31241

امكانسنجي اندازهگيري عمق نفوذ يون كلر در بتن توسط حسگرها در بستر اينترنت اشيا

كارشناسي ارشد

مهندسي عمران

1400

1402/12/13

علي اكبر شيرزادي جاويد

-

دانشكده عمران

در اين پايان¬نامه به بررسي امكان استفاده از حسگرهاي نوين به‌منظور تشخيص عمق نفوذ يون كلر در بتن و پايش سلامت سازه با رويكردي پيشگيرانه پرداخته¬ شده است. باتوجه‌به خط ساحلي گسترده كشورمان و احتمال بالاي ايجاد خوردگي سازه¬ها در مجاورت دريا، دست¬يابي به يك روش نوين جهت كاهش هزينه¬ ساليانه تعمير و نگهداري امري مهم و حياتي است. پايش خوردگي ميلگرد با استفاده از روش¬هاي غيرمخرب و استفاده از حسگرها براي جلوگيري از گسترش خوردگي، همواره دغدغه محققين بوده است و پيشرفت مباحث پايش سلامت سازه ايشان را مجاب به استفاده از راه¬حل¬هايي نوين براي جلوگيري از اين معضل مي¬كند. در اين پايان¬نامه محقق با استفاده از سه نوع حسگر با دو روش اندازه¬گيري الكتروشيميايي شامل پتاسيومتري و مقاومت الكتريكي در جهت پايش نفوذ يون كلر در بتن در زمان و عمق مشخص اقدام كرد. صفحات مشبك پايه كربني از جنس فيلامنت TPU (95A) و ميله¬هاي استيل 316 در دو عمق 1 و 2 سانتي¬متر از سطح بتن جانمايي شد. با استفاده از تغييرات مقاومت الكتريكي ميان صفحات و ميله¬ها و هر صفحه و ميله به‌صورت مجزا، عمق و زمان نفوذ يون كلر تخمين زده شد. در حسگر الكترود شبه مرجع پايه سيمان و گرافن به همراه پلاك¬هاي روي، اختلاف‌پتانسيل پلاك¬ها با الكترودها با مغزي نقره اشباع با Cl و استيل 316 در دو مقطع مختلف، اندازه¬گيري شده و نتايج آن¬ با الكترود مرجع كالومل مقايسه گرديد. در نهايت با مقايسه نتايج حسگرها با نتايج آزمايش پروفيل كلريد، عملكرد آن¬ها مورد بررسي قرار گرفت. طبق نتايج به دست آمده، جايگزيني استيل 316 با نقره نيترات در حسگر سوم يعني الكترودهاي شبه مرجع موفقيت¬آميز بوده و با دقت 91.3% نسبت به الكترود نقره نيترات، زمان دقيق نفوذ يون در يك عمق مشخص را اندازه¬گيري كرده است. همچنين با ايجاد يك تغيير ساده و ساخت مقطع (A) در الكترود شبه مرجع GS1، نتايج 30 درصد دقت بيشتري داشته و نزديك¬تر به نتايج الكترود نقره نيترات مي¬باشد. در ادامه، جايگزيني صفحات پايه كربني با فلزات رايج در ساخت حسگرها موفقيت¬آميز بوده و مشكل جداشدگي لايه ميان بتن و فولاد رفع گرديده است. اين صفحات دچار خوردگي در مقابل كلر نشده و مناسب براي پايش بلند مدت مي¬باشند. در اين حسگر نيز زمان اعلام شده براي عمق 1 و 2 سانتي¬متر با نتايج آزمايش پروفيل كلريد هم¬خواني داشته است. در حسگر ميله¬هاي استيل 316 نتايج عموما پراكنده و خارج از دامنه بوده و قابل اتكا براي پايش نفوذ يون كلر به‌صورت مجزا نمي‌باشد. دلايل شكست اين حسگرها مورد بررسي قرار گرفت.

1403/07/10

The feasibility of measuring the penetration depth of chlorine ions in concrete by sensor based on internet of thing

3/19/2025 12:00:00 AM

In this thesis, the possibility of using new sensors to detect the penetration depth of chlorine ions in concrete and to monitor the health of the structure with a preventive approach has been investigated. Considering the wide coastline of our country and the large number of structures near the sea, finding a new method to reduce the annual cost is important and vital. Rebar corrosion monitoring using non-destructive methods and using sensors in this field has always been the concern of researchers, and the progress of maintenance topics forces them to use solutions to prevent corrosion. In this thesis, the researcher uses three different types of sensors with two electrochemical measurement methods, including potentiometry and electrical resistance, to monitor the penetration of chlorine ions in concrete at a specific time and depth.Carbon base mesh plates made of TPU filament (95A) and 316 steel rods were placed at two depths of 1 and 2 cm from the concrete surface. The depth and time of penetration of chlorine ions were estimated by using electrical resistance measurements between plates and rods and each plate and rod separately. In the pseudo-reference electrode sensor based on cement and graphene along with zinc plates, the potential difference of the plates with electrodes with silver core saturated with Cl and 316 steel was measured in two different sections and their performance was measured with calomel reference electrode. was compared Finally, by comparing the results obtained from the sensors with the results of the chloride profile test, their performance was investigated. According to the obtained results, replacement of steel 316 with silver nitrate in quasi-reference electrodes has been successful and with 91.3% accuracy, the exact time of ion penetration in a specific depth has been measured.Also, by making a simple change and making cross-section (B) in GS3 pseudo-reference electrode, the results are 0.3 times more accurate and closer to the silver nitrate electrode results. In the following, the replacement of carbon base plates with common metals in the manufacture of sensors has been successful and the problem of separation of the layer between concrete and steel has been solved. These plates do not corrode against chlorine and are suitable for long-term monitoring. In this sensor, the declared time for the depth of 1 and 2 cm is consistent with the results of the chloride profile test. In the 316 steel rods sensor, the results were presented with scattered and out-of-range data, but finally, with a 15% error, it succeeded in monitoring the penetration of chlorine ions at a specific depth and precise time

پايش عمق نفوذ يون كلر در بتن , حسگر صفحات كربني , الكترود شبه مرجع , مقاومت الكتريكي , پتاسيومتري , اينترنت اشيا

Monitoring the penetration depth of chlorine ions , carbon plates sensor , pseudo reference electrode , electrical resistance , potentiometry , internet of things

amin abedini moghanaki

ali akbar shirzadi javid