การประเมินปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เนื่องจากการบำรุงรักษาเพื่อยืดอายุโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กที่อยู่ภายใต้อิทธิพลคลอไรด์ของประเทศไทย

Abstract

บทความนี้นำเสนอการประเมินปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เนื่องจากการบำรุงรักษาโดยวิธีเปลี่ยนผิวคอนกรีตเพื่อยืดอายุการใช้งานโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กที่อยู่ภายใต้อิทธิพลคลอไรด์ของประเทศไทย ในบทความนี้อายุการใช้งานซึ่งถูกนิยามเป็นเวลาที่ทำการบำรุงรักษาจะได้รับการทำนายโดยพิจารณาการแพร่ผ่านของคลอไรด์ที่เป็นไปตามสมการเชิงอนุพันธ์ย่อยของกฎข้อที่สองของฟิกส์ หลังจากการบำรุงรักษาโครงสร้างด้วยวิธีเปลี่ยนผิวคอนกรีตแล้วพบว่าการแก้สมการเชิงอนุพันธ์ย่อยมีความซับซ้อนเนื่องจากค่าสัมประสิทธ์การแพร่ผ่านของคลอไรด์ไม่เป็นค่าคงที่ แต่ขึ้นอยู่กับค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ผ่านในคอนกรีตเดิมและคอนกรีตบำรุงรักษา นอกจากนี้ถ้าค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ผ่านขึ้นกับเวลาอีกด้วยแล้วการแก้สมการเชิงอนุพันธ์ย่อยจะมีความซับซ้อนมากขึ้นอีกดังนั้นบทความนี้จึงได้เสนอการคำนวณทางตัวเลขด้วยวิธีไฟไนต์ดิฟเฟอร์เรนซ์แบบ Crank-Nicolson มาช่วยแก้ปัญหา ผลการคำนวณทั้งก่อนและหลังการบำรุงรักษาแสดงอยู่ในรูปของปริมาณคลอไรด์ในคอนกรีตกับระยะจากผิวคอนกรีตและกับเวลา ทำให้สามารถทำนายอายุการใช้งานได้ นอกจากการบำรุงรักษาแล้ว ก๊าซปรากฏการณ์เรือนกระจกในรูปของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เกิดจากการใช้คอนกรีตบำรุงรักษาจะได้รับการประเมินด้วยเช่นกัน การประเมินทั้งหลายเหล่านี้เป็นการพิจารณาโครงสร้างในประเทศไทยดังนั้นจึงเน้นใช้ข้อมูลในประเทศไทย จากการศึกษาพบว่าการบำรุงรักษาที่ดีและมีประสิทธิภาพ ไม่เพียงแต่ยืดอายุการใช้งานของโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กภายใต้อิทธิพลของคลอไรด์ อีกทั้งยังช่วยลดก๊าซปรากฏการณ์เรือนกระจกในรูปของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้เช่นกัน

คำสำคัญ: ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ การบำรุง รักษาอายุการใช้งาน โครงสร้างคอนกรีต อิทธิพลคลอไรด์ของประเทศไทย

This paper presents the assessment of CO2 due to repairs by concrete cover replacement for extending service life of reinforced concrete structures under chloride environment in Thailand. In the paper, the service life is predicted based on the mechanism of chloride ion diffusion which can be described using the partial differential equation (PDE) of the Fick’s second law. After repairs, it is found that solving the PDE is complicated due to non-constant diffusion coefficient. Furthermore, if the diffusion coefficient is time dependent, it is even more complicated to solve the PDE. Therefore, numerical computation by the Crank-Nicolson based finite difference method is introduced as a computational tool. The computation of the chloride profiles before and after repairs can be shown, and the service life can be predicted. In addition to the prediction of the service life, the greenhouse effect gas in terms of CO2, which occurs when using repair materials, is also considered. The assessment of CO2 is based on the data mainly collected in Thailand. From the study, it is found that appropriate repairs can not only extend the service life of reinforced concrete structures under chloride environment, but also help reduce the amount of the greenhouse effect gas in terms of CO2.

Keywords: CO2, Repairs, Service Life, Concrete Structures, Chloride Environment in Thailand