ผลของการเกิดสนิมในเหล็กเสริมต่อพฤติกรรมการรับแรงของคานคอนกรีตเสริมเหล็ก ที่ก่อสร้างบริเวณชายฝั่งทะเล

Abstract

ปัญหาสำคัญอันหนึ่งของโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก ที่ก่อสร้างใกล้บริเวณชายฝั่งทะเล คือการเกิดสนิมในเหล็กเสริม กระบวนการเกิดสนิมนี้เกิดจากปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างเหล็กเสริมกับไอทะเลซึ่งสารประกอบคลอไรด์ ขณะที่เหล็กเสริมเกิดสนิมจะเกิดอาการบวมและดันให้คอนกรีตที่ผิวเกิดรอย แตกร้าวและในที่สุดเกิดการหลุดร่อน ทำให้โครงสร้างสูญเสียความสามารถในการรับกำลังของโครงสร้างประเภทนั้น ๆ ไป วัตถุประสงค์ของการศึกษา 1) เพื่อศึกษากำลังรับแรงดัดของคานคอนกรีตเสริมเหล็ก (ค.ส.ล.) เมื่อเหล็กเสริมหลักและเหล็กปลอกเกิดสนิม 2) เพื่อเปรียบเทียบกำลังรับแรงดัดของคานใน สภาวะแวดล้อมเกลือคลอไรด์ เทียบกับในสภาวะแวดล้อมปกติ 3) เพื่อศึกษาเปรียบเทียบกำลังรับแรงดัดที่ได้จากการทดสอบและการคำนวณ ตัวอย่างคาน ค.ส.ล. ที่ใช้ในการทดลองเป็นคานช่วงเดียวจำนวน 3 ชุด ชุดแรกมีขนาดหน้าตัด 150x250 มิลลิเมตร ยาว 1200 มิลลิเมตร ชุดสองขนาดหน้าตัด 200x400 มิลลิเมตร ยาว 2400 มิลลิเมตร ชุดสามขนาดหน้าตัด 250x500 มิลลิเมตร ยาว 2400 มิลลิเมตร เมื่อผ่านกระบวนการเร่งปฏิกิริยาสนิมจนน้ำหนักของเหล็กเสริมในคานลดลงถึงค่าที่กำหนดไว้ 3 ระดับคือระดับต่ำ ระดับปานกลาง และระดับรุนแรง โดยใช้น้ำหนักเหล็กเสริมที่สูญเสียไป 15% 30% และ 50% ของน้ำหนักเหล็กเสริมเริ่มต้นเป็นตัวกำหนดความเสียหายตามลำดับ ทำการทดสอบกำลังรับแรงดัดของคานเปรียบเทียบระหว่างคานที่เหล็กเสริมเกิดสนิมเนื่องจากกระบวนการเร่งปฏิกิริยาสนิมกับคานที่ไม่ได้

ผ่านกระบวนการเร่งปฏิกิริยาสนิม (คานควบคุม) ผลการทดสอบพบว่าคาน ค.ส.ล. ที่สูญเสียเหล็กเสริม เนื่องจากการเร่งปฎิกิริยาสนิมจะมีกำลังรับแรงดัดลดลงขึ้นอยู่กับระดับการสูญเสียเหล็กเสริมที่เกิดใน เหล็กเสริม เมื่อเหล็กเสริมเกิดสนิมมากขึ้นกำลังรับแรงดัดของคานจะลดลงมากขึ้นด้วย สำหรับคานชุดที่ 1 (หน้าตัดขนาดเล็ก) พฤติกรรมการวิบัติของคาน ค.ส.ล. ที่เหล็กเสริมเกิดสนิมไม่แตกต่างจากคานควบคุม ซึ่งยังคงแสดงพฤติกรรมการวิบัติแบบเหนียว อย่างไรก็ตามสำหรับคานหน้าตัดใหญ่ขึ้น (ชุด2 และชุด3) เมื่อเหล็กเสริมเกิดสนิมในระดับปานกลางถึงรุนแรงจะแสดงพฤติกรรมการพังแบบเปราะเมื่อรับแรง และมี ระยะการแอ่นตัวลดลงอย่างมากเมื่อเทียบกับคานควบคุม นอกจากนี้ลักษณะรอยร้าวที่เกิดขึ้นกับคานที่ เหล็กเสริมเกิดสนิมในระดับปานกลางและสูงมีขนาดใหญ่และกว้างมากกว่าคานที่เหล็กเสริมเกิดสนิมใน ระดับต่ำ ค่ากำลังรับโมเมนต์ของหน้าตัดคานที่ได้จากการทดสอบมีค่ามากกว่าค่าโมเมนต์ระบุที่ได้จากการ คำนวณด้วยสมการตาม ACI-318 ประมาณ 30% ถึง 56% ยกเว้นคาน B2E50