دات نت نیوک
X
GO

کتاب خوردگی فولاد در بتن

کتاب خوردگی فولاد در بتن تالیف جان پی برومفيلد و ترجمه جناب آقای مهندس محمدرضا احمدی بشکانی و جناب آقای مهندس صادق دهقان منتشر شده و در دسترس مهندسان و متخصصان صنعت خوردگی قرار دارد. چاپ اول این کتاب در یکهزار نسخه و توسط انجمن خوردگی ایران (ICA) در سال 1395 به چاپ رسیده است.

 

سخن ناشر

اگرچه مقوله خوردگی در تمام دنیا به صورت مستقیم و غیرمستقیم در تمام واحدها تاثیرگذار است و سبب تحمیل خسارت های جبران ناپذیر مادی و جانی می گردد‌، اما در کشورهای پیشرفته با مدیریت صحیح و احداث زیرساخت های لازم تا حد چشم گیری موفق به کنترل پدیده خوردگی و جلوگیری از زیان های میلیارد دلاری شده اند‌. متاسفانه در کشورهای در حال توسعه گاهی به دلیل عدم توجه به مقوله خوردگی همه ساله شاهد خسارت های مادی و بروز وقایع ناگوار می باشیم‌. مبحث خوردگی فولاد در بتن در کشور عزیزمان ایران مورد توجه جدی قرار گرفته است اما کشورهای پیشرفته سالیان دور است که با اهمیت دادن به این مقوله موفق به جلوگیری و دفع حداکثری خسارت ها شده اند‌. در دنیا سالانه مخارج هنگفتی صرف تعمیر سازه های بتنی که در اثر نفوذ عوامل خورنده تخریب شده اند‌، می گردد‌. خوردگی فولاد در بتن ناشی از حضور یون های خورنده‌، رطوبت‌، اکسیژن و عوامل محیطی سازه می باشد که در نهایت سبب شکسته شدن فیلم اکسیدی در سطح فولاد  می گردد‌. از نمونه های معمول تخریب سازه ها می توان به ساختمان ها‌، برج ها‌، پارکینگ ها‌، پل ها و دیگر سازه های فولادی اشاره کرد‌.

كتاب حاضر كه در 11 فصل در زمينه حفاظت از خوردگی فولاد در بتن است به ‌همت جناب آقای مهندس محمدرضا احمدی بشکانی و جناب آقای مهندس دهقان از پيشكسوتان خوردگی کشور ترجمه گرديده و حاوی اطلاعات جامعي در زمينه خوردگی فولاد در بتن و نحوه کنترل آن و همچنین کاربردها و شرح آزمایش های عملی است و كاربرد آن را در اكثر صنايع مورد بحث قرار می دهد، لذا جا دارد از اين دوستان كه انتشار كتاب فنی / كاربردی را در پرونده كارهای انتشاراتی خويش دارند، تقدير و تشكر نموده و برای شان سلامتی و طول عمر مسئلت نمايم. ضمن اينكه مطالعه اين كتاب به تمامی محققان، كارشناسان صنعت و دانشجويان رشته های مهندسی مرتبط توصيه می گردد.

 

پیشگفتار مترجم

پروردگار را سپاس می‌گویم که این اراده و توانایی را بر من اعطا نمود تا این کتاب را که بی شک یک یادداشت با ارزش است با وجود گرفتاری و مشغله های فراوان با کمک جناب آقای مهندس دهقان ترجمه کرده تا مورد استفاده دانش پژوهان و علاقه مندان قرار گیرد‌.

بدین وسیله از تمامی افرادی که مرا در ترجمه این مجموعه منحصر به فرد یاری کرده اند کمال تشکر و قدردانی را دارم‌:

- سرکار خانم مهندس حمیده نعیمی
- جناب آقای مهندس نوید حسینی
- جناب آقای محمد امین احمدی

و نیز استادان گرامی دانشگاه صنعتی شریف‌، جناب آقای دکتر محمد قربانی و جناب آقای دکتر ابولقاسم دولتی که فرصتی در اختیار بنده قرار دادند تا در پایان تحصیلات تکمیلی کارشناسی ارشد رشته مواد ـ گرایش خوردگی در قالب پروژه در زمینه خوردگی فولاد در بتن و طراحی سیستم حفاظت کاتدی مطالعه و تحقیق نمایم و در نهایت برای اولین بار در ایران یک ایستگاه دائمی سیستم حفاظت کاتدی آرماتورهای فولادی فونداسیون دانشکده مهندسی مواد دانشگاه صنعتی شریف طراحی و اجرا گردد‌.

از مدیران توانمند شرکت مهندسین مشاور مهاب قدس جناب آقای مهندس نراقی و جناب آقای مهندس ملکی و جناب آقای مهندس دانشمیر و همچنین مدیران محترم شرکت مهندسی مشاور توان آب جناب آقای دکتر یغمایی و جناب آقای مهندس نجفیان که موجب شدند اینجانب به مشکلات مربوط به خوردگی های موجود در صنایع آب و فاضلاب آشنا شوم و در صدد رفع معضلات فوق برآیم صمیمانه قدردانی و تشکر می نمایم‌. همچنین از مدیــران فــرهیخته و بـا تجــربـه شرکت BAC Corrosion Control (MAPEL سابق) انگلستان، جناب آقای Antony Gerrard و Steve Goring که بی شک نقش بسزایی در رشد معلومات علمی و عملی اینجانب در زمینه طراحی سیستم های حفاظت کاتدی داشته اند بی نهایت سپاسگزارم‌.

در نهایت از جناب آقای دکتر جابر نشاطی رئیس محترم " انجمن خوردگی ایران" جهت انتشار این کتاب از طریق انتشارات "انجمن خوردگی ایران" تشکر می کنم و همچنین از جناب آقای دکتر ناصر گیوه چی و جناب آقای دکتر ابراهیم حشمت دهکردی به خاطر بازخوانی کتاب به نمایندگی از طرف "انجمن خوردگی ایران" سپاسگزارم‌.

مترجم آرزومند است رشته مستقل مربوط به بررسی خوردگی و همچنین طراحی سیستم کنترل و حفاظت از خوردگی فولاد در بتن در دانشگاه های کشور تدریس و حتی به عنوان یک درس در دروس رشته‌های علم مواد و ساختمانی تدریس گردد تا بتوانیم از این طریق عقب ماندگی های دیرپای این صنعت را جبران کنیم‌. در پایان ترجمه کتاب فوق را تقدیم می کنم به پدر مرحوم و مهربانم که رهنمودهایش همواره روشنگر تاریکی های مسیر زندگیم بوده است‌. امید است با گسترش نگرش نوین‌، قدمی چند برای سرزمین جاوید ایران برداشته باشیم‌.

 

فهرست مطالب

فصل اول: مقدمه

فصل دوم: خوردگی فولاد در بتن

2-1. فرایند خوردگی
2-2. زنگ سیاه
2-3. حفره ها، خوردگی جریان سرگردان و خوردگی باکتریایی
     2-3-1. فرایند شکل گیری حفره
     2-3-2. خوردگی باکتریایی
     2-3-3. خوردگی القایی جریان سرگردان
     2-3-4. خوردگی عمومی و خوردگی موضعی (میکروسل ها و ماکروسل ها)
2-4. الکترو‌شیمی، پیل ها و  نیم پیل ها
2-5. نتیجه گیری

 

فصل سوم: دلایل سازوکار‌های خوردگی در بتن

3-1. کربناتی شدن
     3-1-1. فرایند جابجایی کربناتی شدن در بتن
3-2. حمله کلراید
     3-2-1. منابع کلرایدها
     3-2-2. انتقال کلراید در بتن
     3-2-3. مکانیزم حمله کلراید
     3-2-4. فرایند شکل گیری ماکروسل
3-3. خسارت حاصل از فرایند خوردگی
3-4. ترک ها‌، تعیین موقعیت ترک و فرایند خوردگی
3-5. رابطه متقابل بین اثر کربناتی شدن و کلراید، چسبندگی و جدایش کلریدی

 

فصل چهارم: ارزیابی وضعیت

4-1. مطالعه دفتری (بررسی دفتری)
4-2. بررسی اولیه
4-3. بررسی تفضیلی (مشروح)
4-4. تکنیک ها و روش های موجود
4-5. بازرسی بصری
     4-5-1. مشخصه ای که باید ارزیابی شود
     4-5-2. ابزار و کاربرد
     4-5-3. تفسیر داده ها و نتایج
     4-5-4. محدودیت ها
     4-5-5. استاندارد‌ها و راهنمایی
4-6. جدایش
     4-6-1. مشخصه ای که باید ارزیابی شود
     4-6-2. ابزار و کاربرد
     4-6-3. تفسیر نتایج و داده ها
     4-6-4. محدودیت ها
     4-6-5. استانداردها و دستورالعمل های راهنمایی
4-7. پوشش
     4-7-1. مشخصه ای که باید ارزیابی شود
     4-7-2. ابزار و کاربرد
     4-7-3. تفسیر نتایج و داده ها
     4-7-4. محدودیت ها
     4-7-5. دستورالعمل راهنمایی و استانداردها
4-8. برآورد‌های پتانسیل الکترود مرجع (نیم پیل)
     4-8-1. مشخصه ای که باید ارزیابی شود
     4-8-2. ابزار و کاربرد
     4-8-3. تفسیر نتایج و معیار استاندارد ASTM
     4-8-4. نگاشت پتانسیل الکترود مرجع (تبدیل داده ها به نمودار)
     4-8-5. پتانسیل های پیل به پیل (انتقال پتانسیل)
     4-8-6. محدودیت ها
     4-8-7. استانداردها و دستورالعمل های راهنمایی
4-9. اندازه گیری عمق کربناتی شدن
     4-9-1. ابزار و کاربرد
     4-9-2. تفسیر نتایج و داده ها
     4-9-3. محدودیت ها
     4-9-4. استانداردها و دستورالعمل راهنمایی
4-10. تعیین میزان کلراید
     4-10-1. مشخصه ای که باید اندازه گیری شود
     4-10-2. تجهیزات و روش کاربرد
     4-10-3. تفسیر نتاییج و داده ها
     4-10-4. استانداردها و دستور العمل های راهنمایی
4-11. روش اندازه گیری مقاومت
     4-11-1. مشخصه ای که باید اندازه‌گیری شود
     4-11-2. تجهیزات و کاربرد
     4-11-3. تفسیر نتایج و داده ها
     4-11-4. محدودیت ها
     4-11-5. استانداردها و دستور العمل های راهنمایی
4-12. اندازه گیری سرعت خوردگی
     4-12-1. مشخصه ای که باید اندازه گیری شود
     4-12-2. تجهیزات و کاربرد ـ  قطبش خطی
     4-12-3. انجام بررسی یا پیمایش سرعت خوردگی
     4-12-4. تفسیر نتایج ـ قطبش خطی
          4-12-4-1. تاثیرات دما
          4-12-4-2. تاثیرات RH (رطوبت نسبی)‌
          4-12-4-3. فرایند ایجاد حفره و خوردگی سریع
          4-12-4-4. پیش بینی سرعت های تخریب
          4-12-4-5. پیش و بعد از اندازه گیری
     4-12-5. محدودیت ها - قطبش خطی
     4-12-6. ابزار و کاربرد – تکنیک های ماکروسلی
     4-12-7. تفسیر نتایج و داده‌ها ـ روش های ماکروسل
     4-12-8. استاندارد‌ها و دستور‌العمل های راهنمایی
4-13. آزمایش های نفوذپذیری و جذب
     4-13-1. مشخصه ای که باید مورد ارزیابی قرار گیرد
     4-13-2. تجهیزات و کاربرد
     4-13-3. تفسیر نتایج
     4-13-4. محدودیت ها
     4-13-5. استانداردها‌، دستورالعمل ها و راهنمایی ها
4-14. مشخصات و ویژگی‌های بتن: حجم سیمان‌، سنگ نگاری و نسبت سیمان/ آب
4-15. رادار عیب یاب (از طریق نفوذ امواج به درون سازه)
     4-15-1. مشخصه ای که باید اندازه‌گیری شود
     4-15-2. تجهیزات و کاربرد
     4-15-3. تفسیر نتایج
     4-15-4. محدودیت ها
     4-15-5. استانداردها ودستورالعمل های راهنمایی
4-16. سرعت پالس التراسونیک (UPU)
     4-16-1. مشخصه ای که باید اندازه گیری شود
     4-16-2. تجهیزات و کاربرد
     4-16-3. تفسیر نتایج و داده ها
     4-16-4. محدودیت ها
     4-16-5. استانداردها و دستورالعمل های راهنمایی
4-17. پژواک ـ ضربه
     4-17-1. مشخصه ای که باید ارزیابی شود
     4-17-2. تجهیزات و کاربرد
     4-17-3. تفسیر نتایج
     4-17-4. استانداردها و دستورالعمل های راهنمایی
4-18. رادیوگرافی (پرتو نگاری)
     4-18-1. مشخصه ای که باید اندازه‌ گیری شود
     4-18-2. تجهیزات و کاربرد
     4-18-3. تفسیر نتایج و داده ها
     4-18-4. محدودیت ها
     4-18-5. استانداردها و دستورالعمل های راهنمایی
4-19. روش ارزیابی و بررسی
4-20. شرایط خاص ـ میلگردهای پیش تنیده (پیش فشردگی)
     4-20-1. میله های تقویتی گالوانیزه شده و پوشش اپوکسی
     4-20-2. کابل های پیش تنیده درونی

 

فصل پنجم: پایش خوردگی

5-1. بررسی های منظم برای بازرسی و کنترل فرایند خوردگی
5-2. سامانه های کنترلی دائمی (ثابت)
     5-2-1. الکترود مرجع دائمی (ثابت)
     5-2-2. تعیین سرعت خوردگی توسط حسگر مقاومت قطبش
     5-2-3. تعیین سرعت خوردگی توسط حسگرهای گالوانیک
     5-2-4. تعیین سرعت خوردگی توسط حسگرهای مقاومت الکتریکی
     5-2-5. حسگرهای مقاومت بتن
     5-2-6. کنترل و بررسی رطوبت
     5-2-7. حجم کلرید و کنترل PH
5-3. سامانه های کنترل از راه دور و مدیریت داده ها

 

فصل ششم: تعمیر شیمیایی و فیزیکی و تکنیک های بازسازی

6-1. برداشت بتن و آماده سازی سطح
     6-1-1. چکش های بادی
     6-1-2. فرایند پاشش با فشار آب
     6-1-3. ماشین های تراش ( فرز)
     6-1-4. قیمت گذاری قیاسی (‌برآورد هزینه‌)
     6-1-5. آسیب بتن و آماده سازی سطح
6-2. وصله کردن
     6-2-1. آندهای اولیه
     6-2-2. انتقال بار و مسائل سازه ای
6-3. پوشش‌ها، آب بندی ها، غشاها، سدکننده ها
     6-3-1. تعمیرات کربناتی شدن
     6-3-2. پوشش های مخصوص برای خوردگی پایه کلرایدی، درز گیرهای نافذ (رسوخ کننده)
     6-3-3. غشاء‌های ضد آب
     6-3-4. بازدارنده ها و سامانه های انحراف
6-4. محفظه و پوشش ها
6-5. بتون پاششی (توزیع و پخش مایع به روش پاشش و به شکل قطرات ریز)
6-6. مواد باز دارنده خوردگی
     6-6-1. باز دارنده های خوردگی جهت اعمال درون بتن تازه
     6-6-2. باز دارنده های خوردگی در مورد بتن سخت شده
     6-6-3. سوابق، شرح حال و پایش
     6-6-4. خلاصه مبحث کاربرد مواد باز دارنده خوردگی در تعمیرات
     6-7. استانداردها و دستورالعمل های راهنمایی در خصوص تعمیر شیمیایی و فیزیکی

 

فصل هفتم: تکنیک های اصلاح الکتروشیمیایی

7-1. اصول اساسی تکنیک های الکتروشیمیایی
7-2. حفاظت کاتدی
     7-2-1. تئوری و اصول سامانه های اعمال جریان
     7-2-2. سامانه های دارای آند فداشونده
     7-2-3. مزیت ها و محدودیت های حفاظت کاتدی به روش فداشونده
     7-2-4. تاریخچه حفاظت کاتدی فولاد در بتن
7-3. اجزاء سازنده سامانه حفاظت کاتدی اعمال جریان
     7-3-1. انتخاب آندها و پیشرفت های اولیه
     7-3-2. رنگ های آلی کربنی رسانا
          7-3-2-1. قابلیت نصب - کاربرد
          7-3-2-2. مناسب برای مکان های ویژه
          7-3-2-3. عمر و هزینه
          7-3-2-4. اثر آن بر سازه
          7-3-2-5. عملکرد
          7-3-2-6. عمومیت کاربرد
          7-3-2-7. منابع اطلاعات تکمیلی
     7-3-3. پاشش حرارتی روی
          7-3-3-1. تعریف آند
          7-3-3-2. تغیرات در توصیف بنیادی
          7-3-3-3. قابلیت نصب
          7-3-3-4. مناسب برای مکان های خاص
          7-3-3-5. عمر مفید و هزینه
          7-3-3-6. اثر آن بر سازه
          7-3-3-7. عملکرد
          7-3-3-8. میزان کاربرد
          7-3-3-9. منابع اطلاعات راهنمایی تکمیلی
     7-3-4. توری مش پوشش تیتانیوم
          7-3-4-1. تعریف آند مش تیتانیوم
          7-3-4-2. قابلیت نصب
          7-3-4-3. مناسب برای مکان های خاص
          7-3-4-4. طول عمر و هزینه
          7-3-4-5. اثر بر سازه
          7-3-4-6. عملکرد
          7-3-4-7. میزان کاربرد
          7-3-4-8. منابع اطلاعات تکمیلی
     7-3-5. نوارهای توری مشبک از جنس تیتانیوم کار گذاشته شده درون شیارهای ایجاد شده در درون سازه
          7-3-5-1. تعریف آند
          7-3-5-2. قابلیت نصب 
          7-3-5-3. مناسب برای مکان های خاص
          7-3-5-4. عمر مفید و هزینه
          7-3-5-5. اثر آن بر سازه
          7-3-5-6. عملکرد
          7-3-5-7. میزان عملکرد
          7-3-5-8. منابع اطلاعات تکمیلی
     7-3-6. پوشش تیتانیومی و آرماتورهای رسانای سرامیکی که در سوراخ حفاری شده درون بتن جاسازی می شوند
          7-3-6-1. تعریف آند
          7-3-6-2. قابلیت نصب و کاربرد
          7-3-6-3. مناسب برای مکان های خاص
          7-3-6-4. عمر مفید و هزینه
          7-3-6-5. اثر بر سازه
          7-3-6-6. عملکرد
          7-3-6-7. میزان کاربرد
          7-3-6-8. منابع اطلاعات تکمیلی
     7-3-7. پوشش های سیمانی رسانا حاوی فیبرهای کربنی با پوشش نیکل
          7-3-7-1. تعریف آند
          7-3-7-2. قابلیت نصب
          7-3-7-3. مناسب برای مکان های خاص
          7-3-7-4. عمر مفید و هزینه
          7-3-7-5. اثر بر سازه
          7-3-7-6. عملکرد
7-4. طراحی سامانه حفاظت کاتدی
     7-4-1. انتخاب آند
     7-4-2. ترانسفورماتور / یکسوساز ها و سامانه های کنترل
     7-4-3. آرماتورهای پتانسیل مانیتورینگ
     7-4-4. طراحی محل
7-5. استاندارد کنترل
     7-5-1. اندازه گیری off پتانسیل و IR drop
7-6. استاندارد‌ها و دستورالعمل‌های راهنمایی برای حفاظت کاتدی فولاد درون بتن
     7-6-1. استانداردهای NACE  (انجمن ملی مهندسان خوردگی آمریکا)
     7-6-2. استاندارد CEN ،BSEN 12696
7-7. نصب سامانه
     7-7-1. ترمیم برای حفاظت کاتدی
     7-7-2. ارتباط میله‌ ای، پیوستگی الکتریکی آرماتورها و جریان های سرگردان
     7-7-3. نصب پراب پایش
     7-7-4. فرایند نصب آند
     7-7-5. نصب سامانه کنترل و ترانسفورماتور/ رکتیفایر
     7-7-6. برق رسانی یا توان دهی اولیه
     7-7-7. اجرا (آغاز به کار)
     7-7-8. عملکرد و نگهداری
7-8. حفاظت کاتدی بتن تحت تنش
7-9. حفاظت کاتدی آرماتورهای دارای پوشش اپوکسی
7-10. حفاظت کاتدی سازه از طریق ASR (واکنش پذیری قلیایی ـ سیلیکایی)
     7-11-1. انواع آند‌ها
     7-11-2. الکترولیت‌ها
     7-11-3. شرایط اجرایی
     7-11-4. تعیین نقطه پایان
     7-11-5. اثرات احتمالی
     7-11-6. واکنش پذیری قلیایی ـ سیلیکایی
     7-11-7. نیروی پیوند
     7-11-8. نتایج به دست آمده پس ازعملیات: اثرات مفید عبور جریان ها از بتن
7-12. قلیایی سازی مجدد (بازقلیایی سازی)
     7-12-1. انواع آندها
     7-12-2. الکترولیت‌ها
     7-12-3. شرایط اجرایی
     7-12-4. تعیین نقطه پایانی
     7-12-5. اثرات احتمالی
7-13. استانداردها و دستورالعمل های راهنمایی در مورد فرایند استخراج کلرید به روش الکتروشیمیایی و فرایند بازقلیایی سازی
7-14. فرایند الکترواسمزی
7-15. مقایسه فناوری ها
     7-15-1. مزیت‌های روش‌های الکتروشیمیایی
     7-15-2. نقاط ضعف تمامی روش های الکتروشیمیایی
     7-15-3. حفاظت کاتدی اعمال جریان
     7-15-4. سامانه حفاظت کاتدی فداشونده
     7-15-5. استخراج یون کلرید به روش الکتروشیمیایی
     7-15-6. باز قلیایی سازی
     7-15-7. هزینه‌ها

 

فصل هشتم: روش نوسازی

8-1. تفاوت های فنی بین روش ها و گزینه های بازسازی موجود
8-2. هزینه های بازسازی
8-3. روش های بازسازی موجود در خصوص فرآیند کربناتی شدن
     8-3-1. فرآیند ترمیم و پوشش
     8-3-2. دلیل انتخاب فرآیند باز قلیایی سازی
8-4. روش های بازسازی در خصوص فرآیند خوردگی ناشی از کلراید
     8-4-1. ترمیم و آب بندی کردن
     8-4-2. دلیل انتخاب سامانه حفاظت کاتدی اعمال جریان
     8-4-3. دلیل انتخاب سامانه حفاظت کاتدی فداشونده
     8-4-4. دلیل انتخاب فرآیند حذف کلراید
     8-4-5. روش های بازسازی دیگر در مورد یون های کلرید
8-5. استاندارد‌ها و دستورالعمل های راهنمایی در انتخاب نوع فرآیند بازسازی

 

فصل نهم: مدلسازی و محاسبات مربوط به هزینه های خوردگی، تخریب و طول عمر مفید سازه های بتن مسلح

9-1. زمان فعال‌شدن مربوط به پديده خوردگی ناشي از كربناسيون
     9-1-1. تعیین سرعت كربناسيون
9-2. سرعت نفوذ يون های كلرايد و شروع فرايند خوردگی
     9-2-1. تقريب سهمی گون
     9-2-2. تغييرات در نمونه گيری از يون های كلرايد
     9-2-3. مكانيزم های ديگر غير از مكانيزم نفوذ
9-3. سرعت فعال سازی
9-4. زمان فعال شدن T1