آزمایش دوام بتن و خوردگی فولاد در بتن

بتن ترکیبی موثر و کارآمد در صنعت ساخت و ساز محسوب می‌شود.از این ماده با ارزش می‌توان برای ساخت اعضای سازه‌ای و همچنین اعضای غیرسازه‌ای استفاده نمود. همانطور که می‌دانید اعضای سازه‌ای، از شبکه آرماتوربندی فولادی و بتن ساخته می‌شوند. اعضای ساخته شده از بتن، اگر طبق قوانین و مقررات مندرج در استانداردها و آیین نامه‌ها ساخته شده باشند مطمئنا از کیفیت مطلوب و عمر مفید طولانی برخوردار هستند و اما اگر عکس این شرایط رخ دهد، کیفیت بتن و عمر مفید آن به شدت تحت تاثیر قرار خواهد گرفت. دمای محیط،طرح اختلاط مواد،میزان استفاده از آب، شرایط محیطی و… بر رفتار بتن و میلگرد تاثیر گذار است.

اگر بتن بطور اصولی ساخته و ریخته نشده باشد،ممکن است بتن چندی بعد از بتن ریزی، نشانه‌های خرابی از خود نشان دهد. اما بتنی که بطور اصولی ساخته شده باشد، دیرتر آسیب می‌بیند. با از بین رفتن روکش بتن به دلیل خورده شدگی، ممکن است سطح شبکه آرماتور بندی فولادی با هوا و آب در ارتباط قرار گیرد. بنابراین میلگردهای فولادی نیز به تدریج دچار زنگ‌زدگی و خوردگی می‌شوند. در نهایت مقاومت عضو ساخته شده از بتن و فولاد، به شدت کاهش می‌یابد. در چنین شرایطی می‌توان با ارزیابی و سنجش عضو، مشکلات را بررسی کرده و جهت رفع مشکلات اقدام نمود. در ادامه این مقاله به بررسی آزمایش‌های سنجش دوام بتن و خوردگی فولاد پرداخته خواهد شد.

آزمایش‌های دوام بتن

1 . آزمایش تعیین نفوذ پذیری بتن در برابر ین کلرید

بیشترین میزان آسیب وارده به بتن ناشی از نفوذ اسیدها، موادقلیایی و کلریدها به درون بتن می‌باشد. بنابراین اگر بتن قرار است در مکانی قلیایی یا اسیدی و یا کلریدی استقرار یابد، باید برای آن مکان از طرح اختلاطی ویژه بهره‌مند شود تا به راحتی آسیب نبیند. برای تطابق بتن ساخته شده و بتن طرح شده باید بتن را مورد آزمایش قرار داد. آزمایش نفوذپذیری کلرید یکی از تست های تخصصی بتن بوده که به بررسی میزان نفوذ پذیری بتن در برابر ین‌های کلرید می پردازد. در این آزمایش نمونه‌ها با قطر 100 میلی متر و ضخامت 50 میلی متر بین دو محفظه حاوی نمک طعام و محلول سدیم هیدروکسید قرار می‌گیرد. سپس برق 60 ولتی به مدت 6 ساعت به نمونه اعمال می‌شود. بعد از 6 ساعت باید میزان بار الکتریکی عبور کرده از نمونه اندازه گیری شود. در نهایت با استفاده از جدول ارائه شده توسط استانداردهای بین‌المللی می‌توان مقاومت بتن در برابر ین‌های کلرید را ارزیابی نمود.

 

2 . آزمایش جذب آب در  بتن

درواقع آب به دلیل حرکت روی زمین، مواد قلیایی،اسیدی، کلریدی و مواد آلی را با خود حمل می‌کند. این مواد از طریق آب به بتن منتقل شده و ممکن است خوردگی و آسیب در بتن ایجاد شود. بنابراین در شرایطی که بتن در معرض محیط‌های خورنده قرار می‌گیرد، حتما باید تدابیر لازم جهت افزایش مقاومت بتن در برابر عوامل آسیب رسان تدبیر گردد.

برای ارضای چنین هدفی بهتر است تا طرح اختلاط بتن طوری تعیین شود تا  قدرت نفوذپذیری و جذب آب در بتن کاهش یابد، تا آب و عوامل خورنده نتوانند به راحتی به بتن نفوذ کرده و به آن آسیب بزنند.برای بررسی میزان جذب آب در بتن می‌توان از آزمایش جذب آب در بتن استفاده نمود. در این آزمایش بهتر است تا چند نمونه از مخلوط بتن تهیه گردد تا بتوان به نتایج بدست آمده اطمینان کرد.شکل قالب‌ها می‌تواند استوانه ای یا مکعبی باشد و حجم هیچ کدام از قالب‌ها نباید کمتر از 350 سانتی متر مکعب باشد. بعد از 28 روز زمانی که بتن تقریبا به 99%درصد مقاومت فشاری کل رسیده است،می‌توان عملیات آزمایش را شروع کرد.

ابتدا باید وزن نمونه اندازه گیری شود. سپس نمونه باید در دستگاه آون و در دمای معادل  5100 و به مدت 24 ساعت قرار بگیرد تا خشک شود. بعد از بیرون آوردن نمونه از دستگاه آون اجازه دهید تا دمای نمونه به 20 الی 25 درجه سانتیگراد کاهش یابد و نمونه خنک شود. نمونه را وزن کنید. سپس نمونه باید به مدت 48 ساعت در آبی با دمای 21 غوطه ور شود و بعد از گذشت زمان غوطه وری، باری دیگر نمونه باید وزن شود. در بعضی مواقع می‌توان نمونه را به مدت 5 ساعت در ظرفی از آب جوشاند و سپس با گذشت زمان 14 ساعت، دمای نمونه به 20 تا 25 درجه سانتی گراد کاهش یافته و می‌توان نمونه را وزن کرد. در نهایت میزان درصد جذبیت آب در بتن، با توجه به فرمول‌های ارائه شده در استانداردهای بین‌المللی محاسبه می‌گردد.

3 .آزمایش نفوذ پذیری بتن

آزمایش نفوذپذیری بتن، یکی دیگر از آزمایش‌های پرکاربرد در زمینه تعیین قدرت نفوذ آب در بتن است.همان گونه که بیان شد نفوذ بیش از حد آب در بتن می‌تواند به بتن آسیب بزند. میزان نفوذ پذیری بتن باید بنا به شرایط و محیط پروژه در طرح اختلاط بتن تعیین گردد. برای تطابق میزان نفوذپذیری بتن ساخته شده با بتن طراحی شده، باید از آزمایش نفوذپذیری استفاده نمود. میزان نفوذ پذیری بتن در این آزمایش به میزان جریانی که آب در فشار و زمان معین به سطح نمونه وارد می‌کند بستگی دارد.

4 . تعیین مقاومت بتن با چکش اشمیت

بتن ممکن است با گذشت زمان و تحت تاثیر شرایط محیطی آسیب ببیند و درنتیجه یکپارچگی اولیه خود را از دست دهد. آزمایش چکش اشمیت مقاومت بتن را در نواحی مختلف سطح بتن اندازه گیری می‌کند. کاربر با مقایسه مقاومت‌های بدست آمده از آزمایش می‌تواند نواحی آسیب دیده سطح بتن را تشخیص دهد و برای رفع اشکال آن اقدام کند. این آزمایش از نوع آزمایش‌های غیر مخرب است که بعد از سخت شدن بتن می‌توان آن را در محل پروژه انجام داد.

5 . تعیین مقاومت و عمق ترک و تخلخل با دستگاه التراسونیک

آسیب‌های بتن گاهی ممکن است در سطح آن ظاهر نشده باشد. و یا برای مقاوم سازی سازه قدیمی نیاز به اطلاعاتی چون میزان دوام و مقاومت بتن، یکنواختی بتن، میزان ترک‌ها در عمق و… باشد. در چنین شرایطی می‌توان تست التراسونیک بتن استفاده نمود. این آزمایش که از نوع تست‌های غیر مخرب است، از زیر مجموعه روش‌های سرعت پالس فراصوت است، که شامل اندازه گیری زمان عبور امواج فراصوت از میان بتن می‌شود. زمان‌های بین ارسال اولیه‌ی پالس، و دریافت آن بطور الکترونیکی اندازه گیری می‌شود. از تقسیم طول مسیر فرستنده و گیرنده امواج ، بر زمان عبور، سرعت میانگین انتشار موج بدست می‌آید. با بررسی مقادیر بدست آمده می‌توان میزان دوام و مقاومت بتن، یکنواختی بتن، میزان ترک‌ها در عمق بتن و… را بدست آورد.

6 . تعیین عمق کربناسیون

نفوذ دی اکسید کربن به درون بتن را عمق کربناسیون می‌گویند. اگر این نفوذ پیشرفت کند در نهایت لایه محافظ میلگردها را از بین برده و سبب خوردگی آن‌ها می‌شود. برای تشخیص عمق کربناسیون از اسپری بنفش رنگ فنل فتالئین استفاده می‌شود. رنگ این ماده در صورت برخورد به لایه کربناسیون شده بی رنگ می‌شود. سپس با بررسی میزان PH سطح کربناسیون شده می‌توان PH بدست آمده را با جداول ارائه شده از استانداردهای بین المللی مقایسه کرد و در نهایت درصد کربناسیون شده سطح را برداشت نمود.

7 . ارزیابی مشخصاتی با پوشش سنج‌ها و پاکومترها

یکی دیگر از روش‌های تشخیص دوام بتن، ارزیابی میزان ضخامت کاور بتنی است. اگر ضخامت بتن از بین رفته باشد،در پی آن مقاومت فشاری بتن نیز کاهش می‌یابد. بنابراین می‌توان با استفاده از پوشش سنج ها و پاکومترها ضخامت کاور بتنی، موقعیت میلگردها، میزان رطوبت و… را در بتن ارزیابی نمود. این تست غیر مخرب با استفاده از دستگاه‌های مغناطیسی در محل پروژه انجام می‌شود.

آزمایش‌های خوردگی میلگرد در بتن

همانطور که می‌دانید ممکن است با گذشت زمان بتن‌های مسلح شده با میلگردهای فولادی به علت وجود مواد آلی، قلیایی، کلریدی، کربوناسیون و… دچار خوردگی شده باشند. در چنین شرایطی مقاومت بتن و میلگردهای درون آن به شدت کاهش می‌یابد. بنابراین برای مقاوم سازی چنین سازه‌هایی نیاز است تا عضو بتنی ارزیابی شود. گاهی ممکن است میلگردهای درونی بتن به دلیل از بین رفتن کاور بتنی در معرض دید باشند و در چنین وضعیتی می‌توان با بررسی آن‌ها عیب را تشخیص داد و برای برطرف کردن آن اقداماتی انجام داد. اما گاهی اوقات ممکن است روکش بتنی از بین نرفته باشد ولی میلگردها به دلیل نفوذ ین‌های کلرید دچار خوردگی شده باشند.

در چنین شرایطی برای اطلاع از موقعیت میلگردهای خورده شده می‌توان از دستگاه سنجش خوردگی میلگرد استفاده نمود. لازم نیست که دستگاه به سطح میلگرد برخورد کند و تنها با قرار دادن آن بر روی سطح بتنی و با استفاده از اعمال ولتاژ معین، می‌توان میزان جریان اعمال شده و میزان جریان خارج شده از میلگردها را توسط دستگاه بررسی کرد. نتایج میزان جریان میلگردهای خورده شده با میلگردهای سالم متفاوت است. بنابراین می‌توان با بررسی جریان‌های عبوری و خروجی از عضو بتنی، میلگردهای خورده شده را از میلگردهای سالم تشخیص داد.