محمد مهدی رستگار

استفاده از بتن بازیافتی یکی از راه‌های حفظ و نگهداری از منابع طبیعی سنگ‌دانه و توسعه پایدار در محیط زیست است. به علت افزایش جذب آب و تخلخل بیشتر سنگ‌دانه‌های بازیافتی نسبت به سنگ‌دانه‌های طبیعی، بتن‌های بازیافتی دارای ویژگی‌های مکانیکی و دوامی پایین‌تری نسبت به بتن‌های طبیعی هستند. از سوی دیگر، با توجه به ضعف مشخصات مکانیکی و دوامی در بتن‌های بازیافتی پدیده خوردگی آرماتور در این نوع بتن‌ها دارای اهمیت ویژه‌ای است. بر اساس نوع و شدت خوردگی آرماتور می‌توان از اقدام‌های پیشگیرانه برای ترمیم در سازه‎‌های بتنی استفاده کرد. در این پژوهش، نتایج بررسی آزمایشگاهی تاثیر مدول نرمی سنگ‌دانه‌های بازیافتی بر روی خواص مکانیکی، دوامی و فرایند خوردگی محصولات پایه سیمانی نشان داده شده است. از طرفی مدول نرمی سنگدانه‌های مصرفی نیز برابر با 5/2، 3 و 5/3 بوده است. به علاوه حداکثر اندازه‌ی سنگدانه‌های مصرفی (طبیعی و بازیافتی) در کلیه‌ی طرح‌های مخلوط به 36/2 میلی‌متر محدود شد. نسبت آب به سیمان برای کلیه‌ی طرح‌های مخلوط برابر با 6/0 انتخاب شد. هم‌چنین آزمایش‌های مقاومت فشاری، جذب آب حجمی و جذب آب موئینه بر روی هر طرح صورت گرفت. همچنین برای بررسی خوردگی آرماتور با استفاده از روش‌های الکتروشیمایی از روش‌های آزمایش پتانسیل نیم‌پیل، مقاومت پلاریزاسیون خطی و مقاومت پلاریزاسیون پتانسیودینامیک استفاده شد. نمونه‌های ساخته شده برای انجام آزمایش‌های الکتروشیمایی، به مدت 28 روز در محلول آب و آهک عمل‌آوری شدند و بعد از آن به مدت پنج چرخه دو هفته‌ای تحت آزمایش قرار گرفتند. در هر چرخه نمونه‌ها یک هفته در هوای آزاد و یک هفته در محلول آب و نمک با مقدار غلظت 10 درصد جهت همانندسازی محیط کلریدی قرار گرفتند. پس از انجام آزمایش‌های صورت گرفته مشخص شد که در محصولات پایه سیمانی بازیافتی با کاهش مقدار مدول نرمی مصالح سنگی، از میزان مقاومت فشاری آن‌ها کاسته و موجب افزایش جذب آب حجمی و جذب آب موئینه در نمونه‌های بازیافتی شده است. ضمناً با بررسی نتایج بدست‌آمده از آزمایش‌های الکتروشیمیایی، می‌توان به این صورت اظهار نظر نمود که با کاهش مدول نرمی، شاهد کاهش پتانسیل نیم پیل در این نمونه‌ها خواهیم بود. از سوی دیگر به علت ضعیف بودن خواص مکانیکی و دوامی محصولات پایه سیمانی بازیافتی لایه محافظ انفعالی تشکیل شده روی آرماتورهای فولادی به سرعت شکسته شده و منجر به افزایش سرعت خوردگی می‌شود. همچنین با افزایش مدول نرمی در محصولات پایه سیمانی حاوی سنگدانه‌های طبیعی شاهد کاهش مقاومت فشاری و افزایش جذب حجمی، مویینه، دانسیته چگالی جریان خوردگی و همچنین منفی‌تر شدن پتانسل نیم پیل خواهیم بود.

چکیده: بتن یکی از پر‌مصرف‌ترین مصالح در صنعت ساخت به‌شمار می‌رود که یکی از انواع این بتن‌ها، بتن حاوی سنگدانه بازیافتی است. به‌دلیل خواص ضعیف‌تر سنگدانه بازیافتی مانند جذب آب و تخلخل بیشتر و چگالی کمتر نسبت به سنگدانه طبیعی، این دسته از بتن‌ها دارای مشخصات مکانیکی و دوامی ضعیف‌تر در مقایسه با بتن‌های طبیعی می‌باشند. از طرف دیگر، در سازه‌های بتن مسلح، خوردگی آرماتور یکی از مخرب‌ترین پدیده‌هایی است که این سازه‌ها را تهدید می‌کند و باتوجه به ضعف دوامی بتن‌های بازیافتی، بررسی پدیده خوردگی در این نوع از بتن‌ها، حائز اهمیت است. پژوهش حاضر نتایج بررسی آزمایشگاهی تاثیر سنگدانه بازیافتی بر خواص مقاومتی و دوامی بتن خصوصاً دوام آن‌ها در برابر خوردگی آرماتور را نشان می‌دهد. ملات‌های ساخته شده در این پژوهش حاوی 50، 75 و 100 درصد سنگدانه بازیافتی می‌باشند که نتایج بدست آمده با ملات پایه بررسی می‌شوند. در تهیه مخلوط از سنگدانه ریز بازیافتی با حداکثر اندازه اسمی 36/2 میلی‌متر که حاصل خردایش بتن می‌باشد، به همراه سیمان نوع2 هگمتان استفاده شده است. نسبت آب به سیمان در هر چهار طرح مخلوط برابر 6/0 در‌نظر گرفته شده است. بر روی هر طرح ساخته شده آزمایش‌های مقاومت فشاری، جذب آب موئینه و جذب آب حجمی در سنین 28 و 90 روز صورت گرفته است. آزمونه‌های مورد استفاده در سه آزمایش مذکور، تا رسیدن به سن مقرر در آب عمل‌آوری شدند و در هر سن از هر طرح 3 آزمونه مورد ارزیابی قرار گرفتند که میانگین آن‌ها به‌عنوان نتیجه گزارش شده است. همچنین به منظور بررسی خوردگی آرماتور‌های موجود در آزمونه‌ها، از روش‌های الکتروشیمیایی شامل آزمایش‌های نیم‌پیل، مقاومت پلاریزاسیون خطی و مقاومت پلاریزاسیون پتانسیودینامیک بهره‌گرفته شده است. آزمونه‌های آماده شده جهت انجام آزمایش‌های الکتروشیمیایی، پس از آن‌که تا سن 28 روز در محلول آب و آهک اشباع عمل‌آوری شدند، به مدت 8 چرخه 2 هفته‌ای مورد آزمایش قرار گرفتند. در هر چرخه آزمونه‌ها یک هفته در هوای آزاد و یک هفته در محلول آب و نمک با غلظت 10درصد به منظور شبیه‌سازی محیط کلریدی قرار گرفتند. پس از انجام آزمایش‌ها و بررسی نتایج مشخص گردید که در یک نسبت آب به سیمان برابر، حضور سنگدانه بازیافتی موجب کاهش مقاومت فشاری، افزایش جذب آب موئینه و افزایش جذب آب حجمی می‌گردد. همچنین با بررسی نتایج بدست آمده از آزمایش‌های الکتروشیمیایی، می‌توان اظهار کرد که وجود سنگدانه در ملات‌های ساخته شده، در یک زمان مشخص باعث کاهش پتانسیل نیم‌پیل می‌گردد. از طرفی ملات حاوی سنگدانه بازیافتی به دلیل جذب آب و تخلخل بیشتر، باعث شکستن زودتر لایه محافظ روی آرماتور و شروع سریع‌تر فرآیند خوردگی می‌شود. با ارزیابی و مشاهده کلیه نتایج حاصل‌شده از 6 آزمایش انجام‌شده بر روی 4 طرح مخلوط ساخته‌شده، می‌توان این‌گونه عنوان کرد که جایگزینی تا 50درصد سنگدانه طبیعی با سنگدانه بازیافتی، ثاتیر معناداری بر نتایج آزمایش‌ها نداشته است.

چکیده: با افزایش گرمایش جهانی، بخش ساخت به دلیل وزن مرده بالا و رسانایی حرارتی در تلاش برای یافتن جایگزینی برای بتن معمولی است. همچنین تعداد زیاد منافذ در فوم بتن باعث کاهش جذب حرارتی و صوتی می‌شود و در نتیجه سازه را برای تمامی شرایط آب‌وهوایی مناسب می‌کند. ازآنجاکه توسعه کاربرد بتن‌های کفی برای مقاصد سازه‌ای و نیمه سازه‌ای مستلزم استفاده از آرماتور در این نوع بتن‌ها است. حضور درصد فراوان حباب هوا در مجاورت آرماتور می‌تواند به طور نامطلوبی بر رفتار الکتروشیمیایی آن تاثیر بگذارد و تشکیل لایه انفعالی را به مخاطره اندازد. روش‌های الکتروشیمیایی توسط محققین پیشین جهت ارزیابی نرخ خوردگی و توسعه لایه فیلم اکسید در فولاد مدفون در بتن و محلول شبیه‌سازی شده مایع منفذی مورداستفاده قرار گرفته است. یکی از روش‌های تجزیه‌وتحلیل مکانیزم خوردگی فلز در بتن به‌وسیله اندازه‌گیری و رسم منحنی‌های پلاریزاسیون کاتدی و آندی صورت می‌گیرد که قسمتی از این منحنی‌ها که به‌صورت خط مستقیم است به ناحیه تافل موسوم است. مقدار مقاومت پولاریزاسیون پتانسیودینامیکی که بیانگر مقاومت آرماتور در برابر اکسیدشدن است از شیب منحنی پتانسیل در برابر جریان در نقطه جریان صفر به دست می‌آید و در پایان جهت تخمین نرخ خوردگی و دانسیته جریان خوردگی می-توان از منحنی پولاریزاسیون پتانسیودینامیکی استفاده کرد. در این پژوهش ابتدا 5 طرح با نسبت آب به سیمان یکسان اما با درصدهای مختلف از کف جهت انجام آزمایش‌ها تعیین و پس از مشخص‌شدن طرح اختلاط آنها، در محل آزمایشگاه ساخته و به مدت 28 روز (4 هفته) در محیط مرطوب کیورینگ شدند. آزمایش‌های بررسی خوردگی فولاد مدفون در بتن اعم از آزمایش نیم‌پیل، آزمایش پلاریزاسیون خطی و آزمایش پلاریزاسیون پتانسیودینامیک پس از قراردادن نمونه‌های تمامی طرح‌ها در محیط خورنده حاوی سدیم کلراید با غلظت 5 درصد به‌صورت چرخه‌های هفتگی تر و خشک، انجام گردیده است. نتایج حاصل آزمایش‌ها نشان می‌دهد احتمال خوردگی ملات با 50 درصد کف پس از یک هفته قرارگرفتن در محیط خورنده سدیم کلراید بیش از 90 درصد می‌باشد و همچنین نتایج نیم‌پیل در بتن کفی با 50 درصد کف پس از 5 هفته نسبت به سایر طرح‌ها همواره بیش از 200درصد می‌باشد. الکترود مدفون در ملات پایه در محلول خورنده سدیم کلراید پس از 11 هفته در حالت غیرفعال می‌باشد. با افزایش درصد کف در طرح‌ها مقدار OCP کاهش میابد و اختلاف OCP طرح‌ها با یکدیگر باگذشت زمان بیشتر می‌شود. در هر دوره از آزمایش پتانسیودینامیک با افزایش درصد کف موجود در ملات شیب‌های آندی و کاتدی افزایش میابند. تغییرات شیب‌های آندی و کاتدی در ملات پایه با گذشت زمان روند قابل‌پیش‌بینی ندارد و در بازه ثابتی متغیر هستند. تغییرات ضریب استرن - گری در طرح با ملات پایه در 11 هفته ثابت بوده و تغییر نمی‌کند. تغییرات ضریب استرن - گری نسبت به زمان در تمامی طرح‌ها با ملات کفی همواره نزولی می‌باشد.