بررسي اثرات افزايش چرخه‌هاي تر و خشك شدن روي نفوذ يون كلرايد در بتن اشباع نشده: شبيه‌سازي شرايط پاششي

Investigation on the Effects of Increasing in Wetting/Drying Cycles on Chloride Ingress into Unsaturated Concrete: A Simulation of Splash Condition

يكي از عوامل كاهش عمر مفيد سازه‌هاي بتن مسلح كه در معرض شرايط جزر و مدي و پاششي سواحل درياها قرار دارند، ورود كلرايد بيشتر در سطح بتن به دليل چرخه‌هاي تر و خشك شدن متوالي و افزايش آن در مجاورت ميلگردهاي مدفون و در نتيجه زنگ‌زدگي آنها و تخريب بتن است. از اينرو در اين مقاله سعي شده است تا تأثير تعداد چرخه‌هاي تر و خشك شدن روزانه، بر روند نفوذ يون كلرايد در بتن با استفاده از مطالعات عددي بر اساس روش اجزاء محدود بررسي شود. نتايج اين مطالعه، نشان داد كه ميزان نفوذ يون كلرايد در بتن با طرح‌هاي اختلاط مختلف با زياد شدن تعداد چرخه‌هاي تر و خشك شدن روزانه افزايش مي‌يابد؛ بطوريكه غلظت كلرايد نفوذ كرده در عمق mm50 و غلظت كلرايد حداكثر در بتني كه 10 سال در معرض دو چرخه تر و خشك شدن روزانه قرار گرفته نسبت به بتني كه در شرايط مستغرق واقع گرديده است، به طور متوسط و به ترتيب 4/2 و 0/2 برابر شده است. اين نسبت‌ها با افزايش تعداد چرخه‌هاي روزانه تا 24 چرخه، به ترتيب به 2/4 و 7/3 برابر افزايش يافته است. همچنين نتايج نشان داد كه با افزايش تعداد چرخه‌هاي تر و خشك شدن روزانه تا 100 چرخه (مشابه شرايط پاششي)، مقدار كلرايد حداكثر و همچنين مقدار كلرايد در عمق mm50 بتن تغييرات قابل توجهي نداشته است.

The chloride ingress into concrete and corrosion of steel reinforcement due to wetting/drying (WD) cycles is a main issue caused to decline the service life of reinforced concrete structures. In this paper, the effects of WD cycles on chloride penetration in concrete were studied using a finite element based numerical model. The results showed that the chloride ingress into concrete increased with increasing in daily WD cycles. The chloride concentration after 10 years at depth of 50 mm and the maximum chloride concentration of the submerged specimen were 2.4 and 2.0 times lower than the specimen exposed to 2 and 24 WD cycles, respectively. These ratios increased up to 4.2 and 3.7 when the WD cycle increased to 24 cycles. The numerical model outputs also indicated that the chloride concentration at depth of 50 mm and the maximum chloride closely tended up to a constant amount by increasing the number of WD cycle up to 100 cycles (similar to splash condition).