آزمایش تعیین مقاومت الکتریکی بتن

جستجوی کلمه آزمایش تعیین مقاومت الکتریکی بتن در سایت کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران با کد 1375

 

 

 

آزمایش تعیین مقاومت الکتریکی بتن

 

7. آزمون های دوام

خرابی بتن سازه ممکن است ناشی از اثرات شیمیایی و فیزیکی محیطی بر خود بتن یا آسیب ناشی از خوردگی فولاد تعبیه شده است. آزمون‌هایی که در این فصل ذکر می‌شود در درجه اول مربوط به ارزیابی مشخصات موادی است که احتمالاً مقاومت در مقابل این خرابی را تحت تاثیر قرار می‌دهد و اگر روی دهد به شناسایی دلایل و وسعت آن کمک می‌کند. این آزمون‌ها در جدول 3.1 خلاصه شده است هرچند آزمون‌های شامل تحلیل شیمیایی یا پتروگرافی (از جمله عمق کربناسیون، و میزان سولفات و کلراید) به طور مفصل در فصل 9 بررسی می شود. سایر آزمون‌های مرتبط در رابطه با یکپارچگی و عملکرد سازه در فصل 8 بیان می‌شود و انتخاب آزمون در بخش 3.4.1 از فصل 1 مورد بحث قرار گرفته است.

دلایل اصلی متلاشی شدن بتن عبارتند از: حمله سولفات، واکنش قلیایی – سنگدانه، ذوب و انجماد، سایش و آتش‌سوزی. خوردگی آرماتور یک فرآیند الکتروشیمیایی است که مستلزم وجود رطوبت و اکسیژن است و تنها زمانی ممکن است روی دهد که تأثیر فرونشانی سیالات منفذدار قلیایی در ماتریس اطراف آن عمدتاً با کربوناسیون یا کلریدها از بین رفته باشد (150). بنابراین، وجود رطوبت و توانایی آن در ورود به بتن و حرکت در آن ویژگی‌های مهمی است زیرا هم سولفات و هم کلریدها که برای واکنش‌های حرکتی و قلیایی-سنگدانه به رطوبت نیاز دارند نمی‌تواند در بتن خشک روی دهد. میزان کربوناسیون به نفوذپذیری گاز بستگی دارد و همچنین تحت تأثیر میزان رطوبت است. بنابراین آزمون‌هایی که جذب آب و گاز یا نفوذپذیری و میزان رطوبت را ارزیابی می کنند با توجه به دوام، اهمیت زیادی دارند. برنامه ریزی و تفسیر یک پژوهش مربوط به خوردگی معمولی در پیوست A7 خلاصه شده است.

1.7 خوردگی آرماتور و فولاد پیش‌تنیده

خوردگی فولاد تعبییه شده در حال حاضر احتمالاً دلیل اصلی خرابی سازه‌های بتنی است و می تواند به تضعیف سازه به دلیل از دست دادن برش عرضی فولاد، رنگ گرفتن سطح و ترک خوردگی یا پوسته پوسته شدن منجر شود. در برخی موارد، ورقه ورقه شدن داخلی ممکن است روی دهد. مؤلفان زیادی فرآیند خوردگی را با جزئیات بیان کرده‌اند اما شکل 1.7 به طور ساده آن را خلاصه کرده است.

این فرایند ممکن است شامل سلول های “ریز خوردگی” محلی باشد که ایجاد حفره در آن می تواند برش عرضی نواری را با نمود خارجی اندک به شدت کاهش دهد یا سلول های “درشت خوردگی” که احتمالاً مخرب تر بوده و شناسایی آن‌ها به دلیل گسترش زنگ زدگی فولاد آسان‌تر است (151).

شکل 1.7 فرآیند خوردگی اساسی آرماتور فولادی در بتن.

توسعه مناطق آند و کاتد در سطح یک میله آرماتور فولادی به انتقال یون ها در درون روکش بتن و انتقال الکترون‌ها در طول این میله و در نتیجه جریان خوردگی می‌انجامد. سرعت وقوع خوردگی با سرعت واکنش‌های آند یا کاتد یا با سهولت انتقال یون‌ بین آن‌ها، کنترل خواهد شد. بنابراین یک بتن نفوذناپذیر معمولاً مرتبط با یک مقاومت الکتریکی بالا، جریان یونی را محدود خواهد کرد و بنابراین میزان خوردگی کمی را در پی دارد. یک منطقه روکش ضخیم و نفوذناپذیر نیز دسترسی منطقه کاتد به اکسیژن را محدود خواهد کرد و به علاوه، میزان خوردگی را کاهش می‌دهد.

وجود فعالیت خوردگی را می توان اغلب با اندازه گیری پتانسیل الکتروشیمیایی در سطح بتن با توجه به نیم سلول مرجع شناسایی کرد. این آزمون‌ را می توان همراه با اندازه‌گیری مقاومت الکتریکی ناحیه روکش بتن برای ارائه نشانه‌ای از میزان احتمالی فعالیت خوردگی بکار برد. یا اینکه، میزان خوردگی را می توان مستقیماً با چند روش الکتروشیمیایی دگرگونی اندازه‌گیری کرد. رایج ترین این روش‌ها، اندازه‌گیری مقاومت قطبش خطی است. اندازه‌گیری ساده ضخامت روکش بتن نیز راهنمای دوام مورد انتظار یک سازه بتنی تقویت شده یا مسلح را ارائه خواهد کرد.

1.1.7 اندازه گیری روکش الکترومغناطیسی

روش‌های الکترومغناطیسی معمولاً برای تعیین محل و روکش برای آرماتور تعبیه شده در بتن بکار می رود. دستگاه هایی که با باتری کار می‌کند و از نظر تجاری برای این منظور در دسترس است معمولاً معروف به کاورمتر معروف است. طیف وسیعی از آن‌ها از نظر تجاری در دسترس بوده و استفاده از آنها در بخش 204 BS1881 آمده است.

1.1.1.7 نظریه، تجهیزات و کالیبراسیون: اصل اساسی این است که وجود فولاد، میدان یک الکترومغناطیس را تحت تأثیر قرار می دهد که ممکن است شکل یک القاگر مغزه آهنی از نوعی که در شکل 2.7 نشان داده شده است را به خود بگیرد. یک جریان متناوب از یکی از کویل ها عبور می کند در حالی که جریان القاء شده در کویل دیگر تقویت و اندازه‌گیری می شود. رأس جستجو ممکن است در واقع شامل یک سیستم کویل واحد یا چندگانه باشد با توجه به اینکه اصل فیزیکی مستلزم اثرات جریان گردابی یا القای مغناطیسی است. ابزارهای جریان گردابی شامل اندازه‌گیری تغییرات امپدانس است و تحت تأثیر تمام فلزات رسانا قرار می‌گیرد و ابزارهای القای مغناطیسی شامل اندازه‌گیری ولتاژ القایی است و به مواد غیرمغناطیسیچندان حساسیت ندارد.

تأثیر فولاد بر جریان القایی با توجه به مسافت، غیرخطی است و همچنین تحت تأثیر قطر میله قرار دارد که کالیبراسیون را دشوار می کند. انواع ساده کاورمتر که معمولاً مورد استفاده است (شکل 3.7) با استفاده از دو محدوده برای پوشش، معمولاً 40-0 میلی متر و 100-40 میلی متر بر این مساله غلبه می کند. مقیاس کالیبراسیون در نوارهای مربوط به روکش متغیر مشخص می شود و این امر با تأثیر قطر آرماتور مطابقت دارد. میله‌های کوچک یک خوانش در انتهای بالایی نشان می دهد اما میله‌های بزرگ یک خوانش در انتهای پائینی یک نوار خاص نشان می دهد زیرا تأثیر قطر بر طیفی از اندازه های میله از 32-10 میلی متر نسبتاً کم است. اگر بخواهیم میله‌های کمتر از 10 میلی متر یا بیشتر از 32 میلی متر اندازه‌گیری کنیم، کالیبراسیون ویژه‌ای ممکن است لازم باشد و می‌توان از مقیاس خطی که معمولاً ارائه می‌شود استفاده کرد. نسخه های اصلاح شده دیگر از این نوع ابزار شامل مدارات الکترونیکی پیچیده تر و خروجی دیجیتالی است که در دسترس است و می‌تواند قطر بار را منظور کرده و همچنین میله‌ها را در یک عمق بیشتر (در برخی موارد تا 300 میلی متر) شناسایی کند. این ابزارها گران‌تر از تجهیزات پایه است که در بالا ذکر شد. شکل 4.7 چنین نسخه‌ای را نشان می‌دهد. یک مدل ریزپردازنده که نوع فولاد را در نظر می‌گیرد و از امکان هشدار صوتی «پوشش کم» برخوردار است نیز در دسترس است (شکل 5.7).

شکل 2.7 مدار کاورمتر ساده معمولی.

شکل 3.7 کاورمتر ساده معمولی.

شکل 4.7 پرفومتر 3 (عمس اهدایی شرکت استیونگ انگلستان).

شکل 5.7 میکرو کاورمتر.

پیشرفت‌های اخیر در تجهیزات کاورمتر به مدل‌های متعددی منجر شده است که در هرجا که شناخته نشده است، روکش میله و خود قطر میله را ارزیابی می کند. این کار با استفاده از یک بلوک فاصله‌گذار (153) یا با استفاده از یک راس جستجو تخصصی انجام می شود (شکل 4.7). توانایی اسکن یک کاورمتر در سطح بتن و ثبت مداوم خروجی در دیتا لاگر نیز اخیرا برای نمایش گرافیکی بعدی در دسترس قرار گرفته است.

کالیبراسیون پایه این ابزار مهم است و بخش 204 BS 188 روش های جایگزین متعددی را پیشنهاد می‌کند. این روش‌ها شامل استفاده از منشور آزمایشی از بتن سیمانی عادی پورتلند است. میله آرماتور تمیز راست از نوع مناسب برای تصویر انداختن از منشور و ارائه طیفی از پوشش ها تعبیه می‌شود که می توان با قاعده فولاد برای مقایسه با خوانش‌ سنج ان را دقیقا اندازه‌گیری کرد. در روش‌های دیگر میله با محل مناسب در هوا دقیقا اندازه گیری می‌شود. در همه روش‌ها لازم است از اثرات خارجی بر میدان مغناطیسی اجتناب کرد. تحت این شرایط، دقت این ابزار باید تا 5٪± یا 2 میلی متر باشد، هر کدام که بیشتر است.

بررسی کالیبراسیون در محل نیز با توجه به نوع میله و بتن درگیر در پژوهش انجام می شود. در این بررسی ممکن است حفاری سوراخ‌های آزمایشی در طیفی از مقادیر پوشش‌ها برای اثبات خوانش‌ها و در صورت لزوم تنظیم مجدد دستگاه یا توسعه یک رابطه کالیبراسیون مجزا انجام گیرد.

انتظار می‌رود توسعه دیگری نوع جدیدی از کاورمتر مبتنی بر اصل نشت شار مغناطیسی را ارائه کند. میدان مغناطیسی جریان مستقیم عمود بر محور میله آرماتور از طریق یک پیوند سطحی تنظیم می شود که تا حدی میله را مغناطیسی می کند. یک سنسور که از یک قطب پیوند به قطب دیگر حرکت می‌کند، میدان نشت مغناطیسی القایی را شناسایی می کند که می توان برای تعیین عمق و قطر میله از آن استفاده کرد. نشت شار مغناطیسی نیز می‌تواند شناسایی یک کاهش در مقطع میله آرماتور را میسر کند مانند کاهشی که ناشی از خوردگی شدید حفره‌ای است. تلاش هایی برای استفاده از هوش مصنوعی شبکه عصبی برای ساده کردن تفسیر نتایج صورت گرفته است.

2.1.1.7 روال کار: اکثر کاورمترها شامل یک واحد حاوی منبع توان، تقویت‌کننده و متر و یک واحد جستجوی مجزا حاوی الکترومغناطیس است که با یک کابل به واحد اصلی متصل است. خوانش در حال کار صفر می شود و واحد جستجوی دستی در سطح بتن مورد آزمون حرکت می کند. وجود آرماتور در محدوده کاری این دستگاه با حرکت سوزن نشانگر یا مقدار دیجیتالی مشخص خواهد شد. سپس واحد جستجو حرکت می کند و می چرخد تا حداکثر خوانش بدست آید و این موقعیت مطابق با محل میله (حداقل پوشش) خواهد بود. در برخی از ابزارها، خروجی صوتی درجه متغیر به کمک آن می‌آید. سپس سوزن یا خروجی پوشش را در مقیاس مناسب مشخص خواهد کرد در حالی که جهت میله با خط محور واحد جستجو موازی خواهد بود. استفاده از فاصله‌گذار نیز ممکن است برای بهبود دقت اندازه‌گیری پوشش‌های کمتر از 20 میلی متر ضروری باشد.

3.1.1.7 قابلیت اطمینان، محدودیت‌ها و کاربردها: هرچند این ابزار را می توان دقیقا برای میله‌های آرماتور خاص کالیبره کرد (بخش 1.1.1.7)، در اکثر شرایط عملی، دقتی که می توان بدست آورد به طور قابل توجهی کاهش خواهد یافت. عواملی که به احتمال زیاد علت این کاهش دقت است بر میدان مغناطیسی در محدوده سنجش‌گر ناثیر می گذارد و عبارتند از:

(الف) حضور بیش از یک میله آرماتور: همپوشی، فولادهای عرضی به عنوان یک لایه دوم یا میله‌های با فاصله نزدیک (کمتر از سه برابر پوشش) می تواند نتایج گمراه کننده‌ای به بار آورد. در برخی از دستگاه‌ها، یک پروب نقطه‌ای کوچک غیر جهت‌دار را می توان برای بهبود تمایز بین میله‌های با فاصله نزدیک و یافتن میله‌های جانبی بکار برد.

(ب) سیم های گره فلزی: وقتی این سیم‌ها وجود دارد یا وجود آن‌ها محتمل است، خوانش‌ها باید در فواصلی در امتداد خط آرماتور گرفته شده و میانگین آن‌ها گرفته شود.

(پ) تغییرات در میزان آهن سیمان، و استفاده از سنگدانه‌ها با خواص مغناطیسی می تواند سبب کاهش شناسایی پوشش ها شود.

(ت) ادعا می‌شود روکش سطحی اکسید آهن روی بتن، ناشی از استفاده از قالب فولادی موجب می‌شود پوشش آرماتور به طور قابل توجهی کم برآورد شود و باید در برابر آن محافظت شود.

بخش 204 BS 1881 حاکی از آن است که دقت متوسط در محل در روکش‌های کمتر از 100 میلی متر حدود 15٪± را می توان با حداکثر 5± میلی متر انتظار داشت و باید به خاطر داشته باشیم مقیاس‌های کالیبراسیون به طور کلی مبتنی بر میله های فولادی گرد ساده با اندازه متوسط در بتن سیمانی پورتلند است. اگر بخواهیم از این ابزار در هر کدام از شرایط زیر استفاده کنیم، کالیبراسیون مجدد ویژه‌ای باید انجام گیرد:

(الف) آرماتور به قطر کمتر از 10 میلی متر، فولاد با کشش بالا یا میله های تغییر شکل یافته: در این موارد، پوشش معین شده احتمالاً بیشتر از مقدار واقعی است. این امر همچنین در صورتی مصداق خواهد داشت که میله‌ها خمیده باشد و از اینرو با هسته الکترومغناطیس موازی نباشد.

(ب) سیمان‌های ویژه از جمله سیمان دارای آلومینای بالا، یا رنگدانه های افزوده: در این موارد، پوشش معین شده احتمالاً کمتر از مقدار واقعی خواهد بود.

(پ) آرماتور به قطر بیش از 32 میلی متر ممکن است در برخی مدل های کاورمتر مستلزم کالیبراسیون مجدد باشد.

برآوردهای قطر میله تنها در دو اندازه میله امکانپذیر خواهد بود. محدوده دمای عملیاتی کاورمتر نیز به طور کلی نسبتاً کوچک است و کعملکرد مدل‌هایی که با باتری کار می‌کند معمولاً در دماهای زیر نقطه انجماد رضایت بخش است که می تواند به طور جدی کاربرد میدانی آنها را در زمستان محدود کند. ثبات در خوانش در برخی انواع ابزار می تواند مسئله ساز باشد و بررسی مکرر صفر ضروری است.

قابل اطمینان‌ترین کاربرد این روش در مکانیابی آرماتور در محل است و پوشش اعضایی که اندکی تقویت شده است اندازه‌گیری خواهد شد. با افزایش پیچیدگی و مقدار آرماتور، ارزش آزمون به طور قابل توجهی کاهش می یابد (155) و در مناطقی که سنگدانه‌ها ممکن است خواص مغناطیسی داشته باشد باید دقت ویژه‌ای به خرج داد. مالوترا (50) کاربرد آن در بررسی کیفیت بتن پیش ساخته را شرح داده است که در آن مقیاس خطی کالیبره می شود تا تعیین طیف قابل قبولی از مقادیر برای کنترل منظم اجزاء میسر شود. اسنل، والاس و راتلج (156) نیز برنامه های نمونه برداری مفصلی را برای پژوهش در محل بررسی کرده و برای چنین موقعیت‌هایی یک روش آماری را توسعه داده‌اند. آلدرد (157) تعدادی از کاورمترهای مختلف را در آرماتور فولادی متراکم مقایسه کرده و ضرایب اصلاح را ارائه می‌کند که می توان برای تطبیق خطاهای اندازه گیری به کار برد.

2.1.7 اندازه گیری پتانسیل نیم سلول

این روش در سالهای اخیر توسعه یافته و وقتی خوردگی آرماتور محتمل باشد با موفقیت بطور گسترده بکار می‌رود و معمولاً شامل اندازه‌گیری پتانسیل فولاد آرماتور تعبیه شده نسبت به یک نیم سلول مرجع واقع در سطح بتن است که در شکل 6.7 نشان داده شده است. این روش در ASTM C876 (158) آمده است.

7.1.2.1. تئوری، ابزار و روند کار. نیم سلول مرجع معمولاً یک  سلول سولفات مس / مس یا کلرید نقره / نقره است اما ترکیبات دیگری بکار می‌رود (159). انواع مختلف سلول مقادیر مختلفی از پتانسیل سطح تولید کرده و اصلاح نتایج در یک سلول استاندارد مناسب ممکن است در هنگام تفسیر ضروری باشد. بتن مانند یک الکترولیت عمل می کند و منطقه آند خوردگی آرماتور فولادی در مجاورت نزدیک نقطه آزمون را می‌توان از نظر تجربی با اختلاف احتمالی اندازه گیری شده با ولت‌سنج دارای امپدانس بالا ارتباط داد.

شکل 7.6.  اندازه گیری پتانسیل آرماتور.

جدا کردن پوشش بتن برای ایجاد تماس الکتریکی با آرماتور فولادی معمولاً ضروری است. این اتصال بسیار مهم است و یک پیچ self-tapping توصیه می شود اما پیوستگی الکتریکی کافی معمولاً در یک تور یا قفس آرماتور وجود دارد تا از نیاز به اتصالات مکرر جلوگیری کند (160). آماده‌سازی سطح از جمله مرطوب کردن نیز احتمالاً برای تصمین تماس مناسب ضروری خواهد بود. روش های دو سلولی، با اجتناب از نیاز به اتصالات الکتریکی به آرماتور را می توان برای آزمون مقایسه‌ای بکار برد (159) اما چندان مورد اطمینان تصور نمی‌شود.

این ابزار پایه بسیار ساده بوده و بررسی غیرمخرب سطح یک عضو بتن را برای تهیه نقشه های کانتر ایزو پتانسل میسر می‌کند که در شکل 7.7 نشان داده شده است.

طیف وسیعی از ابزار که به لحاظ تجاری در دسترس است از جمله دستگاه های تک خوانشی دیجیتالی (شکل 8.7) و همچنین دستگاه های چندسلولی و چرخشی (شکل 9.7) با ورود خودکار داده ها و امکانات چاپی که برای آزمون سریع و اقتصادی نواحی بزرگ طراحی شده است.

2.2.1.7 قابلیت اطمینان، محدودیت‌ها و کاربردها: مطالعات اولیه در مورد پتانسیل نیم سلول (163) در درجه اول مربوط به عرشه های پل مرتفع در آمریکا است که در هر زمستان مقدار زیادی نمک ضد یخ به بتن‌های غیر ضد آب اضافه می‌شود. در شرایطی که دسترسی فراوانی  به اکسیژن وجود دارد و آلودگی کلریدی از سطح وارد می شود، دستورالعمل های تفسیری را می توان برای ارزیابی خطر وقوع خوردگی ارائه کرد (جدول 1.7). در اعمال این دستورالعمل‌ها در شرایط محیطی مختلف باید دقت کرد. مطالعات بر روی عرشه پل اروپایی (164) که در آن غشاءهای ضد آب بکار رفته یا نمک های ضد یخ اغلب کمتر بکار می‌رود، مجموعه متفاوتی از دستورالعمل های تفسیری را در پی دارد.

شکل 7.7. طرح های احتمالی نیم سلول معمولی (طبق منبع 159)؛ مناطقی که به بررسی بیشتری نیاز دارد.

شکل 7.8. ابزار نیم سلول واحد.

شکل 7.9. ابزار نیم سلول «چرخ».

با اینکه تماس مرطوب بین نیم سلول و بتن مورد نیاز است، مرطوب کردن کامل سطح بتن می تواند نتایج بالقوه بسیار منفی تری تا 200 میلی ولت به بار آورد (165، 160) در حالی که بتن کاملاً اشباع از آب ممکن است قحطی اکسیژن را در پی داشته به مقادیر احتمالی منفی‌تر از 200- میلی ولت منجر شود.

جدول 1.7 راهنمای عمومی تفسیر نتایج آزمون الکتریکی (طبق منابع 158 و 162)

پتانسل نیم سلول (میلی ولت) متناسب با الکترود مرجع سولفات مس/مس	درصد شانس خوردگی فعال
< -350 -200 تا -350 > -200	90٪ 50٪ 10٪
مقاومت ویژه (اهم – سانتیمتر)	احتمال خوردگی معنی‌دار (بتن غیراشباع وقتی فولاد فعال شده است)
<5000 5000-10 000 10 000-20 000 Ø     20 000	بسیار بالا بالا کم تا متوسط کم

مطالعات بر روی بتن کربناته نشان داده است (167) خوردگی معمولاً با خوانش پتانسیل نیم سلول در محدوده 200 میلی ولت تا 500 میلی ولت ارتباط دارد اما با گرادیان احتمالی از گرادیان مشاهده شده با آلودگی خارجی کلریدی بسیار کم عمق‌تر است.

وقتی کلریدها در بتن وجود دارد، به دلیل استفاده از شتاب دهنده کلرید کلسیم در ترکیب اصلی، خوردگی معمولاً با خوانش احتمالی نیم سلول در محدوده 100+ میلی ولت تا 400- میلی ولت ارتباط دارد و طیف پتانسیل هایی که نواحی به سرعت در حال خوردگی و ظاهرا بدون خوردگی را از هم جدا می‌کند اغلب بسیار محدود است. گرادیان‌های احتمالی نیم سلول اغلب به دلیل مجاورت نزدیک میکرو سلول های خوردگی مجاور روی سطح آرماتور فولادی غالباً کم عمق است.

در پرتو این معیارهای تفسیری متناقض، در حال حاضر استفاده از مقادیر احتمالی مطلق به عنوان وسیله ارزیابی احتمال وقوع خوردگی رایج‌تر است. رسم نقشه های کانتور ایزو پتانسیل مانند شکل 7.7 ترجیح داده می شود. ریسک خوردگی محلی با «نواحی ویژه» از مناطق آند منفی‌تر و گرادیان احتمالی شیب دار مشخص می شود که با خطوط ایزو پتانسیل با فاصله نزدیک مشاهده می شود. مناطق منفی‌تر از 200 میلی ولت از «پتانسیل زمینه‌ای» اغلب نشان دهنده فعالیت خوردگی است (160).

در انجام یک نظرسنجی بالقوه، شبکه اولیه 0.5 متر تا 1 متر معمولاً برای نمونه‌برداری پتانسیل‌های سطحی بکار می‌رود. در مناطق مورد توجه خاص، یا وقتی فعالیت خوردگی ریز سلول محتمل است، شبکه ریز 0.1 متری را می توان بکار برد. باید اذعان کنیم روش نیم سلول نمی تواند نشان دهنده میزان واقعی خوردگی باشد یا حتی نمی‌تواند نشان دهد خوردگی قبلا آغاز شده است. این آزمون فقط مناطقی را نشان می دهند که نیازمند بررسی بیشتر است و ارزیابی احتمال وقوع خوردگی را می توان با اندازه‌گیری مقاومت ویژه در این مناطق بهبود بخشید.

این روش هنگام ارزیابی شرایط نگهداری و تعمیر کاربرد وسیعی دارد و به ویژه در یافتن مقایسه‌ای مناطقی که خوردگی در آن ممکن است سبب مشکلات آتی شود و مناطقی که خوردگی بدون شواهد قابل مشاهده در سطح قبلا در آن روی داده است مفید است. به علاوه، این روش اغلب برای تأیید این مساله کاربرد دارد که پس از ترمیم سازه بتن مسلح آسیب دیده ناشی از خوردگی، انفعال بازگردانده می‌شود.

3.1.7 اندازه‌گیری مقاومت ویژه

توانایی جریان‌های خوردگی برای جریان یافتن در بتن را می توان از نظر مقاومت ویژه الکترولیت مواد ارزیابی کرد. روش‌های اندازه گیری در محل برای استفاده همراه با اندازه‌گیری پتانسیل نیم سلول در دسترس است اما در حال حاضر این روش کاربرد چندانی ندارد.

1.3.1.7 تئوری، ابزار و رویکردها: سالهاست آزمون‌های مقاومت ویژه  الکتریکی برای آزمایش خاک با استفاده از روش چهار پروب ونر بکار می‌رود و اخیراً برای استفاده در بتن در محل توسعه یافته است. چهار الکترود در یک خط مستقیم یا درست زیر سطح بتن در فواصل مساوی قرار گرفته می‌گیرد که در شکل 10.7 مشخص شده است. یک جریان الکتریکی متناوب با فرکانس پائین از بین دو الکترود خارجی عبور می کند در حالی که افت ولتاژ بین الکترودهای درونی اندازه‌گیری می شود. مقاومت ویژه ظاهری به صورت زیر محاسبه می شود:

که در آن، s فاصله الکترود، V افت ولتاژ و I جریان است. فاصله 50 میلی متری معمولاً انتخاب می شود و مقاومت ویژه معمولاً به اهم-سانتی متر یا به کیلو اهم – سانتی متر بیان می شود.

تلاش های قابل ملاحظه ای برای توسعه ابزار سیار صورت گرفته است که  تماس الکتریکی رضایت بخشی را بدون نیاز به حفر سوراخ هایی در سطح میسر می‌کند و میلارد (168) دستگاهی را معرفی کرده است که تماس بار فنری را با یک توزیع کننده کوپلانت خودکار ترکیب می کند، (شکل 11.7).

شکل 10.7 آزمون مقاومت ویژه چهار پروب.

یک رویکرد جایگزین (169) برای استفاده از یک جریان مستقیم موج مربعی برای تطبیق اثرات یک تماس سطحی ضعیف وجود داشته است. ثابت شده است هر دو روش در اکثر موقعیت‌های شرایط عملیع نتایج بسیار مشابهی ارائه کنند. این امر ارزیابی سریع غیر مخرب نواحی سطح بتن را میسر می‌کند. یک ابزار دستی دو پروب نیز در دسترس است هرچند نیازمند حفر سوراخ است و تجربه در خصوص این رویکرد محدود است.

شکل 11.7 ابزار مقاومت ویژه چهار پروب.

2.3.1.7 قابلیت اطمینان، محدودیت‌ها و کاربردها: طبقه‌بندی احتمال خوردگی را که واقعا در حال وقوع است می توان بر مبنای مقادیر جدول 11.7 بدست آورد که اندازه‌گیری پتانسیل نیم سلول نشان می دهد خوردگی امکانپذیر است. مشخص شده است مقاومت ویژه بتن تحت تأثیر عوامل بسیاری از جمله میزان رطوبت و نمک و دما و همچنین نسبت ترکیب و نسبت آب به سیمان قرار دارد. مک‌کارتر و همکاران (171) طبق مطالعات آزمایشگاهی نشان داده اند که با افزایش نسبت آب به سیمان، مقاومت ویژه کاهش می یابد و از آنجا که مقاومت ویژه سنگدانه‌ را می توان نسبت به خمیر نامحدود دانست، مقادیر برای بتن به مشخصات و نسبت خمیر وابسته است. همچنین ادعا می‌شود مقاومت ویژه را می توان به عنوان معیار درجه هیدراتاسیون سیمان در ترکیب بکار برد. ویلکینز (172) مطالعات بنیادی دیگری مقاومت ویژه بتن گزارش کرده است.

برای اندازه گیری مقاومت ویژه در محل، قبل از تفسیر نتایج باید تعدادی ملاحظات عملی را در نظر گرفت.

(الف) وجود آرماتور فولادی نزدیک محل اندازه‌گیری باعث برآورد کم در ارزیابی مقاومت ویژه بتن خواهد شد (173).

(ب) وجود لایه‌های سطحی در نتیجه کربوناسیون یا رطوبت سطحی می تواند موجب برآورد کم یا برآورد بیش از حد قابل توجه در مقاومت ویژه پایه بتن شود (174).

(پ) اندازه گیری مقاومت ویژه در مقطع عضو بسیار کوچک یا نزدیک لبه مقطع می تواند منجر به برآورد بیش از حد مقاومت ویژه واقعی شود.

(ت) با تغییرات دمای محیط و بارش اندازه‌گیری مقاومت ویژه در نوسان خواهد بود. در انگلیس در شرایط بیرونی که بتن معمولاً مرطوب است، تصور می‌شود دما پارامتر غالب تری است (176).

تلاش‌های اندکی (178، 177) برای ارتباط دادن اندازه پتانسیل نیم سلول و مقاومت ویژه با میزان خوردگی از طریق مدلسازی کامپیوتر صورت گرفته است اما این ریکرد هنوز کاربرد عملی قابل توجهی ندارد.

با اینکه کاربرد اصلی این روش در ارزیابی شرایط نگهداری و تعمیر همراه با اندازه‌گیری پتانسیل نیم سلول است، می توان در مقیاس بزرگ‌تر با فواصل بیشتر برای برآورد ضخامت آسفالت بزرگراه از آن استفاده کرد. مور (179) کار اداره بزرگراه فدرال آمریکا را مبتنی بر مشخصات متفاوت مقاومت ویژه بتن و بستر پیاده‌رو شرح داده است. فاصله الکترود متغیر است و تغییر شیب پلات مقاومت  ویژه به فاصله‌گذاری به صورت نسبتی از جریان روی خواهد داد که در مواد پایه جریان دارد.

4.1.7 اندازه گیری آشفته میزان خوردگی

تعدادی از روش‌های الکتروشیمیایی آشفته برای تعیین مستقیم میزان خوردگی با اندازه گیری واکنش رابط خوردگی به آشفتگی اندکی توسعه یافته است.  روش‌های اصلی عبارتند از:

(i)                 اندازه گیری مقاومت قطبش خطی.

(ii)               اندازه گیری پاسخ گذرای پالس گالوانوستات،

(iii)             تحلیل امپدانس AC،

(iv)            تحلیل هارمونیک AC.

این روش‌ها تاکنون در انگلیس چندان به صورت میدانی امتحان نشده است، هرچند قطبش خطی کاربرد محدودی در سایر بخش‌های اروپا (181، 180) و آمریکا (182) داشته است و روش پالس گالوانوستات برای برخی پل‌های اروپایی بکار رفته است (184، 183).

اندازه‌گیری مقاومت قطبش خطی با اعمال یک آشفتگی الکتروشیمیایی اندک بر آرماتورهای فولادی از طریق یک الکترود کمکی واقع در سطح بتن انجام می‌گیرد (شکل 12.7). آشفتگی اغلب یک تغییر اندک پتانسیل جریان مستقیم، E∆ ، به پتانسیل نیم سلول فولاد در محدوده 20± میلی ولت است. طبق اندازه گیری جریان حاصل،  ∆I، پس از یک زمان تعادل مناسب، معمولاً 30 ثانیه  تا 2 دقیقه است، مقاومت قطبش، R_p بدست می آید که در آن

Rp= ∆E/ ∆I

R_p رابطه معکوسی با جریان خوردگی I_corr دارد که در بین مناطق آند و کاتد در سطح میله فولادی جریان دارد. از اینرو،

I_corr=B/R_p

که در آن، برای فولاد در بتن B معمولاً بین 25 mV (فعال) و 50 mV (منفعل) قرار دارد.

شکل 12.7 اندازه‌گیری مقاومت قطبش خطی.

چگالی جریان خوردگی، i_corr، به صورت زیر بدست می‌آید:

i_corr=I_corr/A

که در آن A مساحت سطح میله فولادی است که با آزمون مختل می شود. مقادیر معمولی i_corr و میزان نفوذ خوردگی حاصل در جدول 2.7 آمده است (185). با این روش چند مشکل را باید در نظر گرفت:

(الف) اگر اندازه‌گیری قبل از پختگی صورت گیرد، زمان وقوع تعادل ممکن است به دفعات اندازه‌گیری اضافی یا ارزیابی غیر دقیق میزان خوردگی منجر شود.

(ب) وقتی مقاومت بتن، R، بین الکترود کمکی در سطح بتن و میله آرماتور فولادی بالا باشد، می تواند به خطای معنی‌دار در اندازه گیری R_p منجر شود مگر اینکه R به صورت الکترونیکی جبران شده یا به روشنی اندازه گیری شده و از R_p کم شود.

(پ) استفاده از یک مقدار صحیح برای B مستلزم اطلاع قبلی از حالت خوردگی فولاد است. اتخاذ یک مقدار نامناسب می تواند به یک خطا تا ضریب دو منجر شود.

جدول 2.7 میزان خوردگی معمولی در فولاد بتن

میزان خوردگی	چگالی جریان خوردگی، icorr (μA/cm2)	نفوذ خوردگی، p (μm در سال)
بالا متوسط پایین منفعل	10 → 100 1 → 10 0.1 → 1 < 0.1	100 → 1000 10 → 100 1 → 10 <1

(ت) تلویحاً فرض می شود در ناحیه اندازه گیری، A، خوردگی به طور یکنواخت روی می دهد. وقتی ایجاد حفره محلی روی دهد، آنگاه این فرض می تواند به برآورد کم قابل توجه میزان محلی خوردگی منجر شود.

(ث) ارزیابی ناحیه اندازه گیری، A، ساده نیست. برخی مطالعات (186) استفاده از الکترودهای کمکی بزرگ (به قطر 250 میلی متر) را توصیه کرده و فرض می‌کنند ناحیه سطح اندازه‌گیری «ناحیه کم‌عمق» آرماتور فولادی است که مستقیماً زیر الکترود کمکی قرار دارد. یک رویکرد جایگزین (187) پذیرش این نکته است که جریان آشفتگی به طور جانبی در فولاد گسترش می‌یابد که خارج از ناحیه کم‌عمق قرار دارد و این گسترش جانبی را با استفاده از حلقه نگهبان واقع در اطراف الکترود کمکی محدود می‌کند. هر دو روش در ای زمینه بسیار نویدبخش است، اما دقت هر رویکرد را هنوز باید به طور مستقل اثبات کرد.

(ج) میزان خوردگی که در یک مورد اندازه گیری شده است که نمی تواند نمونه نرخ میانگین سالانه خوردگی باشد. نوسانات دمای محیط، میزان رطوبت در بتن، دسترس‌پذیری اکسیژن، و غیره همگی نمی تواند موجب تغییر چشمگیر میزان خوردگی لحظه‌ای شود. صرفا با اندازه‌گیری در شرایط محیطی مختلف می توان ارزیابی کلی از میزان سالانه خوردگی انجام داد.

روش پاسخ گذرای پالس گالوانوستات از آرایش الکترود سطحی مشابه روش قطبش خطی استفاده می کند (شکل 12.7). یک آشفتگی جریان اندک، I∆، بر میله آرماتور فولادی اعمال می شود و تغییر حاصل در پتانسیل نیم سلول، ∆E، اندازه‌گیری می‌شود. رفتار گذرای ∆E را می توان برای ارزیابی مقاومت بتن، R، و ارزیابی میزان خوردگی، I_corr بکار برد (188). ابزار با طراحی خاص برای کاربرد میدانی روش پاسخ گذرای پالس گالوانوستات هنوز از نظر تجاری توسعه نیافته است اما احتمال موفقیت این روش قابل ملاحظه است.

هر دو روش تحلیل امپدانس جریان مستقیم و هارمونیک جریان مستقیم، روش الکتروشیمیایی آشفته آزمایشگاهی هستند که می توانند نرخ لحظه ای خوردگی را ارزیابی کنند. با این حال، هیچ کدام از این روش ها پیشرفت میدانی در قطبش خطی و روش پاسخ گذرای پالس گاوانوستات نداشته است. پیچیدگی این روش‌ها این احتمال را کمتر می کند که هیچ وقت برای اندازه گیری معمول خوردگی در میدان بکار رود.

5.1.7 سایر تکنیک‌های الکتریکی

برخی مطالعات (189) نوسانات اندک (0.1 تا 10 mV) در پتانسیل نیم سلول فولاد آرماتور را با شکل گیری خود بخودی و انفعال مجدد آندهای خوردگی مرتبط می‌دانند. این نوسانات “نویز احتمالی” نامیده می شود و ممکن است مرتبط با میزان خوردگی مرتبط باشد. این روش امیدوار کننده به نظر می رسد اما هنوز باید استفاده گسترده در میدان داشته باشد.

روش تعبیه یک سری نمونه فولاد نرم در افزایش عمق (190) برای کنترل نفوذ کربوناسیون یا کلریدها و ارزیابی تأثیر بر میزان خوردگی بکار می‌رود. استفاده مؤثر از این تکنیک مستلزم برنامه‌ریزی قبل از ساخت سازه یا تعبیه بعدی در یک حفره است که در بتن سخت‌شده بریده شده است. این روش دوم می تواند سنسورها را در محیط غیر معرف بقیه سازه قرار دهد و در اجرای این روش باید دقت کرد.

2.7 اندازه‌گیری رطوبت

با وجود اهمیت قابل ملاحظه هنگام ارزیابی عملکرد دوام، اندازه‌گیری میزان رطوبت داخلی در بتن بسیار دشوار است. واکنش‌های قلیایی – سنگدانه وابسته به رطوبت است در حالی که تأثیر شرایط مرطوب بر تفسیر مقاومت ویژه، جذب و نتایج آزمون نفوذپذیری بسیار مهم است. روش های ذکر شده در زیر، ارزیابی کمی دقت متغیر را میسر کرده و سایر روش های ذکر شده در فصل 8 مثل ترموگرافی مادون قرمز و رادار موج کوتاه می تواند تغییرات رطوبت را بر مبنای مقایسه‌ای شناسایی کنند.

1.2.7 روش های ساده

یک رویکرد ساده که اغلب اتخاذ می شود اندازه‌گیری میزان رطوبت با خشک کردن با و وزن کردن یک insert الوار کوچک یا منشور ملات است (191) که در یک سوراخ حفر شده سطحی بسته می شود. insert باید در سوراخ مهر و موم شده برای زمان کافی رها شود تا به تعادل رطوبت با بتن مجاور برسد. یک رطوبت سنج یکبار مصرف شیمیایی نیز از دانمارک در دسترس است که در یک سوراح حفر شده سطحی درج می شود. شواهد منتشر شده اندکی در مورد قابلیت اطمینان آن در حال حاصر وجود دارد.

2.2.7 رطوبت‌سنج نوترونی

این رطوبت‌سنج‌ها بر این اصل استوار است که هیدروژن به سرعت انرژی نوترون‌های «سریع» یا پر انرژی را کاهش می‌دهد. هیدروژن در آب در بتن وجود دارد و اگر نوترون های عقب افتاده یا پراکنده حاصل از تعامل نوترون‌های «سریع» با ماتریس حاوی هیدروژن شمارش شوند، هیدروژن و از اینرو میزان رطوبت را می توان ارزیابی کرد. منابع عمدتاً مورد استفاده، به طور غیرمستقیم با تعامل a ذره که از طریق فروپاشی یک ایزوتوپ انتشار اشعه x نظیر رادیوم با بریلیوم، تولید می‌شوند، نوترون تولید می‌کنند.

با اینکه ابزارهایی که می توان برای تعیین میزان رطوبت بتن بکار برد، از نظر تجاری در دسترس است، معمولا برای یک نمونه با حجم نیمه محدود و میزان رطوبت یکنواخت کالیبره می شوند. از آنجا که این ابزارها بر اساس اندازه‌گیری پس‌پراکنش نوترون ها عمل می کنند (به بخش 3.4.8 نگاه کنید)، نتایج فقط مربوط به یک منطقه سطحی است که (با توجه به تجهیزات مورد استفاده)از عمق 65 تا 90 میلی متر فراتر نمی‌رود. منبع دیگر عدم دقت در این رویکرد گرادیان‌های رطوبت نزدیک به سطح و وجود جاذب‌های نوترون است.

کالیبراسیون کار ساده‌ای نیست و دقت به طور کلی با افزایش میزان رطوبت بهبود پیدا می کند. هرچند این ابزار در آزمایش خاک کاربرد گسترده‌ای دارد، دقت احتمالی با میزان رطوبت پائین در بتن به طور کلی ضعیف است.

3.2.7 روش های الکتریکی

همانطور که در بخش 2.3.1.7 ذکر شد، اندازه‌گیری مقاومت ویژه الکتریکی در محل تحت تأثیر میزان رطوبت است، اما در عین حال این رویکرد را نمی توان برای ارزیابی رطوبت غیر از نوارهای طبقه بندی بسیار گسترده و بر مبنای مقایسه‌ای بکار برد.

با این حال، تعدادی از محققان تغییر خواص دی الکتریک بتن با میزان رطوبت را مبنای آزمون خمیرها و بتن‌های سیمانی سخت‌شده قرار می‌دهند. این رویکرد مبتنی بر اندازه گیری ثابت دی الکتریک ثابت و ضریب انتشار است. خواص یک خازن تشکیل شده از دو صفحه رسانای موازی به ویژگی واسطه جداکننده بستگی دارد. بنا به تعریف، ثابت دی الکتریک نسبت خازن‌های صفحات یکسان در صورت جدا شدن به وسیله واسطه مورد آزمون و یک خلا است. وقتی یک اختلاف پتانسیل بر صفحات اعمال شود، تغییرات مخالف جمع می‌شود و اگر واسطه جدا کننده ایده آل باشد، این تغییرات ثابت خواهد ماند و هیچ جریانی گردش نخواهد کرد. در عمل، رانش الکترون روی خواهد داد و یک جریان «رسانایی» گردش خواهد کرد و نسبت این جریان به جریان شارژ اولیه، ضریب اتلاف است.

هاموند و رابسون (193) در سال 1995 بر مبنای مطالعات آزمایشگاهی محدود اعلام کردند ثابت دی الکتریک خمیرها بیشتر از بتن است و این ثابت با سن و افزایش فرکانس کاهش می یابد و با میزان آب افزایش می یابد. بل و همکاران (194) نشان دادند میزان رطوبت نمونه های آزمایشگاهی را می توان تا 0.25٪ ± برای مقادیر کمتر از 65 با استفاده از یک فرکانس 10 مگاهرتز تعیین کرد و جونز (195) تأیید کرد که فرکانس‌های بالا  (10–100 mHz) تأثیر نمک های محلول و تماس الکترود معیوب را به حداقل می رساند.

تجهیزات الکترونیکی دستی ساده برای کاربرد در محل اخیراً در دسترس قرار گرفته است (196) که رطوبت نسبی هوای درون بتن را با استفاده از اصول مشابه اندازه‌گیری می کند. دیجیتال متر به یک پروب الکترونیکی متصل است که در یک سوراخ به عمق 60 میلی متری سطح و حفر شده به قطر 25 میلیمتر محکم شده است (شکل 13.7). پروب در قالب یک خازن پلاستیکی کوچک در یک محافظ قرار دارد و تحت تأثیر رطوبت نسبی هوای درون سوراخ قرار می‌گیرد. طیفی از 20 تا 90٪ RH نقل شده است، هرچند کالیبراسیون بر اساس حداکثر دقتی حدود 75% RH است (که برای واکنش های قلیایی – سیلیس بسیار مهم است). دقت با اختلاف در خوانش از این مقدار متغیر است و 15٪ ± تفاوت ادعا شده است (e.g. ±3.75% at 50% RH).

این دستگاه بویژه برای شرایط کنترل بلندمدت مناسب است زیرا پروب ها را می توان در محل گذاشت و خوانش‌ها را هر زمان که لازم باشد انجام داد. پروب های مشابه را نیز می توان با دستگاه ثبت خودکار کنترل کرد. ارزیابی دقیق تر رطوبت نسبی هوا در درون یک سوراخ حفاری شده در بتن را می توان با استفاده از رطوبت سنج آینه سرد بدست آورد.

شکل 13.7 رطوبت سنج خط‌گذار.

این دستگاه بر اساس اصل شناسایی دمای نقطه شبنم عمل می‌کند اشکال تغلیظ روی آینه طلایی کوچک تشکیل می‌شود که هر دو ممکن است از دمای محیط گرم شده و خنک می‌شود. این دستگاه رطوبت نسبی را در طیف کامل 100-0٪ با دقت 1٪ ± اندازه‌گیری می کند و یک پروب برای استفاده در بتن از یک کلاهک قابل انبساط استفاده می کند  (شکل 14.7) تا یک درزگیر درون سوراخ به قطر 26 میلی متر حفر شده در یک سازه بتن را فعال کند.

مطالعات پاروت (197) یک رابطه تجربی بین رطوبت نسبی یک حفره هوا درون بتن و میزان رطوبت بتن را ثابت کرده است اما این رابطه منحصربفرد نبوده و طبق ترکیب بتن مورد استفاده، متغیر است. این مطالعات در اینجا نیز حساسیت بالای نفوذپذیری هوای بتن به میزان رطوبت را نشان می‌دهد.

به علاوه، اندازه گیری‌هایی از رطوبت نسبی گزارش شده است (198)  که از گرد و غبار بتن حاصل (شکل 7.14) از حفاری در محل گرفته شده است. یک روش بیان شده است (199) که در آن گرد حفاری بدون تبخیر بیش از حد رطوبت جمع آوری می شود و ارزیابی میزان رطوبت بتن در محل با دقت 1٪ ± ادعا می‌شود.

4.2.7 جذب ریزموج

ریزموج‌ها، الکترومغناطیسی هستند و فرکانس آن‌ها در محدوده 10¹²-10⁹ Hz است. آب این ریزموج‌ها را به میزان بالاتر از بتنی که آب در آن پراکنده شود جذب می‌کند، از اینرو اندازه گیری تضعیف می تواند روش تعیین میزان رطوبت را میسر کند. براون (200) اصول این رویکرد را بیان کرده است در حالی که بوت و واتسون (201) استفاده از روش های انتقال در بتن را گزارش کرده‌اند.

شکل 14.7 رطوبت‌سنج نسبی آینه سرد (عکس از Protimeter Plc).

یک پرتو ریزموج به وسیله یک فرستنده رادیویی سیار تولید می شود و یک آشکارساز کریستالی متصل به یک تقویت‌کننده ان را دریافت می‌کند. بوت و واتسون (201) از یک فرکانس 3×10⁹ Hz متعادل شده در 3 kHz به اندازه موج مربع با یک تضعیف کننده که در 3 kHz تنظیم شده و به گیرنده متصل شده است، استفاده کردند. این پرتو با فرستنده و گیرنده واقع در فواصل ثابتی در هر دو طرف و تضعیف کننده از نمونه عبور می‌کند که طوری تنظیم شده است که یک خوانش صفر را ارائه کند. این روند در نمونه های برداشته شده تکرار می شود. تفاوت بین دو خوانش تضعیف با توجه به نمونه است و با کمک یک نمودار کالیبراسیون ایجاد شده به صورت تجربی می‌توان آن را به میزان رطوبت تبدیل کرد.

متأسفانه به دلیل پراکندگی داخلی و پراش ناشی از ماهیت ناهمگن بتن، دقت میزان رطوبت پیش بینی شده کم است و ممکن است به اندازه ±30% ضعیف باشد. با اینکه بعید است این روش در این سطح از دقت، ارزش عملی زیادی داشته باشد، این روش ها هنوز هم در دست توسعه است و امیدواریم پیشرفت‌هایی صورت گیرد. به علاوه، ابزارهای موجود در حال حاضر ایجاب می‌کند دو وجه مقابل در معرض دید باشد و لذا محدودیت بیشتری در استفاده از آن اعمال می‌کند.

تازه‌ترین مطالعات (203، 202) دامنه بازتاب یک موج رادار الکترومغناطیس در محدوده فرکانس  Hz 10⁹× 1.0- 0.5 با استفاده از یک آنتن ضربه‌ای نیز میزان رطوبت بتن را بررسی کرده است. دسترسی به تنها یک وجه ضروری است و اندازه گیری میزان رطوبت به ناحیه سطح بتن مربوط می‌شود. تابش الکترومغناطیسی نیز برای شناسایی ضخامت یکسان، میله‌های آرماتور و حفره‌ها بکار می رود. شرح کامل‌تر آن در فصل 8 ارائه شده است.

فیگ (204) استفاده از رطوبت سنج مایکرویو فرکانس 2450 MHz را در بخش های بریده شده از پانل های روکش فلزی پیش‌ساخته ی را بیان کرده است که به صورت تجاری تولید می‌شود. این پانل‌ها از بتن سنگدانه‌ای سنگ آهک و سنگ‌ریزه ساخته شده است که یک وجه آن که در معرض دید است صیقل شده است. آزمایشات رابطه خطی بین تضعیف ریزموج و درصد آب جذب شده را تأیید کردند که شیب آن در انواع مختلف بتن متفاوت است. بنابراین، آماده سازی قبلی یک نمودار کالیبراسیون ویژه ضروری است تا دستیابی به مقدار مطلق میزان رطوبت در یک شرایط عملی میسر شود. نتایج غیرعادی بدست آمده طی آب و هوای یخبندان محدودیت دیگر در استفاده عملی را نشان می دهد.

3.7 آزمون‌های جذب و نفوذ پذیری

این خواص به ویژه در بتن‌های مورد استفاده در سازه های حفظ آب یا زیرزمین‌های مانع دخول آب، حائز اهمیت است و همچنین از لحاظ دوام بسیار مهم است. آزمون‌هایی برای ارزیابی جذب آب و همچنین نفوذپذیری آب و گاز وجود دارد. توجه قابل ملاحظه ای اخیراً به این حوزه معطوف شده است و گزارش فنی 31 انجمن بتن و بشیر (206) به طور جامع به این موضوع پرداخته است و هر دو طیف وسیعی از روش های آزمون و تئوری های بنیادی را بررسی می‌کنند. تنها منتخبی از این روش های در این فصل آمده است.

اصطلاح نفوذپذیری و تخلخل اغلب به صورت مترادف بکار می‌رود. بتن متخلخل اغلب نفوذپذیر است و بالعکس. با این حال، واژه تخلخل یک ویژگی حجمی است که حجم منافذ را به کل حجم ارتباط می‌دهد. مواد نفوذپذیر نخواهد بود مگر اینکه منافذ به هم پیوسته باشد (شکل 15.7). واژه نفوذپذیری عمدتاً به سهولت عبور یک سیال از ماده زیر یک گرادیان فشار مربوط می‌شود اما همچنین برای توصیف فرآیندهای مویرگی، انتشار، جذب و مکش نیز بکار می‌رود (205).

مکانیسم انتقال آب از طریق یک سیستم منفذ به هم پیوسته به طور شماتیک در شکل 16.7 نشان داده شده است که در آن یک منفذ واحد بر هر طرف دارای محدودیت است. در شرایط خشکی، مکانیسم اصلی، جذب مولکولی به طرفین منافذ است (مرحله a). به محض اینکه دیواره منافذ به حد جذب خود برسند (مرحله b)، بخار آب در سرتاسر منافذ منتشر خواهد شد. در شرایط مرطوب، محدودیت ورودی و خروجی منافذ با آب مسدود می شود (مرحله c) و حرکت بیشتر آب بید شامل انتقال در سراسر این لایه باشد. در سطوح رطوبت بسیار بالاتر (مراحل d تا f) آب با جریان مایع از میان منافذ منتقل می شود.

انتشار یونی در نتیجه ی یک گرادیان غلظت نسبت به گرادیان فشار روی می دهد و از طریق سیال موجود در منافذ نیمه یا کاملاً اشباع روی می دهد (مرحله g).

شکل 15.7 تخلخل و نفوذپذیری (بر اساس منبع 205).

شکل 16.7 حرکت آب و یون‌ها در منافذ بتن (بر اساس منبع 205).

دو روش بسیار جا افتاده برای استفاده در محل، آزمون جذب سطح اولیه (ISAT) است که در بخش 5  BS 1881 شرح داده شده است و جذب آب و روش اصلاح شده نفوذپذیری هوای فیگ را ارزیابی می کند. روش‌های متعدد نفوذپذیری آب و گاز در ناحیه سطح وجود دارند (که اغلب مشابه است) اما تجربه در این زمینه محدود است. این روش‌ها شامل «تستر نفوذپذیری پوشش بتن» (13) است که انجمن سیمان انگلستان آن را توسعه داده است و مبتنی بر زمان اتلاف فشار هوا در یک سوراخ حفرشده است و همچنین شامل اندازه‌گیری رطوبت نسبی برای گنجاندن آن در تفسیر است. روش جذب سطحی اولیه در اصل برای آزمایش محصولات بتنی پیش ساخته ابداع شده است و برخی مشکلات عملی را در استفاده در محل به همراه دارد. با اینکه روش فیگ برای استفاده در محل توسعه یافته است و محبوبیت آن رو به رشدی است، تجربه میدانی آن پرهزینه نیست. در همه موارد، باید بر کاربرد مقایسه ای نه کمی تاکید کرد و نتایج تنها به ویژگی های ناحیه سطح مربوط می‌شود. با این حال، باید اذعان کرد تا آنجا که به عملکرد دوام مربوط می شود، این همان منطقه حساس است.

 نمونه های آزمایشگاهی را می‌توان برای اندازه‌گیری جریان آب مورد آزمون قرار داد و ممکن است نمونه‌های گرفته شده در محل که به تناسب آماده‌سازی شده است نتایج مفیدی ارائه کنند هرچند هیچ روش استانداری برای این رویکرد در دست نیست.

جذب به وسیله مغزه غوطه‌ور نیز در بخش 122 BS 1881 (228) آمده است اما مجدداً در راستای آزمون کنترل قطعات پیش ساخته هدایت می‌شود. مشاهدات میزان نفوذ رطوبت از یک سطح مرطوب می تواند مانند یک آزمون مقایسه‌ای در آزمایشگاه مفید باشد و برخی از کاربردهای آن در زیر ذکر می‌شود.

روابط عمومی بین نتایج برخی روش‌های رایج تر آزمون در جدول 3.7 خلاصه شده است. به علاوه، انجمن بتن دستورالعمل مفصل تر در خصوص استفاده از نتایج آزمون را ارائه کرده است اما تأثیر عمده شرایط رطوبت موجود مانع از تفسیر نتایج محل می‌شود. با این حال بسیاری از این آزمایشات با موفقیت بسیاری در شرایط آزمایشگاهی برای ارزیابی ویژگی های انواع مختلف بتن ترکیبات و عملیات عمل‌آوری بکار می‌رود.

3.7 رابطه کلی بین نتایج آزمون نفوذپذیری و جذب در بتن خشک (109، 205)

روش	نفوذپذیری/جذب بتن
	پایین	متوسط	بالا
«نفوذپذیری ذاتی» k (m2) ISAT – 10 دقیقه (ml/m2/s) آب فیگ (s) هوای اصلاح شده فیگ (s) جذب آب BS – 30 دقیقه (٪) DIN 1048 – 4 روز (میلیمتر)	<10-19 <0.25 >200 >300 <3 <30	10-19-10-17 0.25-0.50 100-200 100-300 3-5 30-60	>10-17 >0.50 <100 <100 >5 >60

1.3.7 آزمایش جذب سطحی اولیه

این روش در بخش 5  BS 1881  آمده است و لویت (210)، تئوری و استفاده از این روش را شرح داده است.

1.1.3.7 تئوری: بنا به تعریف، جذب سطحی اولیه، میزان جریان آب در بتن در هر واحد مساحت در یک فاصله زمانی اعلام شده از آغاز آزمایش در یک اختلاف فشار و دمای ثابت کاربردی است. نتایج به صورت ml/ml2/s در یک زمان اعلام شده از شروع آزمایش بیان خواهد شد. وقتی آب در تماس با بتن خشک قرار می‌گیرد، با فعالیت مویرگی به میزانی جذب می شود که در ابتدا بالا است اما با افزایش طول مویرگی پر از آب کاهش می یابد. لویت (210) نشان داد که این موضوع را می توان به صورت ریاضی با عبارت زیر بیان کرد

p=at^-n
که در آن، p = جذب سطحی اولیه

t = زمان از شروع

a = ثابت

n = پارامتر بین 0.3 و 0.7 که به درجه مکانیسم سیلت و فلاشینگ بستگی دارد، اما در یک نمونه معین، ثابت است.

رویکرد استانداردی که BS 1881 بیان کرده است شامل یک اختلاف ثابت 200 میلی متر با خوانش‌های جذب سطحی اولیه که در 10 دقیقه، 30 دقیقه، 1 ساعت و 2 ساعت انجام می‌شود. لویت ثابت کرد ضریب a و n در عبارت فوق را می توان از 10 دقیقه و 1 ساعت با دقت کافی برای پیش‌بینی تا مقادیر در زمان‌های دیگر ارزیابی کرد. خوانش‌های دو ساعته عملا به ندرت مورد استفاده قرار می گیرد.

2.1.3.7 ابزار و روند کار. ابزار (شکل 17.7) شامل یک درپوش که در سطح بتن بسته و محکم کرد و همراه با یک ورودی متصل به مخزن و یک خروجی متصل به لوله مویین با مقیاس است.

شکل 17.7 آزمون جذب سطحی اولیه.

ناحیه تماس آب باید حداقل 500 میلی متر مربع باشد در حالی که مخزن و مویرگ افقی باید در  200 mm ±5 mm بالای سطح تنظیم شود. این در صورتی مفید است که درپوش از یک ماده شفاف ساخته شده باشد تا بررسی بصری را ممکن سازد که هیچ هوایی طی آزمایش به دام نمی افتد. لوله مویین باید بین 100 میلی متر و 1000 میلی متر با یک منفذ به شعاع 1-0.4 میلی متر باشد که باید با اندازه گیری تخلیه در زیر یک اختلاف 200 میلی متری دقیقاً آن را تعیین کرد. پس از اصلاح اثرات دمایی بر گرانروی، شعاع را می توان از فرمول ساده زیر محاسبه کرد:

که در آن، r = شعاع (میلی متر)

L= طول مویینگی (میلی متر)

t = متوسط زمان برای جمع آوری 10 میلی لیتر آب

μ = ضریب ویسکوزیته که به طور خطی از 3.73 در 18 درجه سانتیگراد تا 4.09 در 22 درجه سانتیگراد متفاوت است. بخش 5 BS 1881 یک روش جامع برای پاکسازی موئیینگی و انجام اندازه‌گیری های فوق را شرح می‌دهد.

منفذ موئیینگی باید معلوم باشد تا امکان کالیبراسیون مقیاس را فراهم کند که آرایش آن به گونه‌ای است که حرکت آب در امتداد موئینگی طی مدت یک دقیقه‌ای آزمون با مقدار جذب سطحی اولیه در آن زمان برابر خواهد بود. این کالیبراسیون با مقیاس‌گیری در واحدهای 0.01، با فاصله (6A/pr2×10-4) میلی متر از هم بدست می آید که در آن، A = سطح تماس آب (میلی متر مربع) است. در شروع آزمایش، کلاهک باید روی سطح محکم شده و بسته شود تا امکان ضد آب شدن میسر شود. انتخاب بین واشر لاستیکی روغنی سخت، واشر لاستیکی فوم یا لبه چاقویی در یک ماده درزگیری به شرایط سطح بستگی خواهد داشت. قبل از پر کردن، با دمیدن ملایم باید درزگیری را آزمایش کرد و برای تشخیص نشت باید از محلول صابونی در خارج از اتصال استفاده کرد. مخزن و لوله مویین باید 20±200 mm بالای سطح تنظیم شوند که در سطوح غیرافقی از ارتفاع متوسط بتن زیر کلاهک اندازه گیری می شود هرچند باید انتهای لوله مویین را بالا برد تا از سرریز بین خوانش‌ها جلوگیری کرد. زمان‌بندی وقتی آغاز می‌شود که شیر مخزن باز است و آب در 2±20 درجه سانتیگراد اجازه پیدا می کند در کلاهک جریان یابد. لوله مویین را باید از لوله خروجی جدا کرد تا کل هوا خارج شود. اختلاف فشار مخزن را باید حفظ کرد و اندکی قبل از «زمان اندازه‌گیری»، لوله مویین را باید طوری تنظیم کرد که قبل از ثابت شدن افقی به همانت میزان سطح مخزن از آب پر شود.

اندازه‌گیری با بستن شیر ورودی و تماشای حرکت موئین انجام می شود. با استفاده از یک کرنومتر، تعداد واحدهای مقیاس که در پنج ثانیه نخست از شروع حرکت،‌ حرکت کرده‌اند یادداشت شده و برای تعیین زمان اندازه‌گیری کل بکار می رود. اگر اندازه گیری‌ها کمتر از سه بخش باشد، باید به مدت دو دقیقه ادامه پیدا کند، اگر 9-3 بخش باشد، به مدت 1 دقیقه، یا اگر 30-10 بخش باشد، به مدت 30 ثانیه ادامه می یابد. سپس خوانش اندازه گیری شده را باید فاکتورگیری کرد زیرا برای بدست آوردن تعداد واحدهای مقیاس حرکت کرده در یک دقیقه و لذا مقدار جذب سطحی اولیه ضروری است. اگر حرکت بیشتر از 30 بخش در پنج ثانیه باشد، نتیجه را می توان تنها بیش از 3.60 ml/m2/s بیان کرد. این روند باید 10 دقیقه، 30 دقیقه، یک ساعت و دو ساعت پس از شروع آزمایش انجام شود و حداقل سه نمونه مجزا در این روش آزمایش می شود.

نمونه های آزمایشگاهی برای آزمایش باید در خشک شود، اما برای واحدها یا نمونه های بزرگ این کار امکان پذیر نیست. اگر بخواهیم آزمون را در یک آزمایشگاه انجام دهیم، بتن باید در جو آزمایشگاهی خشک به مدت حداقل 48 ساعت قرار گیرد. برای آزمایش در محل، حداقل مدت خشکی 48 ساعت تعیین می شود اما این شرایط بسیار بعید است شرایط رطوب قابل مقایسه ای را در بتن ایجاد کند و مسائل عمده ای در تفسیر نتایج ایجاد خواهد کرد.

دیر و همکاران (211) یک روش خشک کردن خلأ در محل توسط معرفی کرده‌اند که بر مشکل میزان رطوبت نامعین بتن در محل غلبه می کند و نتایج 10 دقیقه ای ISAT را با انحراف استاندارد مشابه نمونه های خشک شده به بار می‌آورد. چندین روش دیگر برای خشک کردن سطح شامل استفاده از گرمکن‌ است که پیشنهاد شده است اما هنوز هیچ روش استانداردی مورد توافق نیست.

توسعه بیشتر آزمون ISAT (212)، استفاده از یک محافظ را مطرح می کند که در اطراف پریمتر کلاهک استاندارد حاوی آب در همان فشار هیدرواستاتیک قرار دارد. آب جریان یافته از حلقه محافظ در سطح بتن، جذب آب از کلاهک مرکزی به یک جریان غیرمحوری را در بتن محدود خواهد کرد. با استفاده از این اصلاح، یک همبستگی بهبود یافته با نتیجه ISAT افزایشی 2 ساعته و آزمون های جذب که روی مغزه‌های خشک شده 50 میلیمتری انجام شده است مشاهده شد.

3.1.3.7 قابلیت اطمینان، تفسیر و کاربردها. مشخص شده است آزمایشات روی نمونه های خشک شده، نتایج پایدار قابل قبولی ارائه می کنند اما در سایر موارد، نتایج چندان قابل اطمینان نیست. با استفاده در محل در دستیابی به یک تثبیت مانع ورود آب مشکلات خاصی پیش آمده است. لویت (210) اظهار داشت محدودیت های خاصی را می توان به عنوان یک معیار مقبولیت انواع مختلف سازه گذاشت اما شواهد کافی هنوز وجود ندارد. مقادیر بیشتر از 0.50 ml/m2/s در 10 دقیقه برای بتن خشک به طور آزمایشی مشابه با جذب بالا پیشنهاد شده است (به جدول 3.7 نگاه کنید) در حالی که دیر، هیولت و چان (213) آزمون های تکرارپذیری را گزارش کردند. مشاهده شده است این آزمون به تغییرات کیفیت بسیار حساس بوده و با رفتار فرسایش در اثر هوا همبستگی دارد.  کاربرد اصلی به عنوان آزمون کنترل کیفی در واحدهای پیش ساخته است اما کاربرد آن در ارزیابی دوام بتن در محل در حال رشد است. یک فاصله لبه حداقل 30 میلی متری پیشنهاد می شود (213). فشار مورد استفاده اندک است و هرچند می تواند به شرایط نرمال در معرض آب و هوا مربوط باشد، ارتباط چندانی با رفتار کلی زیر فشارهای بالاتر ندارد. این روش را می توان برای سطوح سنگدانه‌ای یا پروفیلی در معرض دید به کار برد به شرطی که یک درزگیری مؤثر را بتوان بدست آورد اما برای بتن های متخلخل یا لانه زنبوری مناسب نیست.

دیر و همکاران (214) نیز استفاده از نتایج ISAT 10 دقیقه‌ای را برای ارزیابی مقاومت بتن در مقابل انتشار کلرید و کربوناسیون و ارائه دستورالعملی برای بتن کم وزن و بتن با جابجایی سیمان علاوه بر بتن o.p.c. طبیعی بررسی کرده‌اند.

2.3.7 آزمون های نفوذپذیری هوا و آب فیگ

فیگ (215) در سال 1973 آزمون نفوذپذیری هوا و آب را بیان کرد که در آن یک سوراخ در سطح بتن حفر می‌شود. این روش معمولاً به «آزمون موسسه تحقیقات ساختمانی» معروف است. تعدادی از نسخه های این رویکرد بعداً در کشورهای مختلف توسعه یافت (205) اما روش بسیار مقبول روشی است که گاتر، فیگ، مارسدن و اوبرین (216) بر مبنای تجربه گسترده در مورد روش مطرح کرده‌اند. این روش معمولاً به روش اصلاح شده فیگ معروف است و در زیر توصیف می‌شود. کارهای اولیه (215) بر اساس عمق و قطر کم سوراخ (به ترتیب30 میلی متر و 5.5 میلی متر) بود و با مقایسه نتایج بررسی های مختلف، به دلیل عدم استانداردسازی اندازه سوراخ‌ها، باید با احتیاط برخورد کرد.

1.2.3.7 تجهیزات و روند کار: سوراخی به قطر10 میلی متر در عمق 40 میلی متری عمود بر سطح بتن با یک مته سنگ تراشی حفر می شود. پس از پاکسازی، یک دیسک از فوم پلی‌اتر به ضخامت 3 میلی متر، 20 میلی متر در داخل سوراخ فشار داده می شود و پلاستیک سیلیکونی مایع کاتالیز شده افزوده می شود. این دیسک سخت می شود تا یک آب بندی مقاوم به حفره کوچک در بتن ایجاد کند و یک آب بندی ضد گاز و مایع با یک سوزن هیپودینامیک در این توپی حاصل شود.

اندازه‌گیری نفوذپذیری هوا به وسیله یک پمپ خلأ دستی و یک فشارسنج دیجیتالی انجام می‌گیرد که با یک شیر سه‌راه و لوله پلاستیکی به سوزن هیپودرمیک متصل می‌شود به طوری که شکل 18.7 نشان می‌دهد. فشار به 55- kPa کاهش می یابد و سپس پمپ جدا می شود و فشارسنج و بتن به هم متصل می شوند. زمان بر حسب ثانیه به ازای هوا برای نفوذ در بتن جهت افزایش فشار حفره تا 50- kPa  یادداشت می‌شود و معیار نفوذپذیری هوا در بتن محسوب می‌شود.

نفوذپذیری آب در اختلاف فشار 100 میلی متر با یک کانول بسیار ریزی اندازه گیری می شود که از سوزن زیرجلدی عبور می کند تا پایه حفره را لمس کند. یک کانکتور دوراه برای اتصال آن به یک لوله مویین افقی که در 100 میلی متر بالای پایه حفره تنظیم می‌شود و یک سرنگ بکار می‌رود. آب با سرنگ تزریق می شود تا کل هوا را جابجا کند و پس از یک دقیقه، سرنگ در یک موقعیت مناسب با منیسک آب در لوله مویین جدا می شود. زمان بر حسب ثانیه برای حرکت 50 میلی متری مینسک، معیار نفوذپذیری آب در بتن به شمار می‌رود.

یک سیستم خودکار (217)، “پروسکوپ” از یک توپی سیلیکونی قبلا شکل گرفته (شکل 19.7) برای جلوگیری از تأخیر در انتظار تنظیم سیلنت به کار می رود و می‌توان برای آزمون نفوذپذیری هوا و آب فیگ از آن استفاده کرد. نتایج بدست آمده مشابه با نتایجی است که با استفاده از سیلنت سیلیکونی مایع و کنترل دستی حاصل می‌شود. به علاوه، استفاده از یک توپی از قبل تشکیل شده انجام آزمون زیر طاق دال را میسر می‌کند که قبلا با استفاده از یک سیلنت مایع امکانپذیر نبود.

شکل 18.7 آزمون نفوذپذیری هوای فیگ اصلاح شده (بر اساس منبع 216).

2.2.3.7 قابلیت اطمینان، محدودیت‌ها و کاربردها: با استفاده از این روش، روابط بین فشار هوا و زمان، و حرکت مینسک و زمان، هر دو تقریباً خطی بودند. معیار آزمون عمق سوراخ، ضخامت توپی، فشار و زمان آزمون بررسی شده است. نتایج در خصوص بتن آزمایشگاهی بدست آمد که نشان می دهد نفوذپذیری هوا و آب که به این شیوه اندازه گیری می شود همبستگی خوبی با نسبت آب به سیمان، مقاومت و سرعت پالس آلتراسونیک دارد. مشخصات سنگدانه‌ها تاثیر عمیقی بر نتایج داشته، کاربرد احتمالی آن را به آزمایش مقایسه ای محدود می کند اما تغییرات حفاری و متصل کردن سوراخ های آزمون چندان قابل توجه نیست. مانند روش جذب سطحی اولیه، شرایط مرطوب بتن به طور قابل توجهی نتایج را تحت تأثیر قرار خواهد داد. این امر به طور جدی کاربرد در محل را محدود می کند اما طبقه بندی کلی بتن خشک در جدول 3.7 آمده است. به دلیل تغییر ابعاد سوراخ مورد استفاده در بررسی های مختلف، با مقادیر باید با احتیاط برخورد کرد. همچنین اظهار شده است استفاده از سوراخ به مراتب بزرگتر تکرارپذیری را افزایش می‌دهد (213).

کاربرد اصلی این روش که شامل تکنیک‌های ارزان و ساده است، جایگزین روش های جذب سطحی اولیه برای بررسی کنترل کیفی از لحاظ دوام است. معمولاً 50 میلی متر خارجی بتن در زمان بررسی دوام، مهم‌ترین قسمت است زیرا از آرماتور در برابر خوردگی محافظت می کند. این روش این منطقه را آزمایش می کند و مزیت آن عدم تاثیر گرفتن از اثرات سطحی بسیار محلی نظیر کربوناسیون چند میلیمتر خارجی بتن است.

شکل 19.7 تجهیزات آزمون خودکار فیگ (عکس از شرکت ابزار جیمز).

3.3.7 روش های ترکیبی ISAT و فیگ

دیر، هیولت و چان (213) پیشنهاد کردند نقایص روش نفوذپذیری آب فیگ و ISAT را می توان با ترکیب آن‌ها در قالب آزمون جذب کاورکرت (CAT) رفع کرد. هدف این است که  آزمون روی مغزه 100 میلی متری انجام شود که از سازه‌ای گرفته شده است که در آون خشک شده است تا بر اثرات رطوبت غلبه کند. یک سوراخ به قطر 13 میلی متر و عمق 50 میلی متر حفاری می شود و ابزار ISAT با اختلاف فشار 200 میلی متری آب اما با یک کلاهک به قطر داخلی 13 میلی متر و لوله ورودی واقع در داخل سوراخ آب بندی شده بکار می‌رود. ضریب تغییر حدود 8٪ با این رویکرد بدست آمد که به طور قابل توجهی بهتر از روش آب فیگ است.

4.3.7 آزمون نفوذپذیری گاز هانسن

هانسن، اتوسن و پترسن (219) این روش دانمارکی را با جزئیات شرح داده‌اند. یک سوراخ 18 میلی متری در زاویه کم‌عمق زیر سطح بتن حفر می‌شود. افزایش فشار در این سوراخ با یک سنسور که در سوراخ قرار می‌گیرد کنترل می شود زیرا فشار هوای متراکم بر یک منطقه سطحی آب بندی شده اعمال می شود. این ابزار از نظر تجاری در دسترس است هرچند تجربه منتشر شده در حال حاضر محدود است.

5.3.7 سیستم نفوذپذیری  ‘Autoclam’

فشار هیدرواستاتیک مورد استفاده در ISAT کم است و شرایط مربوط به شرایط مواجهه شدید یا آزمون روکش‌های سطح وجود دارد که در آن یک آزمایش فشار بالا در محل مورد نیاز است. Autoclam یک سیستمی است که در دسترس است و در دانشگاه کوئین بلفاست (220) توسعه یافته است که در اصل مشابه ISAT است اما برای اندازه‌گیری نفوذپذیری آب در محل از یک فشار هیدرواستاتیک 1.5 بار استفاده می کند (شکل 7.20). این ابزار را می توان به صورت جایگزین برای اندازه گیری یک فشار پائین، میزان جذب 0.01 بار آب بکار برد. علاوه بر معیار نفوذپذیری هوا از طریق فروپاشی فشار هوای اعمال شده بر سطح بتن را نیز می توان اندازه گیری کرد. هر سه آزمایش با بستن Autoclam به یک حلقه فلزی 50 میلی متر انجام می شود که به سطح بتن چسبیده می شود. آزمون میزان جذب آب کم فشار را می توان در همان محل آزمون نفوذپذیری هوا انجام داد اما توصیه می شود آزمون نفوذپذیری آب پر فشار در یک محل آزمون متفاوت انجام شود.

به محض اینکه هر آزمون آغاز می شود، کنترل آزمایش و نظارت بر نتایج کاملا خودکار است. هر آزمایش حدود 15 دقیقه طول می کشد و همه آزمایشات به شرایط رطوب بتن در محل حساس هستند. در مکعب های آزمایشگاهی، تأثیر رطوبت داخلی در بتن را می توان با خشک کردن آن تا یک وزن ثابت از بین برد. در مورد بتن در محل، روش خشک کردن سطحی به مدت 20 دقیقه با استفاده از یک گرمکن پروپان و پس از آن خنک کردن به مدت 1 ساعت، نتایج قابل قبولی نشان داد که شرایط رطوب اصلی بتن در آن‌ها بی تأثیر است. آزمون‌های Autoclam همبستگی خوبی با سایر آزمون های نفوذپذیری و میزان جذب دارند و می توان برای رتبه بندی بتن های مختلف در دسته های دوام ضعیف، متوسط و قوی از ان استفاده کرد. تصور می شود آزمون نفوذپذیری فشار بالا، بتن را تا 40 میلی متر زیر سطح مورد آزمایش قرار می‌دهد و نتایج آن را می‌توان برای ارزیابی نفوذپذیری ذاتی آب بتن بکار برد (221).

شکل 20.7 ابزار نفوذپذیری آب و هوای AUTOCLAM.

6.3.7 آزمایش های جریان

سالهاست آزمایش نفوذپذیری فشار قوی در آزمایشگاه بکار می‌رود و شامل اندازه‌گیری جریان ثابت آب در یک نمونه بتن در یک اختلاف فشار معین است. این ابزار معمولاً ساده است و آرایشی که در شکل 21.7 نشان داده شده است می تواند مناسب باشد. این نمونه در یک نفوذسنج آب بندی می‌شود به طوری که هوا یا آب تحت فشار را بتوان بر یک وجه اعمال کرد و مقدار سیالی که نفوذ می کند و از وجه دیگر ظاهر می شود اندازه گیری می شود. باید از نشت جلوگیری کرد و هنگام اندازه‌گیری سیالی که از نمونه عبور می کند یک اختلاف فشار ثابت را باید حفظ کرد؛ برای جلوگیری از اتلاف تبخیر از مخزن در زمان وقتی آب مورد استفاده است باید اقدامات احتیاطی را اتخاذ کرد.

شکل 21.7 تجهیزات معمولی نفوذپذیری.

ون در مولن و ون دایک (222) رویکرد از این نوع را شرح دادند و به روش آب بندی نمونه توجه ویژه ای داشتند. در حالی که این روش به طور منطقی ممکن است برای نمونه های قالب‌گیری شده آزمایشگاهی آسان باشد، اگر بتن از یک محل درجا با مغزه‌گیری بدست آمده باشد، سطح نامنظم خواهد بود. اظهار می شود یک نمونه از این نوع را می توان در یک حلقه اپوکسی قالب گیری کرد که سطح خارجی دقیق تری دارد و سپس می توان آن را با کمک درزگیر نئوپرین در یک حلقه برنجی نصب شده در یک دیگ نفوذ سنج، جاسازی کرد.

جریان مشاهداتی به صورتی است که شکل 22.7 نشان می‌دهد و این آزمایش معمولاً ادامه پیدا می کند تا رسیدن به یک حالت پایدار را ممکن سازد. نتایج حاصل از نمونه های دارای ابعاد یکسان را که می توان در اختلاف فشار یکسان آزمایش کرد می توان برای ارزیابی مشخصات داخلی بدنه بتن به طور مقایسه‌ای به کار برد و این رویکرد به احتمال زیاد در زمینه سازه های حاوی آب کاربرد خواهد داشت.

7.3.7 آزمون جذب

بخش 122  BS 1881 یک آزمون جذب استاندارد را شرح می دهد که در نمونه های حفاری شده به قطر 75 میلی متر انجام می شود (3± mm). هدف از این آزمایش بررسی کنترل کیفی دوام در است و عمر تعیین‌شده آزمایش 32-28 روز است. دستگاه مورد نیاز ساده بوده و شامل تنها یک بالانس، یک ظرف هوابندی شده، یک محفظه آب و یک آون است و به علاوه، انجام این آزمایش آسان است.

جدول 4.7 ضرایب اصلاح جذب آب (طبق منبع 208)

طول نمونه به قطر 75 میلیمتر بر حسب میلیمتر	ضریب اصلاح جذب
35 50 75 100 125 150	0.73 0.86 1.00 1.09 1.16 1.20

روند کار شامل خشک کردن نمونه مغزه اندازه گیری شده است که اگر ضخامت عضو در یک آون در 5±105 درجه سانتیگراد به مدت 72±2 ساعت بیشتر از 150 میلیمتر باشد طول آن باید 75 میلی متر باشد. این نمونه به مدت 1/2 ± 24 ساعت در یک ظرف هوابندی شده خنک شده، وزن می شود و به صورت افقی در یک مخزن آب در 1±20 درجه سانتیگراد با پوشش آب  5±25 میلی متر در سطح بالایی غوطه‌ور می شود. این نمونه به مدت 1/2±30 دقیقه غوطه‌ور شده، برداشته شده، تکان داده می شود و به سرعت با یک پارچه خشک می شود تا آب سطحی آزاد قبل از وزن کردن مجدد از بین برود.

شکل 22.7 نتایج معمولی جریان.

جذب به عنوان افزایش وزن بیان شده به صورت درصدی از وزن نمونه خشک محاسبه می شود و یک ضریب اصلاح طول در صورت لزوم اعمال می شود. برخی مقادیر معمولی این ضریب که جذب معادل مغزه به طول 75 میلی متر را به بار می‌آورد در جدول 7.4 آمده است. نتایج تا نزدیکترین 0.1٪ بیان می شود و توصیه می شود که حداقل سه نمونه آزمایش شود و میانگین نتایج گرفته شود. نتایج در عبارت های کلی در جدول 3.7 طبقه بندی شده است.

مغزه‌گیری می‌تواند قابلیت اطمینان این روش را تحت تأثیر قرار دهد، و اندازه گیری ها به سطح بتن در معرض دید مربوط نمی‌شود. لویت (210) نیز اظهار داشت هوای به دام افتاده در مرکز نمونه خوانش‌های پس از بیش از 10 دقیقه غوطه وری را تحت تأثیر قرار می دهد. او ابراز کرد نتایج حاصل در این زمان قابل اطمینان‌تر خواهد بود و می‌تواند با مقدار جذب سطحی اولیه پس از 10 دقیقه مرتبط باشد اما این روش حساسیت کمتری به کیفیت بتن دارد و دقت آزمایش نیز کمتر است. خشک کردن سطح قبل از وزن کردن بویژه احتمالاً بر نتایج تاثیرگذار است. اگر بخواهیم نتایج را با یک حد معین یا با سایر مقادیر مقایسه کنیم، عمر آزمون اهمیت ویژه‌ای دارد. مقدار بسیار بالاتری را در عمر زیر 28 روز و مقادیر کمتر در عمر بیشتر با توجه به تعدادی از عوامل از جمله میزان هیدراتاسیون سیمان را انتظار داریم. از اینرو این ویژگی ترکیب خاص مورد استفاده، بوده و کاربرد کلی این روش را به غیر از کاربرد آن به عنوان آزمون کنترل کیفی محدود می کند.

8.3.7 آزمون جذب DIN 1048

این آزمایش معمولا در بلوک های آزمایشگاهی مربع 200 میلی متری هدفمند انجام می شود، هرچند کاربرد موفق آن در مغزه‌های به قطر 150 میلی متر گزارش شده است (224). فشارهای آب معین برای یک سطح آب بندی شده به قطر 100 میلی متر از وجه قالب‌گیری شده در مدت 96 ساعته به اعمال می‌شود. سپس این نمونه به دو نیم می شود تا حداکثر عمق نفوذ آب را ارزیابی کنیم و میانگین نتایج سه نمونه گرفته می‌شود.

9.3.7 آزمون میزان جذب

کلهام (225) مکانیسم نفوذ آب در یک بتن غیر اشباع را تحلیل کرده است و یک روش را برای اندازه‌گیری ثابت مواد حساس معروف به میزان جذب پیشنهاد می کند. این آزمایش بر اساس اندازه‌گیری تغییر وزن یک نمونه استوانه‌ای مستغرق با ضخامت 50 میلی متر و قطر 150 میلی متر است زیرا آب در یکی از وجوه مسطح جذب می شود. وجه مخالف در معرض اتمسفر است در حالی که سطح منحنی در برابر نفوذ آب، آب بندی می شود. میزان جذب از شیب یک طرح از وزن نمونه در برابر ریشه مربع زمان بدست می‌آید. تخلخل مؤثر را نیز می توان با فراهم کردن امکان اشباع نمونه بدست آورد. با اینکه نتایج گزارش شده در مورد نمونه های قالب‌گیری شده آزمایشگاهی است، برش مغزه‌ها را می توان پس از تهویه مناسب رطوبت بکار برد.

10.3.7 آزمون خاصیت مویینگی

آزمون تخلخل برای ارزیابی کیفیت بتن سیمانی با آلومینای بالا است که مؤسسه مهندسان سازه (226) بیان کرده است. یک قطعه از بتن به طول حداقل 50 میلی متر به صورت مسطح روی در یک وجه بریده می‌شود و با این سطح روی یک بلوک از نمد یا کاغذ بلات به ضخامت 10 میلی متر قرار داده می‌شود و در یک ظرف حاوی آب تا یک میزان زیر سطح بالایی نمد قرار می‌گیرد و ظرف با یک شیشه بل دهانه باز برای جلوگیری از تبخیر پوشش داده شده است.

خاصیت مویینگی با مشاهده بصری تغییر رنگ و خوانش تا 8 ساعت اندازه گیری می شود و در 24 ساعت پیشنهاد می شود. افزایش آب در نمونه در این زمان ها را می تواند با درصد تبدیل بتن با با توجه به مقادیر 20-15 میلیمتر در 24 ساعت مرتبط کرد که برای بتن بدون روکش نقل شده است. این نشان دهنده بتن کاملا فشرده با کیفیت خوب است؛ 35-25 میلی متر را می توان برای بتن مشابه در صورتی انتظار داشت که به صورت نامطلوب تبدیل شده باشد. یک مقدار بیشتر می تواند خرابی جدی را نشان دهد. در حالی که این روش در رابطه با یک کاربرد خاص بیان شده است، می تواند کاربردهای ارزشمند دیگری با ماهیت نسبی را در آزمایشگاه و در محل داشته باشد.

11.3.7 آزمون خلأ

یک آزمون خلأ در آمریکا توسعه یافته است (227) که با مطالعه فرسایش در خلأ با عبور هوا از ناحیه روکش به درپوش محکم شده به سطح بتن، نفوذپذیری هوای بتن را اندازه گیری می کند. تا به امروز، این آزمون کاربرد چندانی در جای دیگر نداشته است.

4.7 آزمون واکنش سنگدانه‌های قلیایی

واکنش بین سنگدانه‌ها و سیالات منفذدار ماتریس قلیایی در برخی از مناطق جهان رایج است و موضوع تحقیقات گسترده است. انواع گسترده‌ای از این تحقیقات وجود دارد که به طور کلی انبساط داخلی را در حضور رطوبت ناشی از تشکیل ژل هیدروسکوپی در رابط سنگدانه/ماتریس موجب می شود. در انگلیس، رایج ترین شکل تجربه شده، واکنش قلیایی – سلیکا است.

آزمایش های متعددی برای کمک به ارزیابی واکنش‌پذیری احتمالی مواد وجود دارند که خارج از چهارچوب این کتاب است. آزمایش های در محل مربوط به عیب‌یابی و ارزیابی آسیب موجود و آسیب آتی به خوبی توسعه نیافته اند هرچند سرعت پالس آلتراسونیک و روش پالس اکو می تواند پتانسیل را ارائه کنند. ارزیابی سازه های موجود در اصل بر اساس مغزه‌هایی است که ممکن است در معرض آزمون های انبساط، آزمون های غوطه وری قلیایی، میزان سیمان و تحلیل پتروگرافیک (سطح بریده شده و بخش نازک) قرار گیرد (به فصل 9 نگاه کنید). شناسایی بصری ویژگی های ترک و همچنین آگاهی از میزان رطوبت نیز کمک مهمی در عیب‌یابی به شمار می‌رود که گزارش اخیر انجمن سیمان انگلستان به طور دقیق آن را بررسی کرده است (23).

آزمون های انبساط اساساً شامل اندازه گیری کرنش در مغزه‌ها با حداقل 4 طول گیج Demec در امتداد طول آنها است. این واکنش را می توان برای اهداف تشخیصی حدود 38 درجه سانتیگراد، محیط 100% RH تسریع کرد (23)، هرچند تعدادی از تغییرات در آن برای بدست آوردن نشانه ای از عملکرد احتمالی آینده امکان پذیر است. یک آزمون «آسیب سختی» بر روی مغزه‌ها نیز در بخش 6.3.1.5 ذکر شده است و یک روش رنگ آمیزی ژل واکنش قلیایی با یک رنگ فلورسانت اشعه ماوراء بنفش برای تسهیل شناسایی بصری در بخش 1.11.9 شرح داده شده است.

5.7 آزمون هایی مقاومت ذوب و انجماد

اینها معمولاً شکل تحلیل پتروگرافیک یک سطح صیقلی از یک نمونه را به خود می‌گیرد که برای تعیین میزان هواگیری، از سازه برداشته می‌شود. ASTM C457 (228) این نوع آزمایش را پوشش می دهد که در بخش 11.9 بیشتر بررسی شده است. چرخه دمای آزمایشگاهی نمونه ها را نیز می توان به کار برد.

6.7 آزمایش مقاومت سایشی

مقاومت سایشی احتمالاً اهمیت زیادی در کف ساختمان های صنعتی مانند کارخانجات یا انبارها دارد که اختلاف نظر در آن درباره هزینه های بسیار بالای تعمیر یا جایگزینی است. صادق‌زاده، پیج و کتل (229) با استفاده از دستگاه پوشش تسریع‌شده متوجه شدند ساختار منافذ ناحیه سطح عامل تعیین کننده اصلی است. این ساختار شامل یک ورق فولادی چرخشی است که سه چرخ فولادی سخت‌شده را حمل می کند که شیاری به عرض 20 میلی متر و به قطر داخلی 205 میلی متر را در سطح بتن پوشش می دهد. مقاومت سایشی با اندازه‌گیری عمق این شیار پس از مدت آزمایش استاندارد 15 دقیقه‌ای ارزیابی می شود. کتل و صادق زاده (230) مطالعات میدانی را با استفاده از این ابزار و آزمایش های چکش برجهندگی گزارش کرده‌اند. این مطالعات طیف وسیعی از شرایط عملی و روش های پرداخت سطح را در بر دارد و نتیجه گیری می شود رابطه بین رقم برجهندگی و مقاومت سایشی پیچیده تر از رابطه‌ای است که قبلا چاپلین (52) بیان کرده است. نتایج حاصل از ابزار سایشی پوشش تسریع‌شده با خرابی مشاهداتی همبستگی خوبی دارد و طبقه بندی در جدول 5.7 برای دال‌ها در محیط صنعتی واسطه مطرح شده است. به علاوه، کتل و صادق زاده (231) نشان دادند ISAT به عوامل تأثیرگذار بر مقاومت سایشی بسیار حساس بوده و می تواند یک رویکرد غیرمستقیم غیرمخرب را به خوبی ارائه کند.

جدول 5.7 طبقه‌بندی دال‌های کف بتنی در محیط صنعتی واسطه (طبق منبع 230)

کیفیت دال	عمق سایش (میلیمتر)
خوب نرمال ضعیف	<0.2 0.2-0.4 >0.4

دوام یا پایایی بتن متناظر با سن یا عمر خدمت رسانی آن در شرایط محیطی مشخص به شمار می آید. بدیهی است با تغییر شرایط محیطی حاکم بر بتن، مفهوم دوام بتن تغییر می کند.

طبق تعریف ACI 201، دوام بتن حاوی سیمان پرتلند به توانایی آن برای مقابله با عوامل هوازدگی، تهاجم شیمیایی، سایش و یا هر فرآیندی که به آسیب دیدگی می انجامد، گفته می شود. بنابراین، بتن پایا بتنی است که تا حدود زیادی شکل اولیه و کیفیت و قابلیت خدمت رسانی خود را در شرایط محیطی حاکم حفظ نماید [1].

اکنون لزوم منظور نمودن مشخصات دوامی مصالح مصرفی در سازه ها همانند مشخصات مکانیکی پذیرفته شده است که همراه آن هزینه نیز منظور می گردد.

افزایش فزاینده هزینه های تعمیر و بازسازی سازه های آسیب دیده ناشی از تخریب مصالح مصرفی، بخش قابل توجهی از هزینه ساخت سازه ها را به خود اختصاص می دهد [2].

برآورد می گردد در کشورهای پیشرفته صنعتی بیش از 40 درصد کل منابع پولی صنعت ساختمان در بخش تعمیر و نگهداری سازه های موجود، و کمتر از 60 درصد آن برای ایجاد سازه های جدید خرج می گردد [2].

این موارد ما را بر آن می دارد که موضوع دوام مصالح مصرفی بویژه بتن را جدی بگیریم. علاوه بر هزینه، موضوع حفظ محیط زیست و آلودگی هوا و خاک و آب کره زمین و حفظ منابع خدادادی طبیعی این کره خاکی، ما را مجبور به با دوام تر ساختن بتن می نماید.

سازه هایی همچون رویه های بتنی راه، فرودگاه و پارکینگ ها، بتن های سیلوهای غلات و سیمان و سایر مصالح معدنی، پلهای راه و راه آهن، باراندازها و اسکله های بتنی و پلهای ارتباطی آن، مخازن آب یا نفت و گاز مایع و غیره، جداول بتنی و قطعات نیوجرسی، قطعات پیش ساخته ای همانند تراورس و لوله های بتنی آب و فاضلاب، سازه های بتنی فراساحلی، سدهای بتنی و سرریزها، پوشش بتنی پیش ساخته و درجا برای تونل های راه و راه آهن و انتقال آب، سازه های بتنی تصفیه خانه های آب و فاضلاب، سازه های بتنی راکتورهای اتمی و تاسیسات وابسته به آن، کانالهای انتقال آب و آبروهای بتنی، دودکش ها و برج های مخابراتی بتنی، ساختمانها و بناهای مسکونی، تجاری، اداری و آموزشی، فرهنگی و ورزشی، نیروگاه های آبی، گازی و حرارتی، برجهای خنک کن باز و بسته نیروگاه های حرارتی، سازه های مرتبط با صنایع مختلف مانند سیمان، نفت و گاز، فولاد، شیشه و صنایع مختلف کشاورزی و غذایی، ساخت قطعات پیش ساخته غیرمسلح یا مسلح برای حفاظت از موج شکن ها و تاسیسات بندری و غیره از جمله مواردی است که مصرف بتن با دوام و قطعات بتنی با عمر زیاد را می طلبد.

هرچند از دیرباز مسئله دوام مصالح ساختمانی اهمیت داشته است اما بعد از جنگ جهانی دوم و بویژه از دهه 70میلادی به موضوع دوام بتن بیش از پیش پرداخته شده است و مرتبا بر اهمیت آن افزوده می شود.

گستره دوام بتن به مراتب وسیع تر از موضوع مقاومت آن می باشد. تعیین مقاومت بتن به ویژه مقاومت فشاری آن امری است که طی سالیان گذشته به مدت بیش از 100سال به انجام رسیده است و به نظر می رسد حاوی نکات پیچیده ای نباشد، هرچند دارای جزئیات خاصی است و به هرحال در سن خاصی در کوتاه ترین زمان ممکن اندازه گیری می شود. اما در مورد دوام پیچیدگی بیشتری بدلیل ساز و کارهای متفاوت و آزمایش های گوناگون وجود دارد [3].

طبقه بندی ساز و کار دوام و آزمایش های آن

دوام بتن دوام بتن ابعاد مختلفی دارد [2]:

– پایایی در برابر عوامل فیزیکی (آتش، یخبندان و آب شدگی پی در پی، تبلور نمک ها)

– پایایی در برابر تهاجم شیمیایی (سولفات ها، کربناسیون، تاثیر واکنش قلیایی ها با سنگدانه ها بر بتن)

– پایایی در برابر عوامل مکانیکی (سایش، خلازایی)

– تخریب در اثر خوردگی میلگرد

پی بردن به دوام بتن در شرایط مختلف نیاز به قرار گرفتن در این شرایط و طی شدن زمان قابل توجه دارد و معمولا امکان انجام تحقیق در شرایط واقعی وجود ندارد و یا از حوصله دست اندرکاران خارج است. برای اینکه مشخص شود یک بتن در چنین شرایطی بطور مناسب و مطلوب عمل می کند نیاز به آزمایش هایی کوتاه مدت دارد که در این آزمایش ها عوامل تهاجمی یا اعمالی تشدید می شود (تسریع شده) و یا آزمایش بصورت تسریع نشده و در شرایط معمولی انجام می گردد که در این حالت دوم معیار مقایسه تغییر می کند.

گاه برخی آزمایش های کوتاه مدت مرتبط با دوام و در معرض عاملی غیر از عامل موردنظر مورد استفاده قرار می گیرد و با توجه به تجربیات موجود در پروژه های واقعی و در کارهای تحقیقاتی آزمایشگاهی معیارهایی ارائه می شود.

نمونه ای از آزمایش های کوتاه مدت تسریع شده در برابر عامل تشدید شده موردنظر، سایش یا آزمایش ASTM C1293 می­باشد.

نمونه ای از آزمایش تسریع نشده کوتاه مدت در شرایط تشدید نشده را می توان آزمایش یخبندان و آب شدگی دانست.

از میان آزمایش های کوتاه مدت مرتبط با دوام که در معرض عامل اصلی موردنظر قرار نگرفته است می توان آزمایش جذب آب یا جذب آب مویینه را نام برد. شاید بتوان آزمایش های جمع شدگی را نیز مرتبط با دوام دانست. آزمایش های تراوایی (نفوذپذیری) نیز مرتبط با دوام به حساب می آید.

ارزیابی کیفیت بتن از نظر دوام و معیارهای آن

ارزیابی دوام از طریق انجام آزمایش هایی بر روی بتن سخت شده در سنین کم و گاه در سن موجود صورت می گیرد. برای این کار نیاز به معیارها و ملاک هایی می باشد. در زیر به برخی از آزمایش های ارزیابی بتن و معیارهای آن اشاره می شود.

آزمایش های یخ زدن و آب شدن

این آزمایش ها به دو صورت در استانداردها وجود دارد:

                – یخبندان و آب شدگی پی در پی در حالت اشباع در آب یا هوا و کنترل کاهش وزن، کاهش مقاومت، افزایش حجم و کاهش مدول ارتجاعی دینامیکی مانند ASTM C666 [4]

                – یخبندان و آب شدگی پی در پی در مجاورت آب نمک یا نمک های یخ زدا و کنترل پوسته شدن سطح بتن و کاهش وزن آن مانند ASTM C1262 [5]، ASTM C672 [6] و EN 1340 [7]

به هرحال این آزمایش ها عمدتا در سنین کم 28 تا 90 روزه بر روی بتن ها در آزمایشگاه انجام می شود و مدت زمان زیادی بطول می انجامد.

امروزه در آزمایش های یخبندان در حالت اشباع مانند ASTM C666 از پارامتر کاهش مدول ارتجاعی دینامیکی استفاده می شود. پس از تعداد معینی سیکل یخبندان، درصد مدول ارتجاعی دینامیکی اولیه بدست می آید.  حداقل درصد قابل قبول مدول ارتجاعی دینامیکی اولیه، یک ملاک یا ضابطه تلقی می شود. مثلا بتنی با دوام تلقی می گردد که پس از 300 سیکل یخبندان و آب شدگی مکرر، حداقل 60 و یا 80 درصد مدول ارتجاعی دینامیکی را دارا باشد [4].

در مواردی تعداد سیکل های یخبندانی را که مدول ارتجاعی دینامیکی را به 60 درصد مقدار اولیه می رساند مشخص می گردد. بدیهی است در این حالت باید حداقل تعداد سیکل های یخبندان مورد نظر به عنوان یک معیار اعلام گردد [4].

در آزمایش های یخبندان و آب شدگی پی در پی در معرض مواد یخ زدا معمولا درصد وزن بتن پوسته شده پس از تعداد معینی سیکل یخبندان بدست می آید. با محدود کردن میزان مواد پوسته شده، معیاری ارائه می گردد. به عنوان مثال در ASTM C1372 [8] پس از 100سیکل خاص یخبندان در آزمایش ASTM C1262 [5] نباید از 1درصد وزن اولیه بیشتر شود.

هرچند در این آزمایش نیز می توان تعداد سیکل یخبندان برای دستیابی به درصد خاصی از پوسته شدن را به عنوان یک معیار برگزید، اما این امر سابقه چندانی ندارد.

برای مثال در EN1340 برای جداول بتنی پیش ساخته مقدار مواد پوسته شده نباید از kg/m³ 1 پس از 28 سیکل خاص یخبندان در حالی که محلول نمک طعام 3 درصد بر روی آن ریخته شده است، بیشتر باشد [7].

در ASTM C672 معمولا پس از 50 سیکل یخبندان خاص در معرض مواد یخ زدا (محلول کلرید کلسیم 4 درصد) که روی قطعه ریخته می­شود و درجه تخریب سطح پس از 5، 10، 15، 25 و 50 سیکل گزارش می شود که معیار درجه تخریب ارائه می شود [6].

به هر حال باید دانست که در همه انواع آزمایش یخبندان و آب شدگی مکرر در برابر آب یا نمک های یخ زدا، شرایط آزمایش با واقعیت موجود تطابق ندارد اما به ناچار از این آزمایش ها و معیارهای ارزیابی آن استفاده می شود.

در ASTM C1262 که برای قطعات پیش ساخته بتنی و برخی قطعات بنایی بکار می رود و آب یا آب نمک 3درصد (بسته به نیاز) در مجاورت قسمت تحتانی قطعه ریخته می شود و معمولا سیکل های خاص یخبندان اعمال می گردد و درصد کاهش وزن بدست می آید. با توجه به معیار خاص کاهش وزن در برابر تعداد خاصی سیکل یخبندان کیفیت دوامی قطعه کنترل می شود [5].

آزمایش تبلور نمک ها

برای بررسی تاثیر تبلور نمک ها بر دوام بتن، آزمایش خاصی پیش بینی نشده است، هرچند عامل مهمی در مناطق نیمه خشک و خشک در تخریب سطح بتن ها محسوب می شود بویژه اگر املاح قابل توجهی در بتن و یا آب و خاک وجود داشته باشد [2].

آزمایش دوام در برابر سولفات ها

برای بررسی دوام بتن در برابر سولفات ها آزمایش استاندارد خاصی در ASTM و EN مشاهده نمی شود. همچنین روشن است که معیار خاصی نیز وجود ندارد. پس از سالهای طولانی که از تشخیص خرابی بتن در اثر حمله سولفات ها گذشته است هنوز آزمایش خاص و معیار دوام بتن در برابر حمله سولفات ها و یا در برابر سولفات خاصی ارائه نشده است [8].

سعی می شود با استفاده از سیمان مناسب، محدودیت نسبت آب به سیمان و یا عیار سیمان و یا استفاده از افزودنی های خاصی مانند پوزولان ها و سرباره ها و یا حباب­زا و مواد آب­بند کننده، دوام بتن را بالا برده اما نحوه تشخیص این افزایش دوام روشن نیست [1].

سعی شده است آزمایش هایی بر روی سیمان یا ملات در محلول سولفات دار انجام گردد و انبساط آنها اندازه گیری شود و با تعیین معیارهایی، کیفیت سیمان از نظر مقابله با حمله سولفات ها مشخص گردد [9 و 10].

آزمایش هایی برای نفوذ و انتشار سولفات در بتن پیش بینی شده است اما هنوز استاندارد نشده است. با این حال نفوذ سولفات در بتن دقیقا نمی تواند دوام بتن در برابر سولفات ها را به نمایش گذارد [11 و 12].

آزمایش کربناسیون

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].

به هرحال هنوز معیار خاصی برای قدرت مقابله با کربناسیون و عمق نفوذ آن ارائه نشده است، هرچند می توان میزان نفوذپذیری گاز CO₂ در بتن را اندازه گیری نمود.

می توان با اندازه گیری pH پودر بتن پروفیل pH در برابر عمق را رسم کرد و عمق کربناسیون را مشخص نمود [15].

آزمایش انبساط ناشی از واکنش قلیایی ها با سنگدانه های بتن

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 [16].

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 [17، 18 و 19].

برای سنگدانه کربناتی از ASTM C1105 استفاده می شود و معیارهایی برای آن ارائه شده است [17 و 20].

آزمایش های سایش

در استاندارد ASTM برای بتن چهار آزمایش سایش ارائه شده است و برای برخی قطعات بتنی نیز از این آزمایش ها و یا آزمایش های دیگری استفاده می شود.

                – ASTM C944 برای سایش بتن یا ملات (روش سمباده چرخان) [21]

                – ASTM C418 برای سایش بتن (روش ماسه پاشی) [22]

                – ASTM C779 برای سایش سطوح افقی بتنی (سه روش صفحه مدور سمباده ای چرخان، چرخ استوانه ای دندانه دار، بلبرینگ چرخان) [23]

                – ASTM C1138 برای سایش بتن (روش زیر آب) [24]

به نظر می رسد در آزمایش های سایش دقت زیادی شده است تا نزدیکی بیشتری با واقعیت موجود داشته باشد که تنوع آزمایش ها را سبب گشته است.

در موارد مختلف برای هر نوع قطعه یا سطح در هر پروژه یا کاربرد خاص، معیاری ارائه می شود که نشانه دوام بتن در برابر سایش است. در برخی استانداردهای دیگر آزمایش سایش چرخ عریض و آزمایش سایش Bohme پیش بینی شده است. برای مثال در استاندارد جداول بتنی (EN 1340) این دو آزمایش پیش بینی شده است و معیار خاصی در هر مورد ارائه شده است [7].

جدول 1- تقسیم بندی کیفیت سایشی جداول بتنی طبق EN 1340 [7]

رده از نظر سایش*	نتیجه آزمایش سایش چرخ پهن (حداکثر)	نتیجه آزمایش سایش Bohme (حداکثر)
متوسط	23 میلی­متر	کمتر از mm25000/mm320000
خوب	20 میلی­متر	کمتر از mm25000/mm318000

* در مورد رده ضعیف هیچ ضابطه ای ارائه نمی شود.

آزمایش های نفوذپذیری

آزمایش های نفوذپذیری بتن در برابر آب و گازهای مختلف و حتی برخی سیال های خاص دیگر انجام می شود.

آزمایش های نفوذپذیری در برابر آب

آزمایش های نفوذپذیری بتن در برابر آب از گذشته دور براساس رابطه دارسی انجام می شده است. ارتش آمریکا و USBR آزمایش هایی را برای تعیین ضریب نفوذپذیری بتن در برابر آب ارائه کرده اند که بسیار مشکل است. در روش ارتش آمریکا (CRD-C48) فشار حدود 14 اتمسفر و در روش USBR 4913 فشار 5/28 اتمسفر بکار می رود [25 و 26]. در این آزمایش­ها مقدار k با بعد L/T بدست می­آید. در هر پروژه مقدار حداکثر k مشخص می­شود و لازم است بتن موردنظر این خواسته را برآورد کند.

بتن هایی که در حال حاضر برای پروژه های آبی ساخته می شود دارای نفوذپذیری پایینی است و عملا انجام این آزمایش و تعیین k بصورت مستقیم غیرممکن گشته است. بدین دلیل سعی شده است با اندازه گیری عمق نفوذ آب در این آزمایش و با استفاده از یک سری روابط تجربی بر اساس فرضیات مختلف، از عمق نفوذ مقدار k را بدست آورد که نتایج آن قابل اعتماد نمی باشد.

جدول 2- تقسیم بندی کیفیت نفوذناپذیری بتن بر اساس ضریب نفوذپذیری آب [27]

کیفیت نفوذناپذیری بتن	خیلی ضعیف	ضعیف	متوسط	خوب	خیلی خوب	عالی
ضریب نفوذپذیری (m/s)	بیشتر از 6-10	6-10 تا 7-10	7-10 تا 8-10	8-10 تا 9-10	9-10 تا 10-10	کمتر از 10-10

همچنین روش های درجا و آزمایشگاهی معروف دیگری نیز وجود دارند که به جای ارائه ضریب نفوذپذیری، شاخص های نفوذپذیری را بدست می دهند. از جمله این آزمایش ها می توان به آزمایش فیگ (Figg) و یا آزمایش Autoclam اشاره کرد. این آزمایش ها در ایران رایج نیست و ممکن است به ندرت در کارهای تحقیقاتی استفاده شده باشد. به هرحال محققین بر اساس این آزمایش ها معیارها و طبقه بندی هایی را برای کیفیت بتن ارائه کرده اند.

آزمایش های نفوذپذیری در برابر گاز

آزمایش های نفوذپذیری با گاز به ویژه اکسیژن روش های مختلفی دارد که معروف ترین آن مربوط به روش CemBureau (انجمن سیمان اروپا) می باشد که در RILEM و استاندارد ایتالیا (UNI) نیز آورده شده است [28 و 29].

در این روش، نمونه قرصی شکل بتنی در محفظه­ای با تیوب دورگیر تحت فشار قرار گرفته و در فشارهای مختلف اعمالی، دبی عبوری گاز بدست آمده و با رابطه اصلاح­شده دارسی برای سیال تراکم پذیر، ضریب نفوذپذیری محاسبه می­گردد. نتیجه این روش آزمایش به درصد رطوبت نمونه بتنی بسیار وابسته می باشد. به همین دلیل، در روش پیشنهادی این آزمایش، دو رژیم نمونه کاملا خشک و با درصد رطوبت مشخص، پیشنهاد شده است [28 و 29].

معیار میزان نفوذپذیری در برابر اکسیژن در مشخصات فنی داده می شود اما تلاش شده است بتن ها از این نظر تقسیم بندی شوند که در زیر دیده می شود.

جدول 3- تقسیم بندی کیفیت بتن بر اساس نفوذپذیری بتن در برابر اکسیژن به روش CemBureau (نمونه خشک) [30]

کیفیت	عالی	خیلی خوب	متوسط	ضعیف	خیلی ضعیف
ضریب نفوذپذیری (m2 16-10)	کمتر از 1/0	5/0 – 1/0	5/2 – 5/0	5/12 – 5/2	بیشتر از 5/12

در منطقه خلیج فارس با توجه به آیین نامه پایایی بتن، برای شرایط D، E و F کیفیت عالی و برای B و C خیلی خوب و برای شرایط A حالت کیفی متوسط پیشنهاد می شود. هرچند ممکن است با بکارگیری چنین بتن هایی در عمل به نتیجه چندان خوبی هم دست نیافت.

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

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 بتن سخت شده در محلول نمک طعام با غلظت معین قرار می گیرد و در سن موردنظر 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].

معمولا از آنجا که تعیین این پارامتر دشوار است، سعی می شود بجای آن، پارامترهای دیگری مشخص شود و جایگزین آن گردد در حالی که عملا نمی توانند جای آن را بگیرند.

یکی از آزمایش های رایج AASHTO T259 است که سطح بتن در معرض محلول کلرید قرار می گیرد و مقدار یون کلرید در سنین خاص و در عمق های خاص اندازه گیری می شود و عمق نفوذ یون کلرید بدست می آید که به کمک آن می توان کیفیت بتن ها را در مقایسه با یکدیگر ارزیابی نمود و می توان بتن ها را نیز از این نظر طبقه بندی کرد. به هرحال نتیجه این آزمایش از جنس نفوذپذیری نیست اما نفوذپذیری را نشان می دهد [35].

روش دیگر برای تعیین نفوذ سریع یون کلرید (مهاجرت) توسط دستور NTBuild 492 [36] ارائه شده است که AASHTO T277 [37] روش مشابه آن را ارائه کرده است.

استاندارد ASTM C1202 روش را برای تعیین سریع نفوذپذیری کلرید در بتن سخت شده ارائه می دهد که در این روش در دو سمت یک قرص بتنی کاملا اشباع شده در خلا به قطر حدود 100 میلیمتر و ضخامت 50 میلیمتر محلول های کلرید سدیم و سود سوزآور با غلظت معین قرار می گیرد و جریان الکتریکی با اختلاف پتانسیل 60 ولت برقرار می شود و شدت جریان عبوری از بتن اشباع بدست می آید و طی 6ساعت، مقدار جریان عبوری از بتن برحسب کولمب محاسبه می گردد که نشانه مقاومت بتن در برابر این جریان است و به عبارتی به نوعی به مقاومت الکتریکی مربوط می باشد. هرچه این جریان عبوری بیشتر باشد نشانه نفوذپذیری بیشتر بتن به ویژه در برابر یون کلرید است. طبقه بندی بتن ها را می توان طبق ASTM C1202 بصورت زیر دانست [38].

جدول 5- نفوذپذیری در برابر یون کلرید براساس میزان جریان عبوری

نفوذپذیری در برابر یون کلر	زیاد	متوسط	کم	خیلی کم	ناچیز
میزان جریان عبوری (کولومب)	بیشتر از 4000	2000 تا 4000	1000 تا 2000	100 تا 1000	کمتر از 100

در آیین نامه پیشنهادی پایایی بتن در محیط خلیج فارس و دریای عمان (نشریه شماره ض428 مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن) معیارهای زیر برای شرایط مختلف طبق روش ASTM C1202 ارائه شده است [34].

جدول 6- مقادیر مجاز میزان جریان عبوری در شرایط مختلف محیطی در آیین نامه پایایی

شرایط محیطی	A	B و C	D، E و F
میزان جریان عبوری (کولومب)	حداکثر 3000	حداکثر 3000	حداکثر 2000

بهتر است در آینده با تجدید نظر در طبقه بندی موجود برای برخی رده های مورد نظر مانند E یا F شرط سخت گیرانه تری مانند 1200 یا 1000 کولومب منظور شود. در عوض برای شرایط محیطی A حداکثر 4000 کولومب نیز پذیرفته گردد.

به هرحال این آزمایش و نتایج آن محل تردید است. برخی معتقدند که بهتر است اختلاف پتانسیل را کم کرده و مدت را متناسبا زیاد نمود تا دمای بتن و محلول ها حین آزمایش بطور شدید بالا نرود و شرایط واقعی تری برقرار باشد [39]. ظاهرا قرار است تغییری در یکی از محلول ها نیز در دستور کار قرار گیرد. به هرحال این آزمایش طی یک روز منجر به اخذ نتیجه می شود و این امر بسیار مهم است.

آزمایش های عمق نفوذ آب

از آنجا که آزمایش های نفوذپذیری در برابر آب همراه با چالش های فراوانی است، در برخی کشورهای اروپایی مانند آلمان آزمایش دیگری انجام می شد که تحت فشار آب، در زمان معینی، عمق آب نفوذی در بتن بدست می آمد (DIN 1048-5) [40]. سپس در EN 12390-8 با تغییرات مختصر، این آزمایش با سهولت بیشتر ارائه شد که در آن نمونه بتنی سه روز از سطح زیرین تحت فشار MPa 5/0 (5 بار) قرار می گیرد و سپس حداکثر عمق نفوذ آب بدست می آید که پارامتری در جهت ارزیابی نفوذ آب در بتن می باشد [41]. در منابع مختلف طبقه بندی بتن ها در آزمایش DIN 1048 آمده است اما هنوز این طبقه بندی برای آزمایش براساس روش EN ارائه نشده است. پراکندگی نتایج آزمونه های مختلف یک نوع بتن در این آزمایش زیاد است و چندان قابل اعتماد نمی باشد [33].

در آیین نامه پیشنهادی پایایی بتن در حاشیه خلیج فارس، معیارهای زیر برای شرایط مختلف محیطی حاکم ارائه شده است [34].

جدول 7- مقادیر مجاز عمق نفوذ آب در شرایط مختلف محیطی در آیین نامه پایایی

شرایط محیطی	A	B و C	D، E و F
عمق نفوذ آب در سن 28 روز (mm)	حداکثر 50	حداکثر 30	حداکثر 10

دستیابی به حداکثر عمق نفوذ آب 10 میلیمتر عملا بسیار مشکل است و با ضوابط دیگر انطباق مناسبی ندارد و تجدیدنظر در معیار آن ضروری به نظر می رسد. شاید حداکثر عمق نفوذ آب برای طبقه D را بتوان 20 میلیمتر و برای E و F حداکثر 10 یا 15 میلیمتر منظور نمود.

به هرحال الزاما در شرایط واقعی، فشار تا این حد وجود ندارد اما این آزمایش به نوعی تعیین کننده کیفیت بتن می باشد.

آزمایش های جذب آب

آزمایش های جذب آب به شکل های مختلفی وجود دارد که مهم ترین آنها عبارتند از:

                – جذب آب کوتاه مدت نیم ساعته (Early Water Absorption)

                – جذب آب نهایی (بلند مدت) 2 روزه یا بیشتر در شرایط عادی یا جوشانده شده (Final Water Absorption)

                – جذب آب سطحی اولیه ISAT (Initial Surface Water Absorption Test)

                – جذب آب مویینه ( Capillary Water Absorption و Water Sorptivity)

هرکدام از این آزمایش ها یک ویژگی خاص از بتن را به نمایش می گذارد و لازم است از هر آزمایش زمانی استفاده نمود که به واقعیت موجود شباهتی داشته باشد [42].

آزمایش جذب آب کوتاه مدت

در BS 1881 در سال های گذشته آزمونه مکعبی خشک 100میلی لیتری در آب غرق می شد و پس از یک ساعت درصد وزنی آب جذب شده بدست می آید که گزارش می شد. در BS 1881 part122 این آزمایش عمدتا برای قطعات بتنی پیش ساخته پس از مغزه گیری به قطر 75 میلیمتر انجام می شود که باید دارای طول معینی باشد و نمونه کاملا خشک شده در آون، غرقاب می شود و درصد جذب آب نیم ساعته بدست می آید [43]. این آزمایش کیفیت سطحی بتن موردنظر را بدست می دهد.

در انگلیس کیفیت جداول بتنی و برخی قطعات پیش ساخته با این آزمایش کنترل می شود. برای مثال جذب آب نیم ساعته یک جدول نباید از 2درصد بیشتر باشد [44]. در آزمایش های جذب آب کوتاه مدت حساسیتی در مورد شکل و اندازه نمونه وجود دارد و نسبت سطح به حجم اهمیت پیدا می کند. در استاندارد BS 1881 ضرایب تصحیح خاصی پیش بینی شده است تا در صورت تغییر قطر و طول نمونه نسبت به قطر و طول استاندارد، بتوان نتایج تصحیح شده را محاسبه نمود [43].

در توصیه های CIRIA برای مناطق عربی در حاشیه خلیج فارس و دریای سرخ و غیره، حداکثر جذب آب کوتاه مدت طبق BS 1881 را 2 درصد مطرح نموده است [45].

در آیین نامه پیشنهادی پایایی بتن در حاشیه خلیج فارس، معیارهای زیر برای شرایط مختلف محیطی حاکم با روش BS 1881 part122 ارائه شده است [34].

جدول 8- مقادیر مجاز درصد جذب آب کوتاه مدت در شرایط مختلف محیطی در آیین نامه پایایی

شرایط محیطی	A	B و C	D، E و F
درصد جذب آب (%)	حداکثر 4	حداکثر 3	حداکثر 2

به نظر می رسد لازم است با تجدید نظر در مورد شرایط E و F مقدار حداکثر جذب آب نیم ساعته را به 5/1 درصد محدود کرد.

آزمایش جذب آب نهایی

هرچند در آزمایش جذب آب کوتاه مدت قدیمی و جدید BS 1881 می توان با تداوم آزمایش تا رسیدن به وزن ثابت، جذب آب نهایی را بدست آورد و حتی با جوشاندن آن در آب به جذب آب نهایی بیشتری دست یافت، اما در این دستور چنین پیش بینی هایی صورت نگرفته است.

در ASTM C642 مقدار جذب آب نهایی بدست می آید و می توان چگالی و تخلخل را نیز بدست آورد، حتی جوشاندن نمونه در آب نیز پیش بینی شده است. در این استاندارد در مورد شکل و اندازه نمونه حساسیتی وجود ندارد اما حداقل جرم و حجم مشخص شده است زیرا به موضوع جذب آب نهایی پرداخته است. این آزمایش عمدتا برای قطعات پیش ساخته بکار می رود [46].

در استاندارد EN 1340 جذب آب نهایی قطعات پیش ساخته ای مانند جداول بتنی به چشم می خورد که حداقل برای حجم یا جرم نمونه مطرح شده است [7]. در استانداردهایی همچون ASTM C497، مقدار جذب آب لوله های بتنی بدست می آید که دو روش A و B با توجه به نحوه خشک کردن و زمان جوشاندن نمونه در آب دارد [47].

برای مثال در برخی استانداردهای قطعات پیش ساخته در ASTM C76 مانند لوله های بتن مسلح آب و فاضلاب، حداکثر جذب آب نهایی طبق ASTM C497 به میزان 9درصد برای روش A و 5/8درصد برای روش B مطرح شده است [48] و از این نظر می توان معیار و طبقه بندی برای کیفیت دوامی بتن ارائه نمود، بویژه اگر قطعه بتنی بصورت غرقاب باشد و آب همواره در مجاورت آن حضور داشته باشد. در استاندارد لوله های بتنی آب و فاضلاب ایران به شماره 8906 از چنین مشخصاتی استفاده شده است [49].

در استاندارد EN 1340 در مواردی که شرایط یخبندان و آب شدگی حادی در برابر نمک های یخ زدا وجود ندارد. حداکثر جذب آب نهایی 6 درصد برای جداول بتنی پیش ساخته ارائه شده است [7].

به نظر می رسد برای بتن های با دوام، حداکثر جذب آب نهایی بتن بهتر است به 6 درصد و برای حالت جوشانده شده به 5/5 درصد محدود شود. برای مناطق حاشیه خلیج فارس بتن های موردنظر در شرایط محیطی طبقه بندی شده در آیین نامه پایایی بتن پیشنهادی، مقدار جذب آب نهایی زیر توسط اینجانب پیشنهاد می شود.

جدول 9- مقادیر مجاز درصد جذب آب کوتاه مدت در شرایط مختلف محیطی در آیین نامه پایایی

شرایط محیطی	A	B و C	D	E و F
حداکثر درصد جذب آب نهایی (%)	6	5	4	5/3
حداکثر جذب آب نهایی جوشانده (%)	7	5/5	5/4	4

در برخی مشخصات استاندارد قطعاتی مانند بلوک سیمانی و موزاییک و آجرهای سیمانی به جذب آب نهایی پرداخته شده است [50، 51 و 52].

آزمایش جذب آب سطحی اولیه

این آزمایش عمدتا در BS 1881 part208 پیش بینی شده است. در این آزمایش سعی می شود مقدار جذب آب ریخته شده روی سطح افقی نمونه بتنی یا قسمتی از قطعات پیش ساخته در حالی که ارتفاع آب چندانی برای اعمال فشار وجود ندارد و به میزان 200 میلیمتر محدود شده است، بدست آید. در این آزمایش در فواصل زمانی مختلف مقدار آب جذب شده برحسب گرم یا میلی لیتر بر واحد سطح (m²) گزارش می شود [53].

طبقه بندی کیفی بتن ها در این آزمایش را می توان بصورت زیر مطرح کرد. در انگلیس از نتایج این آزمایش استفاده می شود اما در آیین نامه پایایی بتن ایران در حاشیه خلیبج فارس و یا در استانداردهای قطعات پیش ساخته مانند جداول مورد اقبال قرار نگرفته است. به هرحال این آزمایش برای موادی که باعث آب بندی سطحی می شوند می تواند با موفقیت بکار رود و کیفیت سطحی را به نمایش گذارد [42].

جدول 10- تقسیم بندی جذب سطحی بتن با معیار جذب سطحی اولیه (mL/m²/s)

میزان جذب	زمان پس از شروع آزمایش				جذب تجمعی در ساعت (mL/m2)
	10 دقیقه	30 دقیقه	1ساعت	2ساعت
زیاد	بیشتر از 50/0	بیشتر از 35/0	بیشتر از 20/0	بیشتر از 15/0	بیشتر از 2000
متوسط	50/0 – 25/0	35/0 – 17/0	20/0 – 10/0	15/0 – 07/0	2000 – 1000
کم	کمتر از 25/0	کمتر از 17/0	کمتر از 10/0	کمتر از 07/0	کمتر از 1000

به نظر می رسد در محیط خلیج فارس بویژه در شرایط D، E و F، میزان جذب باید در حد کم و یا در حدی به مراتب کمتر از آن باشد.

جذب آب مویینه

یک ساز و کار جذب آب، حرکت آب به صورت نم مویینه رو به بالا می باشد که نیاز به انجام آزمایش خاص و هماهنگ با این ساز و کار احساس می شود.

در این آزمایش ها معمولا مقدار آب جذب شده در واحد سطح، ارتفاع نم مویینه و آهنگ جذب آب مویینه تعیین و گزارش می شود که در همه دستورها بصورت یکسان نیست و در هر دستور به برخی از این پارامترها پرداخته می شود.

دستور آزمایش RILEM CPC11.2 از جمله دستورهای آزمایش قدیمی در این زمینه است که سالها مورد استفاده قرار گرفته است [54]. اخیرا دستور استاندارد ASTM C1585 ارائه شده است که با دقت بیشتری شرایط آزمایش و شکل آزمونه را مشخص نموده است [55]. در این آزمایش از یک قرص بتنی به قطر 100 میلیمتر و ارتفاع 50 میلیمتر استفاده می شود که بخش تحتانی آن به میزان 1 تا 3 میلیمتر در آب قرار گرفته است و رطوبت محیط اطراف نمونه نیز کنترل می گردد و درنهایت، آهنگ جذب آب مویینه در بازه های زمانی مختلف بدست می آید.

لازم به ذکر است که در این استاندارد دو مقدار آهنگ جذب آب اولیه و ثانویه بدست می آید که معمولا نرخ جذب آب ثانویه به مراتب کمتر از نرخ جذب آب اولیه است. در حالیکه در روش RILEM فقط یک نرخ جذب آب بدست می آید. نگاه ASTM به نرخ جذب آب از RILEM منطقی تر به نظر می رسد و اشکال موجود در روش RILEM و مشکلات برازش یک خط بر چهار نقطه موجود در این روش را حل نموده است. ضمن اینکه تعداد نقاط رسم شده در صفحه مختصات را به مقدار قابل توجهی افزایش داده است و با برازش دو خط به دو مجموعه از این نقاط، برخورد واقع­بینانه تری داشته است.

هنوز طبقه بندی خاصی در مورد کیفیت بتن ها با کاربرد این آزمایش مطرح نشده است و آنچه در زیر مشاهده می شود عمدتا مربوط به آزمایش های انجام شده بر اساس دستور RILEM می باشد [56].

جدول 11- محدوده پذیرش جذب آب مویینه بتن با دوام

کیفیت بتن	عالی	خیلی خوب	خوب	متوسط	ضعیف
جذب آب (mm/h-0.5)	کمتر از 1/0	1/0 تا 15/0	15/0 تا 2/0	2/0 تا 25/0	بیشتر از 25/0

هرچند ساز و کار برخی خرابی ها در ایران و حتی جنوب کشور مربوط به جذب آب مویینه است، اما در دستورهای استاندارد ایران این آزمایش برای بتن جایگاهی ندارد و طبعا مشخصات استاندارد و محدودیت خاصی نیز مطرح نگردیده است. به هر حال به نظر می رسد برای شرایط E و F، کیفیت عالی و یا بهتر از آن، برای شرایط D کیفیت خیلی خوب یا عالی، برای B و C حالت خوب یا خیلی خوب و برای رده A، کیفیت خوب یا متوسط کاربرد دارد.

آزمایش مقاومت ویژه الکتریکی

سهولت یا سختی عبور جریان الکتریکی از بتن اشباع می تواند نشانه ای از نفوذپذیری آن در برابر آب و به ویژه انتشار و مهاجرت یونی (به ویژه یون کلرید) باشد مخصوصا اگر با آب نمک اشباع گردد.

این آزمایش بین پژوهشگران بسیار معروف و رایج است اما دستور استاندارد خاصی برای آن تدوین نشده است.

این آزمایش با استفاده از دو صفحه مسی یا برنجی که بر سطح آزمونه بتنی اشباع از آب به کمک خمیر سیمان تازه می چسبد و مقاومت الکتریکی به کمک اعمال یک جریان متناوب با فرکانس مشخص بدست می آید. می توان با داشتن سطح بتن و فاصله بین دو صفحه فلزی، مقاومت ویژه الکتریکی را بدست آورد. همچنین می توان با چهار الکترود (روش ونر) و تعبیه آن بر سطح بتن یا در سوراخ خاص و برقراری اتصال و تماس الکتریکی، مقاومت الکتریکی و مقاومت ویژه آن را بدست آورد.این روش برای قطعات بتنی موجود نیز قابل استفاده است، در حالی که روش قبلی فقط برای آزمونه های آزمایشگاهی مکعبی، استوانه ای یا منشوری و مکعب مستطیل کاربرد دارد. در صورتی که نخواهیم مقاومت ویژه الکتریکی را بدست آوریم از دو الکترود استفاده کرد که به عمق معین و فاصله معینی از یکدیگر در بتن فرو می رود و بصورت مقایسه ای می توان مقاومت الکتریکی بتن را در بین دو الکترود بدست آورد.

در راه انجام این آزمایش مشکلات و مباحث خاصی مطرح می شود که عبارتند از:

                – میزان رطوبت و اطمینان از اشباع بودن بدلیل تاثیر شدید رطوبت بر مقاومت الکتریکی بتن

                – نوع جریان و فرکانس مصرفی بدلیل تاثیر آن بر نتایج حاصله

                – نقش شکل و اندازه نمونه بر نتایج حاصله

                – نقش روش آزمایش (الکترود چهارگانه یا صفحات)

                – نقش افزودنی های شیمیایی در تغییر نتایج

                – نقش مقاومت الکتریکی سنگدانه های بتن در تغییر نتایج

                – نقش هدایت الکتریکی الکترولیت موجود در منافذ به علت املاح محلول در آن

                – نقش دما در مقاومت الکتریکی

به هرحال لازم است با محدود کردن تغییرات احتمالی، دستور استاندارد واحدی را تدوین کرد و بتن ها را از این نظر مقایسه نمود و طبقه بندی کرد. ظاهرا کمیته ای در ASTM مشغول به تدوین چنین دستورالعملی می باشد [15، 57، 58 و 59].

طبقه بندی زیر که معیاری جهت ارزیابی بتن محسوب می شود، ارائه شده است [39].

جدول 12- تقسیم بندی احتمال خوردگی میلگرد براساس آزمایش مقاومت الکتریکی

احتمال خوردگی میلگرد	خیلی زیاد	زیاد	کم	ناچیز
مقاومت ویژه الکتریکی بتن (اهم-متر)	کمتر از 50	50 تا 100	100 تا 200	بیش از 200

با پیشنهاد طبقه بندی زیر، به نظر می رسد برای شرایط D، E و F از کیفیت عالی، برای شرایط B و C از کیفیت خوب و یا خیلی خوب و برای شرایط A کیفیت متوسط بکار گرفته شود.

جدول 13- تقسیم بندی پیشنهادی کیفیت بتن بر اساس آزمایش مقاومت الکتریکی

کیفیت بتن	عالی	خیلی خوب	خوب	متوسط	ضعیف	خیلی ضعیف
مقاومت ویژه الکتریکی بتن (اهم-متر)	بیش از 200	150 تا 200	100 تا 150	75 تا 100	50 تا 75	کمتر از 50

لازم به ذکر است اشباع کردن بتن در آب یا آب نمک با غلظت های معین، به شدت بر مقاومت ویژه الکتریکی بتن اثر می گذارد و وجود نمک محلول در منافذ بتن، مقاومت ویژه الکتریکی آن را به مقدار قابل توجهی کاهش می دهد. به هر حال مقادیر مندرج در جداول فوق، برای حالت اشباع در آب قابل شرب صادق می باشد.

اعداد جداول فوق ارتباط تنگاتنگی با مقادیر طبقه بندی های مندرج در جدول 5 (نفوذپذیری در برابر یون کلرید بر اساس جریان عبوری) دارد اما بدست آوردن یک رابطه کلی بین آنها به سهولت مقدور نمی باشد، مگر اینکه در رابطه با یک بتن مشخص، رابطه خاصی بدست آید.

آزمایش های تغییر حجم و ساختار بتن

لازم به ذکر است که آزمایش هایی در مورد جمع شدگی و انبساط بتن وجود دارد که به دوام مربوط می شود. برخی از اشکال دوام دارای آزمایش استاندارد معتبر نمی باشد. در آزمایش استاندارد ASTM C827 [60] تغییرات حجمی اولیه بتن تازه مورد بررسی قرار می گیرد. همچنین در سالهای اخیر در ارتباط با تعیین زمان ترک خوردگی خمیری مقید بتن که در معرض تبخیر خاصی قرار می گیرد دو آزمایش ASTM C1579 [61] و ASTM C1581 [62] پیشنهاد شده است که اولی برای بتن الیافی و دومی برای بتن معمولی کاربرد دارد و عمدتا بتن ها از نظر این زمان ترک خوردگی می توانند با یکدیگر مقایسه شوند اما ضابطه خاصی برای مناسب بودن بتن ها در منابع ارائه نشده است. در مورد بتن سخت شده صرفا آزمایش ASTM C490 [63] به چشم می­خورد که می تواند جمع شدگی بتن سخت شده را به نمایش گذارد. همچنین برخی آزمایش ها مانند پتروگرافی بتن ASTM C856 [64] به بررسی مشکلات موجود در بتن و دوام آن می پردازد که جنبه کمی خاصی ندارد. همچنین امروزه آزمایش هایی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی در ارتباط با بررسی کیفی انجام می شود که عمدتا بر اساس روش روبشی (SEM) استوار است. به تازگی دستورالعمل راهنمای استاندارد برای آزمایش SEM بتن سخت شده در ASTM C1723 [65] ارائه شده است.

آزمایش نیم پیل (پتانسیل خوردگی)

این آزمایش به طور مستقیم کیفیت بتن را از نظر دوام به نمایش نمی گذارد اما در آزمایشگاه می توان با ساخت آزمونه هایی با بتن­های متفاوت و نگهداری بتن در شرایط مشابه، پتانسیل خوردگی میلگردها را بدست آورد که به نوعی می تواند نمایانگر کیفیت بتن مصرفی هر کدام از آزمونه ها بصورت مقایسه ای 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.

بر اساس نتیجه آزمایش پتانسیل خوردگی، نمی توان در کارگاه در مورد کیفیت بتن ها از نظر نفوذپذیری در برابر یون کلرید یا CO₂ به راحتی اظهارنظر نمود. در آزمایشگاه معمولا میلگردی را درون بتن به نحوی قرار می دهند که ضخامت بتن روی آن دقیقا مشخص و یکسان باشد. در صورتی که میلگردها کاملا مدفون در بتن باشد، باید سیمی را به آن وصل کرد و به بیرون انتقال داد. در صورتی که سر میلگرد بیرون از بتن باشد باید قسمت بیرونی و بخشی از قسمت درونی آن را (به میزان بیش از کاور) با اپوکسی پوشاند. معمولا نمونه های استوانه ای تهیه شده را تا دو سوم ارتفاع درون آب نمک قرار داده و در زمان های مختلف اختلاف پتانسیل قرائت می شود. هنوز دستور استانداردی غلظت آب نمک، نحوه تهیه نمونه، سن قرارگیری در آب نمک و غیره را مشخص نکرده است و پژوهشگران روش مشابهی را برای بتن های مختلف بکار می برند. در صورتی که میلگرد نمونه بتنی کاملا مدفون باشد می توان آن را کاملا درون آب نمک غرقاب کرد [15 و 59].

آزمایش شدت خوردگی میلگردها

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

یکی از آزمایش های آزمایشگاهی شدت خوردگی که به آزمایش ماکروپیل شدت خوردگی موسوم است، آزمایشی است که با اقتباس از دستور استاندارد ASTM G109 [70] انجام می گردد. این آزمایش در اصل برای تعیین اثر مواد افزودنی بر خوردگی میلگردها تدوین شده است اما با تغییر در نوع بتنی که استفاده می شود می توان مقایسه ای بین بتن ها داشت بدون اینکه افزودنی خاصی در آن بکار رود.

در این آزمایش یک مکعب مستطیل ساخته می شود که در بالا یک میلگرد و در پایین دو میلگرد قرار می گیرد. در بالای نمونه یک حوضچه نصب می شود که در آن محلول آب نمک با غلظت خاصی می ریزند و بین میلگردهای پایین و بالا یک مقاومت نصب می گردد. محلول آب نمک در دوره های خاصی تخلیه و پر می شود و با اندازه گیری اختلاف ولتاژ، مقدار شدت جریان الکتریکی بدست می آید و در یک بازه زمانی، کل جریان عبوری بدست می آید که هر چه بیشتر باشد شدت خوردگی میلگردها بیشتر است. البته مقدار شدت جریان بر واحد سطح میلگرد نیز تعیین می شود [59 و 71].

پیشنهاد بکارگیری دوام مشخصه و دوام هدف طرح مخلوط بتن

همانگونه که برای مشخص کردن سطح مقاومتی بتن بکارگرفته شده در یک پروژه از واژه مقاومت مشخصه و یا حداقل مقاومت استفاده می شود، قاعدتا هنگامی که سطح دوام مشخصی مدنظر طراح پروژه باشد لازم است از واژه دوام مشخصه و یا ذکر نوع دوام و کیفیت بتن استفاده گردد، مثلا جذب آب مشخصه یا مقاومت ویژه الکتریکی مشخصه بکار رود. بدیهی است که دوام مشخصه نیز مانند مقاومت مشخصه یک مقدار احتمالاتی است که به سطح کیفی بتن از نظر دوام گفته می شود که 95 درصد بتن ها از آن بهتر می باشند. همانگونه که در طرح مخلوط بتن با استفاده از مقاومت مشخصه مقدار مقاومت میانگین طرح مخلوط (مقاومت هدف طرح) محاسبه می شود و در این محاسبه، انحراف معیار مقاومتی و یا حاشیه امنیت مقاومتی با توجه به سطح کیفی تولید بتن بکار می رود، در اینجا نیز باید از واژه دوام هدف طرح مخلوط بهره گیری شود و لازم است در آینده در آیین نامه های بتن و روش های طرح اختلاط بتن، جایگاه ویژه ای برای این تعاریف در نظر گرفته شود و بر این اساس پس از ساخت مخلوط های آزمون، دستیابی به این اهداف بررسی گردد و در صورت عدم توفیق در دستیابی به این اهداف، تغییر و اصلاح متناسبی در طرح اعمال شود. توصیه می شود کاهش 5 درصدی در دوام هدف طرح مخلوط بتواند پذیرفته شود و نیاز به تغییر طرح مخلوط نداشته باشیم.

پیشنهاد بکارگیری مفاهیم ارزیابی و پذیرش بتن بر اساس دوام

در همه آیین نامه های موجود دنیا پذیرش بتن از نظر مقاومتی و انطباق بر رده موردنظر یا مقاومت مشخصه دارای ضوابط آماری خاصی می باشد. مثلا گفته می شود اولا باید تواتر یا فرکانس خاصی در نمونه گیری برقرار باشد و ثانیا میانگین نتایج هر سه نمونه متوالی کمتر از مقاومت مشخصه و یا حتی کمتر از مقاومت مشخصه به اضافه مقدار خاصی نباشد و هر کدام از نتایج نمونه ها نیز کمتر از مقاومت مشخصه منهای مقدار خاصی باشد تا پذیرش بتن یک پروژه انجام شود.

مسلما اگر به مسئله دوام، هم سطح و هم تراز با مقاومت نگاه شود باید چنین ضوابطی نیز برای پذیرش بتن از نظر انطباق با دوام مشخصه تدوین گردد. همچنین واضح است که ضوابطی از نظر تواتر و فرکانس نمونه برداری باید موجود باشد. بنابراین در پروژه های مهم لازم است آزمایشگاه محلی به وسایل و تجهیزات خاصی برای انجام آزمایش های دوام موردنظر مجهز گردد و همانند گزارش مقاومت نمونه های بتن، پارامترهای دوام موردنظر را گزارش کند تا کیفیت بتن ها رصد گردد و پذیرش یا عدم پذیرش در دستور کار قرار گیرد.

در حال حاضر پیشنهاد می شود که شکل موجود در بررسی انطباق با مقاومت مشخصه، با تغییر برخی موارد جزئی، برای بررسی انطباق با دوام مشخصه بکار گرفته شود زیرا مفاهیم آماری آنها یکسان به نظر می رسد.

پیشنهاد تدوین ضوابط و روش بررسی بتن کم دوام

همانگونه که در همه آیین نامه های معتبر دنیا بخشی تحت عنوان بررسی بتن کم مقاومت وجود دارد و می توان بتن کم مقاومت را از نظر تامین مقاومت سازه یا ظرفیت باربری سازه پذیرفت، لازم است ضوابطی را تدوین نمود که بر اساس آن بتوان بتن های کم دوام را مورد بررسی قرار داد و به قبول یا رد آنها اقدام کرد. به هرحال ممکن است در این رابطه شباهت مسئله دوام با مقاومت چندان زیاد نباشد، اما روال کار می تواند با الهام از بررسی بتن کم مقاومت تدوین گردد. بررسی های تحلیلی، مغزه گیری و انجام آزمایش دوام و بکارگیری یک ضابطه پذیرش از جمله این موارد است اما ممکن است از مواردی همچون بارگذاری نتوان الگوبرداری نمود. با این حال اقدامات مقتضی دیگر مانند بکارگیری مواد پوششی بر سطح بتن و یا اتخاذ تدابیری برای با دوام تر کردن بتن یا قطعه و سازه بتنی می تواند شبیه به اقدامات مقتضی برای پذیرش بتن کم مقاومت سازه ای باشد.

واقعیت های موجود در ایران و جهان درباره دوام بتن

با توجه به آنچه گذشت روشن شد که مسئله دوام امروزه به تدریج از اهمیت زیادی برخوردار گشته است، اما هنوز مهندسین و طراحان مختلف در ایران و جهان در ارتباط با مسئله دوام پختگی لازم را کسب ننموده اند. همه پی در پی از دوام دم می زنند اما معمولا در مشخصات فنی پروژه ها اشاره چندانی به دوام و ارزیابی آن و ارائه معیارهایی برای کنترل نمی شود بجز آنکه محدودیت­های خاصی را در ارتباط با نسبت آب به سیمان، حداقل و حداکثر عیار سیمان یا نوع سیمان مصرفی مطرح می کنند، بدون اینکه مشخص باشد با رعایت این موارد بتن در چه سطحی از کیفیت مرتبط با دوام قرار می گیرد و آیا نیازهای پروژه مرتفع خواهد شد یا خیر؟

به نظر می رسد هنوز آمادگی لازم برای انجام آزمایش های کنترلی دوام در ایران و دنیا بوجود نیامده است، هرچند در بخشنامه ای از سازمان مدیریت و برنامه ریزی برای حاشیه خلیج فارس چنین امری الزامی اعلام شده است. اما واقعیت آن است که این آزمایش­ها را صرفا در هنگام تهیه طرح مخلوط بتن می توان به انجام رسانید و فرصت کافی و امکانات وافی برای انجام آنها بصورت یک آزمایش کنترلی مستمر، همچون تعیین مقاومت فشاری بتن، بر روی بتن های تولیدی در کارگاه وجود ندارد.

همچنین امروزه ضوابط خاصی برای پذیرش بتن از نقطه نظر دوام در ایران و جهان بوجود نیامده است و در استاندارد اروپا و آیین­نامه ACI نیز هنوز چنین مواردی به چشم نمی خورد.

راهکارهایی برای خروج از بن بست

برای خروج از بن بست موجود علاوه بر آنچه در بخشنامه سازمان مدیریت برای حاشیه خلیج فارس دیده می شود لازم است تواتر نمونه برداری و ضوابط پذیرش منطبق با واقعیت ها و شرایط موجود عنوان گردد. ضمنا موضوع دوام فقط منحصر به حاشیه خلیج فارس و خوردگی میلگردها و نفوذ یون کلرید نیست، و وجوه مختلف دیگری نیز مطرح است، که در آیین نامه های مختلف باید این موارد پیش بینی شود. همچنین نمی توان انتظار داشت چنین مواردی بزودی نهادینه شود، مگر اینکه این آزمایش ها به شدت ساده و سریع باشند که مسلما دقت آنها در تعیین کیفیت بتن نیز تحت تاثیر این سرعت و سادگی قرار می گیرد.

به اعتقاد نویسنده، اگر بتوان مشکلات آزمایش تعیین مقاومت ویژه الکتریکی را برطرف و آن را استاندارد نمود، می توان از آن به عنوان یک آزمایش کنترلی سریع و ساده و غیر مخرب بهره گرفت. همچنین آزمایش جذب آب کوتاه مدت صرفنظر از مشکل خشک کردن و مغزه گیری، آزمایش سریع و ساده ای محسوب می شود.

آموزش جدی موضوع دوام در دروس تکنولوژی بتن و اجرا در دوره های آکادمیک و حین کار، راهکاری پایه ای برای دریدن این پوسته مزاحم محسوب می شود.

پیشنهادی برای نگارش مشخصات دوامی بتن

طراح پروژه باید در مشخصات فنی خصوصی پروژه، مشخصات بتن از نظر دوام را به صراحت قید نماید. همانگونه که مقاومت مشخصه یا رده بتن تصریح می گردد لازم است در مورد اعلام دوام مشخصه حتی با ذکر سن بتن و دستورالعمل آزمایش موردنظر اقدام گردد. به چنین موردی در ISO 22965-1 [72] و ISIRI 12284-1 [73] به صراحت اشاره شده است.

بدیهی است با توجه به شرایط حاکم بر پروژه و محیط موردنظر باید پارامتر یا پارامترهای خاصی مطرح شود و بهتر است برای هر نوع خواسته دوامی، صرفا یک پارامتر مناسب و در راستای تامین دوام اعلام گردد. ذکر چند پارامتر برای یک هدف ممکن است باعث سردرگمی شود و به عبارتی احتمال دارد که از نقطه نظر اعمال یک پارامتر، بتن مناسب باشد اما دستیابی به پارامتر دیگر مقدور نباشد و گرفتاری در پی داشته باشد. برای مثال اگر برای کاهش و کنترل نفوذ یون کلرید در بتن، آزمایش RCPT، مقاومت الکتریکی، جذب آب نیم ساعته، جذب آب نهایی، عمق نفوذ آب و غیره منظور شود جالب نخواهد بود و بهتر است صرفا RCPT یا مقاومت الکتریکی مطرح گردد. دلیل این امر را می توان نزدیکی ساز و کار آزمایش ها با نفوذ یون کلرید در بتن دانست. هر چند ممکن است برای کاهش و کنترل جذب آب یا نفوذ آب در بتن، آزمایش های جذب آب یا عمق نفوذ آب یا جذب آب مویینه یا جذب آب سطحی اولیه توصیه شود. به هرحال در همه موارد لازم است آزمایشی بکار رود که با ساز و کار حاکم بر پروژه و خرابی موردنظر سازگاری بهتری داشته باشد.

لازم به ذکر است هنوز رابطه مشخصی بین پارامترهای دوام مطرح نشده است و شاید بین بسیاری از آنها نتوان رابطه ای را در آینده نیز برقرار نمود. بنابراین نباید تصور شود که با در نظر گرفتن یک دوام مشخصه، می توان همه انواع دوام را تحت پوشش قرار داد و یا برای یک نوع دوام نباید تصور شود ارائه چند مورد دوام مشخصه مطلوب تر است.

اقدامات مهم انجام شده در ایران در زمینه دوام بتن

از اواخر دهه 60 هجری اقدامات پراکنده ای در مورد پژوهش مرتبط با دوام در ایران انجام شده است. اساتید دانشگاهی در برخی دانشگاه های کشور و در مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن کارهای درخور توجهی را ارائه کردند. استاد گرانقدر آقای دکتر رمضانیانپور در مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن و دانشگاه امیرکبیر از اواخر دهه 60 فعالیت هایی را در ارتباط با دوام از جمله کربناسیون، نفوذ یون کلرید و خوردگی میلگردها و غیره داشته اند که بسیار مهم و ذی­قیمت بوده است و در سال گذشته به پاس این فعالیت ها، موسسه ACI از ایشان بصورت رسمی در یکی از کنفرانس ها در اسپانیا قدردانی نمود.

از جمله افرادی که بحث دوام بتن بویژه در موضوع نفوذ مواد زیان آور و کلریدها و خوردگی میلگردها در ایران مدیون ایشان می­باشد، استاد والامقام آقای دکتر قدوسی می­باشد که از اواسط دهه هفتاد تحقیقات خود را حول محور دوام با تاکید بر آزمایش­های الکتریکی همچون نیم پیل، شدت خوردگی و مقاومت الکتریکی در دانشگاه علم و صنعت و مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن شروع کرد. ایشان برای اولین بار در ابتدای دهه 80 مبتکر برگزاری مسابقات مقاومت الکتریکی و جذب آب بتن در دانشگاه علم و صنعت بودند که بعدها توسط انجمن بتن ایران در راستای ترویج مفاهیم دوام، این مسابقات با شکل اصلاح یافته هر سال برگزار گردید.

در ارتباط با یخ زدن و آب شدن، فعالیت هایی توسط دکتر نیلی در دانشگاه بوعلی سینا و پژوهش هایی در انستیتو مصالح ساختمانی دانشگاه تهران و مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن انجام شده است.

همچنین آقای دکتر باقری در دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی و آقای دکتر فامیلی در دانشگاه علم و صنعت در مورد دوام تحقیقاتی را به انجام رسانیده اند. همواره در برخی دانشگاه های دیگر نیز جسته و گریخته پژوهش های پراکنده و غیر منسجمی صورت می گیرد.

در سالهای 83 و 84 برای اولین بار سعی شد حرکت های جدی و خاصی بویژه در مورد دوام بتن و سازه ها در حاشیه خلیج فارس به انجام رسد. سازمان مدیریت و برنامه ریزی با همکاری مرحوم دکتر قالیبافیان و جناب آقای دکتر رمضانیانپور اولین نوشته الزام آور را تحت عنوان بخشنامه معیارهای پذیرش بتن بر مبنای پایایی به شماره 34229-101 مورخ 4/3/1383 برای پروژه های عمرانی دولتی احداثی در حاشیه خلیج فارس و دریای عمان [74] منتشر نمود که اقدام مهمی در این رابطه به شمار می رود.

ضمن تماس با جناب آقای دکتر رمضانیانپور به کاستی ها و مشکلات این بخشنامه اشاره گردید و بحث هایی در مورد کتاب (نشریه) ارزشمند شماره ک 396 مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن با عنوان توصیه هایی برای پایایی بتن در سواحل جنوبی کشور [75] که با هدایت و پشتکار ایشان و همکارانشان در سال 1383 منتشر شده بود مطرح شد و مقرر گشت کمیته ای مرکب از متخصصین در مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن تشکیل گردد و توصیه های نشریه مزبور بصورت تفصیلی و اصلاح شده منتشر شود که بعدها نام آیین نامه پیشنهادی برای آن انتخاب گشت.

با برگزاری جلسات مکرر و بحث در مورد پیش­نویس ها، بالاخره برای اولین بار چنین متنی تهیه و در سال 1384 به شماره ض 428 تحت عنوان آیین نامه پیشنهادی پایایی بتن در محیط خلیج فارس و دریای عمان [34] منتشر گردید. در نگارش این متن سعی گردید بخشنامه سازمان مدیریت نقض نشود و از مطالبی که موسسه CIRIA برای بتن در مناطق عربی تدوین کرده بود استفاده گردد کما اینکه در بخشنامه مزبور نیز از یکی از جداول این نشریه اقتباس شده بود.

لازم به ذکر است از حدود سال 1380 انستیتو مصالح ساختمانی دانشگاه تهران به سرپرستی و هدایت آقای دکتر قالیبافیان و مدیریت جدید و پر توان آقای دکتر شکرچی زاده، یک مجموعه از کارهای تحقیقاتی را با کمک تعدادی از دانشجویان دوره های کارشناسی ارشد عمران تحت عناوین مختلف پایان نامه های دانشجویی آغاز کرد که هدف آن تدوین و ارائه نرم افزاری بومی بر اساس نرم افزار Life365 موسسه ACI برای حاشیه خلیج فارس بود و سازمان مدیریت و برنامه ریزی نیز با توجه به قرارداد منعقده از آن پشتیبانی می نمود. این کار تحقیقاتی که نگارنده هم افتخار همکاری در انجام آن را داشته است، سر منشا تحولات جدی در این زمینه به حساب می آید زیرا از هدفمندی خاصی برخوردار بود و در انجام این تحقیقات از همه پژوهش های قبلی مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن که با هدایت عزیزانی همچون دکتر رمضانیانپور، دکتر قدوسی، دکتر باقری و دکتر پرهیزگار انجام شده بود، بهره گیری شد.

صرفنظر از میزان موفقیتی که در انستیتو مصالح ساختمانی حاصل شد اصل این اقدام بسیار مهم بود هرچند انستیتو به موفقیت های زیادی نیز دست یافت اما کنار کشیدن سازمان مدیریت و برنامه ریزی از حدود سال 1384 لطمه شدیدی به این اهداف وارد نمود و آن را ناقص و ابتر باقی گذارد. با این حال انستیتو با حمیت و غیرت خاص سعی نمود که آن را به هر ترتیب دنبال نماید. به تازگی انستیتو مصالح ساختمانی دانشگاه تهران مدل های احتمالاتی خوردگی را مورد تحقیق قرار داده است و سعی می کند همانگونه که در Life 365 تحولاتی رخ می دهد، نرم افزار DuraPGulf را به روز کند و اطلاعات جدیدتری را به آن بیفزاید.

در سال 1386 با توجه به انجام آزمایش های مختلف در آزمایشگاه های تحقیقاتی و خدماتی در ارتباط با دوام بتن در حاشیه خلیج فارس، پیشنهادی در مورد مطالعه کاربرد نتایج نفوذپذیری گاز اکسیژن در بتن در این منطقه و ارائه ضابطه و معیار خاص در این مورد توسط انستیتو مصالح ساختمانی دانشگاه تهران مطرح شد.

به دنبال پیشنهاد انستیتو به مرکز تحقیقات و تعریف این تحقیق، در جلسه ای با حضور بسیاری از اساتید، قرار شد یک مطالعه جامع در زمینه آزمایش­های دوام مرتبط با منطقه خلیج فارس انجام شود که در مرحله اول آزمایش­های مختلفی بر روی بتن های محدود و خاصی توسط مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن و برخی دانشگاه ها انجام شود تا ارتباط این نتایج با یکدیگر بررسی گردد.

این تحقیق برای اولین بار به عنوان یک مرحله از تحقیق جامع و با کمک چند مرکز پژوهشی در سال 1387 کلید خورد که امید است در سال 1389 پرونده آن بسته شود.

دانشگاه تهران (انستیتو مصالح ساختمانی)، دانشگاه امیر کبیر (مرکز تحقیقات تکنولوژی بتن و دوام)، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، دانشگاه بوعلی سینا و برخی اساتید و مشاورین مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن در این تحقیق همکاری نزدیکی با مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن داشتند که در نوع خود اولین پروژه مشترک تحقیقاتی در این زمینه می باشد [76].

با انجام این تحقیق امید است بتوان در مورد انتخاب آزمایش های موثر و کارا در زمینه دوام بتن در محیط خلیج فارس و همچنین انتخاب معیارهای جدید یا تصحیح و بازنگری معیارهای قبلی اقدام نمود و تغییراتی را در آیین نامه پیشنهادی پایایی بتن در این مناطق بوجود آورد و این امر نیز در نوع خود برای اولین بار اتفاق می افتد که در تدوین یک آیین نامه از تحقیقات مفصل داخلی بهره گیری شود، هرچند در تدوین آیین نامه پایایی اولیه و نشریه شماره ک 396 (توصیه هایی در مورد پایایی بتن در سواحل جنوبی کشور) از چنین تجربیاتی در سطح محدودتر استفاده شده بود.

لازم به ذکر است به موازات این تحقیق، پروژه های دیگری در زمینه خوردگی و دوام و تهیه مدل های دوام در مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن تعریف شده است که برخی از آنها کلید خورده است و برخی دیگر در آینده شروع خواهد شد که امید است سرانجام خوبی را در پی داشته باشد.

همچنین در تامین دوام جداول بتنی و با تبیین مشکلات موجود در اوائل دهه 80، همه دست اندرکاران اذعان داشتند که نیاز به تدوین مشخصات فنی برای پذیرش جداول بتنی بویژه از نقطه نظر دوام وجود دارد و باید به دنبال چنین موردی بود. به هرحال مسئولین شهرداری تهران یک سفارش شفاهی (بدون عقد قرارداد) در این زمینه را به مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن دادند و در سال 1386 و 1387 جلساتی در مرکز برای تدوین دستورالعملی در مورد جداول بتنی پیش ساخته برگزار گردید که منجر به تدوین نشریه شماره ض 517 تحت عنوان ضابطه ساخت جداول بتنی در سال 1388 [77] شد. در این نشریه از استانداردهای EN 1340 [7] و EN 206 [78] استفاده شده، اما این نشریه در عمل لازم الاجرا نشده است.

در سال 1387 بنا به سفارش سازمان مهندسی و عمران شهر تهران، راهنمای تولید و مشخصات فنی و ضوابط پذیرش جداول پیش ساخته بتنی توسط نگارنده و با همکاری دکتر رضایی نوشته شد، که در سال 1388 منتشر گردید. در این نشریه که تحت شماره EDO 201 [79] منتشر شده است از EN 206 [78]، EN 1340 [7] و نشریه منتشر نشده (تا آن تاریخ) ضابطه ساخت جداول بتنی مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن [77] استفاده شد و برخی تجربیات شخصی نیز در تدوین آن بکار رفته است. خوشبختانه در اوائل سال 1389 بکارگیری آن در شهرداری تهران الزامی شد، امید است با استفاده صحیح از آن مسئله دوام جداول بتنی حل شود.

در سال 1387 و 1388 تدوین استاندارد ملی مشخصات جداول بتنی پیش ساخته انجام شد که قرار است در سال 1389 منتشر گردد و با انتشار آن گام مثبت دیگری در بالا بردن دوام این جداول برداشته خواهد شد. در این استاندارد نیز EN 1340 [7] مورد استفاده قرار گرفت و مواردی به آن اضافه شد که در پیوست اطلاعاتی آن (غیر الزامی) آورده شده است.

تدوین استاندارد ملی شماره 8906 لوله های بتنی مسلح برای جمع آوری آب باران و فاضلاب [49] بر اساس ASTM C76 [48] در سال 1385 نیز گام دیگری در مشخص کردن ضوابط عملکردی بتن های این لوله ها محسوب می شود.

امید است در آیین نامه بتن ایران، مقررات ملی ساختمان، مشخصات فنی عمومی کارهای ساختمانی، مشخصات فنی عمومی راه، مشخصات فنی عمومی آبیاری و زهکشی، مشخصات فنی عمومی سد و سازه های آبی و غیره ضوابط عملکردی دوام بر اساس آزمایش های دوام وارد شود و باب جدیدی در این راه گشوده گردد.

جمع بندی، نتیجه گیری نهایی و پیشنهادها

در مجموع با توجه به موارد مطروحه در این نوشته می توان نکات زیر را به عنوان جمع بندی و نتیجه گیری به همراه پیشنهادها ذکر کرد:

– امروزه نمی توان به ضوابط شکلی دوام مانند محدودیت نسبت آب به سیمان و غیره دلخوش کرد و لازم است ضوابط عملکردی مستقیم یا غیر مستقیم در ارتباط با دوام را مطرح نمود.

– برای مشخص کردن دوام بتن ها آزمایش هایی را باید بر روی بتن انجام داد. این آزمایش ها گاه بطور مستقیم مرتبط با دوام است و گاه بصورت غیر مستقیم به دوام بتن مربوط می شود. مسلما آزمایش های نوع اول همواره ارجح است.

– برای دوام بتن بسته به شرایط حاکم و ساز و کار خرابی، آزمایش های متفاوتی وجود دارد. آزمایشی را می توان در دستور کار قرار داد که به ساز و کار خرابی نزدیک تر باشد.

– پس از انجام آزمایش های مورد نظر، معیار یا ضابطه خاصی باید ارائه شود. این ضوابط و معیارها بر اساس پژوهش ها و تجربیات قبلی ارائه می شود. با انجام تحقیقات بیشتر و بررسی بتن ها در شرایط محیطی واقعی می توان انتظار داشت که این معیارها دستخوش تغییراتی شود.

– طرح ضوابط عملکردی بتن هنوز در دنیا و ایران رایج نشده است اما مدتی است ارائه این معیارها در دستور کار قرار گرفته است.

– آزمایش هایی که معمولا بطور مستقیم کیفیت بتن را از نظر دوام نشان می دهد گاه طولانی مدت یا گران قیمت است و نمی توان از آنها به عنوان یک آزمایش کنترلی استفاده نمود.

– بکارگیری آزمایش هایی که بطور غیر مستقیم کیفیت بتن از نظر دوام را به نمایش می گذارد وقتی رایج می شود که در اسرع وقت و با هزینه کم و ترجیحا بصورت غیر مخرب انجام شود.

– دوام مشخصه مانند مقاومت باید جایگاه خود را در مشخصات فنی پروژه ها پیدا کند. در طرح مخلوط بتن باید دوام هدف با توجه به دوام مشخصه و شرایط ساخت بتن در کارگاه مدنظر قرار گیرد.

– در آیین نامه ها و مشخصات فنی پروژه ها تواتر نمونه برداری، نحوه ارزیابی و ضوابط پذیرش بتن از نظر دوام همچون مقاومت فشاری باید روشن و تبیین گردد.

– در آیین نامه و مشخصات فنی پروژه ها، بخشی تحت عنوان بررسی بتن کم دوام مانند بتن کم مقاومت باید اضافه شود.

– برای برخی ساز و کارهای خرابی هنوز آزمایش استاندارد مستقیم یا غیر مستقیم تدوین نشده است که از جمله می توان حمله سولفات ها و تبلور نمک ها را ذکر کرد.

– اقدام هایی در بررسی دوام بتن ها در کشور انجام شده و یا در حال انجام است. تدوین آیین نامه هایی مانند پایایی بتن در حاشیه خلیج فارس و ضوابط و مشخصات جداول بتنی پیش ساخته از جمله اقدامات مهم است که طلیعه دار اقدامات دیگر خواهد بود.

– ضوابط و معیارهای دوام ممکن است در سال­های آینده با توجه به تجربیات و مشاهدات رفتار بتن از نظر دوام دستخوش تغییراتی شود.

– تجربه نشان می دهد که کارهای گروهی و غیر پراکنده در کشور می تواند دستاوردهای مهم و اثرگذاری را به دنبال داشته باشد.

– راه درازی در پیش است تا به مسئله دوام در عمل مانند مقاومت نگریسته شود و به حرف اکتفا نگردد.

منابع و مراجع

1- ACI Committee 201 (2001), “Guide to Durable Concrete (ACI 201.1R)”, American Concrete Institute, Farmington, Hills, Mich., 41 pp.

2- مهتا، پ. کومار، مترجم رمضانیانپور، علی اکبر و همکاران (1383)، “ریز ساختار، خواص و اجزای بتن (تکنولوژی بتن پیشرفته)”، چاپ اول، انتشارات دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران.

3- نویل، آدام، مترجم فامیلی، هرمز (1378)، “خواص بتن”، بازنگری چهارم، ابوریحان بیرونی، تهران، ایران.

4- ASTM (2003), “Standard Test Method for Resistance of Concrete to Rapid Freezing and Thawing”, ASTM C 666, Annual Book of ASTM Standards, Philadelphia, vol. 04-02.

5- ASTM (2005), “Standard Test Method for Evaluating the Freeze-Thaw Durability of Dry-Cast Segmental Retaining Wall Units and Related Concrete Units”, ASTM C 1262, Annual Book of ASTM Standards, Philadelphia, vol. 04-05.

6- ASTM (2003), “Standard Test Method for Scaling Resistance of Concrete Surfaces Exposed to Deicing Chemicals”, ASTM C 672, Annual Book of ASTM Standards, Philadelphia, vol. 04-02.

7- EN 1340 (2003), “Concrete kerb units – Requirements and test methods”

8- ASTM (2005), “Standard Specification for Segmental Retaining Wall Units”, ASTM C 1372, Annual Book of ASTM Standards, Philadelphia, vol. 04-05.

9- ASTM (2002), “Standard Test Method for Potential Expansion of Portland-Cement Mortars Exposed to Sulfate”, ASTM C 452, Annual Book of ASTM Standards, Philadelphia, vol. 04-01.

10- ASTM (2004), “Standard Test Method for Length Change of Hydraulic-Cement Mortars Exposed to a Sulfate Solution”, ASTM C 1012, Annual Book of ASTM Standards, Philadelphia, vol. 04-01.

11- Xu, A., Shayan, A., Baburamani, P., (1998), “Test Methods for Sulfate Resistance of Concrete and Mechanism of Sulfate Attack: State-of-the-Art Review”, ARRB Transport Research Ltd., Review Report 5

12- Ferraris, C. F., Stutzman, P. E., Snyder, K.A., (2006), “Sulfate Resistance of Concrete: A New Approach, R&D Serial No. 2486”, PCA, Skokie, Illinois, USA

13- RILEM Committee CPC18 (1988), “Measurement for Hardened Concrete Carbonated Depth”, TC14-CPC.

14- EN 14630 (2006), ” Products and systems for the protection and repair of concrete”

15- مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن (1378)، “نشریه شماره ک-283: فن آوری بتن در شرایط محیطی خلیج فارس- جلد اول: آسیب شناسی بتن و ارزیابی آن”، چاپ اول، تهران، ایران.

16- ASTM (2003), “Standard Test Method for Determination of Length Change of Concrete Due to Alkali-Silica Reaction”, ASTM C 1293, Annual Book of ASTM Standards, Philadelphia, vol. 04-02.

17- ACI Committee 221 (1998), ” State-of-the-Art Report on Alkali-Aggregate Reactivity (ACI 221.1R)”, American Concrete Institute, Farmington, Hills, Mich., 31 pp.

18- ASTM (2003), ” Standard Specification for Concrete Aggregates, Appendix”, ASTM C 33, Annual Book of ASTM Standards, Philadelphia, vol. 04-02.

19- استاندارد ملی ایران 302 (1381)، “سنگدانه های بتن – ویژگیها”، تجدیدنظر دوم، موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران.

20- ASTM (2003), ” Standard Test Method for Length Change of Concrete Due to Alkali-Carbonate Rock Reaction”, ASTM C 1105, Annual Book of ASTM Standards, Philadelphia, vol. 04-02.

21- ASTM (2000), ” Standard Test Method for Abrasion Resistance of Concrete or Mortar Surfaces by the Rotating-Cutter Method”, ASTM C 944, Annual Book of ASTM Standards, Philadelphia, vol. 04-02.

22- ASTM (2000), ” Standard Test Method for Abrasion Resistance of Concrete by Sandblasting”, ASTM C 418, Annual Book of ASTM Standards, Philadelphia, vol. 04-02.

23- ASTM (2000), ” Standard Test Method for Abrasion Resistance of Horizontal Concrete Surfaces”, ASTM C 779, Annual Book of ASTM Standards, Philadelphia, vol. 04-02.

24- ASTM (2000), “Standard Test Method for Abrasion Resistance of Concrete (Underwater Method)”, ASTM C 1138, Annual Book of ASTM Standards, Philadelphia, vol. 04-02.

25- US Army (1992), “Standard Test Method for Water Permeability of Concrete”, CRD-C 48

26-USBR test designation 4913 (1992), “Procedure for determining water permeability of concrete”, United States Bureau of Reclamation

27- Gomez, A.M., Costa, J.O., Albertini, H., Aguiar, J.E., (2003) “Permeability of Concrete: A Study Intended for the in situ Valuation Using Portable Instruments and Traditional Techniques”, Non Destructive Testing in Civil Engineering, International Symposium (NDT CE 2003)

28- Kollek, J.J. (1989), “The determination of the permeability of concrete to oxygen by the CemBureau method- a recommendation”, Materials and Structures, 22:225–230.

29- RILEM TC 116-PCD, “Recommendations of TC 116-PCD: Tests for gas permeability of concrete; A. Preconditioning of concrete test specimens for the measurement of gas permeability and capillary absorption of water; B. Measurement of the gas permeability of concrete by the RILEM – CEMBUREAU method”, Material and Structures, 32:174-179.

30- Torrent, R. (1999), “The Gas-Permeability of High-Performance Concretes: Site and Laboratory Tests”, ACI SP-186, paper 17:291-308

31- ASTM (2003), “Standard Test Method for Determining the Apparent Chloride Diffusion Coefficient of Cementitious Mixtures by Bulk Diffusion”, ASTM C 1556, Annual Book of ASTM Standards, Philadelphia, vol. 04-02.

32- NT BUILD 443 (1995), “Concrete, Hardened: Accelerated Chloride Penetration”, NORDTEST Method

33- Concrete Society (2008), “Technical Report No.31 -Permeability Testing of Site Concrete”, CCIP, UK.

34- مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن (1384)، “نشریه شماره ض-428: آیین نامه ملی پایایی بتن در محیط خلیج فارس و دریای عمان (پیشنهادی)”، چاپ اول، تهران، ایران.

35- AASHTO T259 (2002),”Standard Method of Test for Resistance of Concrete to Chloride Ion Penetration”, American Association of State Highway and Transportation Officials, Washington, DC

36- NT BUILD 492 (1999), “Concrete, Mortar and Cement-Based Repair Materials: Chloride Migration Coefficient from non Steady State Migration Experiments”, NORDTEST Method

37- AASHTO T277 (2005),”Standard Method of Test for Electrical Indication of Concrete’s Ability to Resist Chloride Ion Penetration”, American Association of State Highway and Transportation Officials, Washington, DC

38- ASTM (2003), ” Standard Test Method for Electrical Indication of Concrete’s Ability to Resist Chloride Ion Penetration”, ASTM C 1202, Annual Book of ASTM Standards, Philadelphia, vol. 04-02.

39- ACI Committee 222 (2001), “Protection of Metals in Concrete Against Corrosion (ACI 222R)”, American Concrete Institute, Farmington, Hills, Mich., 41 pp.

40- DIN 1048-5 (1991),” Testing concrete; testing of hardened concrete (specimens prepared in mould)”, Deutsches Institut für Normung, Berlin, Germany

41- EN 12390-8(2000), “Testing Hardened Concrete – Part 8: Depth of Penetration of Water Under Pressure”, European Committee for Standardization.

42- مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن (1387)، “نشریه شماره ض-504: توصیه هایی برای تعمیر سازه های بتنی در سواحل جنوبی ایران”، چاپ اول، تهران، ایران.

43- BS 1881, Part 122 (1983),”Testing concrete – Part 122: Method for Determination of Water Absorption”, British Standard, London, England

44- BS 7263, Part 1 (2001), “Precast concrete flags, kerbs, channels, edgings and quadrants. Precast, unreinforced concrete paving flags and complementary fittings. Requirements and test methods”, British Standard, London, England

45- Walker, M., (2002), “Guide to the Construction of Reinforced Concrete in the Arabian Peninsula (C577)”, CIRIA and Concrete Society, UK

46- ASTM (2000), “Standard Test Method for Density, Absorption, and Voids in Hardened Concrete”, ASTM C 642, Annual Book of ASTM Standards, Philadelphia, vol. 04-02.

47- ASTM (2003), “Standard Test Methods for Concrete Pipe, Manhole Sections, or Tile”, ASTM C 497, Annual Book of ASTM Standards, Philadelphia, vol. 04-05.

48- ASTM (2003), ” Standard Specification for Reinforced Concrete Culvert, Storm Drain, and Sewer Pipe”, ASTM C 76, Annual Book of ASTM Standards, Philadelphia, vol. 04-05.

49- استاندارد ملی ایران 8906 (1385)، “لوله های بتنی مسلح، برای جمع آوری آب باران و فاضلاب- ویژگیها”، چاپ اول، موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران.

50- استاندارد ملی ایران 1-70 (1387)، “بلوک سیمانی توخالی- قسمت اول: ویژگی­ها”، تجدیدنظر دوم، موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران.

51- استاندارد ملی ایران 755 (1383)، “موزاییک- ویژگی­ها و روش­های آزمون”، چاپ اول، موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران.

52- استاندارد ملی ایران 7782 (1383)، “بلوك‌های سیمانی سبك غیر باربر- ویژگی‌ها”، چاپ اول، موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران.

53- BS 1881, Part 208 (1996),” Testing concrete – Part 122: Recommendations for the Determination of the Initial Surface Absorption of Concrete”, British Standard, London, England

54- RILEM Committee CPC11.2 (1982), ” Absorption of water of concrete by capillarity”.

55- ASTM (2004), “Standard Test Method for Measurement of Rate of Absorption of Water by Hydraulic-Cement Concretes”, ASTM C1585, Annual Book of ASTM Standards, Philadelphia, vol. 04-02.

56- Branco, F.A., de Brito, J., (2003), “Handbook of Concrete Bridge Management”, ASCE, USA.

57- شکرچی زاده، محمد، جوادیان، علیرضا، حاجی بابایی، امیر (1385)، “پارامترهای مهم در مقاومت الکتریکی بتن و روش های اندازه گیری مقاومت”، مجله انجمن بتن ایران، شماره 23، صفحه 20 تا 26

58- ASTM (2006), “Standard Test Method for Field Measurement of Soil Resistivity Using the Wenner Four-Electrode Method”, ASTM G57, Annual Book of ASTM Standards, Philadelphia, vol. 03-02.

59- تدین، محسن (1381)، “بررسی و ارزیابی مقاومت کششی، مدول ارتجاعی، ضریب پواسون و شدت خوردگی بتن سبک پرمقاومت با مصالح موجود در ایران”، رساله دکتری در رشته مهندسی عمران-سازه، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران.

60- ASTM (2001), “Standard Test Method for Change in Height at Early Ages of Cylindrical Specimens of Cementitious Mixtures”, ASTM C827, Annual Book of ASTM Standards, Philadelphia, vol. 04-02.

61- ASTM (2006), “Standard Test Method for Evaluating Plastic Shrinkage Cracking of Restrained Fiber Reinforced Concrete (Using a Steel Form Insert)”, ASTM C1579, Annual Book of ASTM Standards, Philadelphia, vol. 04-02.

62- ASTM (2004), “Standard Test Method for Determining Age at Cracking and Induced Tensile Stress Characteristics of Mortar and Concrete under Restrained Shrinkage”, ASTM C1581, Annual Book of ASTM Standards, Philadelphia, vol. 04-02.

63- ASTM (2000), “Standard Practice for Use of Apparatus for the Determination of Length Change of Hardened Cement Paste, Mortar, and Concrete”, ASTM C490, Annual Book of ASTM Standards, Philadelphia, vol. 04-02.

64- ASTM (2004), “Standard Practice for Petrographic Examination of Hardened Concrete”, ASTM C856, Annual Book of ASTM Standards, Philadelphia, vol. 04-02.

65- ASTM (2010), “Standard Guide for Examination of Hardened Concrete Using Scanning Electron Microscopy”, ASTM C1723, Annual Book of ASTM Standards, Philadelphia, vol. 04-02.

66- ASTM (2009), “Standard Test Method for Half-Cell Potentials of Uncoated Reinforcing Steel in Concrete”, ASTM C876, Annual Book of ASTM Standards, Philadelphia, vol. 03-02.

67- ASTM (1989), “Standard Practice for Conventions Applicable to Electrochemical Measurements in Corrosion Testing”, ASTM G3, Annual Book of ASTM Standards, Philadelphia, vol. 03-02.

68- ASTM (1994), “Standard Reference Test Method for Making Potentiostatic and Potentiodynamic Anodic Polarization Measurements”, ASTM G5, Annual Book of ASTM Standards, Philadelphia, vol. 03-02.

69- Germann Instruments (2009), “GulvaPulse Instruction and Maintenance Manual”, Denmark.

70- ASTM (2007), “Standard Test Method for Determining Effects of Chemical Admixtures on Corrosion of Embedded Steel Reinforcement in Concrete Exposed to Chloride Environments”, ASTM G109, Annual Book of ASTM Standards, Philadelphia, vol. 03-02.

71- مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن (1383)، “نشریه شماره ک-370: فن آوری بتن در شرایط محیطی خلیج فارس- جلد دوم: روشها و توصیه ها برای افزایش عمر مفید سازه های بتنی”، چاپ اول، تهران، ایران.

72- ISO (2007), “Concrete – Part 1: Methods of specifying and guidance for the specifier”, ISO 22965-1, Geneva, Switzerland.

73- استاندارد ملی ایران 1-12284 (1388)، “بتن- قسمت 1- راهنمای نگارش مشخصات فنی”، چاپ اول، موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران.

74- امور فنی سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور (1383)، “معیارهای پذیرش بتن بر مبنای پایایی”، بخشنامه شماره 34229-101، ایران

75- مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن (1383)، “نشریه شماره ک-396: توصیه هایی برای پایایی بتن در سواحل جنوبی کشور”، چاپ اول، تهران، ایران.

76- تدین، محمدحسین (1388)، “بررسی ضریب نفوذپذیری گاز در بتن و مقایسه آن با سایر پارامترهای دوام برای ارزیابی کیفی بتن سازه های دریایی”، پایان نامه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی عمران-سازه های دریایی، دانشکده فنی دانشگاه تهران، تهران، ایران.

77- مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن (1388)، “نشریه شماره ض-517: ضابطه ساخت جداول بتنی (پیشنهادی)”، چاپ اول، تهران، ایران.

78- EN 206 (2000), “Concrete-Part1: Specification, performance, production and conformity”

79- تدین، محسن، رضایی، فریدون، نصر آزادانی، سید مسعود (1388)، “مشخصات فنی، راهنمای تولید و پذیرش جداول بتنی پیش ساخته”، انتشارات به آوران، نشریه EDO 201 سازمان مهندسی و عمران شهر تهران، چاپ اول، تهران، ایران.