Electrochemical and Gravimetric Studies towards Service-Life Prediction and Durability-based Design of RC Structures in Corrosive Environments

Abstract

العنوان : دراسات كهروكيميائية و جرافيمترية لتحديد عمر الخدمة وتصميم المبانيالخرسانية اعتمادا على اشتراط ديمومة المنشات الخرسانية المسلحة في البيئات التصدئية. يعتبر تأكل (تصدء) حديد التسليح الناجم بسبب أملاح الكلورايد مشكلة رئيسة تؤثر على العمر الخدمي والديمومة الهيكلية للمنشات الخرسانية ، وفي البيئة المعرضة للكلورايد، تلعب نوعية الخرسانة وسماكة تغطيتها لحديد التسليح دورا مؤثرا على بداية و تطور تأكل حديد التسليح. ولأهمية نمذجة بداية وسرعة تأكل حديد التسليح بدلالة نوعية الخرسانة و سماكة التغطية، فإن هذا البحث يقدم نتائج دراسات مخبريه أجريت على مجموعة كبيرة من عينات خرسانية صممت لهذا الغرض باستخدام نوعين من الركام ( البحص) الخشن تم الحصول عليها من محاجر الركام في المنطقة الشرقية و المنطقة الغربية من المملكة العربية السعودية. صممت العينات الخرسانية باستخدام ثلاث كميات ( 350 ؛ 375 ؛ 400 كجم / م3 ) من مادة الاسمنت مع ثلاث مقادير ( 0.4 ؛ 0.45 ؛ 0.5 ) من نسبة الاسمنت إلى الماء ، وثلاث مقادير ( 0.35؛ 0.4 ؛ 0.45 ) من نسبة الركام (البحص) الخشن إلى الركام الناعم، وباستخدام ثلاثة مقادير (25 ملم ؛ 37.5 ؛ 50 ملم ) من سماكة التغطية الخرسانية في كل العينات. وفي فترة زمنية مدتها ثلاث سنوات عرضت العينات لثلاثة مقادير (3% ؛ 7% ؛ 12%) من محلول الكلورايد تمثل تشبيها إختباريا للظروف البيئية المتغيرة و المسببة لتأكل (صدأ) حديد التسليح ، وقد تم في هذا البحث تحديد معدل سرعة تأكل حديد التسليح باستخدام الطرق الكهروكيميائية والجرافيمترية (قياس فقدان الوزن) لتحديد مدى التآكل الناجم في كل حالة. ومن خلال التحليل العددي لقيم سرعة تأكل حديد التسليح التي تم الحصول عليها بالطريقة الكهروكيميائية وبالطريقة الجرافيمترية تم تطوير علاقة إحصائية تربط بين قيم سرعة التأكل باستخدام الطريقتين. ومن ثم استخدمت نتائج معدل سرعة تأكل حديد التسليح باستخدام الطريقة الجرافيمترية في تطوير نموذج لتحديد معدل أو سرعة تأكل الحديد بدلالة كل من نوعية الخرسانة ، و سماكة التغطية - الخرسانية ، و تركيز ملح الكلورايد. وباستخدام النماذج التي تم الحصول عليها من نتائج الدراسات المخبرية في هذا البحث لتقييم تأكل (صدأ) حديد التسليح، تم تطوير طرق تحليلية وتصميمية برمجت باستخدام الحاسب الآلي (باستخدام مايكروسوفت إكسل سولفر "Microsoft Excel Solver") يمكن من خلالها تقدير العمر الخدمي المتوقع وتصميم الهيكل البنائي لتحقيق اشتراطات ديمومة المنشات الخرسانية المسلحة في البيئات الإنشائية المعرضة للكلورايد. ولتوضيح طريقة الاستفادة العملية من الطرق المقترحة، يقدم هذا البحث مجموعة مختارة من الأمثلة العددية تبين طريقة تحديد العمر الخدمي وخطوات التصميم الإنشائي الذي يحقق شروط الديمومة - الهيكلية لعينة من عناصر إنشائية محددة (كمرات ؛ و أعمدة) في المباني الخرسانية المسلحة.