امروزه بسیاری از سازه های بتنی ملزم به استفاده از بتن با نفوذپذیری کم هستند.  یکی از عوامل موثر بر کاهش دوام بتن، مخصوصا در مناطق مرطوب و دریایی نفوذ یون کلرید است.

خوردگی بتن

آزمایش نفوذ تسریع شده یون کلر ( RCPT) امکان ارزیابی خصوصیات نفوذپذیری کلرید در بتن را فراهم می کند.  این روش آزمایش تعیین رسانایی الکتریکی بتن را پوشش می دهد تا نتیجه سریع از مقاومت بتن در برابر نفوذ یون های کلرید ارائه دهد. این آزمایش مطابق با استاندارد های AASHTO T277 / ASTM C1202 است.

تاریخچه آزمایش نفوذ یون کلر در بتن

  آزمایش نفوذپذیری تسریع شده یون کلر در یک برنامه تحقیقاتی FHWA توسعه داده شد. این برنامه برای توسعه تکنیک هایی جهت اندازه گیری غیر مخرب نفوذپذیری کلر در بتن محل ایجاد شد. قبل از توسعه این آزمایش، نفوذپذیری یون کلر در بتن با یک آزمایش آبکاری، مانند AASHTO T259-80 ، “مقاومت بتن در برابر نفوذ یون کلرید” اندازه گیری می شد. آزمایشات حوضچه معمولاً 90 روز یا بیشتر طول می کشید و شامل نمونه برداری از بتن در اعماق مختلف برای تعیین رفتار بتن در مواجه با کلرید بود .

اما توسعه علوم آزمایشگاهی تمایل بیشتری به انجام آزمایشات سریع تر با قابلیت تصدیق موازی با آزمایش حوضچه داشت. مهاجرت کلرید از طریق بتن (حتی در بتن با نسبت آب به سیمان پایین) یک فرآیند بسیار کند است. بنابراین محققان به دنبال روش آزمایشی بودند که این مهاجرت را تسریع کند. آنها دریافتند که وقتی یک جریان الکتریکی به یک نمونه بتنی اعمال می شود، سرعت مهاجرت کلریدها به بتن افزایش یافته و تسریع می شود. محققان همچنین دریافتند که با اندازه گیری کولن‌ها (انتگرال نمودار جریان در مقابل زمان) جریان عبوری از نمونه و مقایسه نتیجه آزمایش ponding می­تواند به رابطه با قابلیت صحه گذاری رسید.

در نتیجه روش آزمایش نفوذ یون کلر جهت تعیین رسانایی الکتریکی بتن انجام شده تا نشانه ای سریع از مقاومت آن در برابر نفوذ یون های کلرید ارائه دهد.

آزمایش نفوذ تسریع شده یون کلر در بتن

خلاصه روش آزمون RCPT

این روش آزمون شامل نظارت بر میزان جریان الکتریکی عبوری از نمونه با قطر 102 میلیمتر و ضخامت  51 میلیمتری تحت اختلاف پتانسیل 60 ولتDC  در یک دوره 6 ساعته است. اختلاف پتانسیل 60 ولت DC در دو سر نمونه که یک سر در محلول سدیم کلراید و دیگری در محلول سدیم هیدروکسید غوطه ور است عبور داده می­شود. مجموع بار عبوری، بر حسب کولن، با مقاومت نمونه در برابر نفوذ یون کلرید مرتبط است.

سن نمونه، روش عمل آوری و طرح اختلاط رابطه مستقیمی با میزان مقاومت نمونه در برابر نفوذ یون کلرید دارد. اکثر بتن ها اگر به درستی عمل آوری شده باشند، نفوذ پذیری آنها به طور تدریجی با گذر زمان به مقدار قابل توجهی کاهش میابد. در نتیجه هنگامی که این روش برای تعیین قابلیت پذیرش نفوذ پذیری مخلوط های بتنی استفاده می­شود، بهتر است روش های عمل آوری و سن نمونه در زمان آزمون برای ارزیابی اولیه کیفی یا برای پذیرش بر مبنای نمونه های کارگاهی در الزامات پروژه مشخص شده باشد.

از آنجایی که نتایج آزمایش تابعی از مقاومت الکتریکی نمونه است، وجود فولاد تقویت کننده یا سایر مواد رسانای الکتریکی تعبیه شده تأثیر قابل توجهی دارد. این آزمایش برای نمونه‌های حاوی فولاد تقویت‌کننده که به صورت طولی قرار گرفته‌اند، یعنی یک مسیر الکتریکی پیوسته بین دو انتهای نمونه را فراهم می‌کند، معتبر نیست.

وسایل مورد استفاده مطابق استاندارد ملی ایران شماره 20793

دستگاه اشباع خلاء
دستگاه اشباع خلاء

قیف جداکننده یا سایر محفظه های قابل آب بندی و زهکشی با حداقل ظرفیت 500 میلی لیتر.

بشر (1000 میلی لیتر یا بزرگتر) یا ظرف دیگری – قابلیت نگهداری نمونه (های) بتن و آب و قابل اتصال در خشک کن خلاء

مکش – با قابلیت نگهداری فشار کمتر از 50 میلی متر جیوه pa)6650) در خشک کن

پمپ خلاء- قابلیت حفظ فشار کمتر از  50 میلی متر جیوه pa)6650) در خشک کن

گیج خلاء یا مانومتر: با دقت میلی متر جیوه (665±) در محدوده فشار 0-100 ± میلی متر جیوه pa (13300-0)

دستگاه و مواد پوشش

  • پوشش: گیرش سریع، نارسانای الکتریکی، قادر به آب بندی سطح جانبی هسته های بتنی
  • تجهیزات اندازه‌گیری نمونه
  • ترازو یا قپان، جام های کاغذی، کاردک های چوبی، قلم موهای یکبار مصرف، برای اختلال و اجرای پوشش
  • اره الماس خنک شده با آب تخت متحرک یا اره کاربید سیلیکون

واکنش گر ها، مواد و سل آزمون

  • درزگیر سل – آزمونه: با قابلیت آب بندی بتن با پلی متیل متاکریلات، برای مثال پلکسی گلس مقاوم در برابر آب و سدیم هیدروکسید رقیق و محلول های سدیم کلراید در دمای تا 90 درجه سانتی گراد
  • محلول سدیم هیدروکسید 0.3 نرمال در آب مقطر
  • محلول سدیم کلراید 0.3 درصد جرمی در آب مقطر
  • کاغذهای فیلتر: شماره 2 با قطر 90 میلی‌متر (3.5 اینچ) (اگر از واشر لاستیکی برای درزگیر استفاده می‌شود یا اگر واشر درزگیر از نشت کردن محلول جلوگیری شود نیازی به استفاده از کاغذ صافی نیست) .
  • سلول ولتاژ اعمال شده: دو محفظه متقارن پلی (متیل متاکریلات) که هر کدام شامل شبکه رسانای الکتریکی و اتصال دهنده های خارجی است. با این حال، طرح های دیگر قابل قبول هستند، مشروط بر اینکه ابعاد کلی (شامل ابعاد مخزن سیال) و عرض صفحه و منفذ ها مطابق شکل قابل قبول باشند.

  • دستگاه اندازه گیری دما (اختیاری) – محدوده 30 تا 250 درجه فارنهایت (0 تا 120 درجه سانتیگراد).
  • دستگاه اعمال ولتاژ و بازخوانی داده ها – قادر به تثبیت جریان مستقیم به مقدار  V(0/1±60) در سراسر سلول ولتاژ اعمال شده در طیف وسیعی از جریان ها و نمایش ولتاژ با دقت 0/1± ولت و جریان 0/1 ± میلی آمپر است.
  • ولت متر – دیجیتال (DVM) : 3 رقمی، حداقل محدوده 0-99.9 V، دقت نامی % 0/1 ± .
  • ولت متر – دیجیتال (DVM) : رقم 41⁄2، محدوده 0-200 میلی ولت، دقت نامی % 1/0 ± .
  • مقاومت موازی – 100 میلی ولت، شدت جریان 10 آمپر با رواداری % 0/1 ± ، تحمل 6 0.1٪. همچنین ممکن است از یک مقاومت Ω  0/01 ولت با رواداری % 0/1 ± استفاده شود، اما باید برای ایجاد اتصالات با مقاومت بسیار کم دقت شود.
  • منبع تغذیه ولتاژ ثابت – دارای جریان مستقیم  0-80 ولت ، در محدوده 0- 2 آمپر، قادر به ثابت نگه داشتن ولتاژ در V(0/1±60) برای تمامی محدوده های جریان .
  • کابل – دو هادی، شماره 14 (1.6 میلی متر)، عایق، 600 ولت.

باتوجه به هدف آزمایش آماده سازی و انتخاب نمونه متفاوت است:

نمونه گیری

الف- جهت ارزیابی مواد یا طرح اختلاط آزمایشی، آماده سازی نمونه ممکن است : 1) مغزه گیری از یک دال آزمایشی 2) ساخت نمونه استوانه ای 4 اینچ باشد.

ب- جهت ارزیابی مواد و کیفیت سازه بتنی، آماده سازی نمونه ممکن است : 1) مغزه گیری از سازه 2) ساخت نمونه استوانه ای 4 اینچ از بتن تازه در محل بتن ریزی باشد.

مغزه گیری باید به وسیله یک مته حفاری با سر مته الماسه با قطر 100 میلیمتر انجام شود. روش صحیح مغزه­گیری مطابق با استاندارد ملی ایران شماره 12306، بتن- تهیه و آزمون نمونه های مغزه گیری شده و تیرهای اره شده بتنی است.

جهت ارزیابی مصالح و نسبت های اختلاط در فرآیند کنترل کیفیت بتن، طرح اختلاط یا پذیرش بتن، حداقل دو آزمونه با قطر 100 میلیمتر، برای بتن های ساخته شده در آزمایشگاه مطابق با استاندارد ملی ایران شماره 581 و برای بتن سازه ای مطابق با استاندارد ملی ایران شماره 12306 و استاندارد ملی ایران شماره 3205 تهیه شود.

عمل آوری آزمونه ها

عمل آوری آزمونه­ ها بر اساس مواد سیمانی متفاوت است.

عمل­ آوری مرطوب: برای مخلوط­های بتنی که حاوی سیمان پرتلند هستند، عمل­آوری مرطوب برای مدت 28 روز مطابق با روش استاندارد ملی ایران شماره 581 یا مطابق با روش استاندارد ملی ایران شماره 3205 برای آزمونه های تهیه شده در کارگاه انجام می­شود.

 عمل ­آوری مرطوب بلند مدت: برای مخلوط­های بتنی که حاوی مواد جایگزین سیمانی هستند، عمل ­آوری مرطوب بلند مدت برای مدت 56 روز مطابق با روش استاندارد ملی ایران شماره 581 برای آزمونه های ساخته شده در آزمایشگاه یا مطابق با روش استاندارد ملی ایران شماره 3205 برای آزمونه های تهیه شده در کارگاه  انجام می­شود.

عمل ­آوری مرطوب بلند مدت بتن های حاوی مواد جایگزین سیمانی، بدلیل برخورداری از آهنگ کندتر هیدراته شدن به زمان بیشتری برای بهبود خواص بالقوه نیاز دارد. بدین منظور از دوره عمل­آوری 56 روزه استفاده می­شود. باتوجه به میزان جایگزینی سیمان ممکن است بعد از 56 روز نتایج آزمون بطور مداوم کاهش یابد و در برخی موارد ممکن است انجام آزمون در سنین بیشتر مانند 3 ماه مناسب تر باشد .

عمل­ آوری مرطوب تسریع شده : برای مخلوط­های ساخته شده در آزمایشگاه، عمل­آوری مرطوب تسریع شده برای مدت 7 روز مطابق با روش استاندارد ملی ایران شماره 581 یا مطابق با روش استاندارد ملی ایران شماره 3205 برای آزمونه های تهیه شده در کارگاه انجام می­شود. پس از 7 روز عمل ­آوری مرطوب، آزمونه های به مدت 21 روز در آب آّهک اشباع با دمای 2±38 درجه سانتی گراد غرقاب شود.

آماده سازی نمونه

جهت آماده سازی قطعه مورد آزمایش با استفاده از اره الماسه قطعه ای به طول 3±50 میلیمتر از بالای مغزه یا استوانه بتنی بریده شود، بطوریکه سطحی موازی با لبه بالایی نمونه داشته باشد.

مراحل اشباع سازی نمونه به شرح زیر است

  1. نمونه ها در دسیکاتور باید کاملاً در آب مقطر غوطه ور شوند.  برای اینکه آب عاری از هوا باشد، آن را حدود نیم ساعت بجوشانید زیر ا آب بدون هوا می تواند به سادگی به نمونه بتن نفوذ کند.
  2. نمونه ها را در صورت امکان روی یک طبقه نزدیک به خروجی تخلیه آب در دسیکاتور خالی قرار دهید. دسیکاتورها باید در طول تخلیه نهایی آب نیز به طور دائم در همان موقعیت باقی بمانند.
  3. لبه درب دسیکاتور را تمیز کنید و با روغن سیلیکون روغن بزنید.
  4. بررسی کنید که تمام شیرها باید بسته باشند. حال درب دسیکاتور ها را بگذارید.
  5. شلنگ را از پمپ خلاء به یکی از شیر روی درب وصل کنید. برای ایجاد خلاء، شیر را باز کرده و پمپ را روشن کنید.
  6. حدود سه ساعت پمپ خلاء را روشن نگه دارید، سپس شیر را بسته و پمپ خلاء را خاموش کنید.
  7. شلنگ دیگری را به شیر دوم روی درب دسیکاتور ها وصل کنید و انتهای شلنگ را با آب جوش داخل ظرف قرار دهید.
  8. حال شیر دوم را باز کنید و اجازه دهید آب به داخل دسیکاتور ها جریان یابد. آب باید کاملاً نمونه ها را بپوشاند. هیچ هوایی نباید اجازه ورود به دسیکاتورها را داشته باشد.
  9. شیر اول را که به پمپ وصل است باز کنید و شیر دوم را ببندید و یک ساعت دیگر پمپ را روشن کنید.
  10. پمپ خلاء را خاموش کنید و شلنگ ها را از هر دو شیر جدا کنید، در حین برداشتن شلنگ ها، شیرها باید بسته باشند.
  11. حال به آرامی دریچه را باز کنید تا هوا وارد دسیکاتور ها شود.
  12. نمونه را 18 ساعت دیگر در دسیکاتور نگهدارید. سپس درب دسیکاتور را بردار ید و نمونه را بیرون بیاورید.

روش اجرا آزمون نفوذ تسریع شده یون کلر در بتن

آزمونه را از آب خارج کنید، آب اضافی را بگیرید و آزمونه را به یک ظرف هوابندی شده یا هر ظرفی که آزمونه را در رطوبت نسبی 95 درصد یا بیشتر نگه ­میدارد انتقال دهید. مطابق جدول زیر نوع واشر لاستیکی جهت آب بند سازی سلول دستگاه را انتخاب کنید.

نمونه آزمایش RCPT

در صورت تهیه دستگاه RCPT  ساخت آزمون روش کار با دستگاه را دانلود فرمایید.

واشر، صفحه های اسپیسر و سل را تمیز کنید.

با روغن سیلیکون، سطوح انتهایی واشر را کمی روغن بزنید.

نمونه را داخل سل جایگذاری کنید و مطمئن شو ید که هر دو اتصال )قرمز و سیا ه( با ید در یک جهت باشند.

محلول های مناسب به میزان  NACL = 3%  و NAOH=0.3 %  را در مخزن هر سل پر کنید. خروجی منفی با محلول سدیم کلرید و خروجی مثبت با محلول سدیم هیدروکسید پر شود. مونتاژ را مطابق شکل زیر انجام دهید.

سلول RCPT

اتصالات الکتریکی را به ولتاژ اعمالی و تجهیز خوانش اطلاعات بطور مناسب مطابق شکل زیر متصل کنید. منبع تغذیه را روشن کنید و ولتاژ را روی V 60 را تنظیم نمایید و جریان اولیه خوانش را ثبت نمایید. دماهای نمونه، سل اعمال ولناژ و محلول باید در زمان شروع آزمون بین 20 تا 25 درجه سانتی گراد باشد.

دستگاه RCPT

در حین آزمون دمای هوای اطراف اطراف نمونه باید در محدوده 20 تا 25 درجه سانتی گراد ثابت نگهداشته شود. توصیه می­شود به منظور اجتناب از آسیب به سل و تبخیر محلول ها، دمای محلول ها از 90 درجه سانتی گراد تجاوز نکند.

به همین دلیل کنترل دمای محلول در حین انجام آزمایش الزامی است.

جریان را حداقل هر 30 دقیقه خوانده و ثبت کنید. مطابق با استاندارد ASTM C1202 بعد از گذشت 6 ساعت آزمایش خاتمه میابد.

روش محاسبه مقدار نفوذپذیری در آزمایش RCPT

اگر جریان در دوره های زمانی 30 دقیقه ای ثبت شود، مطابق رابطه زیر براساس رابطه ذوزنقه ای از یک محاسبه گر الکترونیکی به منظور محاسبه سطح زیر نمودار استفاده می­شود:

Q= 900 (I0 + 2I30+ 3I60 +….+ 2I300 + 2I330 + 2I360)

=Q بار عبوری ، کلمب

I0= جریان بلافاصله بعد از اعمال ولتاژ، برحسب آمپر

IT = جریان در T  دقیقه بعد از اعمال ولتاژ، برحسب آمپر

مشخصات کیفی نفوذپذیری یون کلرید بر اساس مقادیر اندازه گیری شده از این روش آزمون در جدول زیر تهیه شده است.

نفوذپذیری یون کلر در بتن

فاکتور هایی که در نفوذ یون کلرید موثر شناخته میشود عبارت است از : نسبت آب به مواد سیمانی، نوع و مقدار مواد جایگزین سیمان در مخلوط بتن، وجود افزودنی های پلیمری، محلول های یونی از افزودنی­های نظیر کلسیم نیتریت، سن نمونه، درصد حباب هوا، نوع سنگدانه، سطح تراکم و عمل­ آوری.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

این فیلد را پر کنید
این فیلد را پر کنید
لطفاً یک نشانی ایمیل معتبر بنویسید.
برای ادامه، شما باید با قوانین موافقت کنید

keyboard_arrow_up