بررسی تشخیص میزان خوردگی میلگرد ها در بتن

       عمق کربناته شدن

• عمق کربناته شدن میتواند به روشهای بررسی گوناگونی تعیین شود. مانند:
• آزمون شناساگر فنل فتالئین
• آزمون پراش پرتو X
• پرتوسنجی فروسرخ
• بازبینی تشخیص گرماسنجی
• تجزیه و تحلیل شیمیایی

متداولترین روش برای تعیین عمق کربناته شدن روش آزمون شناساگر فنل فتالئین میباشد که رنگ محلول فنل فتالئین در PH بالای 9 از بیرنگ به صورتی تغییر میکند.

متداولترین روش برای تعیین عمق کربناته شدن روش آزمون شناساگر فنل فتالئین میباشد. اصول این روش بر این پایه استوار است که رنگ محلول فتل فتالئین در ph بالای 9 از بی رنگ به صورتی تغییر می نماید. این مایع شناساگر بر روی سطح تازه شکسته شدۀ بتن پاشیده شده و میزان استفاده آن بسته به میزان تخلخل بتن تغییر می نماید. مقدار محلول باید به قدری باشد که به طور خودکار پس از پاشیده شدن بر روی سطح بتن تازه شکسته شده که کربناته نشده یک رنگ صورتی پررنگ ایجاد نماید. نتیجتا بتن کربناته شده به صورت بی رنگ باقی میماند. عمق کربناته شدن میتواند پس از تبخیر شدن حلال شد و خشک شدن سطح، به وسیله یک کولیس اندازه گیری شود.

• پروفیل کلرید

در این آزمون چگونگی توزیع کلرید و غلظت کلرید در پوشش بتن باید تعیین شود که در واقع میبایست بر روی پودر بتن آزمون صورت پذیرد. پودر بتن به دو روش تهیه می گردد که روش اول مغزه بتنی از سازه گرفته شده سپس به قطعات کوچکی بریده شده و آسیاب میشود. در روش دوم تهیه پودر بتن به صورت مستقیم و با استفاده از یک دستگاه دریل است. معمولاً آزمونهای شیمیایی به روش تیتراسیون پتانسیومتری انجام میگیرد، اما سایر روش ها مانند روش پتانسیومتری مستقیم یا روش فتومتری نیز میتوانند مورد استفاده قرار گیرند.

نکته قابل توجه این است که در رابطه با خوردگی میلگردهای فولاد، مقدار کل کلرید موجود در بتن لحاظ میشود و نه فقط مقدار کلریدهایی که قابل حل در آب هستند. مقدار کلریدهای قابل حل در آب به مراتب کمتر از مقدارهای کل کلریدهای بتن است و بنابراین خطر یک برآورد کم تر وجود دارد.

• نگاشت پتانسیل

نگاشت پتانسیل، روشی عملی به منظور دریافت سطوح گوناگون ریسک خوردگی فولاد در بتن مسلح میباشد. این روش برای خوردگی ناحیه های گسترده غیرانفعالی با افت پتانسیل کم ناشی از کربناته شدن پیشنهاد نمیشود. در این حفره ها، خوردگی منجر به پتانسیل منفی میلگرد در مقایسه با سطوح غیرانفعالی میشود که به وسیله نگاشت پتانسیل قابل شناسایی است.

چندین نوع الکترود مرجع به صورت تجاری در دسترس است:

• مس اشباع یا مس سولفات
• جیوه سفید اشباع
• نقره یا نقره کلرید

پتانسیل میلگرد با افزایش مقدار کلرید و رطوبت بتن، کاهش مییابد. همچنین فرایندهای خوردگی در حال پیشرفت، پتانسیل الکتروشیمیایی میلگرد را کاهش میدهد. به طوری که تمامی فرایندها به جز کربناته شدن که خطر خوردگی میلگرد را افزایش میدهد. منجر به کاهش پتانسیل الکتروشیمیایی میشود. این افت پتانسیل الکتروشیمیایی با نگاشت پتانسیل قابل شناسایی می­باشد.

به منظور برنامه ریزی ترمیم کامل یک سازه بتنی علاوه بر نگاشت پتانسیل، روش های زیر نیز پیشنهاد میشود:

• بازرسی چشمی تمام سازه
• بازرسی حفره ها به منظور تعیین وضعیت خوردگی
• تعیین پوشش بتن
• تعیین عمق کربناته شدن
• تعیین پروفیل کلرید

• مقاومت الکتریکی

مقاومت الکتریکی بتن بر اساس قابلیت انتقال بار یون ها در مایع نفوذکننده سنجیده میشود و مقاومت الکتریکی به دلایل زیر یک ویژگی مهم در بتن میباشد:

1. مقاومت الکتریکی بتن اشباع شده با مقاومت در برابر نفوذ کلرید ارتباط دارد، بنابراین میتواند برای قضاوت در مورد ضریب انتشار کلرید استفاده شود.
2. اگر میلگرد خورده شود، نرخ خوردگی به طور معکوس با مقاومت الکتریکی متناسب است.
3. مقاومت الکتریکی را میتوان برای تعیین مقدار آب موجود در بتن استفاده نمود. در صورتی که داده های واسنجی شده از یک بتن ویژه موجود باشد.
4. در زمان طراحی سامانه های حفاظت کاتدی، مقاومت الکتریکی بتن معمولاً به منظور انتخاب ملاتهای آند کافی و همچنین به منظور شبیه سازی توزیع جریان در بتن استفاده میشود.

میزان مقاومت الکتریکی بتن بر اساس قابلیت انتقال بار یونها در مایع نفوذکننده قابل تشخیص است. به دلیل تأثیر دو قطبی که در سطح تداخل بین الکترودها و بتن رخ میدهد، احتمال تأثیر بر مقدار به دست آمده وجود دارد. بنابراین، سنجش ها همواره باید با استفاده از جریان متناوب انجام شود. استفاده از سنجش فرکانس پایین تر از یک مقدار آستانه خاص یا استفاده از جریان مستقیم منجر به حصول بیش از حد مقاومت یا تفسیر غلط یا قرائت های بیهوده شود.

• مقدار جذب آب

مقدار آب قسمت های یک سازه ساختمانی، اطلاعات مهمی را در مورد وضعیت درزگیرها و همچنین انتقال آب به داخل سازه به دست میدهد. همچنین مقدار آب، اطلاعات ارزشمندی در مورد ریسک خوردگی و همچنین احتمال نفوذ کلریدها به دلیل انتقال آب میدهد. مقدار آب به طور مستقیم روی نمونه های گرفته شده از سازه و همچنین به طور غیرمستقیم با وسایل غیرمخرب قابل اندازه گیری است. (روش خشک و روش CM). تمام روش های غیرمخرب باید برای هر ماده ساختمانی به طور جداگانه واسنجی شود. همچنین جذب آب بر روی مغزه های گرفته شده از ساختمان و یا به طور غیرمخرب با استفاده از لوله های کارستن تعیین میشود.

روش خشک:

روش خشک، یک روش بررسی مخرب است که اجرای آن نسبتاً ساده است و مقدار دقیق آب ماده را به دست میدهد. به منظور تعیین مقدار دقیق آب موجود در یک ماده، آزمونه ها باید از سازه استخراج شود. سپس نمونه ها توزین میشوند و پس از آن آزمونه ها در دمای 342 درجه سلسیوس تا رسیدن به یک وزن ثابت خشک میشوند. مقدار آب پس از فرایند خشک کردن با استفاده از رابطه زیر قابل محاسبه است:

𝑾𝒄 =𝒎𝒘𝒆𝒕 − 𝒎𝒅𝒓𝒚

              𝒎𝒅𝒓𝒚

𝒎𝒘𝒆𝒕: جرم نمونه بی درنگ پس از استخراج بر حسب گرم

𝒎𝒅𝒓𝒚: جرم نمونه بی درنگ پس از خشک کردن برحسب گرم

روش CM:

CM روش ، روش اندازه گیری ارزان و با اجرای ساده است که به طور معمول برای اندازه گیریهای درون کارگاهی استفاده میشود. ایده اولیه پشت این روش اندازه گیری این است که کربید و آب به سرعت با گاز استیلن واکنش میدهند؛ معادله شیمیایی زیر را ببینید:

CaC2+2H2O→Ca(OH)2+C2H2

مقدار گاز استیلن در طی واکنش شیمیایی با مقدار آب آزمونه متناسب است. باید این نکته در نظر گرفته شود که در این آزمایش تنها مقدار آب آزاد سنجیده می شود و نه آب محصور شده از نظر شیمیایی. آزمون طی مرحله های زیر انجام میشود:

1. شکستن آزمونه و توزین مقدار تعریف شده از ماده شکسته شده، طی فرایند شکستن نباید رطوبت ماده تغییر کند.
2. وارد کردن ماده شکسته شده و یک سرنگ به همراه گوی های فولادی را در یک بطری فولادی درپوش دار که هوا به داخل آن نفوذ نمی کند. بطری دارای یک نمایشگر فشار است.
3. تکان دادن بطری برای حداقل 1 بازه زمانی 3 دقیقه ای به ازای هر 2 دقیقه. پس از فرایند تکان دادن با استفاده از نمودارهایی که برای انواع گوناگون مواد ترسیم میشود، فشار داخل بطری و قابل ثبت است و رطوبت نیز قابل محاسبه است.

تجهیزات غیرمخرب:

روشهای آزمون غیرمخرب متنوعی در بازار موجود است که بر اساس اندازه گیری مقدار آب به طور غیرمستقیم، به عنوان نمونه از طریق اندازه گیری رسانایی یا ظرفیت مواد استوار است. رسانایی و همچنین ظرفیت معمولاً با یک دستگاه آنالوگ دو الکترودی به روش ونر اندازهگیری میشوند. جریان الکتریکی معمولاً به وسیله دو الکترود به ماده اعمال میشود و بر اساس منحنی های واسنجی از پیش ثبت شده، نمایشگر مقدار آب موجود در ماده را بر اساس مقاومت اندازه گیری شده نشان می­دهد.

جذب آب

جذب آب مغزه های حفاری از طریق مستغرق نمودن کامل آنها در آب تعیین میشود و یا از طریق فروبردن مغزه ها از یک سطح (اصطلاحاً جذب آب اتمسفری) در آب و به ارتفاع یک سانتیمتر در امتداد وجه طولی مغزه ها (اصطلاحاً جذب آب موئینه).به منظور تعیین جذب آب، وزن مغزه ها باید در بازه های زمانی منظم تعیین شود و اختلاف جرم بدست آمده، میزان جذب آب را مشخص می نماید.

حس گرها

به منظور اندازه گیری مقدار آب و همچنین توزیع آب در سطح مقطع یک المان سازهای، از حس گرهایی میتوان استفاده نمود که به طور پیوسته مقاومت الکتریکی مواد را به جای مقدار آب موجود اندازه گیری محاسبه کنند. تعیین مقاومت الکتریکی با درستی بیشتری به نسبت اندازه گیری آب موجود در ماده انجام میشود. با استفاده از منحنی های واسنجی مناسب، مقاومت اندازه گیری شده به آب موجود در ماده قابل تعمیم است.