentration in sewage. In addition, after emptiness of assessed tanks in near 2000, high amount of carbonation has occurred in concrete structures. Therefore, chloride diffusion, carbonation, sulfuric acid attack, as well as sulfate caused reinforcement corrosion in vast parts of the sewage treatment plant. This phenomenon and concrete deterioration and decomposition caused some tanks of the plant become unusable. In last part of thesis, performance of different coatings that is known as a method for increase in resistance of concrete and rehabilitation of damaged structures in this environment were investigated. That was performed by submerging different coated specimens in sulfuric acid solution (as a representive of sewage environment) and comparing them with control specimen. The results showed that coated specimens had better performance comparing to control specimen (without coating).
