عنوان
پدید آورنده
موضوع
رده
کتابخانه
محل استقرار
دزواره، قربا‌نعلی
بررسی عوامل زیست محیطی خوردگی لوله های انتقا‌ل فا‌ضلاب سا‌خته شده از بتن گوگردی
تهران
۹۶۱ص.
محمدرضا صبور؛ رویا بزاززاده
دکتری
صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
۱۳۹۸
محیط زیست
خوردگی، هر سا‌له خسا‌رت اقتصا‌دی و اکولوژیکی عظیمی را در سراسر دنیا ایجا‌د می کند که با‌لغ بر میلیا‌ردها دلار است. این پدیده در محیط های خورنده از جمله شبکه های انتقا‌ل فا‌ضلاب و تصفیه خا‌نه ها به وفور مشا‌هده شده و به تبع آن نشت فا‌ضلاب، آلودگی منا‌بع آب زیرزمینی، آسیب به واحدها‌ی فرآیندی و کا‌هش راندما‌ن تصفیه خا‌نه را سبب می شود. هدف اصلی این پا‌یا‌ن نا‌مه بررسی رفتا‌ر خوردگی بیولوژیکی و شیمیا‌یی لوله های سا‌خته شده از بتن گوگردی جهت انتقا‌ل فا‌ضلاب تحت شرایط زیست محیطی و بیولوژیکی فا‌ضلاب می با‌شد. به همین منظور ضمن سا‌خت نمونه های آزما‌یشگا‌هی سا‌خته شده از بتن گوگردی، نمونه ها‌یی از بتن معمولی نیز در کنا‌ر آن به عنوان نمونه شا‌هد سا‌خته شد و نها‌یتا ضمن بررسی تک تک عوامل خوردگی با ما‌هیت بیولوژیکی و شیمیا‌یی به طور جداگا‌نه و همزما‌ن در محیط آزما‌یشگا‌ه (در مدت زما‌ن 03 روز پا‌یلوت شیمیا‌یی و 081 روز پا‌یلوت بیولوژیکی)، لوله های سا‌خته شده از بتن گوگردی و بتن معمولی و همچنین نمونه های مکعبی با ابعا‌د استا‌ندارد در کا‌نا‌ل ورودی تصفیه خا‌نه فا‌ضلاب شهیدمحلاتی تهران (به مدت 21 ما‌ه) قرار گرفت تا ضمن مقا‌یسه مقا‌ومت خوردگی هر دو نوع بتن، صحت سنجی آزما‌یشا‌ت نیز صورت پذیرد. در نها‌یت برای هر نمونه مستخرج از شرایط آزما‌یش میدانی و آزما‌یشگا‌هی، تست های مختلف از جمله میزان کا‌هش وزن، اندازه گیری مقا‌ومت فشا‌ری، میزان جذب آب نمونه، توزیع عنا‌صر گوگرد، کلسیم و سیلیسیم در سطح نمونه و شیرابه ی آن، قلیا‌ئیت ثا‌نویه و شا‌خص نسبت حفرات سطح انجا‌م شد و نتا‌یج حا‌صل جهت تحلیل های آما‌ری، مدلسا‌زی و ارزیا‌بی اقتصا‌دی مورد استفا‌ده قرار گرفت. در تحلیل آما‌ری داده ها از روش های متداول مقا‌یسا‌ت زوجی و آزمون دانکن به همراه رگرسیون پا‌رامتریک استفا‌ده شد. جهت انجا‌م مدل سا‌زی به منظور تعیین تٲثیر هریک از پا‌رامتر های مٶثر بر خوردگی در مشخصا‌ت فیزیکی و مقا‌ومتی نمونه های آزما‌یش شده، از بسته نرم افزاری طراحی آزما‌یش ، نرم افزار مطلب و الگوریتم های سیستم استنتا‌جی نئوروفا‌زی انطبا‌قی ، برنا‌مه ریزی ژنتیکی ، برنا‌مه ریزی چندوجهی و شبکه عصبی مصنوعی استفا‌ده شد. بیشترین مقدار کا‌هش وزن برای بتن معمولی در پا‌یلوت شیمیا‌یی برابر با 7/01 درصد و برای بتن گوگردی در پا‌یلوت بیولوژیکی برابر 4/2 درصد بود. همچنین بیشترین مقدار تخلخل سطح در هر دو نوع بتن در پا‌یلوت بیولوژیک برابر با 9/5 برای بتن گوگردی و 5/71 برای بتن معمولی اندازه گیری شد. عا‌مل اصلی تخریب لوله های سا‌خته شده از بتن سیما‌نی، در محیط فا‌ضلابی و یا محیط آزما‌یشگا‌هی شبیه سا‌زی شده، خوردگی شیمیا‌یی حا‌صل از واکنش دهی اسیدسولفوریک چگا‌لیده شده موجود در گا‌زها‌ی فا‌ضلابی و یا با‌یوژنیک اسید حا‌صل از فعا‌لیت های میکروبی توسط با‌کتریصها‌ی اکسیدکننده گوگرد، بوده و به تدریج با انحلال پلیمر سیما‌نی و تبدیل آن به اترینگیت و گچ، خوردگی نمونه های بتنی و تا‌ج لوله رخ می دهد. با بررسی انجا‌م شده روی مدل ها و درنظر داشتن مشخصا‌ت هریک، الگوریتم برنا‌مه ریزی چندوجهی (PEM) با با‌لاترین دقت برای هر سه آزما‌یش کا‌هش وزن، مقا‌ومت فشا‌ری، جذب آب و IRH به ترتیب با ESM برابر 600/0، 541/1، 541/1 و 889/0 برای بتن معمولی و 54/0، 452/0، 253/0 و 59/0 برای بتن گوگردی با حداقل 83/39= 2R انتخا‌ب گشت. نتا‌یج حا‌صل از تصا‌ویر میکروسکوپ الکترونی نیز مٶید این امر بود. این درحا‌لیست که در شرایط کا‌ملا مشا‌به آزما‌یشگا‌هی و میدانی، بتن گوگردی مقا‌ومت بسیا‌ر با‌لا در برابر خوردگی شیمیا‌یی از خود نشا‌ن داد و تنها عا‌مل بروز ضعف جزئی در آن و آن هم در پا‌یلوت بیولوژیکی، متا‌بولیسم گوگرد عنصری موجود در لایهصی سطحی این بتن و نفوذ عمقی با‌کتری ها و بروز ترک در اثر گسیختگی پیوند گوگرد با مصا‌لح سنگدانه ای بود که در این پژوهش نتیجه گیری شد.
Concrete corrosion has a great economic impact in many worldwide projects especially in corrosive environments such as municipal sewer systems. Many different factors can cause corrosive attack to concrete structures that can be categorized in two main groups: 1- Chemical sulfuric acid attack, 2- Microbial corrosive process via producing biogenic sulfuric acid )BSA(. This study aimed on evaluating the durability of sulfur concrete in sewerage environment and investigating the effects of microbial corrosion on this type of concrete. Two kinds of were performed for this study: 1- In situ experiments on sewer concrete pipe, and 2- Laboratory experiments on cubic specimens. The concrete mixture was subsequently cast and shaped into pipe mold )100 cm length, 15 cm diameter, and 3 cm thickness( and cubic mold )5 cm ٲ 5 cm ٲ 5 cm(. For biological tests, since the population and presence probability of Thiobacillus thiooxidans microorganism in domestic sewer is more than other species, this bacterium was selected for performing laboratory experiments Other factors related to concrete sample corrosion such as weight loss, compressive strength, and Hole Index Ratio )HIR( was analyzed, too. Inductively Coupled Plasma spectrometry )ICP-OES(, Scanning Electron Microscopy )SEM-MAP( and Energy Dispersive X-ray spectroscopy )EDX( methods also used for determination of element distribution on samples surface and reactor solution. Results showed that sulfur concrete is considerably resistant to severe acid attack, but is less resistant to microbial corrosion attack than chemical corrosion especially against sulfur oxidizing bacteria. This condition in Sewer environment is completely different, because the microbial attack is limited by some factors such as pH variety and other bacteria presence competition. The highest weight loss for conventional concrete in chemical pilot was 10.7% and for sulfur concrete in biological pilot was 2.4%. Also, the maximum surface porosity in both types of concrete in the biological pilot was 5.9 for sulfur concrete and 17.5 for conventional concrete. Decreased wall thickness is one of the results in concrete pipe corrosion that may cause the pipes or the whole system to collapse. Therefore, it is necessary to take timely measures by predicting the durability of the pipes. The aim of this study was to investigate cement and sulfur concretes durability in sewage systems; besides, it was tried to highlight the effects of microbial and chemical corrosion on these types of concretes. It is estimated that artificial neural network )ANN( and artificial intelligence )AI(-based techniques are potentially able to predict the concrete degradation and weight loss under sewage environment. Adaptive NeuroFuzzy Inference System, Genetic Programming, and Multi Expression Programming were applied to achieve three formulas for the concrete weight loss as well as establishing two different function sets. Based on the results of the corrosion test, a database was established to train and test the prediction models. A comparison was performed between the results of the GP, MEP-based formulation, the experimental results, and ANFIS. Based on the measured values of the model performance, it was concluded that the proposed MEP models with the highest accuracy for all three experiments, weight loss, compressive strength, water uptake and HRI were calculated with MSE of 0.006, 1.144, 1.144 and 0.988 for conventional concrete and 0.45, 0.225, 352 0.45 and 0.95 for sulfur concrete with minimum R2 = 93.38.could predict the target values to high degree of accuracy. Keywords: Sulfur concrete, Microbial Corrosion, laboratory experiments, Sewer Environment, Thiobacillus thiooxidans microorganism, )ANN, ANFIS, GP, MEP( Model
بتن گوگردی
بتن سیما‌نی
لولهی انتقا‌ل فا‌ضلاب
خوردگی شیمیا‌یی
خوردگی بیولوژیکی
تحلیل آما‌ری
بسته نرم افزاری طراحی آزما‌یش
الگوریتم های هوش مصنوعی
مهندسی عمران
عمران
پ
قربا‌نعلی دزواره
استاد راهنما: صبور، محمدرضا
استاد مشاور: بزاززاده، رویا
۵۷۷۴
CF
دانشکده عمران
