Evaluations of the damage and deterioration of reinforced concrete buildings due to carbonation in urban area of chon Buri province
โดย สุพจน์ ธรรมนิทา
ปี 2563
บทคัดย่อ
โครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กเมื่อสัมผัสกับสิ่งแวดล้อมก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ จะพบปัญหาการเกิดสนิมของเหล็กเสริม ส่งผลเสียต่อความสามารถด้านกำลังรับแรง และอายุการใช้งานของโครงสร้างคอนกรีตลดลงด้วย ดังนั้นการประเมินความเสียหายและการเสื่อมสภาพเนื่องจากคาร์บอเนชัน สามารถใช้เป็นข้อมูลสำหรับการออกแบบวางแผนดูแลบำรุงรักษาโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กได้
งานวิจัยนี้ เป็นการตรวจสอบการเกิดคาร์บอเนชันของโครงสร้างอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กในเขตเมืองของจังหวัดชลบุรี โดยทำการวัดความเข้มข้นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และความชื้นสัมพัทธ์ของสิ่งแวดล้อม วัดระยะคอนกรีตหุ้มเหล็กเสริมและประเมินกำลังอัดประลัยของโครงสร้างอาคารคอนกรีตเสริมเหล็ก พร้อมเจาะเก็บชิ้นตัวอย่างคอนกรีตเพื่อทดสอบความลึกคาร์บอเนชันของโครงสร้างอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กที่ตั้งอยู่ในเขตเมืองของจังหวัดชลบุรี โดยข้อมูลที่ได้นำมาวิเคราะห์ความเสี่ยงการเกิดสนิมและทำนายอายุการใช้งานปลอดการซ่อมแซมเนื่องจากคาร์บอเนชันของอาคารคอนกรีตเสริมเหล็ก โดยใช้สมการของ Fick’s first law of diffusion และมาตรฐานการออกแบบความคงทนสำหรับโครงสร้างที่เผชิญคาร์บอเนชันของกรมโยธาธิการและผังเมือง (มยผ.1332-55)
ผลการศึกษาพบว่า ระยะคอนกรีตหุ้มเหล็กเสริมของอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กในเขตเมืองของจังหวัดชลบุรี มีค่าระหว่าง 31 ถึง 43 มิลลิเมตร และกำลังอัดประลัยของคอนกรีตมีค่าระหว่าง 225 ถึง 367 กิโลกรัมต่อตารางเซนติเมตร ส่วนความลึกคาร์บอเนชันเฉลี่ยของอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กเหล็กในเขตเมืองของจังหวัดชลบุรีมีค่าอยู่ระหว่าง 5 ถึง 53 มิลลิเมตร และสัมประสิทธิ์คาร์บอเนชันมีค่าอยู่ระหว่าง 0.18 ถึง 2.73 มิลลิเมตร/ปี1/2 สุดท้ายด้วยวิธีการตามสมการ Fick’s first law of diffusion และมยผ.1332-55 สามารถวิเคราะห์ความเสี่ยงและทำนายอายุการใช้งานปลอดการซ่อมแซมเนื่องจากคาร์บอเนชันของอาคารที่สัมผัสกับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้ โดยผลที่ได้สามารถนำไปใช้ในการออกแบบวางแผนดูแลบำรุงรักษาอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กที่ต้องเผชิญกับสภาวะแวดล้อมคาร์บอเนชันตลอดจนป้องกันความเสียหายที่จะเกิดขึ้นในอนาคตได้
Abstract
Reinforced concrete (RC) structures exposed to carbon dioxide environment causes rust of the reinforcing steel. Consequently, it reduces the ability to withstand loads and shortens the service life of the concrete structures. Therefore, the assessment of the risk of rust caused by carbonation can be used for designing, planning, and maintaining RC structures.
This research aimed to investigate carbonation depth of RC buildings in urban area of Chon Buri province. Carbon dioxide (CO2) concentration and relative humidity (RH) of the environment, cover thickness and compressive strength of RC buildings, and carbonation depth of RC buildings were measured. The samples of RC buildings in urban area of Chon Buri province were used for this study. The data were used to analyze the risk of rust caused by carbonation and to predict repair-free service life of RC buildings using Fick’s First Law of Diffusion Equation and durability design of carbonation structure of Department of Public Works and Town & Country Planning (DPT 1332-55).
The research results revealed that the RC buildings had the average cover thickness and the compressive strength of 31-43 mm and 225-367 kg/cm2, respectively. Besides, the average carbonation depth and coefficient of RC buildings were 5-53 mm and 0.18-2.73 mm/ year0. 5, respectively. Finally, the proposed method of Fick’s First Law of Diffusion Equation and DPT 1332-55 could predict and calculate the repair-free service life of RC buildings exposed to CO2. The results of this study could be used for designing, planning and maintaining RC building exposed to the carbonation environment as well as preventing damages that would occur in the future.