Method Article
ونحن نقترح أسلوب لقياس معلمة التي ترتبط ارتباطاً وثيقا لتقييم التآكل أو التنبؤات المتعلقة بهياكل الخرسانة المسلحة، مع الميزة الرئيسية للسماح باختبار عينات من الهياكل الهندسية. وهذا ما يضمن الظروف الحقيقية في واجهة الخرسانة الفولاذ، ذات الأهمية الحاسمة لتجنب القطع الأثرية عينات المصنوعة في المختبرات.
شيخوخة البنية التحتية من الخرسانة المسلحة في البلدان المتقدمة النمو يفرض حاجة ملحة إلى أساليب لتقييم حالة هذه الهياكل موثوق بها. تآكل الصلب يعزز المضمنة هي السبب الأكثر تواترا للتدهور. في حين أنه من المعروف جيدا أن قدرة الهيكل على مقاومة التآكل يعتمد بشدة على عوامل مثل المواد المستخدمة أو السن، بل ممارسة شائعة الاعتماد على عتبة القيم المنصوص عليها في المعايير أو الكتب المدرسية. هذه القيم الحدية للشروع في التآكل (جالحرجة) تكون مستقلة عن خصائص بنية معينة، مما يحد بوضوح دقة تقييم حالة وتوقعات الحياة الخدمة الفعلية. ممارسة استخدام جداول القيم يمكن أن يعزى إلى عدم وجود طرق يمكن الاعتماد عليها لتحديد جالحرجة في الموقع وفي المختبر.
ويرد هنا، على بروتوكول تجريبي لتحديد جالحرجة للهياكل الهندسية الفردية أو أعضاء الهيكلية. يتم أخذ عدد من العينات من الخرسانة المسلحة من هياكل ويتم إجراء الفحوص المختبرية التآكل. والميزة الرئيسية لهذا الأسلوب هي أن يضمن الظروف الحقيقية المتعلقة بمعلمات معروفة جيدا للتأثير إلى حد كبير جالحرجة، مثل واجهة الخرسانة الفولاذ، الذي لا يمكن أن يحاكي بالإسم في العينات المنتجة في المختبر. في الوقت نفسه، يسمح اختبار التآكل المتسارع في المختبر موثوقة تصميم جالحرجة قبل الشروع في التآكل في هيكل اختبارها؛ هذا هو ميزة كبيرة على جميع الطرق الشائعة تقييم شرط إلا تسمح بتقدير الظروف للتآكل بعد البدء، أيعند البنية الفعل معطوب.
البروتوكول غلة إحصائية توزيع جالحرجة للهيكل تم اختبارها. وهذا يخدم كأساس لنماذج التنبؤ الاحتمالية للوقت المتبقي للتآكل، الذي يعتبر ضروريا للحفاظ على التخطيط. يمكن استخدام هذا الأسلوب يحتمل أن تكون في اختبار المواد للهياكل الأساسية المدنية، مماثلة للأساليب المحددة المستخدمة لاختبار الميكانيكية.
تآكل صلب في الخرسانة، الناجمة عن تغلغل الكلوريدات بالخرسانة وهو السبب الأكثر شيوعاً لتدهور الهياكل الخرسانية معززة وأكد قبل سابق لأوانه، ومما يمثل واحداً من أهم التحديات في الهندسة المدنية1،2،،من34. البلدان الصناعية عادة ما تحتوي مخزون كبير من الشيخوخة البنى التحتية الملموسة، بني في النصف الثاني من القرن الماضي، وبالتالي مع تاريخ لعدة عقود من التعرض للمناخ البحرية أو أملاح مكافحة الجليد المستخدمة على الطرق. أن تكون قادرة على تقييم موثوق بها شرطا لهذه الهياكل، أي، الخطر التآكل، يشكل الأساس لتخطيط أعمال الصيانة وإدارة البنية التحتية، بشكل عام.
ويستند النهج المتبعة في الهندسة لإدارة المستحثة بكلوريد الصلب التآكل في الخرسانة كلوريد عتبة قيمة (يطلق عليها أيضا المحتوى، الحرجة كلوريد جالحرجة)1،5، 6-وفقا لهذا المفهوم، ويعتقد أن تحدث بمجرد تركيز الكلوريد في الخرسانة على السطح الصلب يتجاوز العتبةالحرجة جالشروع في التآكل. وهكذا، تقييم حالة الهياكل القائمة وتقدير مدة الخدمة المتبقية عادة تعتمد على تحديد محتوى الكلوريد في أعماق مختلفة في الملموسة، لا سيما في عمق الصلب يعزز جزءا لا يتجزأ. يوجد عدد من أساليب وموثوقة وموحدة قياس هذا تركيز الكلوريد في عينات ملموسة7،8. مقارنة النتائج على جالحرجة يوفر الأساس لتقييم خطر التآكل، والتخطيط النوع ونطاق تدابير الإصلاح. ومع ذلك، يتطلب هذا النهج المعرفة من جالحرجة.
مختلف المعايير الدولية والتوصيات، فضلا عن نص الكتب، تنص على قيم جالحرجة1،3،9،،من1011. هذه هي عادة حوالي 0.4% كلوريد بوزن أسمنت، استناداً إلى خبرة طويلة الأجل أو أوائل الدراسات12،13. ومع ذلك، من المعروف جيدا أن المقاومة الفعلية ضد جالحرجة لهيكل معين أو الأعضاء الهيكلية يتأثر تأثرا شديدا بالمواد التي يستخدمها، من الهيكل العمر، و تاريخ وظروف التعرض1 , 5-وهكذا، من المقبول عموما أن الخبرة المكتسبة من بنية واحدة ينبغي أن تطبق فقط على هياكل أخرى بحذر.
وبالرغم من ذلك، من الشائع هندسة ممارسة لاستخدام جداول القيمالحرجة ج، مستقلة عن الهيكل الفعلي. ويمكن تفسير هذا مبعثر ضخمة من جالحرجة في الأدب، والافتقار إلى أساليب موثوقة لتحديد جالحرجة في الموقع وفي مختبر5. نهج استخدام قيم العتبة مبوبة في تقييمات المتانة على عكس الاعتبارات الهيكلية في تقييم حالة الشيخوخة هياكل محددة. في هذه الحالة الأخيرة، هناك عدد من أساليب اختبار موحد لتحديد الخصائص الميكانيكية، مثل قوة المواد في الهيكل (ملموسة، يعزز الفولاذ)، لاستخدامها في العمليات الحسابية للسلوك الهيكلي.
ويرد في هذا العمل، على بروتوكول تجريبي لتحديد جالحرجة على عينات مأخوذة من الهياكل الهندسية. ويستند النهج الحفر نوى خرسانة المسلحة في أجزاء من هياكل ملموسة حيث التآكل لم يشرع حتى الآن. يتم نقل هذه العينات إلى مختبر حيث يتعرضون لاختبار تآكل المتسارع لدراسة الشروط اللازمة للشروع في التآكل. والميزة الرئيسية للطريقة المقترحة أن العينات التي تنبع من الهياكل، ومن ثم معرض الظروف الحقيقية المتعلقة بعدد من المعلمات التي معروفة إلى حد كبير تأثير جالحرجة والتي لا يمكن أن يندرج يحاكي في العينات المنتجة في المختبر. وهذا يتضمن النوع وسن الملموسة (الشباب مختبر ملموسة مقابل ناضجة الخرسانة المنتجة في الموقع)، شرط نوع والسطح تعزيزات من الصلب تستخدم وقت البناء، وفي العام خصائص الفولاذ-الخرسانة واجهة14. جنبا إلى جنب مع دقة أساليب القياس المختبرية، يسمح هذا النهج تحديد موثوق جالحرجة لهياكل محددة أو أعضاء الهيكلية.
تعزيز تطبيق البروتوكول المقترح في ممارسة مهنة الهندسة وسوف-مقارنة مع الممارسة الشائعة المتمثلة في استخدام قيمة ثابتة جالحرجة -دقة التقييمات الشرط وقوة النماذج التنبؤية لتحليل تبقى دائرة الحياة. الزيادة القوية المتوقعة في أعمال إصلاح بنيتنا التحتية بنيت على مدى العقود القادمة15 يشكل حاجة ملحة لهذا تحسين في الهندسة من تآكل الهياكل الأساسية.
1-أخذ العينات على "الهيكل الهندسي"
2. نموذج التحضير في المختبر
ملاحظة: تطبيق هذه الخطوات لكل عينة (الأساسية) مأخوذة من الهيكل بغية أعدادهم لمعمل اختبار التآكل. هذا يعمل على تسريع اختبار التآكل (الحد من تغطية محددة)، مع الحفاظ على الشروط الواردة في صلب وتوفير الحماية من نهاية-الآثار غير المرغوب فيها (مثل، شق التآكل).
3. اختبار التآكل
4. نموذج تحليل بعد "الشروع في التآكل"
5. التعامل مع "الحالات الخاصة"
يعرض الرقم 7 إمكانيات الصلب نموذجي رصدها خلال التعرض الكلوريد في المختبر. إظهار أمثلة على حد سواء أن الإمكانات قد تنخفض بشكل كبير خلال فترة زمنية قصيرة جداً، ولكن أن عملية التآكل قد لا بعد ستابلي تنتشر، الذي يتضح من خلال زيادة الإمكانات نحو مستوى السلبية الأولية. في هذا البروتوكول، ووقت الشروع في التآكل، أيالوقت الذي توقفت التعرض ويتحدد جالحرجة ، يحددها قطره محتملة ملحوظة تليها 10 أيام إمكانات السلبية (انظر القسم 3.5.2 و مناقشة لمزيد من التفاصيل).
ومن الشائع أن الأمر قد يستغرق عدة أشهر حتى يحدث بدء التآكل مستقرة. وهذا يعتمد أيضا على محتوى كلوريد الأولى موجودة بالفعل في الخرسانة عندما تؤخذ العينات من الهياكل. وفي بعض الحالات من التجارب التي أجريت حتى الآن، استغرق الأمر أكثر من سنة حتى بدأ التآكل.
يبين الشكل 8 مثال جالحرجة تقاس في 11 عينات مأخوذة من أكثر من 40 عاماً طريق نفق في جبال الألب السويسرية. جميع هذه العينات مأخوذة من داخل منطقة مساحتها من 1-2 م2، وهكذا يفترض أن مطابق تماما أنتجت وكشفها. في هذا المثال، كان محتوى الكلوريد في السطح الصلب في وقت أخذ العينات لا يعتد بها. بالإضافة إلى ذلك، كانت الجبهة الكربنة لا تزال بعيدة عن السطح الصلب.
ويبين الشكل 9 مثالين حيث انخفضت الفولاذ المحتملة بشدة عند التعرض لحل خال من الكلوريد. في واحدة من هذه الحالات المحددة، أثناء فحص العينة اللاحقة (المدمرة) ووجد أن الفعل كان الغازية الملموسة في عمق الصلب. عند الوصول للمياه على السطح الصلب، عملية التآكل وهكذا بدأت فورا. في قضية أخرى، وقع الشروع في التآكل كاذبة في واحدة من الصلب شريط نهايات.
الشكل 1 . الرسم التخطيطي "أخذ عينة" من هيكل والمعالجة في المختبر: () الأساسية الملموسة مع قطعة جزءا لا يتجزأ من الفولاذ بعضا؛ (ب) تقليل الغطاء ملموسة على الجانب المكشوفة وعلى الجانب الخلفي من قطع الماس المياه المبردة؛ (ج) الصلب بار نهاية الحماية عن طريق إزالة بعض ملموسة حول الصلب والاستعاضة عنه بكثافة الأسمنت لصق/قذائف هاون وطلاء الإيبوكسي اللاحقة؛ وطلاء الإيبوكسي (د) على وجوه الأفقي ونهاية المناطق المكشوفة السطح ملموسة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 2 . الرسم التخطيطي للإعداد لاختبار التآكل في المختبر. هذا يوضح وضع العينات في خزان التعرض. يتم استخدام الفواصل لضمان الاتصال إلى حل التعرض من أسفل سطح العينة. جميع العينات متصلاً مسجل بيانات، قياس إمكانات كل عينة مقابل قطب مرجعية وضعها في الحل التعرض. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 3 . الرسم التخطيطي لأمكن الوقت-من التطورات "المحتملة الصلب" الذي يوضح المعيار "الشروع في التآكل". في النقطة 1، ينخفض احتمال بأقل من 150 يحدث أم من الأولى "المستوى السلبي"؛ في النقطة 2، تسقط المحتمل على الأقل 150 يحدث بالسيارات، التي تبعتها ريباسيفيشن؛ في النقطة 3، إمكانية إسقاط مالا يقل عن 150 أم يحدث (داخل حد أقصى 5 أيام) واستمرار مستوى المحتملة السلبية المحققة على مدى 10 أيام. في تيini، سحب العينة من حل التعرض. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 4 . رسم تخطيطي يوضح القطع وتقسيم العينة ملموسة بعد الكشف عن الشروع في التآكل. أولاً، يتم قطع "خندق" من الجانب الخلفي، بالتوازي مع شريط الصلب. عن طريق إدراج الحفر أو أداة مماثلة، يمكن استخدام الخندق لتقسيم العينة كما هو مبين بالأسهم. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 5 . صور فوتوغرافية توضح تحليل العينة بعد الشروع في التآكل. () سطح نصفي العينة بعد تقسيم، و (ب) صدأ بقعة مرئياً في الفولاذ بعد الشروع في التآكل. صور فوتوغرافية من عينات مختلفة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الرقم 6 . الرسم التخطيطي "يوضح" أخذ عينات "تحليل الكلوريد بعد الشروع في التآكل": () إزالة أجزاء الإيبوكسي المغلفة الأساسية الملموسة سبليت (الأرجواني = قطع الطائرات)؛ (ب) إزالة الغطاء ملموس وصولاً إلى 2 مم من السطح الصلب (الأرجواني = القطع)؛ (ج) طحن فوق فاصل عمق من +/-2 مم الصلب بار عمق الغطاء (أحمر = حجم العينة). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 7 . أمثلة الممثل لقياس المحتملة مقابل الوقت المنحنيات. قطرات عادة وضوحاً المحتملة التي يمكن أن يتبعه زيادة محتملة (ريباسيفيشن) حتى يبدأ الشروع في التآكل مستقرة وفقا للمعيار المقترح وأخيراً. () يبين حالة حيث الإمكانات تستقر على المستوى السلبي، و (ب) على سبيل مثال حيث لا يزال احتمال تناقص خلال الفترة قيد الدرس لمدة 10 أيام. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 8 . مثال جالحرجة Measured في 11 عينات مأخوذة من "داخل ملموسة مساحة صغيرة" أكثر من 40 سنة نفق الطريق القديم في جبال "الألب السويسرية"- الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الرقم 9 . أمثلة على إمكانات ملحوظ يقلل فورا عند التعرض في حل خالية من كلوريد. في حالة واحدة، الملموسة في عمق الصلب كان الفعل الغازية، وبالتالي عند الوصول للمياه على السطح الصلب، عملية التآكل بدأت فورا، مما أدى إلى انخفاض حاد في الإمكانات. في قضية أخرى، وقع الشروع في التآكل كاذبة في واحدة من الصلب بار الغايات، التي هنا أدى إلى انخفاض محتمل أكثر تدرجا. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الخطوات الأكثر أهمية لنجاح البروتوكول التجريبي المقترح لتحديد جالحرجة تلك بما في ذلك التدابير المتخذة لمنع بدء التآكل كاذبة وأخرى الصلب بار آثار نهاية. وفي هذا الصدد، تم اختبار مجموعة متنوعة من النهج، بين الذي عثر على المبلغ عنها البروتوكول هنا تسفر عن نتائج أفضل28. يسمح هذا النهج في مزيد من التجارب، خفض معدل استهلال كاذبة إلى أقل من 10 في المائة. من ناحية، وهذا يرجع إلى طلاء المنطقة الحدودية المكشوفة السطح ملموسة مع الراتنج الإيبوكسي، والزيادات التي تنتهي مدة نقل كلوريدات عن طريق ملموسة إلى شريط الصلب إلى حد كبير. من ناحية أخرى، استبدال الخرسانة الأصلي حول شريط الصلب في أطرافه مع الكثيفة، ملاط إسمنتي قلوية عالية يعزز إلى حد كبير المقاومة للتآكل في هذه المجالات. مثل هذه الأنظمة، أيطلاء الصلب بار ينتهي بطبقة من مادة البوليمر تعديل إسمنتي، أثبتت نجاحها كما في غيرها من الدراسات3029،.
ثمة جانب مهم آخر هو المعيار للشروع في التآكل. ويستند هذا المعيار RILEM اللجنة التقنية TC-235 بهدف التوصية بأسلوب اختبار لقياس جالحرجة في العينات المصنعة في المختبر31. والأساس المنطقي أنه من المعروف جيدا أن بداية تآكل صلب أونبولاريزيد جزءا لا يتجزأ من الخرسانة قد تحدث على مدى فترة طويلة من الوقت بدلاً من المعالم فورية30،32. بدء الصلب ينحت بتركيزات منخفضة نسبيا من كلوريد ولكن إذا لم تكن هذه قادرة على الحفاظ على عملية التآكل، سيحدث ريباسيفيشن، الذي يصبح واضحا بزيادة احتمال العودة إلى المستوى السلبي الأولى. ولوحظت هذه الأحداث ديباسيفيشن-ريباسيفيشن عادة في دراسات مماثلة30،،من3334. تركيز كلوريد تقاس في وقت تآكل مستقرة أكثر صلة بالممارسة من الوقت الذي أصبح من الواضح جداً بوادر الانحرافات المحتملة من المستوى السلبي. مع المعيار المقترح، يمثل جالحرجة تركيز كلوريد الذي يبدأ التآكل وتنتشر أيضا ثابت.
حد من الأسلوب أن العينات صغيرة نسبيا، التي قد يكون لها تأثير على ال35،نتائج36. لمواجهة هذه الظاهرة، اقترح استخدام عدد كبير نسبيا من العينات (من الناحية المثالية 10). مستوى الثقة يعتمد على توزيع إحصائية جالحرجة في مجال الاختبار الفعلي. لمزيد من التفاصيل في هذا الصدد، تشير إلى مرجع36. قيداً إضافيا أن ظروف الرطوبة في التعرض المختبر قد تختلف عن هيكل الفعلية. وأخيراً، قد يكون من الصعب في الحالات التي يكون فيها احتمال سلبية عموما، كما هو الحال في الخبث والأسمنت أو غيرها موثقات المحتوية على كبريتيد الكشف عن الشروع في التآكل.
على حد علمنا، هذا هو الأسلوب الأول جالحرجة تصميم الهياكل الهندسية في مرحلة قبل الشروع في التآكل. وعلى النقيض من الخبرة التجريبية من الهياكل، بحكم التعريف التي تم الحصول عليها بعد الشروع في التآكل، يمكن استخدام هذا الأسلوب لقياس جالحرجة لهياكل محددة أو أعضاء الهيكلية قبل حدوث تدهور التآكل ; وبالتالي يمكن استخدام النتائج لتقييم خطر التآكل (المستقبل)، والتنبؤ بالوقت المتبقي لبدء التآكل (خدمة الحياة النمذجة). وهكذا، هذا الأسلوب لديه القدرة على أن تكون المواد المستخدمة في الاختبار، مماثلة للأساليب المتبعة المستخدمة لاختبار الميكانيكية (قوة ضاغطة، إلخ.)
الأسلوب مطبق حاليا على عدد من البنى التحتية الملموسة مختلفة في سويسرا. هذا سيتم توسيع معرفة التوزيعات الإحصائية من جالحرجة في هياكل محدودة للغاية5 . وعلاوة على ذلك، سوف تكشف عن تأثير عوامل مختلفة مثل السن الهياكل، ومواد البناء المستخدمة، إلخ، وهكذا توفر معلومات هامة للمهندسين المدنيين وصناع القرار في إدارة البنية التحتية.
الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.
ومولت جزئيا العمل الموصوف هنا "المكتب الفدرالي السويسري للطرق" (مشروع بحثي AGB2012/010). إلى حد كبير نعترف بالدعم المالي.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Stranded wire | cross section at least 0.50 mm²; ideally copper wire, tin plated | ||
Self-tapping metal screw | any suitable self-tapping screw, typically of length 4 - 5 mm and diameter around 2.5 mm | ||
Ring cable lug | suitable to connect screw and cable | ||
SikaTop Seal-107 | Sika | two-part polymer modified cementitious waterproof mortar slurry | |
Epoflex 816 L | Adisa | epoxy coating | |
Exposure tank | any suitable tank (e.g. rako box) with a lid; sufficiently large for exposing the samples | ||
Reference electrode | Any stable reference electrode suitable for continuous immersion in sodium chloride solution | ||
Tap water | |||
Sodium chloride | |||
Data logger | any device able to monitor the potentials of all samples vs. the reference electrode at the specified interval (input impedance >10E7 Ohm) |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved