راه های جلوگیری از خوردگی آرماتور در بتن | اندازه گیری خوردگی میلگرد های بتن+++

راه های جلوگیری از خوردگی آرماتور در بتن | اندازه گیری خوردگی میلگرد های بتن

 عوامل موثر در خوردگي و نكات اجرائي براي پيشگيري از خوردگي زودرس ميلگردها همان طوركه مي دانيم زمان شروع خوردگي، شدت خوردگي و سن تخريب بتن ناشي از خوردگي ميلگردها به عوامل مختلفي بستگي دارد كه اهم آن ها در زير ملاحظه مي گردد.

17. عوامل موثر در خوردگي و نكات اجرائي براي پيشگيري از خوردگي زودرس ميلگردها

همان طوركه مي دانيم زمان شروع خوردگي، شدت خوردگي و سن تخريب بتن ناشي از خوردگي ميلگردها به عوامل مختلفي بستگي دارد كه اهم آن ها در زير ملاحظه مي گردد.

1. نفوذ پذيري بتن در برابر يون كلر (به ويژه  بتن سطحي در منطقه پوشش روي ميلگردها)
2. ضخامت بتن روي ميلگردها
3. وجود درزها و ترك ها در پوشش بتن روي ميلگردها
4. نوع ميلگردها و شرايط سطحي آن
5. پوشش سطحي روي بتن
6. پوشش حفاظتي روي ميلگردها
7. شرايط محيطي (دما، اكسيژن، رطوبت، ميزان يون كلر، وزش باد، تري و خشكي مكرر و…)
8. وجود يون كلر در بتن اوليه و مصالح مصرفي
9. تدابير حفاظت كاتديك

در اجراي يك قطعه بتني مي توان به نحوي عمل نمود كه از خوردگي زودرس ميلگردها جلوگيري كرد و به عبارتي شروع خوردگي را به تأخير انداخت و شدت (آهنگ) خوردگي را كند نمود. هم چنين با انجام برخي اقدامات ممكن است باعث تسريع در خوردگي و كاهش زمان شروع فعاليت خوردگي شد.

بندهاي 1 تا 4 مي تواند تحت تأثير نوع اجراء و دقت هاي مربوط به آن قرار گيرد كه بدان مي پردازيم.

17. عوامل موثر بر نفوذ پذيري بتن در برابر يون كلر

ابتدا بايد دانست كه نفـوذ پـذيري بتــن داراي مفاهيم مختلفي است. نفــوذ پــذيري در برابر آب و مايـعات مختلف، نفوذ پذيري در برابر هوا و نفوذ پذيري در برابر يون كلر از جمله اين نفوذ پذيري ها مي باشد كه هر چند در ارتباط و وابسته به يكديگر هستند اما الزاماً  هم سو و منطبق بر يكديگر نمي باشند. طبيعتاً هدف ما كاهش نفوذ پذيري بتن در برابر يون كلر و تا حدودي هوا و آب است.

نفوذ پذيري بتن به واسطه حفرات و لوله هاي موئينه و ريز موجود در خمير سيمان آن مي باشد. هر چند نفوذ از طريق سنگدانه ها نيز امكان پذير است اما عمدتاً  نفوذ از طريق خمير سيمان و وجه مشترك خمير سيمان و سنگدانه (ناحيه انتقالي) صورت مي پذيرد. نفوذ پذيري يون كلر و يون هاي مختلف ديگر كمي متفاوت است و به تحرك يوني وابسته مي باشد و صرفاً  به تخلخل و حفرات موجود  (مقـدار و اندازه آن ها) وابستگي ندارد.

نفوذ پذيري خمير سيمان و بتن و وجه مشترك خمير و سنگدانه عمدتاً  به عوامل زير بستگي دارد.

الف : نسبت آب به سيمان

ب : عيار سيمان (نسبت سنگدانه به سيمان)

ج : اسلامپ و رواني بتن (بدون افزودني)

د : حداكثر اندازه سنگدانه، بافت دانه بندي سنگدانه ها و مواد ريز دانه سنگدانه ها

ه : بافت سطحي سنگدانه ها و شكل آن ها

و : نوع سنگدانه وتخلخل آن

ز : حباب هواي عمدي در خمير سيمان

ح : پوزولان ها، سرباره ها و ميكرو سيليس

ط : نوع سيمان (تركيبات اصلي و 0000)

ي : سن بتن و خمير سيمان

ك : عمل آوري

ل : دماي بتن و ملات در هنگام ريختن آن و در هنگام گيرش

م : دماي بتن و ملات در هنگام نگهداري و عمل آوري

ن : نوع پرداخت سطح بتن و آب انداختن

س : گيرش سيمان و كار كردن با آن

ع : مصرف افزودني هاي مختلف

برخي از عوامل فوق مربوط به طراحي و انتخاب نوع و مقادير مصالح مصرفي بستگي دارد و برخي نيز تا حدودي به نوع اجرا مربوط مي شود.

  الف) نسبت آب به سيمان

نسبت آب به سيمان عامل بسيار مهمي در نفوذ پذيري بتن و ملات و خمير سيمان است و با افزايش آن، نفوذ پذيري به شدت بالا مي رود. آيين نامه ها محدوديت هايي را براي مناطق خورنده قائل مي شوند كه رعايت آن ها لازم مي باشد. براي بتن داخل آب دريا (كاملاً مغروق) حداكثر نسبت آب به سيمان 45/0 و براي بتن هايي كه در ناحيه جزر و مد، پاشش آب دريا و بالاي سطح آب تا صدها متر بيرون آب (در ساحل) قرار دارند نسبت آب به سيمان بايد كمتر از 4/0 باشد. هر چند بايد گفت رعايت اين موضوع صرفاً  بتن مطلوبي را بدست نمي دهد اما شرط بسيار مهمي است از طرفي ممكن است بتن نفوذ ناپذير و خوبي را بتوان با نسبت آب به سيمان بيشتر نيز بدست آورد اما بهتر است ضوابط فوق مد نظر قرارگيرد. با فاصله گرفتن از دريا و كاهش يون كلر در هوا مي توان حداكثر نسبت آب به سيمان را 5/0 در نظر گرفت به شرط آن كه با خاك و آب هاي حاوي يون كلر در تماس نباشد.

تغيير در نسبت آب به سيمـان در حين ساخت و اختلاط همواره امكــان پذير است. عدم رعــايت نسبت آب به سيمان گاه، ناآگاهانه صــورت مي گيرد و اين امر به واسطه وجود رطوبت در سنگدانه ها و عدم دقت در تنظيم و اصلاح آب بتن حاصل مي شود. در طرح هاي اختلاط بايد مقدار آب كل و يا آب آزاد و آب سنگدانه ها تا حد اشباع با سطح خشك مشخص گردد تا بتوان در هنگام ساخت بتن با بدست آوردن رطوبت سنگدانه و كسر آن از آب كل، آب مصرفي براي ساخت (اختلاط) بتن را تعيين كنيم تا در نهايت نسبت آب به سيمان طرح اختلاط را مراعات كرده باشيم. اگر در طرح اختلاط اسلامپ بتن با در نظر گرفتن همه موارد منجمله نسبت آب به سيمان، عيار سيمان، مقدار دقيق سنگدانه ها و افـزودني ها مشخص شده باشد (كه حتماً  بايد اين طور باشد) در هنگام ساخت بايد سعي نمود اسلامپ بتن فراتر از مقدار پيش بيني شده نگردد. با فرض اين كه ساير اجزاء و مصالح بتن با دقت توزين يا پيمانه شده باشد، افزايش اسلامپ نشانه مصرف آب بيش از حد است. لذا كنترل اسلامپ يك كنترل سريع براي نسبت آب به سيمان مي باشد.

امروزه بكارگيري وسايل رطوبت سنجي در دستگاه هاي بتن ساز مركزي و تصحيح مقادير سنگدانه مصرفي و آب اختلاط كمك موثري در كنترل نسبت آب به سيمــان و كاهش نوسانات مقاومتي و دوام (نفوذپذيري) مي باشد.

در برخي پروژه ها به دليل كاهش اسلامپ در طول حمل و نقل و يا تبخير آب از بتن، نياز به افزايش آب بتن وجود دارد. اين كار بايد با كنترل خاص انجام شود و بهتر است افزايش آب در طول حمل و يا در هنگام بتن ريزي ممنوع گردد زيرا كاهش اسلامپ ممكن است به دليل شروع گيرش يا افزايش مدت حمل (بدون تبخير) حاصل شده باشد و افزايش آب موجب افزايش شديد نسبت آب به سيمان خواهد شد.

يك سنت ناپسند، افزايش آب به بتن در هنگام ريختن بتن در قيف مخزن ورودي پمپ بتن است. اين امر همواره به افزايش نسبت آب به سيمان منجر مي شود. اگر قرار است بتن به وسيله پمپ و با اسلامپ بالاتري حمل و ريخته شود بهتر است در طرح اختلاط، اسلامپ مورد نياز را منظور كرد و در كارگاه از آن تخطي ننمود.

 وقتي بحث از نسبت آب به سيمان به ميان مي آيد نسبت آب آزاد (موثر) به كل مواد سيماني و چسبنـــده در نظر گرفته مي شود لذا وجود انواع پوزولان ها، سرباره ها، ميكروسيليس و مواد معدني ريز دانه كه در چسبندگي نقش ايفا مي كنند بايد به عنوان بخشي از سيمان در مخرج كسر نسبت آب به سيمان منظور گردد. برخي به غلط مقدار آب كل بتن را به سيمان (مواد سيماني) تقسيم مي كنند و به عنوان نسبت آب به سيمان مطرح مي نمايند كه كاملاً غلط مي باشد. مقدار ميكروسيليس گاه با ضريب بزرگتر از يك در مخرج كسر با مقدار سيمان جمع مي شود. در حالي كه برخي پوزولان ها يا سرباره ها با ضريب كوچكتر از يك بكار مي روند.

ب) عيار سيمان

افزايش عيار سيمان تا حدودي مي تواند به كاهش نفوذپذيري منجر شود اما همواره عامل مثبتي به شمار نمي آيد. افزايش شديد عيار سيمان (افزايش نسبت سيمان به سنگدانه يا كاهش نسبت سنگدانه به سيمان) مي تواند به جمع شدگي بيشتر و ايجاد تــــرك يا موي ترك ها منجر گردد. به همين دليل آيين نامه ها حداقل و حداكثر عيار سيمان بتن را مشخص كرده اند. در آيين نامه بتن ايران براي مناطق ساحلي جنوب كشور حداقل 350 و حداكثر 450 كيلوگرم سيمان در متر مكعب بتن را مجاز شمرده است. محافظه كاري بيش از حد و تأكيد برمصرف سيمان بيشتر در اين شرايط ابداً  توصيه نمي شود. در برخي كشورها حداكثر سيمان را 415 كيلوگرم بر متر مكعب بتن دانسته اند.

توصيه مي شود به ويژه وقتي از موادي مانند ميكروسيليس استفاده مي شود مجموع عيار سيمان و ميكروسيليس محدود تر گردد (مثلاً 425 در نظر گرفته شود) تا كنترل بيشتري بر جمع شدگي اعمال شود. زيادي عيار سيمان گاه به حبس گرما در مغز بتن هاي ضخيم منجر مي گردد و تنش حرارتي بوجود مي آورد ضمن اين كه كيفيت بتن از نظر نفوذ پذيري در مغز بتن كاهش مي يابد. لذا كنترل عيار سيمان از اين نظر نيز اهميت دارد.

اصولاً كاهش عيار سيمان (كاهش نسبت سيمان به سنگدانه) به نحوي كه نسبت آب به سيمان و رواني مورد نظر تأمين گردد موجب بهبود كيفي بتن خواهد بود.

     وقتي مقدار سيمان زياد شود و نسبت آب به سيمان ثابت فرض شود حجم خمير سيمان در بتن زياد مي شود و در واقع مقدار خلل و فرج بيشتر مي گردد. اصولاً  وظيفه خمير سيمان در بتن چسبانندگي است و تبديل خمير سيمان به جسم پركننده كاملاً  نامطلوب بوده و ترك هاي آشكار يا پنهاني را به ويژه در منطقه اتصال با سنگدانه بوجود مي آورد.

     در آيين نامه پايايي بتن در سواحل جنوبي كشور حداكثر مواد سيماني در حالت عادي 425 داده شده است اما افزايش آن با كنترل هاي خاص امكان پذير مي باشد.

ج) اسلامپ و رواني بتن

براي بتن ريزي با توجه به نوع قطعه، انبوهي ميلگردها و قدرت و نوع وسايل تراكمي و هم چنين وسايل حمل و ساير محدوديت هاي فني مانند جدا شدگي، آب انداختن، جمع شدگي و غيره رواني خاصي را براي بتن در نظر مي گيرند. افزايش رواني بر كيفيت مقاومتي و دوام و نفوذ پذيري بتن ها اثر منفي باقي مي گذارد. افزايش جدا شدگي، آب انداختن  و جمع شدگي از جمله نتايج افزايش اسلامپ و رواني بتن مي باشد مشروط بر اين كه اين رواني صرفاً  با آب تأمين شود. محدود كردن اسلامپ بتن به 75 تا 100 ميلي متر در اين مناطق خورنده توصيه مي شود مگر اين كه مواد روان كننده در آن ها بكار رود كه در اين حالت مي توان اسلامپ هاي بيشتر را بكار برد.

به هرحال تجربيات موجود نشان مي دهد رواني زياد باعث نفوذ پذيري بتن در برابر يون كلر مي باشد.

د) حداكثر اندازه سنگدانه ها، بافت دانه بندي آن و مواد ريزدانه سنگدانه

تجربيات نشان مي دهد كه با بالا رفتن حداكثر اندازه سنگدانه ها به دليل ايجاد ضعف در ناحيه انتقالي و ايجاد قيد كم در برابر جمع شدگي خمير سيمان، نفوذپذيري بتن بيشتر مي شود. توصيه مي گردد حداكثر اندازه سنگدانه ها از 40 ميلي متر بيشتر نشود. در اغلب آيين نامه ها محدوديت خاصي را عنوان ننموده اند. خوشبختانه اكثراً  از حداكثر اندازه 20 تا 25 ميلي متر استفاده مي گردد كه كاملاً مطلوب مي باشد. در آيين نامه پايايي بتن حداكثر اندازه 20 ميلي متر توصيه شده است.

درشت بودن بافت دانه بندي و پايين تر بودن منحني دانه بندي مخلوط سنگدانه ها موجب مي شود قيد داخلي بتن كمتر شود و خمير سيمان بيشتر جمع شده و داراي ترك گردد. وجود سنگدانه هاي ريز بيشتر به ويژه ذرات ريزتر از 6 /0   ميلي متر مي تواند نفوذپذيري بتن را (به ويژه در برابر آ ب) كاهش دهد. افزايش دفعات شست و شوي سنگدانه ها به ويژه ريزدانه (ماسه) و بالا بردن مقدار نتيجه معادل (ارزش) ماسه به هيچ وجه توصيه نمي گردد و لازم است ماسه هاي ريز در مخلوط بتن حضور داشته باشند كه به افزايش مقاومت، صرفه جويي در مصرف سيمان، افزايش كارآيي در كنار كاهش اسلامپ و        هم چنين افزايش نفوذ ناپذيري بتن منجر مي شود.

امروزه در آيين نامه هاي معتبر محدوديتي براي معادل ماسه (SE) وجود ندارد و صرفاً  درصد گذشته از الك 75/0  ميلي متر به شرط رسي نبودن ملاك رد يا قبول سنگدانه هاي ريــــز و درشت مي باشد. در سنگدانه هاي شكسته اجازه داده مي شود ذرات گذشته از الك شماره 200 بيشتر شود. رعايت حداكثر مجاز ذرات گذشته از الك شماره 200 با فرض وجود شرايط فرسايشي در منطقه جنوبي كشور توصيه مي گردد تا دوام بتن بهبود يابد.

برخي دست اندر كاران از ريز شدن بافت دانه بندي مخلوط سنگدانه هاي بتن واهمه دارند و آن را موجب كاهش مقاومت مي دانند در حالي كه در همه بتن ها اين امر صادق نيست و به ويژه وقتي عيار سيمان زياد باشد بافت ريزتر به افزايش مقاومت نيز منجر مي گردد.

 وقتي عيار سيمان زياد مي شود حداكثر اندازه كوچكتر و بافت دانه بندي ريزتر مناسب تر مي باشد (از نظر مقاومت و دوام).

ه) شكل و بافت سطحي سنگدانه ها

شكل (گردگوشه گي و تيزگوشه گي) سنگدانه ها و بافت سطحي (صافي و زبري) آن نيز مي تواند بر نفوذپذيري بتن اثر گذارد. درگيري بيشتر خمير سيمان با سنگدانه ها (به ويژه درشت دانه) و بهبود ناحيه انتقالي مي تواند به افزايش مقاومت و دوام بتن منجر گردد. سنگدانه درشت نيمه شكسته يا شكسته با سطح زبر توصيه مي شود هر چند آيين نامه هاي معتبر در اين مورد توصيه و محدوديت خاص را عنوان ننموده اند. به هر حال وجود گل و لاي چسبيده به سطح سنگدانه ها (به ويژه درشت دانه) مي تواند تأثير بدي بر مقاومت و دوام بتن باقي گذارد. استفاده از سنگدانه ريز گردگوشه در اغلب اوقات بر ماسه تيز گوشه و شكسته ارجحيت دارد.

و) نوع سنگدانه و تخلخل آن (ظرفيت جذب آب)

سنگدانه هاي پر تخلخل و پوك قاعدتاً  آب بيشتري را در درون خود جاي مي دهند و جذب مي كنند. البته ميزان ظرفيت جذب آب به نوع حفرات و ارتباط آن ها با يكديگر بستگي دارد. سنگدانـــه هاي سبك وزن با چگــالي كم معمولاً  داراي جذب آب زيادي هستند كه گاه به بيش از 30 درصد مي رسد در حالي كه سنگدانه هاي معمولي از جذب آب حدود 1 تا 5 درصد برخوردار هستند. با اين حال عليرغم ادعاي نغوذ پذيرتر بودن بتن حاوي سنگدانه هاي سبك يا داراي جذب آب زياد، هنوز اين مسئله ثابت نشده است و حتي در مورد سبكدانه ها عكس اين مدعا نيز مشاهده مي شود.

در برخي از آيين نامه هاي موجود (مانند آبا) حداكثر ظرفيت جذب آب سنگدانه هاي بتن براي مناطق خورنده محدود شده است. حداكثر 5/2 درصد براي درشت دانه ها و 3 درصد براي ريز دانه ها در آبا پيش بيني مي شود. به هرحال ضمن توصيه براي بكارگيري اين محدوديت بايد گفت اين محدوديت را نبايد اجباري كرد زيرا در بكارگيري سنگدانه ها به ويژه به واسطه محدوديت معادن، مشكل جدي بوجود مي آيد و كاهش دوام به اين دليل نيز قطعي نمي باشد.

     جنس و نوع سنگدانه از نظر منشأ پيدايش و نوع كاني ها چندان مهم نيست مگر اين كه ضعف خاص مانند        واكنش زايي با قليايي هاي سيمان مطرح باشد.

ز) پوزولان ها، سر باره ها، ميكرو سيليس

وجود مواد معدني پودري ريز كه نقش چسباننده دارند مي تواند به نفوذ ناپذيري خمير سيمان و بتن كمك نمايند. برخي اعـتقاد دارنـــد كه با مصرف اين مواد نفوذ پذيري خمير سيمان كاهش مي يابد و برخي بر اين عقيده اند كه كيفيت ناحيه انتقالي بهبود مي يابد و باعث مي شود نفوذ پذيري بتن كم شود در حالي كه نفوذ پذيري خمير سيمان كاهش نيافته است. هر چند درنحوه و مكانيسم نفوذ نا پذيري بتن حاوي مواد پوزولاني و سر باره ها اختلاف نظر وجود دارد اما نتيجه امر   نفوذ نا پذيري خواهد بود.

پوزولان ها و ميكروسيليس با آهك موجود در خمير سيمان تركيب مي شود و ژل چسباننده مي دهد و تا حدودي از قليائيت محيط بتن مي كاهد اما ساختار ريزي بوجود مي آيد. سرباره هاي كوره ذوب آهن در مجاورت آهك با آب تركيب      مي شود و باعث چسبندگي مي گردد.

براي تأثير مناسب لازم است پوزولان مصرفي بيش از 25 درصد وزن سيمان باشد و سر باره ها بايد درصد قابل توجهي از سيمان را تشكيل دهد كه برخي استانداردها ميزان سر باره را تا حدود 70 درصد مناسب مي دانند. به هر حال ميزان سر باره بهتر است از حدود 35 درصد وزن سيمان بيشتر باشد. سيمان هاي پرتلند پوزولاني ايران 5 تا 15 درصد پوزولان دارند و      نمي تواند تأثير جدي را در اين رابطه بوجود آورند. بديهي است سيمان هاي پرتلند پوزولاني ويژه با 15 تا40 درصد پوزولان موثرتر واقع خواهند شد. سيمان هاي پرتلند سرباره اي ايران به جهت نوع سرباره و ميزان آن نمي توانند در اين شرايط چندان موثر واقع شوند.

ميكرو سيليس به ميزان 5 تا 12 درصد وزن سيمان مي تواند تأثير مثبتي را بر نفوذ نا پذيري بتن داشته باشد. به ويژه نفوذ پذيري در برابر يون كلر با مصرف ميكرو سيليس به شدت كاهش مي يابد كه برخي اعتقاد دارند كه ميكرو سيليس تحرك يون كلر را كاهش مي دهد و از اين نظر به مراتب بهتر از ساير پوزولان ها و سرباره ها است.

 مصرف ميكرو سيليس به ميزان بالاتر علاوه بر ايجاد هزينه زياد (قيمت ميكرو سيليس و فوق روان كننده مورد نياز) ممكن است تأثير مثبتي را ايجاد نكند بلكه باعث افزايش نفوذ پذيري نيز باشد  (افزايش جمع شدگي و كاهش قليائيت محيط بتن). مقدار ميكروسيليس امروزه بنا به دلايل مختلف بين 6 تا 8 درصد وزن سيمان براي مناطق خورنده ايران توصيه مي شود.

مقاومت الكتريكي بتن حاوي ميكروسيليس به مراتب بالاتر از بتن هاي مشابه و بدون ميكروسيـليس مي باشد و اين امر نشانه خوبي براي دوام و نفوذ ناپذيري بيشتر در برابر يون كلر است.

بكارگيري ميكروسيليس بدون فوق روان كننده ها مي تواند باعث افت كيفي مقاومتي و دوام بتن گردد زيرا         ميكرو سيليس توزيع مناسبي را در خمير سيمان نخواهد داشت و ممكن است ترك خوردگي و نفوذپذيري بيشتري را نيز بوجود آورد. لذا از اين نظر توصيه مي شود ميكرو سيليس به صورت دوغاب به بتن اضافه شود. براي اين كار لازم است فوق روان كننده به همراه بخشي از آب و ميكروسيليس به خوبي با يك همزن با دور بالا مخلوط شود و دوغاب مورد نظر بدست آيد.

ح) حباب هواي عمدي

بتن هاي حباب دار (Air Entrained Con.) معمولاً  نفوذ پذيري كمتري در مقايسه با بتن هاي معمولي مشابه دارند زيرا حباب هاي ريز ايجاد شده، موئينگي ها را تنگ يا قطع و مسدود مي نمايد. ميزان نفوذ آب و جذب آب را كم مي كند و دوام در برابر نفوذ كليـــه عوامل مضر شيميايي را بهبود مي بخشد. ميزان مناسب حباب و ريزي آن نقش عمده اي در اين رابطه دارد و بايد از ايجاد حباب مورد نياز و  فاصله حباب ها در بتن مطمئن شد. خنكي بتن و هوا و دقت در ساخت اين نـــــوع بتن    مي تواند كمك موثري بر كيفيت و دوام آن داشته باشد. متأسفانه به دليل گرمي هوا و بتن و عدم كنترل ميزان حباب عملاً  استفاده از مواد حباب زا در اين مناطق توصيه نمي شود مگر اين كه شرايط لازم براي مصرف اين مواد فراهم گردد.

ط) نوع سيمان

تجربيات متعدد نشان مي دهد كه نوع سيمان تأثير قابل ملاحظه اي بر نفوذ يون كلر در خمير سيمان و بتن دارد. قبلاً  تصور مي شد كه براي محيط هاي حاوي يون سولفات و يون كلر قابل ملاحظه، سيمان نوع 5 مناسب تر است در حالي كه تجربيات و تحقيقات نشان داد در اين گونه محيط ها سيمان نوع 2 بهتر از سيمان نوع 5 مي باشد. سيمان هايي كه C₃A كمي دارند باعث تحرك بيشتر يون كلر و نفوذ آن خواهند شد. سيمان نوع 5 معمولاً كمتر از 5 درصد C₃A دارد، در حالي كه سيمان نوع 2، حاوي C₃A بيشتر از 5 درصد و كمتر از 8 درصد مطلوب تر است. به هر حال سيمان نوع 1 با مقادير C₃A بيشتر از 10 و تا حدود 15 درصد مي تواند به دليل وجود سولفات به ويژه در محيط هاي غير اشباع به همراه يون كلر قابل توجه مضر باشد و بتن آسيب پذير خواهد بود. اما مصرف سيمان تيپ 1 با C₃A بين 5 تا 10 درصد توصيه مي شود. به ويژه اگر بتن همواره داخل آب دريا باشد.

در مورد سيمان هاي مخلوط (آميخته) قبلا”ً بحث شد. در سيمان هاي آميخته معمولاً كلينكر سيمان پرتلند نوع 1 بكار مي رود. بديهي است اگر كلينكر سيمان نوع 2 در ساخت اين سيمان ها بكار رود محدوديت هايي كه ذكر شد مرتفع مي گردد. برخي معتقدند كه وجود مقدار كمي پوزولان به همراه سيمان نوع 2 كيفيت آنرا از نظر دوام در برابر سولفات ها و نفوذ يون كلر چندان بهبود نمي بخشد.

در استانداردهاي موجود دنيا (به ويژه ASTM و ايران) براي سيمان نوع 2 حداقل C₃A مشخص نشده است كه اميدواريم در آينده حداقل 5 درصد C₃A نيز قيد گردد تا وقتي سيمان نوع 2 در مناطق جنوبي كشور توصيه مي گردد با مشكل مواجه نشويم.

ي) سن بتن و خمير سيمان

هر چه از عمر خمير سيمان بگذرد به شرط وجود رطوبت و دماي مناسب، هيدراسيون پيشرفت كرده و ژل بيشتري توليد مي شود و نفوذ پذيري بتن (خمير سيمان) كم مي شود. بديهي است نفوذ پذيري در برابر يون كلر نيز كاهش مي يابد بنابراين هر چقدر بتن را ديرتر رو يا رو با محيط حاوي يون كلر قرار دهيم بهتر است. اما بايد دانست از نظر اجرايي به هر حال دير يا زود بايد اين محدوديت را مرتفع نمود و افزايش مدت حفاظت و عمل آوري بتن، هزينه ها را بيشتر كرده و مشكلات اجرايي بوجود مي آورد. افزايش سن بتن به هرحال تأثير مثبت خود را بر كاهش نفوذ پذيري خواهد داشت.

ك) نگهداري و عمل آوري بتن (Curing)

همان گونه كه در بخش قبلي اشاره شد پيشرفت هيدراسيون و تشكيل ژل و پر شدن فضاي موجود توسط اين مواد، نفوذ پذيري را كاهش مي دهد. پيشرفت هيدراسيون نيازمند وجود رطوبت و دماي مناسب (بالاتر از ^0C5) مي باشد. اين دما معمولاً  در سواحل جنوبي كشور فراهم است.  محيط مورد نظر معمولاً  داراي رطوبت مناسبي است و در اكثر روزها درصد متوسط رطوبت نسبي محيط از 50 درصد بيشتر مي باشد. وجود تابش آفتاب شديد و وزش باد مي تواند عمل آوري مناسب را با مشكل مواجه سازد لذا لازم است ضمن فراهم آوردن محيط مرطوب و بدون تابش آفتاب و وزش باد به ويژه در روزهاي اوليه، پيشرفت مطلوبي از هيدراسيون را باعث شويم. لازم به ذكر است كه در روزهاي بعد نيز  با توجه به شرايط محيطي، پيشرفت هيدراسيون قابل توجهي را شاهد خواهيم بود كه موجب كاهش نفوذ پذيري مي گردد.

     عمل آوري به كمك آب به صورت مستقيم و يا با استفاده از پوشش هاي جاذب توصيه مي شود و بهتر است در مورد رطوبت رساني دقت لازم به عمل آيد. در صورتي كه آب كافي براي عمل آوري در دسترس باشد استفاده از روش ممانعت از تبخير به كمك پوشش نايلوني يا مواد شيميايي عمل آوري در اين مناطق توصيه نمي شود مگر اين كه شيوه هاي ديگر عمل آوري عملاً  امكان پذير نباشد و يا رعايت دقيق آن ها ميسر نگردد.

ل) دماي بتن در هنگام عمل آوري

همان طور كه در بالا ذكر شد افزايش دما مانند هر واكنش ديگر سرعت واكنش هيدراسيون سيمان را بالا مي برد و مسلماً  در سنين پايين تر درجه هيدراسيون بيشتري را خواهيم داشت. بنابراين به نظـــر مي رسد بالا بردن دماي نگهداري و عمل آوري بتن مي تواند موجب كاهش نفوذ پذيري شود. بايد گفت هرچند در سنين اوليه چنين امري صحيح است اما در دراز مدت و در مقايسه با بتن عمل آوري شده در دماي كمتر، نفوذ پذيري بتن بيشتر خواهد بود.

به هرحال گاه شرايط ساخت ايجاب مي كند كه مقاومت بيشتري را در زمان كوتاهتري بدست آوريم اما بايد بدانيم در دراز مدت افزايش نفوذ پذيري را بدنبال دارد. حاصل تجربيات موجود محدود كردن دماي عمل آوري در آيين نامه هاي اروپايي است. توصيه مي شود در بتن هاي بدون پوزولان و سرباره، دماي بتن در عمل آوري به °C55 و دماي بخار در محيط به °C65 محدود گردد. در بتن هاي حاوي پوزولان و سرباره مي توان از اين مقادير تجاوز نمود.

م) دماي بتن در هنگام ريختن و گيرش

مسلماً  هر چه دماي بتن به هنگام ريختن و تا زمان گيرش بيشتر باشد گيرش زودتر حاصل مي شود و مقاومت بيشتري در زمان كوتاه تر حاصل مي گردد. تجربه نشان مي دهد كه نفوذ پذيري بتني كه با دماي بيشتر ريخته شده است بيشتر از بتني است كه در دماي كمتر ريخته و خود را گرفته است. براي اين امر دلايل مختلفي ارائه شده است كه عمدتاً  به رشد بلورهاي هيدرات حاصل از هيدراسيون در دماي بالا اشاره دارند و نفوذ پذيري بيشتر را باعث مي شود. اغلب آيين نامه هاي معتبر دنيا دماي بتن را در هنگام ريختن و تا زمان گيرش محدود مي نمايند. اين محدوديت بسته به نوع آيين نامه 28 تا 32 درجه سانتي گراد است. آبا در تجديد نظر اول دماي °C30 را به °C 32 تبديل نموده است.

 در محيط هاي گرم سواحل جنوبي كشور، دماي بتن ساخته شده در اغلب روزهاي سال به ويژه در ساعات گرم روز بيش از30 درجه است و تا هنگام ريختن و گيرش معمولاً  بيش از 32 درجـه مي باشد كه امري مردود است و متأسفانه رايج مي باشد.

ن) گيرش سيمان و كاركردن با آن

به هرحال دير يا زود خمير سيمان (بتن) در شرايط محيطي سرد يا گرم دچار گيرش مي شود زيرا هيدراسيون در حال انجام است و مسلماً  در هواي گرم، بتن خيلي سريعتر مي گيرد. كار كردن با بتني كه به مرحله گيرش اوليه رسيده است       مي تواند آثار سوئي از قبيل كاهش مقاومت و دوام و افزايش نفوذپذيري را به دنبال داشته باشد. همان گونه كه اگر با ملات گچ زنده كار كنيم و آن را ورز دهيم مقاومت و دوام آن كاهش مي يابد، خمير سيمان نيز به همين صورت خواهد بود.

در هواي گرم بسيار اتفاق مي افتد كه بتن به مرحله گيرش اوليه برسد كه مسلماً  به مراتب سفت تر از حالت ابتدايي مي شود. به هم زدن بتن در اين حالت كمي رواني بوجود مي آورد و مصرف كنندگان غالباً  به اين حربه متوسل مي شوند. بدتر  از آن وقتي است كه براي شل كردن بتن در اين هنگام به آن آب اضافه مي كنيم و نسبت آب به سيمان را هم بالا مي بريم و خسارت را دو چندان مي كنيم. ساخت بتن به صورت خنك، استفاده از سيمان هاي كندگيرتر، مصرف افزودني هاي كندگير، بكارگيري عيارسيمان كمتر و… مي تواند زمان گيرش را طولاني تر كند. به هر حال تسريع در عمليات حمل و نقل، ريختن، تراكم مي تواند باعث شود به مرز گيرش اوليه بتن نرسيم و نفوذ ناپذيري بتن تضمين گردد.

س) پرداخت سطح بتن و آب انداختن

در پرداخت سطح بتن مشكل اصلي آب انداختن آن مي باشد. آب انداختن يا رو زدن آب، نسبت آب به سيمان     بخش هاي فوقاني را افزايش مي دهد. پرداخت سريع سطح بتن قبل از آب انداختن و هم چنين پرداخت سطح بتن بلافاصله پس از آب انداختن موجب مي شود يك لايه ضعيف و با نسبت آب به سيمان بالا و شديداً  نفوذ پذير را در سطح بتن داشته باشيم. نفوذ يون كلر و حمله مواد مضر و مزاحم همواره از سطح بتن آغاز مي شود و به عمق مي رسد. اگر اين بخش سطحي به ويژه تا نزديكي ميلگرد نفوذ پذير و ضعيف باشد زمان شروع خوردگي زودتر آغاز مي شود و آهنگ خوردگي نيز سريعتر ميگردد.      بنابر اين بايد سعي شود پس از ايجاد پديده آب انداختن، اجازه دهيم آب رو زده تبخير شود و يا زدوده گردد و سپس با ماله چوبي و نهايتاً در صورت لزوم با ماله فلزي يا لاستيكي سطح را پرداخت و ليسه اي نماييم. ليسه اي كردن صحيح و بدون افزايش آب به سطح بتن و يا بدون اضافه كردن پودر سيمان به آب رو زده مي تواند لايه اي نازك اما نفوذ ناپذيرتر از ساير قسمت هاي داخلي را بوجود آورد و مانع نفوذ راحت و سريع مواد مضر به ويژه يون كلر گردد.

ع) مصرف افزودني هاي مختلف شيميايي و الياف

در بخش هاي قبلي با علل مصرف افزودني ها به اجمال و در ارتباط با بحث هاي مربوط به عوامل موثر بــر نفوذ پذيري بتن آشنا شديم. مصرف مواد روان كننده، كندگير كننده، زودگير كننده، آب بند كننده و نم بند كننده، منبسط كننده، حبابزا، مواد پليمري معمولاً  در كشور ما مشاهده مي شود. مصرف مواد ضد خوردگي نيز به تازگي آغاز شده است. هر چند الياف را افزودني قلمداد نمي نماييم اما به هرحال در اين بخش به اثر آن ها بر بتن مي پردازيم.

مواد روان كننده ممكن است براي افزايش كارآيي و يا كاهش نسبت آب به سيمان وثابت نگهداشتن كارآيي  يا تركيبي از اين دو بكار رود كه حسب نوع استفاده گاه به اين مواد كاهش دهنده (تقليل دهنده) آب بتن نيز مي گويند. مصرف اين مواد براي ساخت بتن هايي با نسبت آب به سيمان كمتر از 45/0 و حتي كمتر از 4/0 تقريباً الزامي است و بايد از اين مواد بصورت صحيح استفاده نمود.

جايگاه مصرف مواد كندگير كننده نيز قبلاً تشريح شد كه معمولاً در مناطق گرم و يا قطعات ضخيم (بتن حجيم و  نيمه حجيم) و هم چنين در بتن ريزي زير آب با لوله ترمي بكار گيري آن ها مطلوب و اكثراً  الزامي است. خوشبختانه اغلب  روان كننده ها، كندگير نيز مي باشند و مصرف مواد روان كننده كندگير مي تواند در ساخت بتن سهولت بوجود آورد.

مواد زودگير كننده در هواي سرد به عنوان ضد يخ بكار مي رود. در هواي گرم معمولاً  كمتر بكار مي رود اما ممكن است به دلايلي نياز به گيرش سريعتر و يا افزايش مقاومت زود هنگام داشته باشيم. به هر حال مصرف مواد زود گير كننده در هواي گرم بايد در قطعات نسبتاً نازك و با احتياط انجام شود.

مواد آب بند كننده و نم بند كننده اغلب مي تواند باعث كاهش نفوذ پذيري به ويژه در برابر آب گردد اما بايد دانست همان گونه كه هر ماده آب بند الزاماً  نم بند نيست، اين گونه مواد الزاماً  باعث كاهش نفوذ يون كلر نمي گردند و بايد     آزمايش هاي مخصوصي بر روي آن ها انجام داد كه معمولاً پر هزينه و وقت گير است. لذا بايد موادي را مصرف كرد كه قبلاً  در كاهش نفوذ يون كلر عملاً  موثر  بوده اند و امتحان خود را پس داده اند. مواد آب بند كننده در اين مناطق بايد الزاماً             نم بند كننده نيز باشند، وگر نه نم موئينه مي تواند دوام را كاهش دهد.

مواد منبسط كننده (انبساط زا) اغلب در كارهاي تعميراتي و يا تزريق ملات و دوغاب به زير صفحه كف ستون و يا  محل هاي مشابه بكار مي رود. به هرحال در اغلب اوقات اين مواد ممكن است اثر مثبتي را بر كاهش نفوذ يون كلر داشته باشند اما همواره نمي توان چنين انتظاري را از اين مواد داشت. اغلب مواد انبساط زا كه در ايران مصرف مي شود پايه پودر آلومينيوم را دارند و حباب و گاز توليد مي كنند كه انبساط جزئي در بتن بوجود مي آورند. در هواي گرم ممكن است حباب ها بزرگ شده و از بين بروند و نتيجه مثبتي از نظر انبساط و كاهش نفوذ پذيري عملاً  بدست نيايد. مصرف مواد انبساط زا با پايه اكسيد آهن خشك (بدون آب) مي تواند در اين شرايط مثمر ثمرتر باشد.

در مورد ايجاد حباب عمدي با حبابزاها قبلاً  بحث شد و اثر آن ها روشن گرديد به هر حال لازم به ذكر است كه مصرف اين مواد در هواي گرم با مشكل همراه است و گاه اثر مثبت حاصل نمي گردد و نتايج منفي نيز ممكن است ببار بياورد لذا بايد همواره از بتن خنك تر از 25 و در هواي خنك از اين مواد استفاده كرد تا نتيجه مناسب حاصل گردد.

مواد پليمري مانند لاتكس اكريليكي يا SBR (بوتادين استيرين) و يا مواد مشابه در داخل بتن مي تواند به آب بندي و نم بندي منجر شود هم چنين معمولاً اين مواد مانع نفوذ يون كلر نيز مي گردند اما مصرف آن ها هزينه گزافي را به پروژه تحميل مي كند لذا از اين مواد به صورت محدود و در مناطق كم وسعت و تعميرات استفاده مي شود.

مواد ضد خوردگي مي تواند در داخل بتن مصرف شود. مصرف اين مواد امروزه به تدريج گسترش مي يابد برخي    نمك ها مانند نيتريت كلسيم امروزه كاربرد وسيعي يافته است. اين مواد شروع خوردگي را به تأخير انداخته و آهنگ خوردگي را كند مي كنند. در ايران هنوز مصرف اين مواد رايج نشده است. تحقيقات داخلي نمايان گر آن بوده كه مصرف نيتريت كلسيم نتوانسته است اثر چشمگيري را در افزايش عمر بتن و جلوگيري از خوردگي داشته باشد.

اطلاعات كمي در مورد اثر مصرف الياف در بتن از نظر ايجاد دوام در برابر خوردگي وجود دارد. الياف پليمري و الياف فولادي از الياف پر مصرف هستند. وجود اين الياف معمولاً ترك هاي ناشي از جمع شدگي را به حداقل مي رساند لذا مي توان انتظار داشت كه نفوذ پذيري بتن نيز كاهش يابد هر چند بهبودي در كيفيت خمير سيمان بوجود نمي آورد. برخي، الياف فولادي را يك نوع قرباني براي ميلگردهاي مدفون در بتن منظور و محسوب مي نمايند. به هر حال مصرف الياف در ايران به منظور مقابله با نفوذ يون كلر و جلوگيري از خوردگي زودرس توسعه نيافته است و مستلزم تحقيقات وسيعتري مي باشد. الياف پليمري مناسبي در ايران با هزينه كم توليد مي شود و مصرف آن مي تواند مفيد باشد.

17. ضخامت (پوشش) بتن روي ميلگردها

 مواد مضر به ويژه  يون كلر براي رسيدن به ميلگردها بايد از پوشش بتني روي آن بگذرد. تجربه نشان داده است كه زمان رسيدن يون كلر به ميلگردها تابع تواني از ضخامت است (مثلاً مجذور ضخامت) بنابراين اگر مثلاً ضخامت پوشش دو برابر شود زمان شروع خوردگي 4 برابر مي گردد. مدل هاي مختلفي براي اين امر ارائه شده است كه معمولاً شباهت هاي عمده اي دارند.

در اجرا بايد سعي شود پوشش مورد نظر ايجاد شود. آيين نامه هاي معتبر در محيط هاي خورنده پوشش هاي 50 تا 90 ميلي متر را براي قطعات مختلف توصيه كرده اند. افزايش ضخامت پوشش روي ميلگردها به ويژه  در قطعات خمشي مي تواند موجب ترك خوردگي شود اما چاره خاصي تا كنون براي اين امر انديشيده نشده است.

براي ايجاد اين پوشش گاه از لقمه و خرك استفاده ميشود. لقمه بايد با دوام بوده و نفوذ ناپذيري مناسبي در برابر يون كلر داشته باشد. ترجيحاً  بكارگيري لقمه هاي بتني با نسبت آب به سيمان مساوي يا كمتر از بتن اصلي توصيه مي شود. استفاده از لقمه هاي پلاستيكي نيز كاربرد و سيعي يافته است هر چند برخي از علماي تكنولوژي بتن با استفاده از اين لقمه ها مخالفند و مشاهدات آن ها حاكي از تأثير منفي اين نوع لقمه بر خوردگي ميلگردها مي باشد اما آيين نامه ها منعي را در ايـــن رابطه قيد ننموده اند.

يکی از مشکلات عمده اجرايي وجود سيم آرماتوربندی در پوشش بتنی روی ميلگردها است که موجب تسريع در شروع خوردگی ميگردد. توصيه می شود سر سيم در بخش داخلی بتن قرار گيرد.

استفاده از قطعات مدفون فولادی نيز مشابه ميلگردها است. اگر مجبور شويم اين قطعات را در قسمت های سطحی قرار دهيم بايد آن ها را در برابر خوردگی محفوظ نماييم. حفاظت ميلگرد بتن در برابر خوردگی عمدتاً به دليل قرار گيری در محيط قليائی و با PH بيشتر از 2/11 و تا حدود 13 می باشد. بنابراين محيط قليائی بتن بهترين محافظ است. معمولاً خوردگی در قطعات مدفون که قسمت خارج از بتن دارند در منطقه مــرز مشترک سطح بتن و قطعه فولادی (ميلگرد) اتفاق می افتد و گسترش می يابد.

     براي كاهش ضخامت پوشش بتن روي ميلگرد مي توان كيفيت بتن را افزايش داد. هم چنين استفاده از پوشش روي سطح بتن، پوشش روي ميلگرد، استفاده از ميلگرد گالوانيزه و يا ضد زنگ توصيه مي شود. حفاظت كاتديك نيز روشي براي ايجاد تأخير در شروع خوردگي و كاهش آهنگ خوردگي است.

17. ترک های سطحی بتن و درزها

ترک های سطحی بتن به دلايل مختلف ايجاد می شود. علت عمده ترک های سطحی جمع شدگی بتن به دليل تبخير، گيرش يا کمبود رطوبت و يا حركت لرزشي ميلگردها و داغ بودن آن ها در هنگام بتن ريزي می باشد. بتن هايی با جمع شدگی زياد مستعد ترک خوردگی هستند به ويژه  اگر ميلگردهای موجود نتواند جلوی ترک خوردگی را بگيرد. استعداد جمع شدگی بتن دلايل مختلفی دارد که قبلاً بدان اشاره شده است اما عامل تبخير و يا کاهش رطوبت در زمان گيرش و يا پس از کسـب مقاومت مي تواند به ترتيب به جمع شدگی خميری، جمع شدگی خود به خود و جمع شدگی ناشي از خشک شدگی منجر گردد.

کاهش دمای بتن، کاهش دمای هوا، کاهش سرعت وزش باد و افزايش رطوبت نسبی محيط، کاهش تابش آفتاب      مي تواند به کاهش تبخير و ترک خوردگی مربوط به جمع شدگی خميری ناشی از آن منجر شود. شروع نگهداری رطوبتی در اسرع وقت نيز عامل موثری در کاهش ترکها است. توصيه می شود پس از ايجاد ترک ها و تا زمانی که هنوز بتن کاملاً خود را نگرفته است با اعمال فشار و ضربه توسط ماله ترک ها را مجدداً ببنديم.

برخی اوقات ترک ها در اثر عدم تعبيه درزهای کنترل (انقباض) و يا درزهای انبساط و حتی عدم تعبيه درزهای اجرايي در محل صحيح حاصل می گردد.

نفوذ يون کلر از محل ترک ها و درزهايي که به خوبی اجرا نشده اند به راحتی انجام می شود و به زمان زيادی نياز ندارد و لذا شروع خوردگی بسيار زود هنگام خواهد بود.

معمولاً محل های نفوذ يون کلر، درزهای اجرايي بد اجرا شده و هم چنين درز سرد که در اثر اجراي غلط حاصل      می شود می باشد. محل درز اجرايي بايد آماده سازی و زبر شود، سپس اشباع با سطح خشک گردد و با ريختن بتن يا ملات مناسب واسطه (به ويژه  در سطوح افقی) بتن ريزی ادامه يابد. عدم اجراي صحيح می تواند درز اجرايي را به محل مناسبی برای نفوذ يون کلر تبديل نمايد.

درز سرد Cold Joint)) وقتي حاصل می گردد که در هنگام بتن ريـــزی، لايه زيرين (قبلی) دچار گيرش شده باشد. اين اتفاق معمولاً در شرايط هوای گـرم به وفور مشاهده می شود. زمان گيرش کوتاه، ضخامت لايه بتن زياد، قدرت توليد و حمل بتن کم و گستردگی سطح بتن ريزی از جمله عواملی است که به ايجاد درز سرد می انجامد. عدم توجه به اين امر و ساماندهی حساب نشده کارگاه و وسايل ساخت وحمل و ريختن بتن بسيار رايج بوده و آفت بزرگی برای بتن ريزی در کشور ما قلمداد    می شود. افزايش زمان گيرش بتن با بکار گيری سيمآن های ديرگيرتر، کاهش دمای بتن، بکار گيری مواد کندگيرکننده و کاهش دمای مجاور حاصل می گردد. کاهش ضخامت لايه به نحوی که مغايرتی با  آيين نامه ها و اصول اقتصادی اجرايي نداشته باشـد از جملـه راه حل ها است. در نهايت افزايش توان ساخت و حمل و ريختن و تراکم بتن می تواند به اين مشکل خاتمه دهد. درز سرد يکی از بهترين   محل ها برای نفوذ يون کلر می باشد و شايد با ترک های موجود از اين نظر برابری کند.

17. نوع ميلگردها و شرايط سطحی آن

به طور کلی برخی فولادها برای خوردگی مستعدتر هستند. فولادهای پر مقاومت، فولادهای سرد نورد شده و فولادهای گرم نورد شده سرد اصلاح شده (مانند ميلگردهای سرد اصلاح شده به روش پيچاندن) از جمله فولادهايی هستند که سريعتر دچار خوردگی می شوند. ميلگردهايی با مقاومت کم تا متوسط  S₂₂₀،  S₃₀₀، S₃₅₀ و S₄₀₀ به ترتيب دارای استعداد خوردگي کم تا زياد می باشند. به هرحال چون اکثر فولادهای مصرفی در پروژه های معمول در ايران  S₃₀₀تا S₄₀₀ هستند بايد گفت استعداد خوردگی متوسطی را از اين نظر شاهد هستيم. اگر ميلگرد S₄₀₀ در اثر اصلاح سرد حاصل شده باشد مسلماً آسيب پذيرتر خواهد بود.

محل های خم شده ميلگرد به نوعی دارای خواص ميلگرد سرد نورد شده يا سرد اصلاح شده هستند. در محيط    کارگاه ها شاهد زنگ زدگی سريعتر اين محل های خم شده هستيم. ترک در محل خم موجب می شود زنگ زدگی، خيلی سريع ميلگرد را از بين ببرد.

همواره اين سؤال مطرح می شود که زنگ روی ميلگردها چه نقشی را در زنگ زدگی آتی در بتن ايفا می کند. وقتی بتن اطراف ميلگرد را می گيرد اعتقاد بر اين است که يک لايه انفعالی از اکسيد آهن ايجاد می شود که مانع خوردگی در محيط قليايی مي گردد. عواملی که مانع ايجاد اين لايه انفعالی و تماس ميلگرد با محيط قليايی بتن شود راه را برای خوردگی هموار  می نمايد. زنگ زدگی زياد به نحوی که نتوان با ناخن آنرا از سطح ميلگرد زدود مانع تشکيل لايه انفعالی می گردد. مسلماً    زنگ زدگی در حد پوسته شدن نيز چنين است و باعث خوردگی در بتن ميشود.

وجود موانعی مانند رنگ های معمولی، ضد زنگ، روغن ها، دوغاب و ملات سيمان سخت شده در اثر برخورد اين مواد به ميلگردها، آب و يخ در اطراف ميلگرد، جمع شدن آب در زير ميلگردها در اثر رو زدن آب، قير و چربي ها علاوه بر اين که مانع چسبندگی و اتصال خوب با بتن ميشود موجب زنگ زدگی آن در داخل بتن می گردد.

رنگ های خاص مانند اپوکسی، پوشش گالوانيزه و برخی پوشش های خاص می تواند به نوعی مانند خوردگی ميلگردها گردد. يکی از راه هايی که امروزه بدان توجه می شود استفاده از ميلگردهای فولادی ضد زنگ هستند. با بکارگيری اين فولادها و يا فولادهای دارای پوشش خاص می توان ضخامت پوشش روی ميلگرد را کاهش داد و عمر سازه را نيز بالا برد. عليرغم گرانی ميلگردهای فولادی ضد زنگ برخی معتقدند که استفاده از آن ها اقتصادی و مقرون به صرفه است.

17. پوشش سطحی روی بتن

يک راه حل برای کاهش نفوذ يون کلر در بتن به ويژه  در هنگامی که با بتن های مشکوک به ضعف (نفوذ پذير بودن) مواجه هستيم استفاده از پوشش سطحی بر روی بتن می باشد.

پوشش های سطحی دارای انواع مختلفی هستند. دسته اول ايجاد يک پوشش رنگ مانند بر روی بتن مي نمايند مانند اپوکسی ها، دسته دوم هم مــوادی هستند که سوراخ های سطحی را تا مقدار زيادی مسدود و پر می کنند (مانند مواد سيمانی دارای پليمر و پلي اورتان)، دسته سوم آن هايی هستند که بدون پر کردن ريزه سوراخ های سطحی بتن جهت جريان رطوبت را معکوس می نمايند و  به جای اين که رطوبت حاوی يون کلر به داخل بتن نفوذ کند رطوبت داخل بتن به خارج منتقل مي شود که اصطلاحاً به آن ها مواد قابل تنفس می گويند (مانند Siloxan – Silan).

برخی شرکت ها مدعی هستند موادی را توليد کرده اند که می تواند چندين سانتی متر به داخل بتن نفوذ کرده و ريزه سوراخ ها را پر نمايد وآن را آب بندی کند. اين ادعاها اغراق آميز و توسط مجامع علمی مستقل تأييد نشده است. به هر حال موادي كه نفوذ نم موئينه و ارتفاع موئينگي را عليرغم آب بندي تشديد نمايند، معمولاً مواد مناسبي براي ايجاد پوشش تلقي  نمي شود.

17. پوشش حفاظتی روی ميلگردها

جدا کردن ميلگرد از محيط و عايق سازی آن از نظر تماس با عوامل خورنده (هوا، رطوبت و يون کلر) يکی از راه حل های جلوگيری از خوردگی زودرس و با دوام کردن بتن مسلح می باشد. بکارگيری اپوکسی، اپوکسی غنی شده با روی و ساير مواد مناسب ديگر از نوع پوشش های حفاظتی می باشند.

اپوکسی ها روی ميلگردهای عاری از زنگ پاشيده يا ماليده شوند در حالي که برخی مواد پوششی نيازی به زنگ زدايی سطح ميلگرد ندارند.

برخی مواد مانند اپوکسی بايد به صورت کامل و بدون نقص استفاده شوند. در بستن ميلگردها و خمکاری ممکن است برخی بخش ها فاقد اپوکسی شوند که موجب خوردگی شديد و موضعی می گردد. در حالي که برخی مواد ديگر حتی اگر دارای نقص باشند (مثل فولاد گالوانيزه) در نزديکی محل نقص باز هم فولاد تا حدود زيادی از زنگ زدگی مصون می باشد.

اپوکسـی های غنی شده با روی، عايق الکتريکی نيستند لذا در تعميرات زمانی که ميلگردهای اپوکسی دار غني شده با روي در کنار ميلگردهای بدون پوشش قرار می گيرند کاتد و آند در روی دو نوع ميلگرد تشکيل نمي گردد زيرا اين پوشش ها 90 تا 95 درصد حاوی روی هستند. در حالي كه اگر از اپوكسي تنها استفاده نماييم، خوردگي در ميلگردهاي بدون پوشش به شدت تسريع مي گردد.

17. شرايط محيطی

خوردگی ميلگردها يک فرآيند شيميايی و يا بهتر است بگوييم الکتروشيميايی است. مانند ساير فرآيندهای شيميايی و الکترو شيميايی، اين فعاليت تابع شرايط محيطی به ويژه  دمــــای محيط و بتن می باشد. در هوای گرم اين فعاليت تشديد می گردد. رطوبت لازمة خوردگی است يون OH نقش مهمی را در خوردگی و تشکيل هيدروکسيد آهن بازی ميکند و آب موجود نقش الکتروليت را بازی می کند و موجب تحرک يونی نيز می شود. به همين دليل مقاومت الکتريکی بتن مرطوب و اشباع به مراتب کمتر از بتن خشک شده در هوا و آون است. البته اشباع بودن دائمی باعث کاهش نفوذ اکسيژن می گردد و صرفاً مقدار کمی اکسيژن حل شده در آب، به درون خمير سيمان (بتن) راه می يابد. در يک محيط خشک خوردگی عمـــلاً اتفاق نمی افتد. هم چنين بدون وجود اکسيژن، زنگ زدگی ميلگردها امکان پذير نيست. نفوذ اکسيژن معمولاً به عنوان نفوذ هوا در اين موارد شناخته می شود. هر چند گاز CO₂ هوا نيز عامل کربناسيون خمير سيمان سخت شده و تازه مي گردد ولی در محيط خورنده نقش اکسيژن چشمگيرتر است. به هرحال بايد گفت نفوذ CO₂ به همراه رطوبت موجود در خمير سيمان عامل کربناسيون می باشد. عمل کربناسيون به دليل کاهش قليائيت محيط و ناپايداری بلورهای ژل (C-S-H) صورت مي گيرد. كاهش PH در محيط قليايی به خودی خود استعداد خوردگــی را افزايش می دهد بنابراين در برخی موارد عامل خوردگی ميلگردها را کربناسيون بتن می دانند.

وقتی بتن کاملاً غرقاب است و معمولاً از آب دريا خارج نمی شود اکسيژن زيادی برای زنگ زدگی ميلگردها در محيط بتن حضور نخواهد داشت و خوردگی با تأخير قابل ملاحظه و سرعت کـم اتفاق می افتد. به همين دليل آيين نامه ها حداکثر نسبت آب به سيمان بتن مغروق در آب دريـا را 45/0  می دانند در حالي که در ساير شرايط در محيط خورنده اين حداکثر به 4/0 محدود می شود.

بالاتر بودن يون کلر در محيط اطراف بتن، نشت بيشتر آن را به داخل خمير سيمان و بتـن ميسر می سازد که امری بديهی و طبيعی قلمداد می شود. به هرحال برخی معتقدند که ساير شرايط محيطی مانند وجود سولفات می تواند باعث نفوذ بيشتر يون کلر گردد و بتن مدفون در خاک مرطوب حاوی سولفات و يون کلر شرايط بدتری نسبت به بتن مغروق در آب دريای شور دارد که يک علت آن را نيز می توان وجود اکسيژن و کاملاً اشباع نبودن بتن دانست.

به هرحال آزمايش ها و تجربيات نشان می دهد برای شروع فعاليت خوردگی و ادامه يافتن آن نياز به ميزان خاصی از يون کلر در محيط قليايی اطراف ميلگرد مدفون در بتن داريم. اين ميزان يون کلر از 25/0 درصد وزن سيمان بتن تا 5/0 قيد شده است و در مورد آن در منابع مختلف با توجه به تجربيات و مشاهدات گوناگون اختلاف نظر وجود دارد. اما اکثراً مقدار 35/0 تا 4/0درصد را ذکر می کنند که آستانه يون کلر برای خوردگی نام دارد و برحسب يون كلر محلول در آب به صورت درصدي از وزن سيمان قيد مي گردد. اين مقدار را با مقادير مجاز يون کلر در بتن اوليه و تازه نبايد اشتباه گرفت.

وزش باد می تواند باعث نفوذ يون کلر موجود در هوا به ويژه  در سمت خاصي از بتن گردد.

تری و خشکی مکرر مانند آن چه در منطقه جزر و مد و يا در محلی که در معرض پاشش آب دريا می باشد به شدت بر خوردگی ميلگردها تأثير می گذارد و آن را تشديد می کند. افزايش غلظت نمک ها در اين منطقه و در اختيار قرار گرفتن رطوبت و اکسيژن می تواند از علل تشديد کننده آن باشد.

17. وجود يون کلر در بتن اوليه و مصالح مصرفی

برای اين که خوردگی را به تأخير بيندازيم لازم است مقدار يون کلر محلول در آب موجود در بتن اوليه به ويژه در مناطق خورنده و برای بتن مسلح از 15/0 درصد وزن سيمان بتن کمتر باشد. اين مقدار بايد با تعيين يون کلر پودر بتن حاصله از نمونه 28 روزه نگهداری شده در آزمايشگاه و در تانک آب استاندارد بدست آيد. آبا اجازه داده است تا از جمع مقادير يون کلر موجود در مصالح (سنگدانه، آب و سيمان) درصد يون کلر بتن نيز بدست آيد (مانند BS). در حالي كه مقدار حاصله از جمع  يون هاي كلر با يون كلر موجود در بتن ابداً يكسان نخواهد بود و مقايسه آن با ميزان يون كلر اوليه محلول در آب موجود در بتن صحيح به نظر نمي رسد؛ اما به خاطر سهولت اين اجازه در آبا داده شده است.

به هرحال هر چه از اين حد فاصله بگيريم زمان شروع خوردگی را به تعويق می اندازيم. حداکثر مجاز ميزان يون کلر مصالح (سنگدانه و آب) در استاندارد  ISIRI 302 ايران (تجديد نظر مرداد 81) و آبا قيد شده است اما مهم آن است که سر جمع آن از مقدار مورد نظر تجاوز نکند. به دليل محدوديت شديد يون كلر در اين منطقه جايي براي يون كلر افزودني وجود ندارد.

 

 

بررسی کيفيت بتن با دوام در برابر خوردگی ميلگردها

برای مشخص کردن بتن با دوام در برابر خوردگی ميلگردها روش های مختلفی ارائه شده است که هر آزمايش و روش پيشنهادی به پارامتر معينی توجه دارد. آزمايش های بسيار ساده تا بسيار مشکل و پر هزينه در اين مجموعه قرار دارد و معمولاً آزمايش های دقيق رتر و معتبر تر پر هزينه و زمان بر می باشند. دست اندر کاران همواره به دنبال آزمايش های ساده، کم هزينه و سريع هستند هر چند از دقت کمتری ممکن است  بر خوردار باشند.

معمولاً آزمايش هايی معتبر تلقی می گردند که مستقيماً به مسئله خوردگی ميلگردها می پردازند. آزمايش های     غير مستقيم همواره غير معتبرتر تلقی ميشوند ولی کاربرد آن ها در دنيا رواج زيادی دارد.

آزمايش های زير از جمله اين موارد است و در هر بررسی بايد مشخص کرد که از کدام آزمايش زير بهره گرفته ايم.

1. آزمايش جذب آب حجمی اوليه 5/0 ساعته يا بيشتر (کوتاه مدت) و نهايي 24 ساعته يا بيشتر (دراز مدت) بتن طبق BS1881 Part 122 و ASTM C 642
2. آزمايش جذب آب سطحی (ISAT) بتن طبق BS 1881
3. آزمايش جذب آب موئينه بتن طبق RILEM
4. آزمايش مقاومت الكتريكي بتن
5. آزمايش نيم پيل (پتانسيل خوردگی)   ASTM C 876
6. آزمايش پتانسيل و شدت خوردگی) G 109) به روش گالوانيک

7-آزمايش شدت خوردگی به روش گالواپالس

8-آزمايش درجه نفوذ يون کلر بتن       AASHTOT259

9-آزمايش تعين عمق نفوذ يون کلر در بتن

10-آزمايش تعين پروفيل يون کلر و ضريب نفوذ آن طبق  C114  و C1218  و ASTM C1152

11-آزمايش شاخص الکتريکی توانايي بتن برای مقابله با نفوذ يون کلر طبقASTM 1202 

12-آزمايش نفوذپذيري آب تحت فشار طبق EN 12390-8 و DIN 1048 Part 5

13-آزمايش نفوذپذيري هوا تحت فشار

هرچند عنوان برخی استانداردها و يا شماره آن در بالا ذکر شده است اما اين آزمايش ها ممکن است با تغييرات اندک و يا زياد در استانداردهای ديگر نيز انجام شود که نتيجه آن الزاماً مشابه به استانداردهای ديگر نيست و از مفهوم واحد برخوردار نمی باشند.

17. آزمايش جذب آب حجمی اوليه کوتاه مدت و دراز مدت

انواع آزمايش جذب آب حجمی وجود دارد. شکل و ابعاد نمونه، طرز خشک کردن (دما و مدت)، نحوه قرارگيری در آب، دمای آب (معمولی و جوشان)، مدت قرار گرفتن در آب و نحوه گزارش نتيجه از موارد اختلاف استانداردهای مختلف     می باشد. بسياری از استانداردها برای کنترل کيفيت قطعات بتنی پيش ساخته از اين آزمايش استفاده می نمايند. مکعبی    10 ×10 و استوانه ای کوچک به قطر 5/7 تا 10 سانتی متر از اشکال و ابعاد رايج است. دمای خشک کردن نمونه ها از 40 تا 110 درجه متغير می باشد. مدت خشک کردن از 24 ساعت (دمای 110) تا 14 روز (دمای 40 تا 50) پيش بينی شده است. در برخی استانداردها نحوه خاصی برای قرارگيری در آب و ارتفاع آب روی نمونه در نظر گرفته اند. دمای آب از 20 تا جوشانيدن آب منظور می شود. مدت قرار گيری در آب قرائت های مربوط به 10 دقيقه، 30 و 60 دقيقه تا بيش از سه روز می باشد. در اکثر استانداردها تعريف جذب آب حجمی نسبت وزن آب جذب شده به وزن نمونه خشک اوليه است. لازم به ذکر است اگر بخواهيم اين ويژگی را در بتن های سبک با بتن معمولی مقايسه کنيم بهتر است نسبت حجم آب جذب شده به حجم نمونه را مد نظر قرار دهيم، به هرحال مقايسه نتايج جذب آب حاصله از آزمايش طبق استانداردهای مختلف کاملاً گمراه کننده است. برخی کتب، بتن ها را از نظر ميزان جذب آب طبقه بندی می نمايند. بطور مثال گفته می شود جذب آب اوليه مربوط به 30 دقيقه طبق BS1881 بهتر است کمتر از 2 درصد باشد تا بتنی با دوام داشته باشيم. معمولاً گفته می شود جذب آب کوتاه مدت برای کنترل دوام بتن معتبر تر است زيرا خصوصيات سطحی بتن را به نمايش می گذارد.

آيين نامه پايايي ايران حداكثر جذب 5/0 ساعته بتن 28 روزه را طبق روش انگليسي در شرايط مختلف جنوب كشور بين 2 تا 4 درصد داده است.

17. جذب آب سطحی

اين آزمايش عمدتاً در انگليس کاربرد دارد و جذب يک جهته را در روی نمونه خاص در منطقه محدود اندازه گيری   می نمايند. نوع خشک کردن اوليه بتن، زمان و وسايل مربوطه در اين استاندارد مشخص شده است. اين آزمايش عملاً در ايران کاربرد کمی دارد.

17. جذب آب موئينه بتن

بسياری معتقدند مکانيسم جذب آب بتن در مناطق مرطوب، جزر و مد و پاشش آب يا شالوده های واقع در منطقه خشک و بالای سطح آب با مکانيسم جذب موئينه شباهت دارد. Rilem آزمايش جذب آب موئينه را بر روی نمونه های مکعبی 10 سانتی متری بصورت زير توصيه ميشود.

نمونه ها در دمای 40 تا 50 در آون خشک می شوند سپس چنان در بالای سطح آب قرار می گيرد که 5 ميلی متر آن داخل آب باشد. در زمان های مختلف و ترجيحاً پس از 3، 6، 24 و 72 ساعت وزن نمونه اندازه گيری و وزن آب جذب شده تعيين می شود. سپس وزن آب (حجم آب) بر سطح نمونه (حدود Cm²100) تقسيم می گردد تا ارتفاع معادل آب جذب شده بدست آيد. i برحسب ميلي متر مي باشد.

 Cثابت جذب موئينه و S ضريب جذب موئينه است.

 اين مقادير از برازاندن خطی بر نقاط بدست آمده در صفحه مختصات  بدست می آيد.

هر کدام از اين پارامتر ها دارای مفهوم خاصی است ولی S اهميت بيشتری دارد و آهنگ جذب را نشان می دهد و هر چه کمتر باشد بهتر است. در انتهای آزمايش گاه نمونه را شکسته و ارتفاع واقعی جذب آب را بطور متوسط بدست می آورند و برای اين منظور در آب ماده رنگی (مانند لاجورد) می ريزند. ارتفاع زياد موئينه نشانه خوبی برای بتن نيست. در واقع بتن هايی که خلل و فرج ريزي دارند ممکن است ارتفاع موئينه زيادی داشته باشند و اين نکته مهمی است که معمولاً در مفهوم نفوذ پذيری در برابر آب، خلل و فرج ريزتر مطلوب تر تلقی می شوند.

17. آزمايش مقاومت الکتريکی بتن

خوردگی پديده الکترو شيميائی است. عملاً ميلگرد به صورت آند و بتن کاتد می شود و يک جريان الكتريکی بين ميلگرد و سطح بتن بوجود می آيد. مسلماً در اين حالت تحرک يون ها را شاهد هستيم. هر چه اين حرکت بيشتر و سهل تر انجام شود به مفهوم آنست که مقاومت در برابر تحرک يونی کمتر است و با هدايت الکتريکی بتن بيشتر می باشد. بنابراين بايد گفت يکی از راه های ساده آزمايش دوام بتن، تعيين مقاومت ويژه الکتريکی آن می باشد.  مقاومت الکتريکی بتن نيز مانند مقاومت هر جسم مرکب ديگر تابع اجزاي آن و ارتباط اجزا با يکديگر است. مقاومت الکتريکی سنگدانه ها و خمير سيمان سخت شده و نسبت مقدار هر يک در بتن و هم چنين کيفيت وجه مشترک (ناحيه انتقالی) و مصرف افزودني های پودری معدنی تأثير زيادی در مقاومت الکتريکی بتن دارد. وجود رطوبت و اشباع بودن مقاومت الکتريکی را کم می کند. وجود ترک های ريز که با آب پر شود به شدت مقاومت الکتريکی را کاهش می دهد. حتی اگر به جای آب از محلول آب نمک يا آب دريا استفاده کنيم افت شديدی در مقاومت الکتريکی مشاهده خواهيم نمود. بنابراين سعی می شود مقاومت الکتريکی بتن های اشباع با آب نمک يا آب دريا اندازه گيری شود. اندازه گيری مقاومت الکتريکی ساده است. کافی است دو صفحه برنجی يا مسی را کاملاً در تماس با سطح نمونه بتن قرار دهيم و با يک اهم متر مخصوص، مقاومت الکتريکی را بدست آوريم. اما اين مقاومت الکتريکی بايد بدون توجه به اثر ابعاد گزارش شود يعنی بايد مقاومت ويژه الکتريکی تعيين و اعلام گردد تا بتوان آن را با ساير بتن ها مقايسه نمود. برای اين منظور از رابطه زير استفاده می شود.

r_c مقاومت ويژه الکتريکی بتن بر حسب اهم متر ، R مقاومت الكتريكي قرائت شده از دستگاه ، A سطح نمونه (سطح تماس صفحه برنجي با بتن) و L  فاصله بين دو صفحه تماس (طول نمونه) مي باشد.

اعتقاد بر آن است که هرچه مقاومت ويژه الکتريکی بيشتر باشد بتن با دوام تر و مطلوب تری داريم.

مقاومت ويژه الکتريکی (اهم متر)  بتن اشباع	نوع بتن از نظر دوام در برابر خوردگی
بيشتر از 200	عالی
200 -120	خوب
120- 50	متوسط
کمتر از 50	ضعيف

برای اتصال مناسب صفحه برنجی با بتن معمولاً لايه نازکی از خميــر سيمان نسبتاً شل را بکار می برند و صفحه را با فشار به خمير سيمان و سطح بتن چسبانيده و اندازه گيری را به انجام می رسانند.

مي توان گفت هيچ آزمايشی به سادگی و اعتبار اين آزمايش برای تعيين کيفيت بتن به ويژه از نظر تحرک يون کلر و OH در داخل بتن نمی باشد. اما جالب است بدانيم اين آزمايش هنوز دارای دستورالعمل استانداردی نيست. هم چنين اختلاف نظر علماي بتن برای اندازه گيری R  (مقاومت اهمی) و Z (مقاومت ظاهری با در نظر گرفتن اثر القائی و خازنی) بحث برانگيز است. برخی اعتقاد دارند کافی است R را به سادگی اندازه گيری کنيم و برخی معتقدند که در بتن اثر خازنی وجود دارد و بايد وسايلی را بکار برد که بتواند Z را مشخص نمايد (به ويژه در بتن های ميکروسيليس دار)، برخی نيز معتقدند که تفاوت چندانی بين Z و R عملاً وجود ندارد.

اميد است در آينده بتوان برای کنترل دوام بتن از اين آزمايش سريع و کم هزينه استفاده نمود و بايد دانست الزاماً مقاومت فشاری بيشتر به معنای مقاومت ويژه الکتريکی نمی باشد.

بتن های حاوی ميکروسيليس بسته به ميزان ميکروسيليس، مقاومت الکتريکی 3 تا 10 برابر مقاومت الکتريکی بتن مشابه ولی بدون ميکروسيليس را دارا است در حالي که مقاومت فشاری بتن ممکن است  فقط 5 تا 15 درصد افزايش يابد. البته بايد گفت اندازه گيری مقاومت ويژه الکتريکی بتن سخت شده داخل قطعه کار دشواری است.

اگر ميلگرد و بتن را مانند يک مدار برقی در نظر بگيريم اختلاف پتانسيل، مقاومت و شدت جريان در آن وجود دارد. بديهی است هر چه مقاومت الکتريکی بيشتر شود شدت جريان کمتر می گردد و شدت خوردگی نيز کم می شود. ضمن اين که مقاومت الکتريکی بيشتر، آغاز خوردگی را به تأخير می اندازد.

برخی اعتقاد دارند بايد مقاومت الکتريکی بتن سطحی (پوشش روی ميلگرد) را اندازه گيری کرد که منطقی بنظر می رسد.

17. آزمايش نيم پيل (Half Cell)

همان گونه که گفته شد واقعاً يک جريان الکتريکی در بتن مسلح وجود دارد. پس بايد بتوان آن را اندازه گيری نمود. اگر يک سر سيم را به ميلگرد وصل کنيم و سر ديگر سيم را به کمک يک الکترود به سطح بتن مرطوب بچسبانيم و در اين فاصله ولت متری را قرار دهيم، اختلاف پتانسيل را بر صفحه دستگاه مشاهده می نماييم که در حدود چند ده تا چند صد    ميلی ولت است.

بسته به نوع الکترود مصرفی، ولتاژ قرائت شده متفاوت خواهد بود و قابل تبديل به يکديگر می باشند، آزمايش نيم پيل دارای دستور العمل استاندارد برای کارگاه می باشد اما دستور استاندارد آزمايشگاهی ندارد. در کارگاه ASTM الکترود          مس ـ سولفات مس را توصيه کرده است و در آزمايشگاه معمولاً از الکترود کالومل اشباع استفاده ميشود. در اين حالت حدود 75 ميلي ولت بايد به نتايج اضافه كرد تا ولتاژ معادل الكترود مس ـ سولفات مس بدست آيد.

ASTM  C876 شروع فعاليت خوردگی را به صورت احتمالی و بشرح ذيل مشخص کرده است.

احتمال شروع فعاليت خوردگی	اختلاف پتانسيل V با الکترود مس ـ سولفات مس (mv)
بيش از 90 درصد	350< V
حدود 50 درصد	200< V <350
کمتر از 10 درصد	V < 200

در اين آزمايش بايد ميلگردها تداوم داشته باشند و قطع در آن ها باعث اختلال در نتايج می گردد. بايد دانست که اين آزمايش فقط اختلاف پتانسيل موجود را به دست می دهد که پتانسيل خوردگی نام دارد و به هيچ وجه آهنگ خوردگی يا ميزان خوردگی ميلگرد را به نمايش نمی گذارد.

در آزمايش های آزمايشگاهی معمولاً ميلگردی را داخل يک استوانه بتنی قرار می دهند و بخش عمده ای از بتن را در داخل آب دريا يا آب نمک (با غلظت های متفاوت) می گذارند و يک سر سيم را به ميلگرد خارج از آب و الکترود را داخل آب دريا يا آب نمک قرار می دهند و ولتاژ را قرائت می کنند.

اين آزمايش مستقيماً کيفيت بتن را بدست نمی دهد فقط می توان کيفيت بتن را در مقايسه با يکديگر ارزيابی کرد ونشان داد کدام نمونه زودتر و کدام يک ديرتر فعاليت خوردگی را آغاز می نمايند.

آزمايش نيم پيل و ارقام ذکر شده فقط برای ميلگردهای بدون پوشش (گالوانيزه، اپوکسی و….) کاربرد و مفهوم دارند و برای ميلگردهای پوشش دار و ضعيت متفاوت خواهد بود.

17. آزمايش پتانسيل و شدت خوردگی گالوانيکی (ASTM  G109)

هر چند دستور آزمايشگاهی فوق به صورت استاندارد برای تعيين تأثير افزودني ها بر خوردگی ميلگرد ارائه شده است اما اين آزمايش را با تغييرات خاص می توان برای تعيين کيفيت دوام بتن نيز به خوبي بکار برد.

در يک منشور بتنی دو رديف ميلگرد در بالا و پائين قرار داده می شود که سر و ته آن ها مارپيچ شده است و بين آن ها يک مقاومت 100 اهمی قرار دارد. در بالای منشور يک حوضچه چسبانيده مي شود 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 مي توان اختلاف پتانسيل و مقاومت الکتريکی را بدست آورد (با وجود مقاومت 100 اهمی يا بدون آن) هم چنين 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 اين که 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 mA بدست می آورد (از تقسيم اختلاف پتانسيل به مقاومت) و سپس مقدار کل جريان بر حسب کولن با عنايت به رابطه زير بدست می آيد. از تقسيم شدت جريان به سطح جانبی ميلگرد نيز شدت خوردگی بر حسب mA/Cm² حاصل می شود. بالا بودن شدت خوردگی و        هم چنين کل جريان می تواند نشان دهنده کيفيت پائين بتن باشد.

آزمايشG109 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 حالي كه در آزمايش تغيير يافته، بتن مورد نظر طبق طرح اختلاط پروژه ساخته مي شود و مي توان از اپوكسي براي اندود كردن سطوح جانبي بهره گرفت و يا بدون اپوكسي آزمايش را به انجام رساند.

به هرحال 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.

17. آزمايش پتانسيل و شدت خوردگي به روش گالواپالس

در اين آزمايش نيز نمونه هايي شبيه به آزمايش نيم پيل تهيه ميشود و يا مي توان 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 مي شود. 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.

17. آزمايش تعيين عمق نفوذ يون كلر

در اين آزمايش نمونه هايي كه در معرض يون كلر بوده اند (آزمايشگاهي يا كارگاهي) را بريده و مقطع را در معرض پاشش محلول نيترات نقره قرار مي دهند. پس از مدتي محل حاوي يون كلر سفيد شيـــري شده و با گذشت زمان سياه       مي شود و مي توان عمق نفوذ يون كلر را با دقت كمتر از 2/0 ميلي متر اندازه گيري نمود. مسلماً در اين آزمايش بايد نمونه هاي اوليه تقريباً 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 قابل تعيين نيست.

17. آزمايش تعيين پروفيل يون كلر و تعيين ضريب نفوذ

اين آزمايش يكي از مهمترين و مشكل ترين آزمايش هاي موجود است كه به تعيين پروفيل يون كلر و ضريب نفوذ آن مي انجامد. وقتي نمونه اي در آزمايشگاه يا محل و هم چنين قطعه بتني در محل در معرض يون كلر به ويژه در مدت طولاني قرار گيرد مي توان 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 مي شود. براي تهيه پودر بتن و آمـاده سازي آن از دستور ASTM C1152 (يون كلر محلول 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 مي شود. اين روش بسيار دقيق است و تا كنون روش ديگري با اين دقت ابداع نشده است.

معمولاً نتيجه اين آزمايش به صورت درصد يون كلر در بتن و يا درصد يون كلر بتن نسبت به وزن سيمان گزارش     مي گردد. محدوديت يون كلر در بتن اوليه و يا گزارش يون كلر بتن قديمي، به صورت درصد نسبت به وزن سيمان بيان مي شود و بايد مشخص گردد طبق كدام روش (محلول در اسيد يا محلول در آب) انجام شده است.

براساس نتيجه حاصله، پروفيل يون كلر رسم مي گردد. 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، مي توان 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 مي شود كه نتايج متفاوتي را بدست مي دهد. افزايش ضريب انتشار نشانه نفوذپذيري بيشتر بتن در برابر يون كلر است.

17. آزمايش درجه نفوذ (مقاومت) بتن در برابر يون كلر

طبق AASHTO T259 كه يكي از قديمي ترين روش هاي آزمايش مربوط به نفوذ يون كلر مي باشد صرفاً مقاومت و درجه نفوذ در برابر يون كلر بدست مي آيد و نمي تواند 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 آن مي ماند. پس از 90 روز، دال ها خشك شده و نمك روي آن پاك مي شود. از دال ها سه نمونه بايستي از عمق هاي 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 آن بايد گزارش گردد.

17. 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 سوز آور قرار دارد. مقدار كل جريان برحسب كولمب نمايانگر مقاومت بتن در برابر نفوذ يون كلر است و به صورت زير طبقه بندي مي شود.

نفوذ پذيري بتن در برابر يون كلر	جريان عبوري (كولمب)
زياد	بيش تر از 4000
متوسط	4000-2000
كم	2000-1000
خيلي كم	1000-100
ناچيز	كمتر از 100

در آيين نامه پايايي ايران حداكثر مقدار جريان بسته به شرايط حاكم بر محيط 3000-2000 كلمب داده شده است.

17. نفوذ آب تحت فشار

در اين روش نمونه مكعبي به مدت معيني تحت فشار معين در معرض نفوذ آب قرار مي گيرد و سپس مقدار نفوذ آب بر حسب ميلي متر در بتن خشك پس از شكستن آن بدست مي آيد. روش آلماني و اروپايي تفاوت هاي مختصري با يكديگر دارند. آيين نامه پايايي ايران حداكثر نفوذ آب را در شرايط محيطي مختلف جنوب كشور 50-10 ميلي متر داده است.

17. نفوذ هوا تحت فشار

در اين آزمايش نمونه استوانه اي با قطر و ارتفاع مشخص تحت فشار هوا يا گازهاي خاص قرار مي گيرد و ميزان نفوذ اين گازها اندازه گيري مي شود و ضريب نفوذپذيري بدست مي آيد.

به جاي هوا يا گاز از نفوذ جيوه نيز در بتن بهره گيري مي شود. اين آزمايش ها به وسايل خاصي احتياج دارد و در ايران رايج نيست.

در پايان همان گونه كه ديده مي شود آزمايش هاي متعددي براي كنترل دوام بتن به ويژه  در برابر يون كلر ابداع شده است كه بخشي از آن ها در ايران رايج تر مي باشد. آزمايش هاي ديگري نيز در كشورهاي مختلف دنيا مانند ژاپن و كشورهاي اسكانديناوي وجود دارد و هنوز اين آزمايش ها در مراحل گسترش و توسعه هستند. از جمله مشكلات كار اين است كه هنوز ارتباط دقيقي بين نتايج آزمايش ها و بحث خوردگي بدست نيامده است تا بتوان عمر قطعه را تعيين كرد. ضريب نفوذ يون كلر و يا  آزمايش هاي شدت خوردگي از همه آزمايش ها كاربردي تر هستند و مي توان بر اساس آن ها عمر را تخمين زد.

با اين حال خوردگي نياز به سه عنصر يون كلر، رطوبت و اكسيژن دارد و وجود هر كدام به تنهايي نمي تواند خوردگي در ميلگرد بتن بوجود آورد. برخي معتقدند  قليائيت بتن نيز در شروع خوردگي موثر است كه منطقي به نظر مي رسد بنابراين با نتايجي كه از اين آزمايش ها بدست مي آيد نمي توان دقيقاً دوام را تخمين زد.

توصيه مي شود تا دستيابي به پيشرفت هاي علمي بيشتر در اين زمينه از ضوابط آئين نامه اي استفاده گردد. سعي شده است نرم افزارهايي براي تخمين عمر سازه هاي بتن مسلح تهيه شود كه در آن ها 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 مي شود نقايص نرم افزارهاي قبلي اصلاح گردد.