آزمایش های دوام بتن

آزمایش های دوام بتن

در این پست آزمایش های دوام بتن تشریح شده اند. تعداد این آزمایش ها زیاد است اما در این نوشته به بخشی از آزمایش های مربوط به نفوذپذیری و خوردگی آرماتورها اشاره شده است.

شرایط محیطی

دوام بتن فقط تابع ساختار و ریزساختار بتن نیست، بلکه شرایط محیطی نقش مهمی دارد. یک سازه بتنی ممکن است در شرایط معین، عمر مفید دراز مدت داشته باشد اما همان سازه در شرایط دیگر ممکن است از مدت کوتاه سرویس دهی برخوردار باشد. به طور کلی شرایط محیطی به دو گروه ریز محیطی و کلان محیطی تقسیم بندی می شوند. کلان محیطی به این مفهوم است که سازه در چه موقعیت جغرافیایی قرار دارد، برای مثال سازه ای که در 200 متری از ساحل قرار دارد.

اما ریز محیط مربوط به بخش هایی از سازه است که در معرض آن محیط باشد. برای مثال همان سازه که در 200 متری خط ساحلی است، بخش هایی دارد که در زیر زمین هستند و احتمالا در معرض سولفات ها و کلرید ها در خاک و یا آب زیر زمینی هستند. بخش هایی نزدیک زمین هستند که در معرض بالا آمدن نمک های آب زیر زمینی از طریق مکش مویینه و بخش هایی که بالاتر هستند در معرض کربناسیون و کلرید های موجود در هوا قرار دارند.

خوردگی آرماتور

یکی از مهم ترین عوامل آسیب دیدگی محیطی سازه های بتنی، خوردگی آرماتور است که تاکنون بیشترین خسارت را در میان بقیه آسیب ها در دنیا وارد کرده است. عامل اصلی خوردگی آرماتور، کربناسیون و نقوذ کلرید است. خوردگی آرماتور سبب می شود حجم محصول زنگ، بیشتر از فولاد باشد در نتیجه ترک خوردگی و قلوه کن شدن در بتن رخ دهد. افزایش حجم فولاد به نوع محصول زنگ بستگی دارد.

مکانیزم نفوذ کلریدها

مکانیزم نفوذ کلرید تابع شرایط محیطی (ریز محیطی) است که اعضای بتنی در معرض آن قرار دارند. در جدول زیر مکانیزم ها لیست شده است.

شرایط	مثال سازه	مکانیزم اولیه انتقال کلرید
در زیر آب	بخش هایی از سازه که زیر جزر و مد است.	انتشار
	دیوارهای زیر زمین یا روکش های تونل زیر جزر و مد	نفوذپذیری و انتشار
جزر و مد	بخش هایی از سازه که در منطقه جزر و مد قرار دارند.	جذب مویینه و انتشار
پاشیده شدن آب	بخش هایی از سازه که در بالای جزر و مد قرار دارند.	جذب آب، انتشار کربناسیون
ساحلی	سازه های ساحلی	جذب مویینه و کربناسیون

آزمایش های دوام

در جدول زیر بخشی از آزمایش های دوام بتن لیست شده که با کلیک روی عنوان آزمایش به صفحه مربوطه منتقل می شوید.

گروه آزمایش	نوع آزمایش
انتشار و نفوذپذیری کلریدها	پروفیل کلرید، ضریب نفوذپذیری نفوذپذیری کلرید سریع ضریب مهاجرت کلرید
کربناسیون	شناساگر فنل فتالئین
خوردگی آرماتور	پتانسیل خوردگی مقاومت پلاریسیون خطی گراویمتری خوردگی ماکروپیل مقاومت الکتریکی
جذب آب نفوذپذیری	جذب مویینه نفوذپذیری آب جذب آب
تخلخل	تخلخل کل توزیع اندازه نافذ

انتشار و نفوذ پذیری کلرید

انتشار روندی است که ماده از یک محل با غلظت بیشتر به محل دیگری با غلظت کمتر منتقل می شود. این نوع از انتقال در مصالح کاملا اشباع رخ می دهد. انتشار یون های کلرید در محلول همگن رخ نمی دهد. بتن یک ماتریس متخلخل است که هر دو اجزای محلول و جامد را دارد. بنابراین نرخ انتشار نه تنها توسط ضریب انتشار در یک محلول منافذ، بلکه خصوصیات فیزیکی منافذ مویینه نیز کنترل می شود. از طرف دیگر بخشی از یون های کلرید، پیوند های فیزیکی و شیمیایی با محصولات هیدراتاسیون ایجاد می کنند، بنابراین تمایل به انتشار به سمت جلو تا حدی کاسته می شود. لذا در آزمایش از ضریب انتشار موثر استفاده می شود که به مفهوم ضریب انتشار بتن به صورت کلی است، در غیر این صورت برای آنکه تاثیر این متغیرها در نظر گرفته شود، باید از فرمول استفاده شود.

کربناسیون

یکی از آزمایش های دوام بتن مربوط به کنترل کربناسیون است. کربناسیون، نفوذ دی اکسید کربن به درون بتن است که با وجود آب با هیدروکسید کلسیم ترکیب شده و کربنات کلسیم را تشکیل می دهد. در نتیجه PH بتن از 13 به 10 کاهش می یابد. اگر نفوذ دی اکسید کربن پیشرفت کند و به سطح آرماتور برسد، لایه انفعالی و محافظ سطح میلگردها تخریب و خوردگی آغاز می شود. همچنین دی اکسید کربن با آلومینات سیلیکات کلسیم هیدراته شده واکنش می دهد و ژل C-S-H در معرض کربناسیون قرار می گیرد. ژل به کربنات کلسیم تجزیه می شود. در اثر کربناسیون، ظرفیت پیوند ترکیبات سیمان کاهش می یابد و کلریدهای آزاد افزایش می یابند و خطر خوردگی آرماتور نیز افزایش می یابد.

خوردگی آرماتور

یکی دیگر از آزمایش های دوام بتن تست خوردگی میلگردها هستند. این نوع آزمایش متعدد بوده و به صورت زیر است.

• آزمایش پتانسیل خوردگی یا پتانسیل نیم پیل
• آزمایش مقاومت پلاریسیون خطی
• آزمایش گراویمتری
• آزمایش خوردگی ماکروپیل
• آزمایش مقاومت الکتریکی

آزمایش پتانسیل خوردگی، وضعیت میلگرد را از نظر فعال بودن یا فعال نبودن نشان می دهد. آزمایش مقاومت پلاریسیون خطی، برای شدت یا نرخ خوردگی استفاده می شود. این آزمایش نیاز به دستگاه تخصصی دارد اما در صورت موجود نبودن دستگاه می توان از آزماش خوردگی ماکروپیل استفاده کرد.

تخلخل

برای اندازه گیری تخلخل در بتن از روش اشباع در خلا طبق جزئیات ارائه شده در RILEM CPC 113 استفاده می شود. نمونه ها با قطر 100 میلی متر و با ضخامت 50 میلی متر در گرمخانه 100 درجه سلسیوس به مدت 24 ساعت قرار داده می شوند. وزن نمونه ها پس از خارج شدن از گرمخانه و قرار دادن در محیظ آزمایشگاه، اندازه گیری می شوند. سپس نمونه ها در ظرف آب تحت خلا نگه داری می شوند. پس از مدت 1 ساعت، پمپ خلا خاموش می شوند تا نمونه ها برای 12 ساعت در ظرف آب باقی بمانند. وزن نمونه ها اندازه گیری می شوند.

منبع : کتاب بتن خود متراکم، دکتر پرویز قدوسی، علی اکبر رمضانیان پور، دکتر محمد شکرچی زاده و  همکاران