بررسی کيفيت بتن با دوام در برابر خوردگی ميلگردها قسمت دوم

بررسی کيفيت بتن با دوام در برابر خوردگی ميلگردها قسمت دوم

q آزمايش پتانسيل و شدت خوردگی گالوانيکی ( ASTM G109 ) :

هر چند دستور آزمايشگاهی فوق بصورت استاندارد برای تعيين تأثير افزودنيها بر خوردگی ميلگرد ارائه شده است اما اين آزمايش را با تغييرات خالص می توان برای تعيين کيفيت دوام بتن نيز بخوبي بکار برد .

در يک منشور بتنی دو رديف ميلگرد در بالا و پائين قرار داده می شود که سر و ته آنها مارپيچ شده است و بين آنها يک مقاومت 100 اهمی قرار دارد . در بالای منشور يک حوضچه چسبانيده ميشود و داخل آن با آب نمک ( غلظت 3 درصد و بيشتر ) می ريزيم . نفوذ آب نمک باعث
آند شدن ميلگرد فوقانی و کاتد شدن ميلگرد تحتانی می شود و خوردگی گالوانيکی رخ می دهد .

بين دو ميلگرد ميتوان اختلاف پتانسيل و مقاومت الکتريکی را بدست آورد ( با وجود مقاومت
100 اهمی يا بدون آن ) همچنين می توان اختلاف پتانسيل و مقاومت الکتريکی بين حوضچه و ميلگرد فوقاني ( بدون مقاومت 100 اهمي ) و مانند آن اختلاف پتانسيل و مقاومت الكتريكي بين

حوضچه و ميلگرد تحتاني را تعيين نمود . برای اين کار از الکترود کالومل اشباع در داخل حوضچــه استفاده می گردد . ضمن اينکه هر اندازه گيری حاوی مفهوم خاصی است اما دستور استاندارد ASTM G109 فقط در هر زمان شدت جريان عبوری بين ميلگردها را با توجه به وجود مقاومت 100 اهمی بر حسب . A m بدست می آورد ( از تقسيم اختلاف پتانسيل به مقاومت ) و سپس مقدار کل جريان را بر حسب کولن با عنايت به رابطه زير بدست می آيد . از تقسيم شدت جريان به سطح جانبی ميلگرد نيز...............

بررسی کيفيت بتن با دوام در برابر خوردگی ميلگردها قسمت دوم

q آزمايش پتانسيل و شدت خوردگی گالوانيکی ( ASTM G109 ) :

آزمايش در اصل از يك بتن فاقد ريز دانه بهره مي گيرد كه بسيار نفوذ پذير است
( مانند آبكش سوراخ مي باشد ) و لذا اطراف نمونه با اپوكسي اندود ميگردد . در حاليكه در آزمايش تغيير يافته ، بتن مورد نظر طبق طرح اختلاط پروژه ساخته ميشود و ميتوان از اپوكسي براي
اندود كردن سطوح جانبي بهره گرفت و يا بدون اپوكسي آزمايش را به انجام رساند.

بهرحال اين آزمايش قابليت هاي زيادي را براي به نمايش گذاردن كيفيت بتن در امر خوردگي دارد و تفسير نتايج آن هم جالب و مشكل مي باشد .

q آزمايش پتانسيل و شدت خوردگي به روش گالواپالسن :

در اين آزمايش نيز نمونه هائي شبيه به آزمايش نيم پيل تهيه ميشود و يا ميتوان در محل كارگاه بر روي قطعات موجود اين آزمايش را انجام داد . ضمن تعيين اختلاف پتانسيل خوردگي ،
افزايش هاي جزئي در پتانسيل ايجاد شده و شدت جريان مربوطه اندازه گيري ميشود . در اين آزمايش مقاومت الكتريكي نيز بدست مي آيد و با توجه به روابط موجود شدت خوردگي
( آهنگ خوردگي ) ميلگردها تعيين مي گردد . اين آزمايش بسيار مهم و معتبر مي باشد اما انجام آن مشكل و نتيجه گيري از آن نياز به تبحر و تخصص دارد .

q آزمايش تعيين عمق نفوذ يون كلر :

در اين آزمايش نمونه هائي كه در معرض يون كلر بوده اند ( آزمايشگاهي يا كارگاهي ) را بريده و مقطع را در معرض پاشش محلول نيترات نقره قرار ميدهند . پس از مدتي محل حاوي يون كلر سفيد شيـــري شده و با گذشت زمان سياه ميشود و ميتوان عمق نفوذ يون كلر را با دقت كمتر از 2/0 ميلي متر اندازه گيري نمود . مسلما" در اين آزمايش بايد نمونه هاي اوليه تقريبا" فاقد يون كلر باشند و يا ميزان آن از آستانه حساسيت عملكرد محلول نيترات نقره كمتر باشد يا بتوان نفوذ يون كلر را مشاهده نمود .

در اين آزمايش مقادير يون كلر در بتن بدست نمي آيد . پروفيل يون كلر و ضريب نفوذ آن نيز قابل تعيين نيست .

q آزمايش تعيين پروفيل يون كلر و تعيين ضريب نفوذ :

اين آزمايش يكي از مهمترين و مشكل ترين آزمايشهاي موجود است كه به تعيين پروفيل يون كلر و ضريب نفوذ آن مي انجامد . وقتي نمونه اي در آزمايشگاه يا محل و همچنين قطعه بتني در محل در معرض يون كلر بويژه در مدت طولاني قرار گيرد ميتوان اين آزمايش را با دقت خوب انجام داد .

براي اين منظور در زمان معين و مورد نظر ، پودر نمونه بتني كه مربوط به عمق معيني است تهيه شده و مقدار يون كلر موجود در بتن طبق ASTM C114 تعيين ميشود . براي تهيه پودر بتن و آماده سازي آن از دستور ASTM C1152 ( يون كلرمحلول در اسيد ) و يا ASTM C1218
( يون كلر محلول در آب ) استفاده ميشود . در اين آزمايش از روش پتانسيو متري براي تيتر كردن با محلول نيترات نقره استفاده ميشود . اين روش بسيار دقيق است و تا كنون روش ديگري با اين دقت ابداع نشده است .

معمولا" نتيجه اين آزمايش بصورت درصد يون كلر در بتن و يا درصد يون كلر بتن نسبت به وزن سيمان گزارش ميگردد . محدوديت يون كلر در بتن اوليه و يا گزارش يون كلر بتن قديمي ، بصورت درصد نسبت به وزن سيمان بيان ميشود و بايد مشخص گردد طبق كدام روش (محلول در اسيد يا محلول در آب ) انجام شده است .

براساس نتيجه حاصله ، پروفيل يون كلر رسم ميگردد . محور افقي عمق نمونه ( متوسط ) و محور قائم درصد يون كلر است .

با توجه به نتايج حاصله و ميزان يون كلر اوليه در بتن طبق قانون دوم Fick ، ميتوان ضريب نفوذپذيري ( انتشار ) بتن در برابر يون كلر را بدست آورد ( Diffusivity Coeficient ) . اين ضريب با ديمانسيون L²/T بيان ميشود . حل معادلات مربوط به قانون دوم فيك با تقريب ها و روش هاي خاص انجام ميشود كه نتايج متفاوتي را بدست ميدهد . افزايش ضريب انتشار نشانه نفوذپذيري بيشتري بتن در برابر يون كلر است .

q آزمايش درجه نفوذ (مقاومت) بتن در برابر يون كلر :

طبق AASHTO T259 كه يكـــــي از قديمي ترين روشهاي آزمايش مربوط به نفوذ يون كلر مي باشد صرفا" مقاومت و درجه نفوذ در برابر يون كلر بدست مي آيد و نميتواند معيار كمي براي عمر مفيد بهره برداري از قطعه را ارائه دهد . نمونه هاي بتن چهار دال به ابعاد 305 × 305
ميلي متر و ضخامت 76 ميلي متر است در اين روش بالاي نمونه هاي بتني پس از 28 روز
( يا هر سن مورد نظر ) در حدود 3 ميلي متر سائيده شده و يك حوضچه كوچك روي آن
قرار مي گيرد . نمونه ها 14 روز در محيط مرطوب نگهداري و 14 روز خشك شده است و سن 28 روزه دارند . در حوضچه محلول نمك طعام 3 درصد ريخته و 90 روز در ان مي ماند . پس از
90 روز ، دال ها خشك شده و نمك روي آن پاك ميشود . از دالها سه نمونه بايستي از عمقهاي 6/1 تا 13 ميلي متر و 13 تا 25 ميلي متر تهيه شود و طبق AASHTO T260 مقدار يون كلر آن بدست آيد .

مقدار متوسط يون كلر در هر عمق مورد نظر بايد تعيين شود . ( قبل از نفوذ يون كلر و پس از آن ) اختلاف اين دو بايد محاسبه شود . مقدار متوسط يون كلر جذب شده و حداكثر ان بايد
گزارش گردد .

q آزمايش شاخص الكتريكي قابليت مقابله بتن در برابر نفوذ يون كلر :

در آزمايش ASTM C1202 مقدار جريان الكتريكي عبوري از استوانه ها با مغزه هاي بتني به قطر 102 ميلي متر و ضخامت 51 ميلي متر در مدت 6 ساعت با اختلاف پتانسيل ثابت 60 ولت
( جريان مستقيم ) بدست مي آيد . يك نمونه در محلول نمك طعام و ديگري در سود روز آمد
قرار دارد . مقدار كل جريان برحسب كولمب نمايانگر مقاومت بتن در برابر نفوذ يون كلر است و بصورت زير طبقه بندي ميشود .

نفوذ پذيري بتن در برابر يون كلر جريان عبوري ( كولمب )

ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

زياد بيش تر از 4000

متوسط 4000-2000

كم 2000-1000

خيلي كم 1000-100

ناچيز كمتر از 100

همانگونه كه ديده ميشود آزمايشهاي متعددي براي كنترل دوام بتن بويژه در برابر يون كلر ابداع شده است كه بخشي از آنها كه در ايران رايج تر مي باشد از نظر گذشت . آزمايشهاي ديگري نيز در كشورهاي مختلف دنيا مانند ژاپن و كشورهاي اسكانديناوي وجود دارد و هنوز اين آزمايشها در مراحل گسترش و توسعه هستند . از جمله مشكلات كار اين است كه هنوز ارتباط دقيقي بين نتايج آزمايشها و بحث خوردگي بدست نيامده است تا بتوان عمر قطعه را تعيين كرد . ضريب نفوذ
يون كلر و يا آزمايشهاي شدت خوردگي از همه آزمايشها كاربردي تر هستند و ميتوان بر اساس آنها عمر را تخمين زد .

با اين حال خوردگي نياز به سه عنصر يون كلر ، رطوبت و اكسيژن دارد و وجود هر كدام به تنهائي نميتواند خوردگي در ميلگرد بتن بوجود آورد . برخي معتقدند قليائيت بتن نيز در شروع خوردگي مؤثر است كه منطقي بنظر ميرسد بنابراين با نتايجي كه از اين آزمايشها بدست مي آيد نميتوان دقيقا" دوام را تخمين زد .

توصيه ميشود تا پيشرفت علمي بيشتر در اين زمينه از ضوابط آئين نامه اي استفاده گردد . سعي شده است نرم افزارهائي براي تخمين عمر سازه هاي بتن مسلح تهيه شود كه در آنها اطلاعات جغرافيايي و محيطي وجود دارد و با دادن اطلاعاتي در مورد قطعه ، ميلگرد و بتن موجود
( خصوصيات بتن شامل نوع سيمان ، نسبت آب به سيمان ، عيار سيمان و افزودني ها ) بتوان عمر سازه را حدس زد . در ايران نيز اقداماتي براي تهيه اين نرم افزار با توجه به شرايط محيطي موجود و اطلاعات ديگر محلي و داده هاي لازم در حال انجام است و سعي ميشود نقايص نرم افزارهاي قبلي اصلاح گردد .

منبع: انجمن بتن ایران - www.mahdihashemi.blogfa.com