The Risk Assessment of Carbonation Induced Corrosion and Service Life Prediction of Reinforced Concrete Buildings in Udon Thani Community Area
โดย อภิสิทธิ์ ปาทวาท
ปี 2562
บทคัดย่อ
โครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กเมื่อสัมผัสกับสิ่งแวดล้อมก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ จะพบปัญหาการเกิดสนิมของเหล็กเสริม ส่งผลเสียต่อความสามารถด้านกำลังรับแรง และอายุการใช้งานของโครงสร้างคอนกรีตลดลงด้วย ดังนั้นการประเมินความเสี่ยงการเกิดสนิมเนื่องจากคาร์บอเนชัน สามารถใช้เป็นข้อมูลสำหรับการออกแบบวางแผนดูแลบำรุงรักษาโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กได้
งานวิจัยนี้เป็นการตรวจสอบการเกิดคาร์บอเนชันของโครงสร้างอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กในเขตชุมชนจังหวัดอุดรธานี โดยทำการวัดความเข้มข้นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และความชื้นสัมพัทธ์ของสิ่งแวดล้อม วัดระยะคอนกรีตหุ้มเหล็กเสริมและประเมินกำลังอัดประลัยของโครงสร้างอาคารคอนกรีตเสริมเหล็ก พร้อมเจาะเก็บชิ้นตัวอย่างคอนกรีตเพื่อทดสอบความลึกคาร์บอเนชันของโครงสร้างอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กที่ตั้งอยู่ในพื้นที่วิทยาลัยเทคนิคอุดรธานี ในพื้นที่วิทยาลัยสารพัดช่างอุดรธานี และในพื้นทีโรงเรียนนิคมสร้างตนเองเชียงพิณ 3 โดยข้อมูลที่ได้นำมาวิเคราะห์การเกิดคาร์บอเนชันและทำนายอายุของโครงสร้างอาคารคอนกรีตเสริมเหล็ก โดยใช้สมการของ Fick’s first law of diffusion และมาตรฐานการออกแบบความคงทนสำหรับโครงสร้างที่เผชิญคาร์บอเนชันของกรมโยธาธิการและผังเมือง (มยผ.)
ผลการศึกษาพบว่า ระยะคอนกรีตหุ้มเหล็กเสริมของโครงสร้างอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กทั้ง 3 พื้นที่ มีค่าระหว่าง 31 ถึง 57 มิลลิเมตร และกำลังอัดประลัยของคอนกรีตมีค่าระหว่าง 308 ถึง 339 กิโลกรัมต่อตารางเซนติเมตร ส่วนความลึกคาร์บอเนชันเฉลี่ยของโครงสร้างอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กทั้ง 3 พื้นที่มีค่าอยู่ระหว่าง 14 ถึง 29 มิลลิเมตร ส่วนสัมประสิทธิ์ความลึกคาร์บอเนชันมีค่าอยู่ระหว่าง 2.76 ถึง 4.97 มิลลิเมตร/ปี[superscript1/2] สุดท้ายด้วยวิธีการตามสมการ Fick’s first law of diffusion และมาตรฐาน มยผ. สามารถทำนายและคำนวณอายุการใช้งานของโครงสร้างที่สัมผัสกับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้ โดยผลที่ได้สามารถนำไปใช้ในการออกแบบวางแผนดูแลบำรุงรักษาโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กที่ต้องเผชิญกับสภาวะแวดล้อมคาร์บอเนชัน ตลอดจนป้องกันความเสียหายที่จะเกิดขึ้นในอนาคตได้
Abstract
Reinforced concrete (RC) structures exposed to carbon dioxide environment causes rust of the reinforcing steel. This reduces the ability to withstand loads and the service life of the concrete structures. Therefore, the assessment of the risk of rust by carbonation can be used for designing, planning, and maintaining RC structures.
This research aimed to investigate carbonation depth of RC building structures in the community area of Udon Thani province. Carbon dioxide (CO[subscript2]) concentration and relative humidity (RH) of the environment, cover thickness and compressive strength of RC building structures, and carbonation depth of RC building structures were measured. In this study, the RC building structures were selected in three areas of Udon Thani province, namely Udon Thani Technical College, Udon Thani Polytechnic College, and Nikomsrangtonengchagpin School 3. The occurrence and the effect of the carbonation depth of RC building structures were analyzed by Fick’s First Law of Diffusion Equation and durability design of carbonation structure of Department of Public Works and Town & Country Planning.
The study results indicated that the RC building structures had the average cover thickness and the compressive strength of 31-57 mm and 308-339 kg/cm[superscript2], respectively. Besides, the average carbonation depth and coefficient of RC building structures were 14-29 mm and 2.76-4.97 mm/year[superscript0.5], respectively. Finally, the proposed method of Fick’s First Law of Diffusion Equation and durability design of carbonation structure of Department of Public Works and Town & Country Planning can predict and calculate the free service life of the RC structures exposed to CO[subscript2]. This can be used for designing, planning, and maintaining RC structures faced by the carbonation environment as well as preventing damage that will occur in the future.