ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΣΙΔΗΡΟΟΠΛΙΣΜΟΥ B500C
ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΓΕΩΜΕΤΡΙΑΣ ΔΙΑΤΟΜΗΣ ΚΑΙ ΔΙΑΒΡΩΣΗΣ
Χάρης Αλκ. Αποστολόπουλος, Μέλος ΔΕΠ, τμήμα Μηχανολόγων και Αεροναυπηγών, Πανεπιστήμιο Πατρών
Λέξεις κλειδιά: Διάβρωση αλατονέφωσης, σιδηροοπλισμός B500c, υποβάθμιση μηχανικών ιδιοτήτων
ΠΕΡΙΛΗΨΗ
Για την εξέταση της επίδρασης της γεωμετρίας της διατομής του σιδηροοπλισμού B500c και του βαθμού διάβρωσης του στην μηχανική του συμπεριφορά, πραγματοποιήθηκε πειραματική μελέτη σε ράβδους διαμέτρου 8, 12, 16 and 18 mm οι οποίες διαβρώθηκαν σε θάλαμο αλατονέφωσης για 10, 20, 30, 45, 60, 90 και 120 ημέρες και στην συνέχεια δοκιμάστηκαν σε εφελκυσμό. Από τις μετρήσεις, καταγράφηκε σημαντική διαφοροποίηση του ποσοστού μαρτενσίτη στο μη διαβρωμένο υλικό από διατομή σε διατομή και βαθμιαία πτώση του λόγω διάβρωσης. Όμοια καταγράφηκε διαφοροποίηση των μηχανικών ιδιοτήτων εφελκυσμού στο μη διαβρωμένο υλικό από διατομή σε διατομή και αντίστοιχα γενική πτώση των μηχανικών ιδιοτήτων με τον βαθμό διάβρωσης του.
1.ΕΙΣΑΓΩΓΗ
Η διάβρωση του χάλυβα οπλισμού σκυροδέματος εμφανίζεται να είναι η κυριότερη αιτία υποβάθμισης των κατασκευών και να συνιστά ένα σοβαρό πρόβλημα για την ασφάλεια εν γένει και για την οικονομία σεισμογόνων περιοχών. Τα υψηλά επίπεδα του ρΗ (12.5 - 13) στο σκυρόδεμα δημιουργώντας ένα λεπτό παθητικό στρώμα οξειδίων στην επιφάνεια των ράβδων σιδηροοπλισμού του παρέχουν προστασία. Όμως η ευστάθεια της αλκαλικής κατάστασης και η προστασία ανατρέπονται όταν οι τιμές ρΗ του περιβάλλοντος του σκυροδέματος παρουσιάσουν πτώση ιδιαίτερα κάτω απο 11 [1-2] και ο ρυθμός διάβρωσης αυξάνει όταν το ρΗ πέσει στην τιμή 9. Η συχνά παρατηρούμενη διάβρωση του σιδηροοπλισμού στο σκυρόδεμα, προκαλείται είτε λόγω διάχυσης χλωριόντων στο σκυρόδεμα, είτε λόγω ενανθράκωσης του σκυροδέματος η και σε συνδυασμό με ρηγμάτωση της επικάλυψης του σιδηροοπλισμού. Οι μηχανισμοί που δρουν και διαλύουν χημικά το λεπτό στρώμα προστασίας του σιδηροοπλισμού προκαλώντας την έναρξη της τοπικής διάβρωσης γενικώς είναι γνωστοί [3-4]. Τα αποτελέσματα της διάβρωσης συνοδεύονται κυρίως απο φαινόμενα όπως: η αύξηση του όγκου του υλικού λόγω των οξειδίων, η μείωση της ενεργού διατομής, η πρόκληση εγκοπών, η τοπική συγκέντρωση τάσεων, η μείωση της ολκιμότητας του, η απώλεια της συνάφειας σιδηροοπλισμού - σκυροδέματος [5-6] και η πτώση των μηχανικών ιδιοτήτων [7-14] οι οποίες μετά απο κάποιο χρόνο μπορεί να υποβαθμιστούν σε τέτοιο βαθμό, ώστε να τίθενται κάτω από τις ελάχιστες απαιτήσεις που θέτουν οι προδιαγραφές. Η μείωση μάλιστα της ολκιμότητας του σιδηροοπλισμού παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον διότι σχετίζεται άμεσα με την μηχανική επίδοση του υλικού και εν τέλει με την αντισεισμική ασφάλεια των κατασκευών [15-16]. Ενώ όμως η δομική ακεραιότητα των κατασκευών πέραν της μηχανικής επίδοσης του χάλυβα κατοχυρώνεται και απο κανόνες αντισεισμικού σχεδιασμού εν τούτοις δεν λαμβάνεται υπ'όψιν η διαφοροποίηση των τιμών των μηχανικών ιδιοτήτων σε σχέση με το μέγεθος της διατομής του σιδηροοπλισμού, ούτε ο ρυθμός μείωσης των ιδιοτήτων του σε σχέση με το βαθμό διάβρωσης του. Η ανάγκη προβλέψιμης και αξιόπιστης μηχανικής επίδοσης του σιδηρού οπλισμού σκυροδέματος σε βάθος χρόνου, πρέπει να αποτελεί στόχο και σταθερή επιδίωξη. Για τον λόγο αυτό, στην παρούσα εργασία εξετάστηκε και μελετήθηκε πειραματικά η επίδραση τόσο του βαθμού διάβρωσης όσον και του μεγέθους της διατομής του σιδηροπλισμού B500c στις μηχανικές ιδιότητες εφελκυσμού. Προς τούτο ελέγχθηκαν δείγματα ράβδων χάλυβα διαμέτρου 8mm, 12mm, 16mm και 18 mm (Φ8, Φ12, Φ16, Φ18) Ελληνικής βιομηχανικής παραγωγής.