Post on 03-Feb-2017
transcript
86 Internal Use Only – Do Not Distribute
กำรทรดตวของคอนกรตชนทำง (Settlement)
87 Internal Use Only – Do Not Distribute
การทรดตวจากการบดอดทไมเพยงพอ
88 Internal Use Only – Do Not Distribute
การบดอดใหเพยงพอ 90-95% CBR
89 Internal Use Only – Do Not Distribute
การเกดหลมยบ
คมอการส ารวจโพรงใตผวจราจรโดยใชสายตา, ประเสรฐบญธรกษา ปรนก จตตอารกล ชยรตน ศภชวโรจน, กรมทางหลวง
90 Internal Use Only – Do Not Distribute
• ใชวสดประเภท Control Low Strength Materials ทดแทนดน เชน มอรตำรดน
ถม โฟมคอนกรต เปนตน เพอใหสำมำรถตำนทำนกำรกดเซำะของน ำใตดน และ
กำรเคลอนตวของดนใตผวทำงไดด โดยเลอกวสดทมคำกำรบดอดแนนไดใกลเคยง
กบดนบดอด 95% CBR
การปองกนการเกดหลมยบ
91 Internal Use Only – Do Not Distribute
การปองกนการเกดหลมยบ
92 Internal Use Only – Do Not Distribute
กำรกดกรอนโครงสรำงคอนกรตจำกเกลอคลอไรด
(Chloride attack)
93
ตวอยำงควำมเสยหำยของโครงสรำงคอนกรตเสรมเหลกทอยตดกบแหลงคลอไรดและซลเฟต
สะพำนขำมคลองบำงหญำ เขตบำงขนเทยน
การกดกรอนจากเกลอคลอไรด
94
ตวอยำงควำมเสยหำยของโครงสรำงคอนกรตเสรมเหลกทอยตดกบแหลงคลอไรดและซลเฟต
สะพำนเปรมประชำ
การกดกรอนจากเกลอคลอไรด
95
ตวอยำงควำมเสยหำยของโครงสรำงคอนกรตเสรมเหลกทอยตดกบแหลงคลอไรดและซลเฟต
สะพำนเปรมประชำ
การกดกรอนจากเกลอคลอไรด
96
ตวอยำงควำมเสยหำยของโครงสรำงคอนกรตเสรมเหลกทอยตดกบแหลงคลอไรดและซลเฟต
สะพำนปลำ หวหน
การกดกรอนจากเกลอคลอไรด
97
ตวอยำงควำมเสยหำยของโครงสรำงคอนกรตเสรมเหลกทอยตดกบแหลงคลอไรดและซลเฟต
สะพำนตณสลำนนท จ.สงขลำ ใชซเมนตประเภทท 5 ระยะเวลำกำรใชงำนประมำณ15 ป
การกดกรอนจากเกลอคลอไรด
98
ตวอยำงควำมเสยหำยของโครงสรำงคอนกรตเสรมเหลกทอยตดกบแหลงคลอไรดและซลเฟต
โรงพยำบำลสมย จ.สรำษฎรธำน
การกดกรอนจากเกลอคลอไรด
99
ตวอยำงควำมเสยหำยของโครงสรำงคอนกรตเสรมเหลกทอยตดกบแหลงคลอไรดและซลเฟต
โรงพยำบำลสมย จ.สรำษฎรธำน
การกดกรอนจากเกลอคลอไรด
10
0
ตวอยำงควำมเสยหำยของโครงสรำงคอนกรตเสรมเหลกทอยตดกบแหลงคลอไรดและซลเฟต
โรงพยำบำลสมย จ.สรำษฎรธำน
การกดกรอนจากเกลอคลอไรด
10
1
ตวอยำงควำมเสยหำยของโครงสรำงคอนกรตเสรมเหลกทมคลอไรดปนเปอนในสวนผสม
อำยโครงสรำง 4 ป
การกดกรอนจากเกลอคลอไรด
10
2
ตวอยำงควำมเสยหำยของโครงสรำงคอนกรตเสรมเหลกทมคลอไรดปนเปอนในสวนผสม
การกดกรอนจากเกลอคลอไรด
10
3
Internal Use Only – Do Not Distribute
การกดกรอนจากเกลอคลอไรด
ตวอยำงควำมเสยหำยของโครงสรำงคอนกรตเสรมเหลกทมคลอไรดปนเปอนในสวนผสม
10
4
การแตกราวจากการเกดสนมเหลกโดยคลอไรด
เมอมเกลอคลอไรดจำกภำยนอกซมผำนคอนกรต
ท ำใหควำมเปนดำงของคอนกรตลดลง passivity layer
ทผวเหลกเสรมหำยไป เหลกจงสนมขน
10
5
10
6
คลอไรดในคอนกรตมำจำกไหน
• ทรำยทใชผสมคอนกรตมเกลอคลอไรดผสมอย
• น ำผสมคอนกรตมเกลอคลอไรดผสมอย
• เกลอคลอไรดจำกภำยนอกแพรผำนคอนกรต ไดแกน ำใตดน
น ำทะเล
• กำรซมเขำไปในคอนกรตโดยน ำทมคลอไรดดวยแรงดนของน ำ
10
7
ความเขาใจเกยวกบองคประกอบน าทะเล
• น ำทะเลหนงหนวย มเกลอละลำยอยประมำณ 30%
• เกลอในน ำทะเลคดเปนเกลอคลอไรด 80-90%
• เกลอซลเฟตประมำณ 10%
• ทเหลอเปนเกลออนๆ
Sea
water
Salt
คลอไรดหรอซลเฟตทมโอกำสท ำลำยโครงสรำงคอนกรตเสรมเหลกมำกกวำกน
??
10
8
คลอไรดทไมถกจบยด
(Free Chloride) Pore solution
แพรเขำในคอนกรตสวนทม
Chloride ion ต ำกวำ
คลดไรดอสระท ำใหเกดสนมในเหลก
ลดควำมเปนดำงของคอนกรต
10
9
109
-CEMENT + H2O --> CSH + Ca(OH)2 -SiO2 + Ca(OH)2 --> CSH ปฏกรยาปอซโซลาน
คลอไรดอสระ จะถกจบยดกบเจล CSH ทเพมขนจากปฏกรยา ไฮเดรชน/ปอซโซลาน
กำรจบยดคลอไรดทำงกำยภำพ
คลอไรดอสระ จะท าปฏกรยากบ ผลผลตของไฮเดรชนจาก C3A, C4AF ในซเมนต/วสดประสาน เกดเปน Friedel’s Salt (3CaO.Al2O3.CaCl2.10H2O) Calcium Chloroferrite (3CaO.Fe2O3.CaCl2.10H2O)
กำรจบยดคลอไรดทำงเคม
11
0
กำรซมผำนของคลอไรดอออนจำกปจจยของปนซเมนต
-ปนซเมนตทม C3A ต า (นอยกวา 1.9%) การซมผานของคลอไรดอออนจะเรว
-ปนซเมนตทม C3A สง (8 - 14%) การซมผานของคลอไรดอออนจะชา
ประเภทปนซเมนต รอยละของ C3A
ปอรตแลนดประเภททหนง 8 - 11
ปอรตแลนดประเภททหา ต ากวา 5
ปรมำณ C3A ในปนซเมนต
11
1
กำรทดสอบ Rapid Chloride Permeability Test
ตำม ASTM C 1202
11
2
Cl-
Cl-
Cl-
3% N
aCl
0.3N
NaOH
+60V 0V
Perspex
Metal Mesh
Aperture for escaping gas
Aperture to fill container
Cl- Cl-
Layout of ASTM C1202 Test cell
11
3
5990
1921
1233 1200
5541
1325972
7821026
742
50834702
927
5004
4040
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
OPC TYPE V FA30 FA40 FA50
Char
ge P
asse
d (C
oulom
bs)
Permeability Classification
High
Moderate
Very Low
Low
W/B = 0.6
W/B = 0.4
W/B = 0.5
กำรซมผำนของคลอไรดอออน ASTM C 1202
11
4 COPYRIGHT 2010 CPAC
11
5 COPYRIGHT 2010 CPAC
11
6
• ก ำหนดระยะหมเหลกเสรมใหเพยงพอ
• กำรอดแนนคอนกรต
• ควบคมกำรแตกรำวของคอนกรต
• เลอกใชคอนกรตตำนทำนตอกำรซมผำนของคลอไรด
อตรำสวน W/B ไมเกน 0.45
ออกแบบใหคอนกรตสำมำรถตำนทำนกำรซมผำนของเกลอคลอไรดไดต ำกวำ
1,000 คลอมบ
ทดแทนซเมนตดวยวสดปอซโซลำน เชน เถำลอยหรอ ซลกำฟม
ออกแบบคอนกรตใหอดแนนไดงำย
ปนซเมนตประเภทท 5 ตำนทำนคลอไรดไดต ำกวำปนซเมนตประเภทท 1
การท าใหโครงสรางทนทานตอเกลอคลอไรด
11
7
Internal Use Only – Do Not Distribute
กำรกดกรอนโครงสรำงคอนกรตจำกซลเฟต
(Sulfate attack)
11
8
แหลงทมาของซลเฟต
• มำจำกสงแวดลอม (Exposure environment) - น ำทะเล น ำกรอย น ำบำดำลบำงพนท - ดนเปรยว ดนททบถมจำกซำกพชซำกสตวเปนเวลำนำน หรอดนทอยบรเวณชำยฝงทะเล
- บอบ ำบดน ำเสย บอพกน ำ รวมถงทอระบำยน ำทงตำงๆ
- โรงงำนอตสำหกรรมทปลอยสำรประกอบซลเฟตออกมำจำกกระบวนกำรผลต
• มำจำกกำรปนเปอนวตถดบ (Contamination) - ปนซเมนต หน ทรำย และน ำ ตลอดจนสำรเคมผสมเพม
11
9
ซลเฟตจำกบอบ ำบดน ำเสย
การกดกรอนจากซลเฟต
12
0
ซลเฟตในดนทเกดจำกกำรทบทมของซำก
ปรกหกพง
ซลเฟตในดนบรเวณแหลง
อตสำหกรรม
การกดกรอนจากซลเฟต
12
1
ซลเฟตสามารถสามารถพบไดในของแขงทอยใตดน เชน กรวดหน ดนและทราย หรอแมแตในน าใตดน นอกจากนซลเฟตยงสามารถเกดขนไดจากการเกดปฏกรยาออกซเดชนกบองคประกอบซลไฟดตามปรากฏการณธรรมชาต เชน แรไพไรต (FeS2) ดงนนจงเปนสงจ าเปนในการพจารณาซลไฟตเชนเดยวกบซลเฟตทอยใตดน แตอยางไรกตามการเกดการฟอรมตวของซลเฟตตองอาศย ออกซเจนและความชนทเพยงพอ
เพมเตมเกยวกบซลเฟต
ซลเฟอรในแรธาตทอาจจะสงผลตอการกดกรอนของคอนกรตจากซลเฟตเมอน ามาใชงาน
Anhydrite CaSO4 หนทเกดจำกกำรตกตะกอน
Barytes BaSO4 พบในหน
Celestine SrSO4 ทรำยบำงชนด หรอหนโคลน
Epsomite MgSO4.7H20 หนตะกอน
Gypsum CaSO4.2H2O พบมำกในดนและหน
Jarosite KFe3(OH)6(SO4)2 เกดจำกกำรเปลยนรปของแรไพ
ไรต
Mirabilite NaSO4.10H2O หนตะกอน
Pyrite FeS2 ทรำยและหนบำงชนด
Pyrrholite FeS
การกดกรอนจากซลเฟต
12
2
เพมเตมเกยวกบซลเฟต – การเกด popout ของไพไรต
FeS2 + H
2O + O
2 -> Fe
2O
3 + Fe(OH)
3 + H
2SO
4
H2SO
4 + CAH/Ca(OH)
2 + H
2O -> 3CaO.Al
2O
3.3CaSO
4.32H
2O
การกดกรอนจากซลเฟต
12
3
ตวอยางความเสยหายของโครงสรางคอนกรตเสรมเหลกทอยตดกบแหลงซลเฟต การกดกรอนจากซลเฟต
12
4
ตวอยำงควำมเสยหำยของโครงสรำงคอนกรตเสรมเหลกทอยตดกบแหลงซลเฟต
การกดกรอนจากซลเฟต
12
5
การกดกรอนจากซลเฟต
12
6
กลไกการเกดความเสยหายจากการกดกรอนของซลเฟต ซลเฟตในรปเกลอของแขงจะไมท ำอนตรำยตอคอนกรต แตอยำงไรกตำมเมออยในรปของสำรละลำย
ซลเฟตสำมำรถท ำลำยองคประกอบไฮเดรตซเมนตในคอนกรต สงผลใหเกดกำรขยำยตวของคอนกรตใน
สภำวะทแขงตวแลว จนเกดกำรแตกรำวหลดลอนในทสด
ซลเฟตทพบบอย อยในรปสำรประกอบดงน:
โซเดยมซลเฟต Na2SO4
โพแทสเซยมซลเฟต K2SO4 แมกนเซยมซลเฟต MgSO4
คลเซยมซลเฟต CaSO4
ซลเฟตเหลำนสำมำรถพบไดในน ำทะเล ดนและน ำใตดน ซงสำมำรถพบไดทงชนดเดยว หรอหลำยชนดใน
แตละสภำวะ
12
7
กลไกการกดกรอนของซลเฟตในคอนกรต
Conversion of
C3A (if present)
and expansion
Hydrated
C3A
Sulfate
solution from
the
environment
Diffusion of
sulfates
into
concrete
Crack
formation
การกดกรอนของซลเฟตโดยหลกเกดจากการเกดปฏกรยาเคมระหวางซลเฟตอสระกบองคประกอบอะลมนา และคลเซยมไฮดรอกไซดของไฮเดรตซเมนต สงผลใหเกดการฟอรมตวของ Etttingite และ ยปซมสงผลใหเกดการขยายตวในสภาวะคอนกรตแขงตว การเกดการขยายตวจากปฏกรยาเคมของซลเฟตตองมความชนทเพยงพอในการท าปฏกรยา เมอเกดการขยายตวของคอนกรตในสภาวะทแขงตวจะสงผลใหเกดแรงดนภายในจนคอนกรตไมสามารถตานทานแรงดนได ท าใหเกดรอยแตกราวและหลดลอนในภายหลงได
12
8
กลไกความเสยหายจากซลเฟต
• โซเดยมซลเฟต (Na2SO4) โซเดยมซลเฟตท าปฎกรยากบ คลเซยมไฮดรอกไซด, Ca(OH)2 และ CAH จากไฮเดรตซเมนต ท าใหเกดยปซมและ
Ettringite ซงเปนสาเหตของการขยายตวในคอนกรต Na2SO4.10H2O + Ca(OH)2 CaSO4.2H2O + 2NaOH + 8H2O ---(1) 2(3CaO.Al2O3.12H2O) + 3(Na2SO4.10H2O) 3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O + 2Al(OH)3 + 6NaOH
+ 17H2O ---(2)
• คลเซยมซลเฟต (CaSO4) คลเซยมซลเฟตท าปฎกรยากบคลเซยมอะลมเนตไฮเดรต กลายเปน Ettringite เปนสาเหตของการขยายตว CaSO4+CAH+H2O 3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O
• แมกนเซยมซลเฟต (MgSO4) ท าลายองคประกอบโฮเดรชนทกตวในคอนกรต ไดแก คลเซยมซลเกตไฮเดรต คลเซยมอะลมเนตไฮเดรต และคลเซยม
ไฮดรอกไซด 3CaO.2SiO2.aq + 3MgSO4.7H2O 3CaSO4.2H2O + 3Mg(OH)2 + 2SiO2.aq + xH2O การกดกรอนจากแมกนเซยมซลเฟต เปนการกดกรอนทรนแรงทสด เนองจากท าลายคลเซยมซลเกตไฮเดรตและซลกาเจ
ลซงเปนองคประกอบหลกทใหก าลง ดงนนการกดกรอนจากแมกนเซยมซลเฟตสงผลใหเกดการสญเสยก าลงและเสอมสภาพได
12
9
กลไกการเกดความเสยหายของคอนกรตเสรมเหลกจากซลเฟต
แหลงทมำของซลเฟต
ซลเฟตเขำไปในโครงสรำงคอนกรต
• เกดปฏกรยำกบคอนกรตแลวเกดกำร
ขยำยตว ท ำใหแตกรำวหลดลอน
• MgSO4 กดกรอนคอนกรตท ำใหสญเสย
ก ำลง
เกดสนมในเหลก
13
0
ออกแบบสวนผสมคอนกรตตานทานซลเฟต
• อตรำสวนน ำตอวสดประสำนไมเกน 0.45 เพอเพมควำมทบน ำปองกนซลเฟตและ
ควำมชนเขำมำภำยในคอนกรต
• ซเมนตปอรตแลนดประเภทท 1 ทดแทนดวยวสดปอซโซลำนบำงสวน ไดแก
เถำลอย 40%
ซลกำฟม 10-15%
GGBS >60%
เพอลดชองวำงทตอเนองกนและลดปรมำณ Ca(OH)2 ในคอนกรต
• ซเมนตปอรตแลนดชนดท 5 รวมกบวสดปอซโซลำน (ในกรณทตองสมผสแมกนเซยม
ซลเฟต)
• หน น ำ น ำยำผสมเพม และทรำยทไมมกำรปนเปอนของซลเฟต
• ก ำลงอดสำมำรถออกแบบไดทกก ำลงอด (คณสมบตไมข นอยกบก ำลงอด)
• กำรขยำยตวของคอนกรตจำกซลเฟตไมเกน 0.05% ทอำยคอนกรต 6 เดอน
13
1
Internal Use Only – Do Not Distribute
วดการขยายตวของคอนกรตแชสารละลายซลเฟต
13
2
Internal Use Only – Do Not Distribute
วดการขยายตวของคอนกรตแชสารละลายซลเฟต
Expansions due to sulphate attack of type I concrete, type V concrete,
and CPAC Marine concrete
0
0.5
1
1.5
2
2.5
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
Exposed Time (days)
% o
f exp
ansio
ns Type I
Type V
Sulfate Resisting Concrete
Sulfate Resisting Concrete
13
3
Internal Use Only – Do Not Distribute 133
การออกแบบคอนกรตใหทนซลเฟต
แตอยางไรกตามควรมการออกแบบรายละเอยดทเหมาะสมดวย ไดแก
• ระยะหมเหลกเสรม
• ถาในกรณทซลเฟตมความเปนกรดสงอาจจะตองใชวสดเคลอบโครงสรางประกอบกน (pH<4)
13
4
Internal Use Only – Do Not Distribute
มำตรฐำนกำรออกแบบคอนกรตส ำหรบงำนทำงเพอ
ใหมอำยกำรใชงำนยำวนำน (Specification)
13
5
Internal Use Only – Do Not Distribute
มาตรฐานการออกแบบคอนกรตใหมอายการใชงานยาวนาน
• BS 8500 (2006) “Concrete Complementary British Standard to BS EN 206-1”
• มาตรฐานการออกแบบคอนกรตกรมโยธาธการและผงเมอง
• ACI 318M-08 and ACI 201.2R Guide to Durable Concrete
• Other
13
6
การออกแบบคอนกรตงานทางเพอใหมความทนทาน (BS 8500)
Input
• ชนดของโครงสรำง Type of structure - Pavement
• สงแวดลอมทสมผส Exposure class – ซลเฟต คลอไรด คำรบอนไดออกไซด
• ระยะหมเหลกเสรม Covering
• ก ำลงอดขนต ำ Compressive strength
• ระยะเวลำกำรใชงำนโดยไมซอม Service life
Output
•ปรมำณซเมนตหรอวสดประสำนขนต ำ
•ชนดของซเมนตและกำรทดแทนปนซเมนตดวยวสดประสำนอนๆ เชน เถำลอย
•อตรำสวนน ำตอซเมนตหรอวสดประสำนสงสดทยอมให (Max W/B)
•ก ำลงอดขนต ำ
•คำยบตวทเหมำะสม (Slump)
13
7
13
8
Internal Use Only – Do Not Distribute
13
9
14
0
กำรออกแบบคอนกรตงำนทำงเพอใหมควำมทนทำน (BS 8500)
14
1
14
2
14
3
14
4
14
5
14
6
14
7
14
8
14
9
Internal Use Only – Do Not Distribute
ACI 318M-08 and ACI 201.2R-08
15
0
ACI 318M-08
Internal Use Only – Do Not Distribute
Maximum water-cementitious material
ratios
(w/cm) of 0.40 to 0.50 that may be
required for concretes exposed to freezing
and thawing, sulfate soils or waters, or for
corrosion protection of reinforcement will
typically be equivalent to requiring an fc′ of 35 to 28 MPa, respectively.
15
1
Internal Use Only – Do Not Distribute
ACI 318M-08
15
2
Internal Use Only – Do Not Distribute
ACI 201.20R-08
15
3
Internal Use Only – Do Not Distribute
ตวอยางมาตรฐานการออกแบบคอนกรต กรมโยธาธการและผงเมอง
• พจำรณำสภำวะแวดลอมกำรใชงำน (Exposure Class)
• ระยะหมเหลกเสรม (Covering) ตำมลกษณะกำรใชงำนของโครงสรำง
• ควำมกวำงของรอยแตกรำว (Crack Width)
• กำรหดตว, อคคภยและ อนๆ
15
4
Internal Use Only – Do Not Distribute
ตวอยางมาตรฐานการออกแบบคอนกรต กรมโยธาธการและผงเมอง
15
5
Internal Use Only – Do Not Distribute
ตวอยางมาตรฐานการออกแบบคอนกรต กรมโยธาธการและผงเมอง
15
6
Internal Use Only – Do Not Distribute
15
7
Internal Use Only – Do Not Distribute
15
8
Internal Use Only – Do Not Distribute
Concrete Recommendation for Pavement Use
15
9
Internal Use Only – Do Not Distribute
New Zealand Standard
Minimum compressive
strength for tyred traffic
16
0
Internal Use Only – Do Not Distribute
ตวอยำงกำรออกแบบคอนกรตเพอควำมคงทน
16
1
Internal Use Only – Do Not Distribute
Tidal zone
Designation for environment (BS 8500-1, 2006)
Most severe zone of concrete structure
Steps:
•Define exposure class/ Workability class
•Design working life (100 years)
•Select covering
•Cement combination types
Structure to be
designed concrete
*** ตวอยางการออกแบบคอนกรตตามมาตฐาน BS 8500 (สงแวดลอมชายฝงทะเล)
16
2
Internal Use Only – Do Not Distribute
Design working life 100 years (BS 8500, 2006)
16
3
Internal Use Only – Do Not Distribute
Combination types from BS 8500 (2006)
16
4
Internal Use Only – Do Not Distribute
Working life
50 years
Working life 100
years
Exposure class XS3 XS3
Strength class C 40/50 C 40/50
Min. covering 50 mm 65 mm
Min. cement 380 kg/m3 380 kg/m3
Max W/B
0.40 0.40
Combinations CEM I, IIA, IIB-S,
SRPC
CEM I, IIA, IIB-S,
SRPC
Designation for marine concrete (BS 8500, 2006)
16
5
Internal Use Only – Do Not Distribute
• Near to the coast (10 km)
• Soil conditions: Groundwater sulfate = 4200 mg/l SO4
• Brownfield site, mobile groundwater pH = 3.1
• Max Agg size = 20mm
• Nominal cover = 50mm, Margin = 25mm (cast against ground)
• Structural requirement = C25/30
• Designed Life 50 years
450mm deep x 400 wide RC
floor slab cast onto ground.
Internal and external
exposure.
Internal
exposure
External
exposure
Co2 Co2
Co2
Sulfate
Example of High Performance Concrete Structure Designation
16
6
Internal Use Only – Do Not Distribute
Q&A
Thank You