تاثیر جریان سرگردان AC بر سازه‌های بتنی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا دانشکده مهندسی مواد دانشگاه صنعتی اصفهان

2 استاد دانشکده مهندسی مواد دانشگاه صنعتی اصفهان

3 دانشیار دانشکده مهندسی مواد دانشگاه صنعتی اصفهان

4 مربی پژوهشکده علوم زیردریا دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده

هدف از این تحقیق بررسی اثرات جریان سرگردان AC بر سازه های بتنی است. در این بررسی  ولتاژهای 220 و 380 ولت  AC بر نمونه‌های مختلف بتنی اعمال شد و اثرات جریان سرگردان AC بر ساختار آنها به کمک آزمون های جریان-زمان، مقاومت ویژه، عمق نفوذ کلرید، مقدار بار الکتریکی عبوری در آزمون "اندازه‌گیری سریع نفوذپذیری در برابر کلرید" و آزمون طیف نگار امپدانس الکتروشیمیایی بررسی شد. بر اساس نتایج آزمون‌های انجام شده، جریان AC در ولتاژهای بالا باعث ایجاد تغییرات ساختاری در بتن موجب کاهش مقاومت الکتریکی، افزایش عمق نفوذ کلرید، افزایش بار الکتریکی در آزمون نفوذپذیری کلرید و ایجاد تغییر در شکل طیف امپدانس الکتروشیمیایی بتن می‌شود. کاهش نسبت w/c و نیز اضافه نمودن میکروسیلیس به طرح اختلاط بتن موجب افزایش مقاومت آن در برابر اثرات جریان سرگردان AC می شود. اغلب مقالات موجود در زمینه خوردگی بتن در ارتباط با خوردگی آرماتور است. در این مقاله تاثیر جریان AC در ولتاژهای بالا بر ساختار بتن بررسی شده است. روش کاهش دوام از راه تنش حرارتی، انقباض ناشی از خشک شدن بتن، ایجاد ترک های مویین و بمباران یونی است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effects of AC Stray Current on Concrete Structures

نویسندگان [English]

  • Abbas Aghajani Kopaei 1
  • Ahmad Saatchi 2
  • Mohammad Ali Golozar 2
  • Keivan Raeesi 3
  • Saeed Shabani 4
1 Lecturer and PhD student of Department of Materials Eng. Isfahan Univ. of Tech., Isfahan, Iran
2 Professor., Department of Materials Eng., Isfahan Univ. of Tech., Isfahan, Iran
3 Associate Professor., Department of Materials Eng., Isfahan Univ. of Tech., Isfahan, Iran
4 Lecturer, Subsea R&D Center, Isfahan Univ. of Tech., Isfahan, Iran
چکیده [English]

The purpose of this article is the study of effects of high voltage AC stray current (220 and 380 VAC) on the durability of concrete. In rainy condition, high voltage AC current can leakage into water saturated concrete power pole by creeping AC current through their insulators. In Iran, large budgets are annually spent for replacing degraded concrete power poles with new ones. There is not any research on the above mentioned subject and the history of this research is related to the authors of this paper. Therefore, this study is a new work in the field of concrete.
In this study, the degradation effects and mechanisms of the AC stray current on water saturated concrete were investigated via laboratory tests. They included electrical and electrochemical tests. Based on the results of the tests, AC stray currents can reduce the durability of water saturated concrete by non-distribution current, thermal and shrinkage stress mechanisms. Application of silica fume and reducing w/c ratio increases the resistance of concrete against destructive effects of the AC stray current and increases its durability.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Concrete
  • AC Stray Current
  • Durability

مراجع

[1] Luca Bertolini, Maddalena Carsana, Pietro Pedeferri,,“Corrosion behaviour of steel in concrete in the presence of stray current”, Corrosion Science 49, pp. 1056–1068, 2007.
[2]M. Raupach, B. Elsener, R. Polder and J. Mietz, Corrosion of reinforcement in concrete, Chapter 9, “Influence of stray currents on corrosion of steel in concrete”, Woodhead publishing limited,2007.
[3]Shucai YANG, Xu YANG, “Evaluation of stray current corrosion resistance of concrete in metro construction”, pp. 246–2529, Front. Archit. Civ. Eng. China, 2008.
[4]Luca Bertolini, Bernhard Elsener, Pietro Pedeferri, Rob Polder, “Corrosion of Steel in Concrete” ,Wiley-VchVerlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, 2004.
[5]Ping Gu,PingXie, J. J. Beaudoin, R. Brousseau, “Application of A.C. Impedanmce Spectroscopy (I): A New Equivalent Circuit Model for Hydrated Portland Cement Paste”, Cement and Concrete Research. Vol. 22, pp. 833-840, 1992.
[6]GuofuQiao ,JinpingOu “Corrosion monitoring of reinforcing steel in cement mortar by EIS and ENA”, Electrochimica Acta No. 52, pp. 8008–8019, 2007.
[7]Ping Gu, Ping Xie& J.J. Beaudoin "Impedance Characterization of microcracking Behaviour in Fibre-reinforced Cement Composites”, Cement & Concrete Composites No. 15, pp. 173-180, 1999.
[8]Ahmed, M. S., Kayali, O., & Anderson, W. "Evaluation of Binary and Ternary Blends of Pozzolanic Materials Using the Rapid Chloride Permeability Test”. Journal of Materials in Civil Engineering, No. 21, pp. 446-453, 2009.
[9]C.C. Yang, C.T. Chiang, "Relation between the chloride migration coefficients of concrete from the colourimetric method and the chloride profile method” J. Chin. Inst. Eng. 32, pp. 801–809, 2009.
[10]P.A. Claisse, H.I. Elsayad, E. Ganjian, “Modelling the rapid chloride permeability test”, Cem. Concr. Res. 40, pp. 405–409, 2010.
[11]ASTM C1202, “Standard Test Method for Electrical Indication of Concrete’s Ability to Resist Chloride Ion Penetration.
[12]Nordtest method, NT Build 492, “Chloride migration coefficient from non-steady-state migration experiments” Approved , 1999-2011.
[13]ZhongziXu, Ping Gu, Ping Xie, J. J. Beaudoin “ Application of A.C. Impedance Techniques in Studies of Porous Cementitious Materials (II): Relationship Between ACIS Behavior and the Porous Microstructure”, Cement and Concrete Research. Vol. 23, pp. 853-862, 1993.
[14]Ping Xie, Ping Gu, Yan Fu, J.J. Beaudoin “A.C. Impedance Phenomena in Hydrating Cement System: Origin of the High Frequency Arc”, Cement and Concrete Research Vol. 24, No. 4, pp. 704-706, 1994.
[15]Ping Gu, Ping Xie, J. J. Beaudoin, R. Brousseau “A.C. Impedance Spectroscopy(II):Microstructural Characterization of HydratingCement-Silica Fume Systems”, Cement and Concrete Research. Vol. 23, pp. 157-168, 1993.
[16]Ping Gu, ZhongziXu, Ping Xie, J.J. Beaudoin “An A.C. Impedance Spectroscopy Study of Microcracking In Cement-Based Composites During Compressive Lodding”, Cement and Concrete Research Vol. 23, pp. 675-682, 1993.
[17]W.J.McCarter “A Parametric Study of The Impedance Charcteristics of Cement-Aggregate Systems During Early Hydration”, Cement and Concrete Research, Vol. 24, No. 6, pp. 1097-1110, 1994.
[18]Hugo Mercado, Sylvie Lorente, Xavier Bourbon “ Chloride diffusion coefficient: A comparison between impedance spectroscopy and electrokinetic tests”, Cement and Concrete Composites, Volume 34, pp. 68-75, 2012.
[19]R. Vedalakshmi R. Renugha Devi Bosco Emmanuel N. Palaniswamy “Determination of diffusion coefficient of chloride in concrete: an electrochemical impedance spectroscopic approach”, Materials and Structures No. 41, pp. 1315–1326, 2008.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار