عنوان پایان‌نامه
بررسی کارایی مدل های عددی برای مطالعه انتشار یون کلر در سازه های بتنی در منطقه خلیج فارس
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - سازه
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1950;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 64105
- تاریخ دفاع
- ۰۹ شهریور ۱۳۹۳
- دانشجو
- عطیه فراهانی
- استاد راهنما
- محمد شکرچی زاده
- چکیده
- امروزه سازه¬های بتن مسلح نقش بسیار مهمی در زیرساخت¬های هر جامعه¬ای دارند. بنابراین شرایط و عملکرد این سازه¬ها از اهمیت ویژه¬ای برخوردار است. در سال¬های اخیر تعداد زیادی از سازه¬های بتن مسلح در مناطق دریایی و خورنده به دلیل خوردگی میلگرد ناشی از نفوذ یون کلرید به داخل بتن دچار آسیب‌دیدگی و یا خرابی زودرس شده¬اند. بنابراین لزوم بررسی فرایند انتشار یون کلرید و تخمین ضریب انتشارپذیری یون کلرید در بتن به منظور تخمین عمر مفید سازه‌های بتنی در شرایط محیطی مهاجم همچون منطقه خلیج فارس ضروری به نظر می‌رسد. در محیط‌های دریایی و گرمسیر مانند خلیج فارس، استفاده از مواد پوزولانی همچون دوده سیلیس، متاکائولن و زئولیت و همچنین کاهش نسبت آب به سیمان در مخلوط بتنی در تولید بتن با عملکرد بالا تاثیر بسزایی دارد. در پایان‌نامه حاضر در نظر است مدلی برای تخمین ضریب انتشار یون کلرید در بتن حاوی پوزولان‌های دوده‌سیلیس، متاکائولن و زئولیت با نسبت آب به مواد سیمانی ثابت و همچنین برای بتن با نسبت‌های آب به سیمان مختلف در بلندمدت و در ناحیه‌های پاششی و جزر و مدی منطقه قشم ارائه شود. این مدل‌سازی بر اساس نتایج آزمایشگاهی روی بتن‌های حاوی دوده سیلیس (5%، 5/7% و 10%)، متاکائولن (5%، 10% و 15%) و زئولیت (10%، 20% و 30%) جایگزین سیمان پرتلند با نسبت آب به مواد سیمانی ثابت و برابر 40/0 و همچنین برای بتن‌های با نسبت‌های آب به سیمان مختلف (35/0، 40/0، 45/0 و 50/0) و بدون پوزولان که توسط انستیتو مصالح ساختمانی دانشگاه تهران به مدت 50 ماه در جزیره قشم قرار داده شده است، با هدف نهایی تهیه نرم¬افزار تخمین عمر مفید سازه‌های بتن‌مسلح در منطقه خلیج‌فارس، صورت پذیرفته است. این مدل تجربی بر اساس قانون دوم انتشار فیک و تحلیل خطی رگرسیون روی نتایج سایت قشم بدست آمده است. نتایج حاصل از سایت در ناحیه‌های پاششی و جزر و مدی با تقریب بسیار مناسبی با نتایج حاصل از مدل مطابقت دارد. نتایج نشان می‌دهد افزایش درصد جایگزینی پوزولان و کاهش نسبت آب به سیمان در کاهش مقدار ضریب انتشار یون کلرید در بتن موثر می‌باشد. همچنین ضریب انتشارپذیری یون کلرید در بتن با گذشت زمان کاهش و با افزایش دما افزایش می‌یابد.
- Abstract
- Today, reinforced concrete structures have a crucial role in the infrastructure of society. The condition and performance of these structures are important. In recent years, due to corrosion of reinforcement by chloride permeation into concrete, a number of concrete structures in marine environments have suffered damage or premature failure. Thus, investigation of chloride diffusion phenomenon and prediction of chloride diffusion coefficient are necessary for service life estimation in aggressive environment such as Persian Gulf region. In hot marine environmental regions, such as Persian Gulf region, pozzolanic materials such as silica fume, metakaolin and zeolite, and also reducing the water-to-cement ratio in concrete are often used in concrete mix design to produce high-performance concrete. The present thesis focuses on developing such a prediction model of chloride diffusion coefficient for silica fume, metakaolin and zeolite concretes, and concretes without pozzolanic materials under long-term exposure to tidal and splash zones of Qeshm Island. The developed experiment is based on 13 concrete mix designs containing silica fume (5%, 7.5% and 10%), metakaolin (5%, 10% and 15%) and zeolite (10%, 20% and 30%) with constant water-to-binder ratio equals to 0.4, and mixture without pozzolanic materials and with variable water-to-cement ratios (0.35, 0.40, 0.45 and 0.50). The concrete mixtures were produced for chloride diffusion testing in the laboratory of the Construction Materials Institute (CMI) at the University of Tehran for estimating the service life of the reinforced concrete structures exposed to a marine environment. These mixes are exposed to sea water in a durability site located in Qeshm Island for periods of 3, 9, 27 and 50 months. This empirical model is developed by applying linear regression analysis based on Fick’s second law on the experimental results and is compared with previous studies in this area. This comparison indicates that the predicted chloride diffusion coefficient level is within ±25% error margin in the specimens located in tidal and splash zones. The results indicate that reducing the water-to-cement ratio and adding the pozzolanic have strong effects on reducing the chloride diffusion coefficient in reinforced concrete structures. This study also confirms that the chloride diffusion coefficient increases with temperature and decreases over time.
