آزمایش هافسل بتن ( پتانسیل خوردگی ) | تست نیم پل

آزمایش هافسل بتن ( پتانسیل خوردگی ) | تست نیم پل

آزمایش هافسل بتن ( پتانسیل خوردگی ) | تست نیم پل – این آزمایش جهت تعیین و بررسی اولیه وضعیت آرماتورو قطعات فلزی مدفون در بتن از نظر خوردگی می باشد. دستور استاندارد ASTM C876 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 [مراجع : 1] 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.

 

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

احتمال فعالیت خوردگی میلگرد	کمتر از 10 درصد	50 درصد	بیش از 90 درصد
اختلاف پتانسیل خوردگی (میلی ولت)	بزرگتر از 200-	350- تا 200-	کمتر از 350-

 

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

 

آزمایش هافسل در این فاز برای تعیین محل هایی که نیاز به ترمیم و بازسازی به علت خوردگی دارند مورد استفاده قرار می گیرد. چرا که به طور معمول این ذهنیت وجود دارد که در تعمیرات صرفا باید در محل های که تخریب اتفاق افتاده   فرایند تعمیر صورت پذیرد. در حالی که در یک فرآیند جامع تعمیر می بایست در همه محل های با پتاسنیل بالای تخریب تعمیر با هدف پیشگیری صورت پذیرد.

اما این امکان وجود دارد که روش و مصالح  تعمیر در محلهای با پتانسیل های بالای تخریب یا در معرض خوردگی با محل هایی که ما شاهد تخریب هستیم متفاوت باشد. در غیر اینصورت این امکان وجود دارد که پس از اتمام تعمیرات در بازه زمانی متوسط یا کوتاهی شاهد ایجاد تخریب در نقاط جدید باشیم.

 

روش استاندارد

اندازه گیری پتانسیل خوردگی در آرماتورهای فاقد پوشش بتن

براساس استاندارد ASTM C876

دامنه کاربرد آزمایش هافسل بتن

این آزمایش برای تعیین پتاسنیل خوردگی میلگردها مدفودن در بتن بدون پوشش را در سایت و یا آزمایش برای شناسایی وضعیت خوردگی میلگردها  می باشد.

این تست محدود  بر یک مدار الکتریکی  می باشد. در محیط های داخلی ساختمان و بیابان ها که بتن رطوبت خود را به میزان زیادی از دست داده ممکن است تست های خاص نتواند پاسخگو باشد(.see 5.1.4.1). سطوح بتنی پوشش داده شده یا ترمیم شده با بتونه ، یک مدار الکتریکی قابل قبول را ایجاد نمی کند. برای مشاهده تنظیمات اولیه مدار الکتریکی ، به شکل 1 نگاه کنید.

مقادیر ارائه شده براساس واحد پوند- اینج به عنوان استاندارد در نظر گرفته شده است. مقادیر ارائه شده در پرانتر براساس تبدیل ریاضی به واحد SI بوده و تنها برای آگاهی می باشد و به صورت استاندارد نمی باشد.

این استاندارد پوشش نمی دهد موارد مربوط به ایمنی در صورت وجود  و کاربر و ناظر باید همه موارد مربوط به ایمنی و بهداشت را پیشا ز استفاده در نظر بگیرد.

 

 

اهمیت و کاربرد :

این آزمون برای ارزیابی سازه های در حال بهره برداری و یا تحقیق و توسعه مناسب می باشد.

این آزمایش برای سازه ها بدون محدودیت اندازه و  کاور میلگردها قابل انجام می باشد. برای پوشش های بیش از 3 اینچ ( 75 میلیمتر ) ، پتانسیل خوردگی میلگرد های مجاور به طور متوسط می تواند نشان گر  وضعیت خوردگی آن باشد.

این تست می تواند در هر سنی بر روی سازه بتنی صورت گیرد.

نتایج به دست آمده از این آزمون نباید به عنوان روشی برای بررسی سازه ای میلگرد  و یا بتن مسلح در نظر گرفته شود.

نتایج به دست آمده باید توسط متخصصین بتن و مهندسان با تجربه در زمینه مصالح بتن و تست خوردگی تفسیر شود. چرا که نتایج این امر باید در کنار تعیین میزان نفوذ یون کلر ، عمق کربناته ، ورقه ورقه شدن سطح بتن ، فرسایش بتن و شرایط محیطی ، تحلیل و در خصوص وضعیت خوردگی ، عمر و وضعیت سازه نتیجه گیری شود.

 

دستگاه :

دستگاه تست شامل موراد ذیل می باشد :

الکترود مرجع : الکترود مرجع انتخابی باید دارای پتانسیل پایدار و تجدید پذیر برای اندازه گیری پتانسیل خوردگی آرماتور فولادی در بتن در بازه دمایی 32 تا 120 درجع فارینهایت ( 0 تا 49 درجه سانتیگراد ) باشد.

 

 

 

 

برای اهداف این استاندارد، پنانسیل خوردگی باید براساس واکنش نیم پل Cu→ Cu++ +2e- مربوط به پتانسیل الکترود سولفات مس اشباع ، براساس الکترود مرجع هیدروژن –0.30 V at 72°F (22.2°C). انجام شود. الکترود سولفات مس مرجع ، دارای ضریب تصحیح 0.0005 V برای هر درجه بیشتر یا کمتر از محدود دمایی 32 to 120°F (0 to 49°C). می باشد .

ممکن است از دیگر الکترود های مرجع مشابه الکترود مرجع سولفات مس با دقت و ضریب تصحیح دقیق مربوطه استفاده شود. الکترود کالومل مرجع در تحقیقات آزمایشگاهی مورد استفاده قرار گرفته است.در بتن های غوطه ور در آب دریا استفاده از الکترود مرجع کلرید نقره به علت مشکلات آلودگی کلریدی که ممکن است برای الکترود سولفات مس به وجود آید بهتر می باشد. الکترود های مرجع نقره-کلرید نقره و کلرید پتاسیم  برای بتن های در معرض اتمسفر قابل استفاده می باشند. پتانسل های الکتریکی اندازه گیری شده با سایر الکترودها باید به الکترود مرجع سولفات مس تبدیل شود.

 

 

 

روش تبدیل را می توان از  بخش آموزشی G3 ارائه شده توسط Ives and Janz   ( با موضع الکترود مرجع ، تئوری و عمل ) پیدا کرد.

 

اتصال جریان الکتریکی در آزمایش هافسل بتن

برای اتصال بین الکترود مرجع و بتن باید از یک مایع کم مقاومت بین بتن و الترود استفاده شود.می توان  از یک یا چند اسفنج مرطوب با مقاومت الکتریکی پایین برای اتصال استفاده نمود. اسفنج باید به نحوی روی الکترود مرجع و عضو بتنی قرار گیرد که تداوم جریان الکتریکی برقرار گردد. حداقل سطح تماس الکترو شیمیایی باید معادل مساحت دایره به اندازه 3 برابر اندازه حداکثر سنگدانه بتن تا حداکثر 16 اینچ مربع ( 0.01 مترمربع ) باشد.

 

روش اتصال برق

به منظور استاندارد کردن افت به القوه در بخش بتن مدار ، یک راحل مرطوب کردن محل تماس می باشد. یک راه حل این است که از مخلوط 95 میلی لیتر محلول آماده موجود در بازار یا مایع های ظرف شویی با 19 لیتر آب استفاده شود. برای دما های کمتر از 10 درجه سانتیگراد باید در حدود 15 درصد ترکیبات الکل به مخلوط اضافه شده تا اتصال بهتر انجام و الکتریسته به درستی برقرار شود.

ژل مخصوص ممکن است کیفیت و کارآیی بهتری در زمینه اختلال در اندازه گیری پتانسیل الکتریکی ایجاد کند. در سطوح گسترده افقی بتنی مانند پل ها قبل تست نسبت به تمیز کردن سطح به وسیله جارو اقدام گردد تجربه نشان داده که نتایج دقیق و بهتری بدست خواهد آمد.

 

ولت متر

ولت متر باید قرائت ولتاژ برق DC را انجام داده ، و قابلیت کارکرد با باطری با قابلیت امپیدانس ورودی کافی و رد شدن برق AC موجود در محیط و انجام تست براساس روش موجود داشته باشد.

 

 

اهمیت استفاده از آزمایش های غیرمخرب بتن و آزمایش هافسل بتن

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

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

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

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

در طول زمان بیش از صد ساله ظهور و به کارگیری سازه های بتنی در جوامع بشری، آزمایش های متنوعی برای کنترل کیفی و شناسایی وضعیت موجود و واقعی سازه ها ، ارائه و به کار گرفته شده است. با وجود تعدد و کاربرد روز افزون آزمایش های غیرمخرب بتن در سطح جهان از سوی متخصصین و کارشناسان، باید آگها بود که هر یک از تست ها دارای خطاها و نکاتی میباشند که به کارگیری آنها نیازمند تخصص تحلیلی و شناسایی مشکلات مربوطه می باشد.

در حال حاضر بسیاری از آزمایش های ارائه شده در طول زمان به علت خطاهای زیاد و یا تجهیزات غیراستاندارد، کاربرد چندانی ندارند. با این وجود باید اقرار داشت که بسیاری از آزمایش های نتایج اطمینان بخشی داشته و ممکن و مطمئن ترین روش برای آگهای از اطلاعات مورد نیاز بهره برداران و متخصصین به حساب می آیند.

 

 

 

2 . کاربردهای آزمایشهای غیرمخرب

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

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

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

 

رصد دوره ای سازه ها در حین بهره برداری :

اغلب به علت نبود نیروهای متخصص ساختمانی با تجربه پس از ساخت و در حین بهره برداری و نیز عدم تاثیر سریع و کوتاه مدت مشکلات سازه ای ( مانند آنچه در فرآیند های مکانیکی و الکتریکال رخ داده و باعث اختلال در سیستم تولید می گردد )، زمانی از سوی کارفرمایان و بهره برداران به مشکلات سازه های بتنی پرداخته می شود که مشکلات حاد و گسترش یافته بوده و تعمیرات در این مراحل معمولا قطعی، گسترده و با هزینه های بالای اقتصادی و زمانی ممکن می باشد.

امروزه در کشورهای پیشرفته این موضوع با واسطه بازدید و ارزیابی های دوره ای سازه ها از سوی متخصصین، به خصوص در سازه های با اهمیت، و شناسایی و کنترل شرایط وضعیت سازه در شرایط بهره برداری مرتفع گردیده است، که این امر با توجه به گسترش روز افزون به کارگیری و اجرای سازه های بتنی و نیز افزایش عمر سازه های احداثی استراتژیک می تواند الگویی کارآمد برای حفظ و افزایش دوام سازه ها برای کارفرمایان ایرنی قرار گیرد. انواع آزمایش های غیرمخرب بتن کاربردی در رصد دوره ای سازه ها در حین بهره برداری شامل موارد ذیل می باشد.

 

ارزیابی میدانی سازه های بتنی

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