توسعه مدل پيش‌بيني آغاز خوردگي آرماتورهاي تراورس بتني B70 در خطوط راه‌آهن نواحي كويري (مطالعه موردي: خط راه‌آهن بم - زاهدان، بلاك رودشور– شورگز)

Development of a Corrosion Prediction Model for B70 Concrete Sleepers on Iranian Desert Railway

قريب به 600 كيلومتر از خطوط ريلي ايران در نواحي ماسه‌گير كويري قرار گرفته است. از جمله مشكلات روسازي خطوط ريلي در اين نواحي، خوردگي ريل، ادوات ريل نظير پيچ اتصال و پابند و نيز ترك خوردگي و شكست زودهنگام تراورس‌هاي بتني در اين مناطق است. بررسي‌هاي انجام شده، نشان‌دهنده‌ي نفوذ يون كلرايدِ حاضر در خاك كويري در حضور رطوبت به تراورس بتني است كه اين موضوع منجر به زنگ‌زدگي تاندون و در نهايت شكست تراورس بتني مي‌گردد. با اين وجود، تحقيقات چنداني در مورد شكست و خوردگي زودهنگام اين تراورس‌ها انجام نگرفته و در عين حال مدلي براي پيش‌بيني اين موضوع توسعه داده نشده است. در اين تحقيق، انتشار يون كلرايد در بتن تراورس مورد بررسي ميداني و آزمايشگاهي قرار گرفته و بر اساس آن مدلي براي پيش‌بيني آغاز خوردگي و انتشار يون كلرايد ارائه شده است. براي اين منظور، ضرايب انتشار و مقادير كلرايد سطحي و اوليه با نمونه‌برداري از تراورس‌هاي قطعه‌ي رودشور – شورگز واقع در كيلومتراژ 91 تا 119 در مسير راه آهن بم - زاهدان به دست آمده است. ضريب انتشار در سنين اوليه نيز با ساخت نمونه‌هاي مكعبي به دست آمده و مدل پيش‌بيني بر اساس اين پارامترها توسعه يافته است. در ادامه، به منظور بررسي تأثير هر يك از عوامل بر زمان آغاز خوردگي، تحليل حساسيت صورت گرفته و زمان آغاز خوردگي براي بتنِ تراورس در شرايط پيش‌گفته، 5/8 ماه به دست آمده و ضريب انتشار و مقدار پوشش بتن اثرگذارترين عوامل بر زمان آغاز خوردگي تشخيص داده شده‌اند.

Nearby 600 kilometers of Iran Railway is located in sandy desert areas. The most critical problems of railway superstructure in these areas are corrosion of rail, fastening system components such as bolts and clips, as well as early cracking and breakage of concrete sleepers. Studies have shown the ingress of chloride ions, from desert soil into the concrete sleeper in the presence of moisture, which leads to corrosion of pre-stressed steel tendons and eventually to concrete sleeper failure. Nevertheless, there has not been much research into the failure and early cracking of such concrete sleepers, and no model for predicting corrosion of steel has been proposed. In this study, the chloride diffusion in concrete sleepers has been investigated in field and laboratory, and a model has been proposed for predicting corrosion initiation and chloride diffusion. For this purpose, the diffusion coefficients and the initial and surface chloride contents were obtained by sampling from concrete sleepers of Roodshour - Shuregaz block in Bam - Zahedan line. The diffusion coefficient at early ages was obtained by making cubic samples, and then a model was developed based on these parameters. Sensitivity analysis was also performed to investigate the influence of effective factors on the initiation time of the corrosion. From this model, the corrosion initiation time for concrete sleepers is calculated to be 8.5 months. In the sensitivity analysis, the chloride ion diffusion coefficient and concrete cover were the most influential factors on the corrosion initiation time.