مدلسازی انتقال یون کلراید در بتن در معرض شرایط جزر و مدی: بررسی اثر نسبت آب به سیمان روی غلظت بیشینه کلراید

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیات علمی بخش فناوری بتن مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی

2 کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد قزوین

3 استاد دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تهران

چکیده

نفوذ یون کلراید و متعاقباً خوردگی میلگرد مدفون در بتن، یکی از دلایل اصلی تخریب بتن در سواحل خلیج فارس و دریای عمان است. شدت این تخریب در چرخه‌های متوالی تر و خشک شدن به مراتب بیشتر از سایر شرایط مانند شرایط مستغرق و اتمسفری می‌باشد. بنابراین برای طراحی سازه‌های بتن مسلح بر اساس عملکرد، لازم است انتقال توام رطوبت و یون کلراید در بتن غیر اشباع بوسیله مدلسازی دقیق عددی بررسی شود. از این رو در این مقاله، معادلات حاکم بر انتقال رطوبت و یون کلراید در بتن، بررسی شده و با استفاده از مدلسازی عددی بر اساس روش اجزاء محدود، پروفیل یون کلراید با در نظر گرفتن عوامل مؤثر بر آن، محاسبه شد. مقایسه داده‌های مدل عددی با نتایج آزمایشگاهی بدست آمده از سایت تحقیقاتی دانشگاه تهران در ساحل بندرعباس، بیانگر توانایی مدل ارائه شده در پیش‌بینی پروفیل یون کلراید در بتن بود. ضمناً خروجی مدل عددی با استفاده از نتایج آزمایشگاهی نشان داد که با افزایش نسبت آب به سیمان بتن از 40/0 به 45/0، مقدار بیشینه پروفیل کلراید، کاهش یافته و بعد از آن تا 55/0،  مقدار بیشینه پروفیل کلراید، به آرامی افزایش یافته است؛ در صورتیکه نسبت مجموع وزن کلراید وارد شده در بتن به وزن بتن، تا 50 درصد زیاد شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Chloride Transport Modeling in Concrete Subjected to Tidal Condition: Effect of Water to Cement Ratio on Maximum Chloride Concentration

نویسندگان [English]

  • Mehdi Nemati Chari 1
  • Akbar Safary 2
  • Mohammad Shekarchizadeh 3
  • Mahdi Chini 1
1 PhD. Student, Department of Civil Engineering, University of Tehran
2 MSc, Qazvin Islamic Azad University
3 Professor, Department of Civil Engineering, University of Tehran
چکیده [English]

Chloride penetration into concrete and consequently corrosion of reinforcing steel is one of the main causes of concrete deterioration in Persian Gulf and Sea of Oman. Concrete deterioration exposed to tidal condition is very severe when compared to the atmospheric exposure condition. Therefore, it is necessary to accurately model the simultaneous moisture and chloride ingress into concrete for durability-based design of reinforced concrete structures. In this study, a finite element model was developed to numerically solve the governing differential equations of moisture and chloride transfer. Comparison of the model output with the ones obtained from experimental works in Bandar Abbas and Qeshm research sites showed that the proposed model can predict the chloride profile with good accuracy. By using the test results, the model output showed that the maximum chloride concentration decreased with increasing in water to cement ratio (w/c) from 0.40 to 0.45 and then slowly increased with increasing in w/c up to 0.55. Although, the total chloride concentration, which ingress into concrete, increased up to 50 %.

کلیدواژه‌ها [English]

  • concrete
  • Profile
  • Finite Element Method
  • Numerical Modeling
  • Chloride Ion