آزمایش و تست اولتراسونیک بتن و کاربرد آن

آزمایش و تست اولتراسونیک بتن و کاربرد آن
353 1399/04/02

آزمایش و تست اولتراسونیک بتن و کاربرد آن

آزمایش اولتراسونیک بتن یا همان تست التراسونیک ببت یکی از آزمایش های غیر مخرب برای سنجش میزان مقاومت بتن می باشد . تست اولتراسونیک با قراردادن اطلاعاتی از وضعیت بتن به مهندسین کمک زیادی برای رفع نواقص موجود ، تعمیر ، ترمیم و در نهایت کیفیت سنجی اقدامات اجرا شده بروی بتن می کند . مهم ترین ویژگی این آزمایش یا تست بتن ، غیر مخرب بودن آن است بدین معنی که طی انجام آزمایش اولتراسونیک بر روی بتن جهت اندازه گیری ویژگی های داخلی بتن ، نمونه ی آزمایش ده تخریب نمی گردد و آسیب نمی بیند ، در حالیکه طی انجام سایر آزمایش های مشابه در بتن ، نمونه ی آزمایش شده تا مرز تخریب پیش می رود .

در صورت وجود ترک در بتن به کمک آزمایش اولتراسونیک یا همان تست بتن می توان به اطلاعاتی درباره ی مقدار ترکها ، ابعاد و عمق آنها دست یافت . مهندسین با بررسی نتایج حاصل از آزمایش اولتراسونیک بتن یا تست بتن نسبت به ارائه ی بهترین روش مقاوم سازی ساختمان موجود و تقویت سازه های بتنی اقدام می کنند . لازم بذکر است یکی دیگر از وظایف آزمایش اولتراسونیک یا تست اولتراسونیک بتن ، بررسی و ارزیابی کیفی عملیات مقاوم سازی صورت گرفته بر روی بتن است .

 

هدف از آزمایش اولتراسونیک بتن

1-بررسی وجود یا عدم وجود هرگونه آسیب و ناپیوستگی در بتن مثل ، ترک ، لایه لایه شدن و ...

2- بدست آوردن ابعاد ، اندازه و عمق ترک های بتن

3- سنجش مقدار مقاومت بتن در بخش های مختلف ، دانه بندی بتن و تشکیل منحنی آن

4- ارزیابی میزان کیفیت مقاوم سازی اجرا شده بر روی بتن .

 

آزمایش اولتراسونیک بتن چیست ؟

آزمایش اولتراسونیک بتن یا تست اولتراسونیک بتن از طریق ارسال یک پالس از جنس امواج اولتراسونیک با فرکانس 50 الی 54 هرتز بوسیله ی یک فرستنده به داخل بتن و اندازه گیری مدت زمان عبور امواج از داخل بتن و دریافت آن توسط گیرنده از طرف دیگر و پس از آن محاسبه ی سرعت امواج می توان در نهایت مقاومت بتن را بدست آورد .

با دستیابی به مدت زمان عبور امواج اولتراسونیک از داخل بتن و در دست داشتن طول مورد نظر می توان سرعت عبور امواج را بدست آورد . سرعت امواج در تست اولتراسونیک تحت تاثیر چگالی و ویژگی های الاستیک بتن می باشد .

سرعت زیاد موج اولتراسونیک به معنای بالاتر بودن مدول الاستیسیته ی بتن ، چگالی بتن و در نهایت مقاومت و سختی آن می باشد .

 

نحوه ی انجام آزمایش اولتراسونیک بتن

نحوه ی اجر آزمایش اولتراسونیک بتن یا تست اولتراسونیک غیر مخرب بتن بدین صورت می باشد که ، یک موج فراصورت یا همان اولتراسونیک بوسیله ی یک فرستنده با فرکانس حدودی 50 الی 54 هرتز تولید و سپس به درون بتن ارسال می شود . سپس موج ارسال شده پس از عبور از بتن در طرف دیگر بتن توسط یک فرستنده دریافت می شود .

سپس با محاسبه ی زمان عبور موج که از مقطع در نظر گرفته می شود و با داشتن طول ، سرعت حرکت پالس مورد نظر درون بتن بدست می آید . سرعت پالس با مقاومت بتن ارتباطی مستقیم دارد ، در واقع هر چقدر سرعت پالس بیشتر باشد ، چگالی بتن ، مدول الاستیسیته ی بتن و در نهایت مقاومت بتن نیز بیشتر است و هر چقدر سرعت حرکت موج اولتراسونیک درون بتن کمتر باشد ، مقاومت و سایر ویژگی های بتن نیز کمتر است .

 

عوامل تاثیر بر نتایج آزمایش اولتراسونیک بتن

اندازه گیری و تحلیل سرعت پالس در آزمایش اولتراسونیک بتن نیز یکی از قابل اطمینان ترین راه ها برای دست یابی به ویژگی هی داخلی بتن و سنجش کیفی آن است . اندازه گیری سرعت پالس های ارسالی به عنوان یک روش مفید  برای ارزیابی مقاومت بتن و بررسی میزان همگن بودن اجزای داخلی آن بسیار مورد توجه واقع شده است . با استفاده از این روش می توان کیفیت بتن مورد نظر را تحلیل و ارزیابی کرد ، در جدول زیر به ارتباط سرعت پالس عبوری در بتن و کیفیت بتن مورد نظر می پردازیم و سپس عوامل تاثیر گذار بر سرعت آزمایش اولتراسونیک بتن و در نهایت نتیجه ی تست اولتراسونیک را توضیح میدهیم .

 

 

سرعت پالس             کیفیت بتن

کمتر از 4 کیلومتر بر ثانیه         بسیار خوب و عالی

بین 3/5 تا 4 کیلومتر بر ثانیه     خوب تا خیلی خوب (امکان وجود تخلخل)

بین 3 تتا 3/5 کیلومتر بر ثانیه   قابل قبول (وجود احتمال بالای آسیب دیدگی)

کمتر از 3 کیلومتر بر ثانیه         بتن سست و ضعیف است

 

عوامل تاثیر گذار برسرعت پالس عبوری در آزمایش اولتراسونیک بتن :

1- طول مسیر عبوری پالس

2- ابعاد جانبی

3- مسلح بودن یا نبودن بتن

4- مقدار رطوبت موجود در بتن

5- دمای بتن

 

ابعاد جانبی : ابعاد جانبی نمونه عمدتا تاثیری در سرعت نهایی بتن ندارد مگر در شرایطی که ابعاد نمونه ی آزمایشی نسبت به طول پالس های موج اولتراسونیک ارسال شده ، بسیار کمتر باشد . برای مثال ابعاد جانبی کمتر از 80 میلی متر جهت عبور یک پالس ارسالی با فرکانس حدودا 50 هرتز مناسب نمی باشد . ضمنا برای دستیابی به نتایج دقیق در بتن هایی که فاقد مقدار مناسبی از همگنی در اجزای خود هستند و این مسئله عمدا در آنها ظاهر شده باید طول مسیر را بلند تر لحاظ کرد .

 

مسلح بودن بتن : سرعت عبور پالس های اولتراسونیک از فلزات بسیار زیاد است ، به همین علت سرعت پالس هایی که از درون میلگردهای موجود در بتن یا به اصطلاح از درون بتن های مسلح شده عبور می کنند ، زیاد است . و احتمالا وجود فلزات درون بتن سبب بروز افزایش سرعت امواج شده است .

 

رطوبت : یکی دیگر از عوامل تاثیر گذار بر سرعت عبور امواج اولتراسونیک و در نهایت نتیجه تست اولتراسونیک بتن ، رطوبت محیط است . رطوبت محیط ارتباطی مستقیم با سرعت پالس اولتراسونیک دارد ، به این معتی که هر چقدر میزان رطوبت بیشتر باشد ، سرعت پالس نیز بیشتر است .

رطوبت محیط به عنوان یکی از عوامل تاثیر گذار باید پیش از انجام آزمایش اندازه گیری شود و در نتایج بدست آمده لحاظ شود . ضمنا رطوبت باید در نحوه نگهداری یا همان کیورینگ بتن در نظر گرفته شود .

 

دمای محیط : دمای محیط نیز یکی دیگر از عوامل تاثیر گذار بر سرعت پالس عبوری طی آزمایش اولتراسونیک بتن یا همان تست بتن اولتراسونیک بتن است . دمای محیط با نتیجه سرعت بدست آمده در تست اولتراسونیک بتن رابطه ی معکوس دارد . در واقع با کاهش دمای محیط و بتن مقدار فضای موجود در بتن کم و آب موجود در بتن متخلخل نیز کاهش می یابد . بدنبال کم شدن فضای خالی ، کاهش سرعت پالس نیز کمتر خواهد شد ، چراکه فضاهای خالی موجود در بتن سبب کاهش سرعت پالس های ارسالی می شوند و هرچقدر تعداد آنها بیشتر باشد ، بیشتر شاهد کاهش سرعت خواهیم بود .

در نتیجه با پایین آمدن دمای محیط و دمای بتن بعلت کم شدن حجم فضای خالی درون بتن ، سرعت حرکت پالس عبوری افزایش می یابد .

 

 

بهره برداری بهینه در طول عمر تعریف شده هر سازه به معنای عام مستلزم رصد، کنترل ، تعمیر و نگهداری می باشد. این امر حتی در خصوص انسان ها نیز صادق می باشد. به همین علت است که در بسیاری از کشورهای پیشرفته به معاینات ادواری می پردازند. چرا کخ در صورت آگاهی از بسیاری از مشکلات در مراحل اولیه بروز ، رمان لازم با صرف هزینه و زمان بسیار پایین قابل انجام و ممکن می باشد. در روی دیگر سکه، با تشخیص و آگاهی های دیرهنگام از وقوع مشکلات، همواره درمان با هزینه های بسیار گزاف و به سختی و با صرف زمان زیاد انجام می گردد و گاها ممکن است درمان غیر قابل انجام باشد.

سازه های بتنی نیز نه تنها از این قائده مستثنی نبود بلکه با توجه به شرایط بهره برداری متنوع و بعضا مخرب و نیز پنهان و نامحسوس بودن بسیاری از روندهای تخریب، نیازمند رصد ،تعمیر و نگهداری بیشتری می باشند. چرا که با توجه به حجم سرمایه گذاری های گسترده در پروژه های عمرانی از یک سو و از سوی دیگر اهیمت بالای سازه های بتنی از جمله سدها، تصفیه خانه های آب و فاضلاب ، اسکله ها، نیروگاه ها، پتروشیمی و پالایشگاه ها، پل ها و کارخانجات در زندگی جوامع امروزی، کاهش عمر بهره برداری و حتی در برخی مواقع قطع بهره برداری کوتاه مدت از سازه ها خسارت های هنگفتی تحمیل می نماید.

در این میان ارزیابی و تست های غیرمخرب بتن به واسطه ارائه تصویری از وضعیت موجود سازه ها، وجود یا عدم وجود مشکل ، شناسایی علل آسیب ، برآورد حجم آسیب، گزینش روش و مصالح تعمیری، پیش بینی عمر مفید سازه و کنترل کیفیت فرآیند تعمیرات نقش ویژه ای به عهده دارد.

ارائه اطلاعات کاربردی و کیفی در مراحل بهره برداری و تعمیرات از جایگاه ویژه ای برخوردار است. این امر زمانی از اهمیت بیشتری برخوردای می شود که بدانیم در کشورهای پیشرفته بیش از چهل درصد از بودجه عمرانی صرف تعمیر و نگهداری سازه ها می گردد. آزمایش های غیرمخرب با کمترین تاثیر و آسیب در بهره برداری و کیفیت سازه ای سازه ها، اطلاعات زیر را به کارفرمایان و بهره برداران ارائه می نماید.

در طول زمان بیش از صد ساله ظهور و به کارگیری سازه های بتنی در جوامع بشری، آزمایش های متنوعی برای کنترل کیفی و شناسایی وضعیت موجود و واقعی سازه ها ، ارائه و به کار گرفته شده است. با وجود تعدد و کاربرد روز افزون آزمایش های غیرمخرب بتن در سطح جهان از سوی متخصصین و کارشناسان، باید آگها بود که هر یک از تست ها دارای خطاها و نکاتی میباشند که به کارگیری آنها نیازمند تخصص تحلیلی و شناسایی مشکلات مربوطه می باشد. در حال حاضر بسیاری از آزمایش های ارائه شده در طول زمان به علت خطاهای زیاد و یا تجهیزات غیراستاندارد، کاربرد چندانی ندارند. با این وجود باید اقرار داشت که بسیاری از آزمایش های نتایج اطمینان بخشی داشته و ممکن و مطمئن ترین روش برای آگهای از اطلاعات مورد نیاز بهره برداران و متخصصین به حساب می آیند.

 

کاربرد آزمایشهای غیرمخرب در پروسه بهره برداری، تعمیر و نگهداری سازه های بتنی شامل سه فاز ذیل می گردد:

  • رصد دوره ای سازه ها در حین بهره برداری
  • ارزیابی و شناسایی علل، شدت، حجم و محل تخریب و آسیب های سازه های بتنی جهت فرآیند تعمیرات
  • بررسی و کنترل کیفیت فرآیند تعمیرات

با توجه به اطلاعات مورد نیاز در هر فاز، آزمایش های متفاوتی به کار گرفته می شود. البته تعدادی از آزمایش ها در فازه های متفاوت کاربرد داشته و لذا نحوه بهره گیری از اطلاعات و نتایج استخراجی متفاوت می باشد. در ذیل به معرفی پرکاربردترین آزمایشها در هر فاز پرداخته می شود.

رصد دوره ای سازه ها در حین بهره برداری :

اغلب به علت نبود نیروهای متخصص ساختمانی با تجربه پس از ساخت و در حین بهره برداری و نیز عدم تاثیر سریع و کوتاه مدت مشکلات سازه ای ( مانند آنچه در فرآیند های مکانیکی و الکتریکال رخ داده و باعث اختلال در سیستم تولید می گردد )، زمانی از سوی کارفرمایان و بهره برداران به مشکلات سازه های بتنی پرداخته می شود که مشکلات حاد و گسترش یافته بوده و تعمیرات در این مراحل معمولا قطعی، گسترده و با هزینه های بالای اقتصادی و زمانی ممکن می باشد. امروزه در کشورهای پیشرفته این موضوع با واسطه بازدید و ارزیابی های دوره ای سازه ها از سوی متخصصین، به خصوص در سازه های با اهمیت، و شناسایی و کنترل شرایط وضعیت سازه در شرایط بهره برداری مرتفع گردیده است، که این امر با توجه به گسترش روز افزون به کارگیری و اجرای سازه های بتنی و نیز افزایش عمر سازه های احداثی استراتژیک می تواند الگویی کارآمد برای حفظ و افزایش دوام سازه ها برای کارفرمایان ایرنی قرار گیرد. انواع آزمایش های غیرمخرب کاربردی در رصد دوره ای سازه ها در حین بهره برداری شامل موارد ذیل می باشد.

 

ارزیابی میدانی سازه ها :

همانگونه که گفته شد این روش ارزیابی به صورت دوره ای برای شناسایی وضعیت موجود بدون بروز تخریب های شدید می باشد. این بدان معناست در این مرحله آسیب های به حدی شدید نیست که به راحتی و توسط شخصی غیرمتخصص و ناحساس شناسایی شود. لذا می بایست در بازه های زمانی معین ( شش ماهه ) سازه ها توسط کارشناسان متخصص در زمینه ارزیابی و تعمیرات سازه های بتنی به صورت چشمی و با استفاده از تست های مشروح به بررسی سازه بپردازد تا در صورت مشاهده معایب خاص و تخریب بتن نسبت به نیاز و یا عدم نیاز به تعمیرات تصمیم گیری شود.

 

هافسل ( نیم پل ) :

این آزمایش جهت تعیین و بررسی اولیه وضعیت آرماتورو قطعات فلزی مدفون در بتن از نظر خوردگی می باشد. دستور استاندارد ASTM C876 [66] برای تعیین پتانسیل خوردگی میلگردهای قطعات بتنی سازه ها در کارگاه (در محل) ارائه شده است مشروط بر اینکه میلگرد بتن دارای پوشش خاصی مانند اپوکسی یا روی نباشد. با این حال می توان در آزمایشگاه نیز این آزمایش را با تغییراتی انجام داد. برای این منظور از یک ولت متر و یک الکترود استفاده می شود و قطب مثبت مدار به الکترود و قطب منفی به میلگرد متصل می شود و ولتاژ (اختلاف پتانسیل) بین میلگرد و سطح بتن تعیین می گردد. معمولا محل تماس الکترود با سطح بتن به خوبی با مواد مرطوب کننده، مرطوب می شود تا اتصال برقرار گردد. در این آزمایش طبق دستور استاندارد از الکترود مس- سولفات مس استفاده می شود، اما می توان از الکترود کالومل اشباع یا الکترود نقره-کلرید نقره نیز استفاده کرد و نتایج بدست آمده را طبق استاندارد ASTM G3 [67] تبدیل نمود.

در کارگاه با ایجاد شبکه ای به فواصل 5/0 تا یک متر بر روی سطح بتن، اندازه گیری ها انجام می شود و خطوط تراز هم پتانسیل رسم می گردد. نتیجه آزمایش نمایانگر وجود فعالیت های خوردگی میلگردها در هنگام آزمایش می باشد. در ASTM C876 زمانی که از الکترود مس- سولفات مس استفاده می شود، احتمال وجود فعالیت خوردگی بصورت زیر مطرح شده است [66].

جدول 14- احتمال فعالیت خوردگی میلگردها بر اساس الکترود مس- سولفات مس در آزمایش نیم پیل

احتمال فعالیت خوردگی میلگرد

کمتر از 10 درصد

50 درصد

بیش از 90 درصد

اختلاف پتانسیل خوردگی (میلی ولت)

بزرگتر از 200-

350- تا 200-

کمتر از 350-

 

 

باید توجه داشت که با انجام این آزمایش نمی توان مستقیما شدت خوردگی میلگرد و یا میزان خوردگی آن را تعیین نمود.

 

آزمایش کربناسیون

از این آزمایش برای تعیین وضعیت موجود سازه از منظر میزان کربناسیون ، علل خوردگی و پتانسیل خوردگی آتی قضاوت نمود.آزمایش ساده و معمول تعیین عمق کربناسیون تا چندی پیش صرفا بر اساس دستورالعمل RILEM CPC18 انجام می گردید [13] که EN نیز به تازگی دستورالعمل استانداردی را مشابه RILEM ارائه کرده است [14]. در این آزمایش عمق بتن کربناته شده با محلول فنل فتالئین به عنوان یک معرف اندازه گیری می شود. معمولا این آزمایش بر روی بتن سخت شده در شرایط محیطی واقعی اندازه گیری می شود که می توان تحت شرایطی نفوذ CO2 را تسریع نمود [13]. می توان با اندازه گیری pH پودر بتن پروفیل pH در برابر عمق را رسم کرد و عمق کربناسیون را مشخص نمود [15].

 

آزمایش های نفوذپذیری در برابر یون کلرید (آزمایش های انتشار یون کلرید)

از این آزمایش برای تعیین علل خوردگی، وضعیت و پیش بینی خوردگی و نیز تعیین نیاز به اجرای تعمیرات استفاده می گردد.با استفاده از این تست ما می توان به میزان یون کلر در اعمال مختلف بتن اشراف داشته و متوجه شویم آیا سازه نیاز به تعیرات دارد یا خیر و اینکه چه زمانی می توان پیش بینی کرد سازه دچار آسیب شود. همچنین متوجه خواهیم شد که آیا سازه در حال حاضر در شرف خوردگی می باشد یا نمی باشد. کامل ترین راه برای تعیین ضریب انتشار یون کلرید در بتن طبق روش جدید ASTM C1556 [31] که مشابه روش NTBuild 443 [32] است، می باشد. در این روش از بتن سخت شده سازه نمونه برداری شده و پس از خشک کردن آن، با تعیین یون کلرید در اعماق مختلف، با توجه به قانون فیک (Fick) ضریب انتشار یون کلرید بدست می آید که بعد آن L2/T است.

برای بتن هر پروژه می توان ضریب انتشار خاصی را درنظر گرفت. بتن ها از این نظر به ویژه در شرایط رویارویی با یون کلرید تقسیم بندی می شوند که در زیر مشاهده می گردد.

جدول 4- تقسیم بندی نفوذپذیری بتن بر اساس ضریب انتشار یون کلرید [33]

طبقه بندی نفوذپذیری

شدید

متوسط

کم

ناچیز

ضریب انتشار یون کلرید (m2/s×12-10)

بیشتر از 5

1 تا 5

2/0 تا 1

کمتر از 2/0

ضریب انتشار یون کلرید (mm2/Year)*

بیشتر از 15

3 تا 15

6/0 تا 3

کمتر از 6/0

 

* اعداد ذکر شده دقیقا با ردیف فوق یکسان نیست.

 

یکی از پارامترهای منحصربفردی که می توان به کمک آن و بهره گیری از اطلاعات و فرضیات دیگر در هر سنی غلظت یون کلرید پیش بینی نمود در هر عمقی به چه میزان است، ضریب انتشار یون کلر می باشد و بر این اساس زمان رسیدن غلظت یون کلرید در مجاورت میلگرد به حد آستانه تعیین می گردد که زمان شروع خوردگی را مشخص می کند [34].

 

ارزیابی و شناسایی علل، شدت، حجم و محل تخریب و آسیب سازه های بتنی جهت فرآیند تعمیرات :

مجموعه این آزمایش های که دامنه گسترده تری نسبت به بقیه فازها دارد برای ارزیابی سازه های در شرف تعمیرات به کاربرده می شود. با مشاهد علائم آسیب به میزان جزئی یا گسترده ، بسته به ماهیت آسیب و براساس تحلیلهای اولیه ، یک یا چند تست برای شناسایی و کسب اطلاعات زیر توسط کارشناسان با تجربه انجام می گردد:

  • کنترل نیاز یا عدم نیاز به تعمیر
  • پیش بینی دوام سازه بدون تعمیر
  • شناسایی علل بروز آسیب
  • شناسایی محل و محدودهای تخریب و محل های با پتاسنیل های مختلف آسیب
  • انتخاب روش تعمیر و بهسازی

 

آزمایش های کاربردی در این بخش شامل موارد ذیل می باشد:

چکش اشمیت

این آزمایش در کنار کرگیری برای ارزیابی وضعیت کیفی موجود سازه ، بتن های ضعیف ، علت بروز نقص و ترک ها در سازه کاربرد دارد. اين آزمايش  براساس استاندارد ASTM C805 به نامهاي چكش بازتاب ، چكش ضربه اي ، يا آزمايش سنجش سختي نيز شناخته مي شود و يك روش غير مخرب براي آزمايش بتن مي باشد. آزمايش بر اساس اين اصل است كه بازتاب يك جرم ارتجائي به سختي سطح در مقابل جرمي كه به آن برخورد مي كند وابسته است. در چكش اشميت جرم متصل شده به فنر وجود دارد كه با كشيدن فنر تا نقطه مشخصي ، مقدار انرژي ثابتي به آن داده مي شود. اين كار با فشار دادن چكش به سطح صاف بتن انجام مي شود . بعد از آزاد كردن ، جرم تحت اثر بازتاب ميله چكش ( كه هنوز در تماس با سطح بتن است ) قرار مي گيرد و مسافتي كه توسط جرم طي مي شود و برحسب درصدي از انبساط اوليه فنر بيان مي شود، عدد بازتاب ناميده مي شود. اين مقدار توسط يك نشانه كه در طول يك مقياس مدرج است حركت مي كند ، نشان داده مي شود . عدد بازتاب يك اندازه مطلق است ، چون به انرژي ذخيره شده در فنر و به اندازه جرم وابسته مي باشد. متناسب به عدد خروجی می توان به برآوردی تقریبی از کیفیت بتن دست یافت.

 

آزمایش التراسونیک

با استفاده از این تست می توان به اطلاعاتی کاربردی و دقیق از ابعاد و عمق ترکها ، ابعاد اعضا و  کیفیت بتن دست یافت. این آزمایش مبتنی بر سرعت صوت در بتن می باشد. آزمایش التراسونیک براساس استاندارد EN 154-4 به وسیله دو پراب گیرنده و فرستنده و ارسال اومواج ماورا صوت در حد فاصل دو پراب و قرائت سرعت صوت به وسیله اسیلوسکوپ یا تجهیزات گیرنده اندازه گیری، و با توجه به شرایط محیطی و فواصل پراب ها اطلاعات لازم استخراج می گردد. در حال حاضر دستگاه هایی پیشرفته این تجهیز ارائه و مورد کاربرد قرار می گیرد که اطلاعات مورد نظر را به صورت تحلیل شده در اختیار کاربران قرار می دهد.

 

هافسل

آزمایش هافسل در این فاز برای تعیین محل هایی که نیاز به ترمیم و بازسازی به علت خوردگی دارند مورد استفاده قرار می گیرد. چرا که به طور معمول این ذهنیت وجود دارد که در تعمیرات صرفا باید در محل های که تخریب اتفاق افتاده   فرایند تعمیر صورت پذیرد. در حالی که در یک فرآیند جامع تعمیر می بایست در همه محل های با پتاسنیل بالای تخریب تعمیر با هدف پیشگیری صورت پذیرد. اما این امکان وجود دارد که روش و مصالح  تعمیر در محلهای با پتانسیل های بالای تخریب یا در معرض خوردگی با محل هایی که ما شاهد تخریب هستیم متفاوت باشد. در غیر اینصورت این امکان وجود دارد که پس از اتمام تعمیرات در بازه زمانی متوسط یا کوتاهی شاهد ایجاد تخریب در نقاط جدید باشیم.

 

تعیین عمق کربناسیون

این آزمایش در این فاز به شاسایی علت خوردگی تصویری صحیح از روش تعمیر مورد نیاز در اختیار کارشناسان قرار می دهد. همچنین می تواند معین نماید که در محل هایی که هنوز تخریب شدت نیافته و مشهود نیست به علت پایین آمدن قلیایی بتن در فاز میلگرد ها ما شاهد خوردگی در آینده هستیم یا نه. در صورت مثبت بودن این امر، باید تمهیدات لازم برای جلوگیری از آن در مجموعه پروسسه تعمیر اندیشیده شود. در غیر این صورت این امکان وجود دارد با گذشت زمانی نه چندان بلند مدت شاهد بروز خوردگی در محل هایی که در زمان تعمیر در ظاهر دارای مشکل نبوده ، باشیم.

 

ترسیم پروفیل عمق نفوذ یون کلر

در این فاز با در اختیار داشتن اطلاعات استخراجی از این تست ضمن آگاهی از علت خوردگی میلگردها و گزینش روش تعمیر ، می توان آگاهی یافت که در بخش هایی که هنوز تخریب شدت نیافته و با چشم قابل رویت نیست، آیا میلگردها پتانسیل خوردگی کلریدی را دارا می باشند. در صورتی که میزان یون کلر در مجاورت میلگردها بیش از حداقل مقدار مجاز باشد می بایست تهمیدات لازم جهت جلوگیری از خوردگی و تخریب ناشی از آنها دیده  و اجرا شود.

 

اسکن میلگردها

اسکن میلگرد ها که امروزه با استفاده از تجهیزات ویژه که به طور معمول ( برخی از دستگاه های ارائه شده بر مبنای رادار طرح و ارائه می گردند ) بر مبنای جریان الکترومغناطیس عمل می کنند اطلاعات مناسبی و تقریبا دقیقی در خصوص قطر ، تعداد ، سایز و کاور میلگرد های مدفون استخراج می گردد. این امر علاوه بر کمک به تصمیم گیری در خصوص علت خوردگی (  توجه به ضخامت کاور میلگرها که می توان به علت کم بودن یکی از دلایل خوردگی باشد ) با ارائه قطر و تعداد میلگرد ها در فرآیند تحلیلی علت ایجاد ترک های سازه ای به طراح سیستم تعمیر کمک نماید.

 

تعیین واکش قلیایی سنگدانه ها

یکی از دلایل تخریب سازه های بتنی واکنش قلیایی سنگدانه ها می باشد. با توجه به اینکه برای انتخاب روش تعمیر بهینه ، شناسایی علل تخریب الزامی است انجام این آزمایش در زمانی هایی که شرایط موجود و نوع آسیب احتمال این واکنش را در تخریب بتن محتمل می نماید می بایست تست مذکور انجام گردد. معمولا بیشتر آزمایش ها در این زمینه بر روی ملات می باشد و یا شرایط خاصی همچون تشدید شرایط حاکم و یا افزایش قلیایی ها در ملات و یا محیط نگهداری را دارا می باشد. طبق استاندارد ASTM C1293 و تعدادی از استانداردهای کانادایی، انبساط بتن در شرایطی نزدیک به واقع اما در دمای 38 یا 60 درجه با رطوبت 100درصد را در زمانی طولانی تر از 6ماه و یا یک سال و بیشتر بدست می آورند. معیارهایی همچون انبساط 04/0 درصد پس از سه ماه در 60 درجه سانتیگراد و یا پس از یک سال در 38 درجه سانتیگراد ارائه شده است. به هرحال در این آزمایش انبساط بالقوه بتن بدست می آید. برای سنگدانه کربناتی از ASTM C1105 استفاده می شود و معیارهایی برای آن ارائه شده است.

 

 

آزمایش شدت خوردگی میلگردها

با استفاده از این آزمایش می توان در خصوص ضرورت و زمان مناسب تعمیرات تصمیم گیری نمود . شدت خوردگی میلگردها معمولا به صورت mA/cm2 و یا mm/Year بیان می گردد. آزمایش شدت خوردگی میلگردها در واقع آهنگ خوردگی میلگردها را در زمان آزمایش و در شرایط موجود حاکم بر آن نشان می دهد و در اصل بر حسب میکرو آمپر بر هر سانتی متر مربع از سطح میلگرد بیان می شود. هر mA/cm2 1 در واقع معادل 6/11 میکرومتر خوردگی در سطح میلگرد در هر سال می باشد که بر اساس تجربیات موجود این تبدیل انجام می گردد.

امروزه این آزمایش در آزمایشگاه و همچنین در کارگاه انجام می شود که در آزمایشگاه از دستور استاندارد ASTM G5 [68] استفاده می گردد. اما دستورالعمل استانداردی برای کارگاه وجود ندارد. اندازه گیری شدت خوردگی میلگردها به روش پتانسیواستاتیک یا پتانسیودینامیک انجام می شود که روش پتانسیواستاتیک کاربرد بیشتری در مورد خوردگی میلگردهای بتن دارد.

در این آزمایش علاوه بر اندازه گیری اختلاف پتانسیل (نیم پیل)، مقاومت الکتریکی بتن موجود در نزدیکی میلگرد اندازه گیری می شود و بر اساس این اندازه گیری ها، شدت خوردگی میلگردها بدست می آید.

نتیجه این آزمایش اطلاعات خاصی را در مورد کیفیت بتن بدست نمی دهد هرچند نفوذپذیری بتن و کم بودن مقاومت الکتریکی آن می تواند به افزایش شدت خوردگی منجر شود. در پژوهش های آزمایشگاهی، نمونه های شبیه به نمونه های نیم پیل تهیه و در شرایط یکسان در آب نمک نگهداری می گردد و در صورتی که میلگردها یکسان باشد، زیاد بودن شدت خوردگی نشانه بی کیفیتی بتن اطراف آن خواهد بود.

دستگاه مورد استفاده و رایج در تعیین شدت خوردگی میلگردها در کارگاه موسوم به گالواپالس است. شدت خوردگی میلگردها با روش گالواپالس دارای طبقه بندی زیر می باشد [69].

جدول 15- طبقه بندی شدت خوردگی میلگرد بر اساس روش گالواپالس

میزان شدت خوردگی

ناچیز

کم

متوسط

زیاد

خیلی زیاد

شدت خوردگی میلگرد (mm/Year)

کمتر از 6

6 تا 23

23 تا 58

58 تا 174

بیش از 174

شدت جریان خوردگی میلگرد در سطح (mA/cm2)

کمتر از 5/0

5/0 تا 2

2 تا 5

5 تا 15

بیش از 15

 

 

آزمایش های ویژه

بسته به آسیب های دیده شده در سازه و مجموعه علل رایج در تخریب سازه ها ، با توجه به شرایط بهره برداری از سازه ها و نیز وضعیت محیطی، به صورت خاص می بایست از تست های لازم برای  شناسایی علل و گزینش روش تعمیر استفاده شود. از جمله این تست ها می توان به تاثیر مواد شیمیایی بر بتن ، نفوذ پذیری ، تاثیر باکتری های مخرب ، ضریب انبساط حرارتی، کرگیری ، مقاومت فشاری، مقاومت کششی ، مقاومت الکتریکی ، جذب آب سطحی ، جدب آب نهایی، عمق نفوذ آب ، نفوذ پذیری در برابر گاز، مقاومت سایشی  و ... استفاده نمود.

 

آزمایش های بررسی و کنترل کیفیت عملیات تعمیرات سازه های بتنی:

مجموعه این گروه آزمایش ها با هدف تضمین و کنترل کیفیت فرآیند تعمیرات انجامی صورت می پذیرد. این آزمایش ها بسته به روش و مصالح ترمیم و بازسازی براساس استانداردهای تعمیر و یا معرفی شده از سوی تولیدکنندگان صورت خواهد پذیرفت.

آزمایش های تضمین کیفیت: آزمایش های بررسی کیفیت برای بررسی مصالح مصرفی و تطاتبق آنها با مشخصات خواسته شده طرح و صحت سنجی مشخصات فنی ارائه شده از سوی تولید کننده و نیز ارزیابی شرایط پیش نیاز اجرا به کار گرفته می شود. آزمایش های مذکور شامل موارد ذیل بوده که ممکن است بسته به شرایط پروژه، یک یا چند آزمایش مورد نیاز بوده و یا در شرایط خاص آزمایشهای دیگیری لازم باشد :

  • مقاومت فشاری مصالح تعمیری
  • مقاومت شیمیایی مصالح در برابر شرایط بهره برداری
  • تعیین میزان جمع شدگی
  • تعیین میزان رطوبت محیط و بستر
  • میزان نفوذپذیری محصول
  • تعیین دمای محیط و بستر تعمیر
  • تعیین مقاومت خمشی
  • تعیین ضریب انبساط حرارتی
  • تعیین مقاومت سایشی
  • تعیین وزن مخصوص مصالح مصرفی

 

آزمایش های کنترل کیفیت :

تست های کنترل کیفیت جهت ارزیابی کیفیت اجرایی تعمیرات و پس از اجرا انجام می گیرد. این گروه از آزمایش ها بسته به نوع عملیات تعمیرات، اهیمت سازه و شرایط بهره برداری گزینش و انجام خواهد گرفت.

  • تست چسبندگی PULL OFF
  • تست گیرداری قطعات فلزی PULL OUT
  • تست ضخامت سنجی
  • تست نفوذپذیری
  • آزمایش بارگذاری
  • تست آب گیری

 

نتیجه گیری :

آزمایش های غیرمخرب هرگز یک اقدام کولس و هزینه اضافه نمی باشد، بلکه با ارائه اطلاعات کاربردی و انجام تعمیرات به هنگام و هدفمند و بهینه، منجر به کاهش هزینه های نگهداری می گردد. در صورت عدم به کارگیری آزمایش های مذکور ، با گسترش علل تخریب برای شناسایی آسیب از سوی بهره برداران ، هزینه های نگهداری افزایش چند برابری خواهد داشت. همچنین در این حالت یا شاهد تعمیرات ناقص و بروز تخریب در نواحی جدید در بازه های نه چندان بلند خواهیم بود و یا با تعمیرات ساختگیرانه غیر ضروری باعث افزایش هزینه های نگهداری سازه ها می گردد. از یان رو باید توجه داشت که آزمایش های غیرمخرب نقش غیرقابل اغماضی در موفقیت تعمیرات داشته و با صرف هزینه ای ناچیز ، باعث حداکثری شدن دوام سازه ها با کمترین هزینه می گردد. همچنین انجام بازدید های دوره ای و تهیه شناسنامه های سازه ای می تواند گام و فرآیندی ارزشمند در حفظ سرمایه های ملی و خصوصی به شمار آید. این آزمایش ها با تضمین و کنترل کیفیت در فاز اجرا باعث اطمینان از موفقیت آمیز بودن تعمیرات و تامین پیش نیاز ها و دوام مورد نظر می شود.