การประเมินกำลังรับแรงดัดและความเหนียวของคานคอนกรีตเสริมเหล็กที่เหล็กเสริมเกิดสนิม

Abstract

งานศึกษานี้เป็นการศึกษาพฤติกรรมการเร่งปฏิกิริยาสนิมเหล็กของแท่งเหล็กที่เสียบไว้ในแท่งคอนกรีตด้วยวิธีเซลล์ไฟฟ้าเคมี โดยการผ่านกระแสไฟฟ้าตรงจากเครื่องจ่ายไฟฟ้าไปที่แท่งเหล็กขนาดต่าง ๆ ที่เสียบไว้ในแท่งคอนกรีตรูปทรงกระบอกขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 ซม. สูง 20 ซม. ให้ขั้วบวกของเครื่องจ่ายไฟฟ้าต่อเข้ากับแท่งเหล็กที่ต้องการให้เกิดสนิมเรียกว่า ขั้วอาโนด ส่วนขั้วลบของเครื่องจ่ายไฟฟ้าซึ่งเรียกว่าขั้วแคโทด ให้ต่อเข้ากับแท่งเหล็กเปลือยที่แช่ไว้ในสารละลายที่นำไฟฟ้า ในกรณีนี้ใช้สารละลายโซเดียมคลอไรด์ คอนกรีตที่ใช้มีกำลังอัดคอนกรีตเท่ากับ 210 280 และ 350 กิโลกรัมต่อ ตารางเซนติเมตร ขนาดเหล็กที่ใช้ในการทดสอบประกอบด้วย RB9 DB12 DB16 DB20 และ DB25 โดยเแบ่งระดับการเกิดสนิมของเหล็กออกเป็น 3 ระดับ คือ 15%, 30% และ 50% ของปริมาณเหล็กเสริม เริ่มต้น ดังนั้นจำนวนแท่งคอนกรีตทดสอบทั้งหมดเท่ากับ 135 ตัวอย่าง เมื่อแท่งเหล็กขนาดต่างๆ เกิดสนิมเหล็กถึงระดับที่กำหนดไว้จะนำแท่งคอนกรีตมาทำการกระเทาะแตกเพื่อนำเหล็กที่เกิดสนิมมาล้างทำความสะอาด และนำไปชั่งน้ำหนักเหล็กที่เหลืออยู่ เพื่อนำมาคำนวณหาน้ำหนักเหล็กที่สูญเสียไป จากนั้นเปรียบเทียบค่าที่ได้จากการชั่งน้ำหนักเทียบกับค่าน้ำหนักเหล็กที่สูญเสียไปด้วยการคำนวณจากสมการฟาราเดย์ ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าการเร่งปฏิกิริยาสนิมเหล็กของแท่งเหล็กที่เสียบไว้ในแท่งคอนกรีตด้วยวิธีเซลล์ไฟฟ้าเคมี สามารถจำลองพฤติกรรมการแตกร้าวของคอนกรีตเมื่อเหล็กเสริมเกิดสนิมได้ดี เมื่อระยะเวลาการเร่งปฏิกิริยาการเกิดสนิมนานขึ้น ปริมาณน้ำหนักของเหล็กเสริมที่สูญเสียไปจะมากขึ้นด้วยนอกจากนี้ยังพบว่าการเพิ่มขึ้นของค่ากำลังอัดคอนกรีตไม่ส่งผลกระทบต่อปริมาณกระแสไฟฟ้าทั้งหมดที่ไหลผ่านแท่งเหล็ก แต่ส่งผลกระทบต่อปริมาณกระแสไฟฟ้าในช่วงเริ่มต้นเท่านั้น จึงสรุปว่าเมื่อคอนกรีตที่มีกำลังอัดสูงขึ้น อาจช่วยชะลอการเกิดปฏิกิริยาสนิมของเหล็กเสริมที่เสียบอยู่ในแท่งคอนกรีตในช่วงต้น ๆ ของขบวนการเร่งปฏิกิริยา อย่างไรก็ตามเมื่อปฏิกิริยาการเกิดสนิมเนื่องจากการผ่านกระแสไฟฟ้าเกิดขึ้นโดยสมบูรณ์แล้ว ค่ากำลังอัดของคอนกรีตไม่มีผลทำให้ปริมาณการเกิดปฏิกิริยาน้อยลงแต่อย่างไร ส่วนค่าการสูญเสียน้ำหนักเหล็กเสริมจากทางทฤษฎีและจากการทดลองมีความแตกต่างกัน เนื่องจากการหาน้ำหนักเหล็กเสริมที่เหลืออยู่จากการชั่งน้ำหนักเกิดข้อผิดพลาดขึ้นจากเศษปูนที่ติดอยู่กับผิวเหล็กสมการฟาราเดย์ใช้ประมาณค่าน้ำหนักเหล็กที่สูญเสียไปได้ดีพอสมควรสำหรับเหล็กขนาดเล็กกว่า DB12 อย่างไรก็ตามไม่สามารถสรุปได้ว่าสมการฟาราเดย์ใช้ประมาณค่าน้ำหนักเหล็กที่สูญเสียไปเมื่อเหล็กมี ขนาดใหญ่กว่า DB12