دستگاه نفوذ تسریع شده یون کلر (RCPT)

توضیحات

آزمایش نفوذ تسریع شده یون کلر(RCPT) چیست؟

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

 

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

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

کاربرد دستگاه نفوذ تسریع شده یون کلر

• ارزیابی مقاومت بتن در برابر نفوذ یون‌های کلرید
• ارتباط مقاومت الکتریکی بتن با پارامترهای مهم دوام بتن (مانند ضریب انتشار کلرید) برای طراحی عمر مفید بتن
• ارزیابی مبتنی بر عملکرد، کنترل کیفیت یا تضمین کیفیت بتن
• مشخص کردن دوام بتن در معرض محیط آلوده به کلرید
• تخمین عمر مفید سازه

روش انجام آزمایش نفوذ تسریع شده یون کلر

در روش آزمایش نفوذ تسریع شده یون کلرید میزان جریان الکتریکی عبوری از نمونه استوانه ای به ضخامت 50 میلی متر و قطر 100 میلی متر در طی یک دوره 6 ساعته اندازه گیری می شود. اختلاف پتانسیل 60 ولت DCدر سر انتهای نمونه ثابت نگه داشته می شود، در حالی که یک طرف نمونه در محلول کلراید سدیم و طرف دیگر در محلول هیدروکسید سدیم غوطه ور است. در پایان کل بار عبوری در واحد کولمب که با مقاومت نمونه در برابر نفوذ یون کلراید رابطه دارد، به عنوان نتیجه آزمایش ثبت می شود. حین آزمایش ، دمای هوای اطراف نمونه باید در محدوده 20 تا 25 درجه سانتی گراد حفظ شود.

 

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 مخلوط های بتنی استفاده می­شود، مشخص نمودن روش های عمل آوری و سن نمونه در زمان آزمون برای ارزیابی اولیه کیفی یا برای پذیرش بر مبنای نمونه های کارگاهی ، بهتر است 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 ممکن است تأثیر قابل توجهی داشته باشد. 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 دستگاه نفوذ تسریع شده یون کلر

• 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 های مورد نیاز

• تجهیزات اندازه‌گیری نمونه در دستگاه نفوذ تسریع شده یون کلر (اگر نمونه‌ها تا اندازه نهایی ریخته شوند، لازم نیست).
• 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.
• 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(1/0±60) در سراسر سلول ولتاژ اعمال شده در طیف وسیعی از جریان ها و نمایش ولتاژ با دقت 1/0± ولت و جریان 1/0 ± میلی آمپر است.
• ولت متر – دیجیتال (DVM) : 3 رقمی، حداقل محدوده 0-99.9 V، دقت نامی % 1/0 ± .
• 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 % 1/0 ± ، تحمل 6 0.1٪. همچنین ممکن است از یک مقاومت Ω  0/01 ولت با رواداری % 1/0 ± 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(1/0±60) برای تمامی محدوده های جریان .
• کابل – دو هادی، شماره 14 (1.6 میلی متر)، عایق، 600 ولت.
  

  سلول های دستگاه نفوذ تسریع شده یون کلر

• 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
• سلول اعمال ولتاژ در دستگاه نفوذ تسریع شده یون کلر – 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.
• 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) .

واکنشگر ها و مواد موردنیاز

• محلول سدیم هیدروکسید 0.3 نرمال در آب مقطر
• محلول سدیم کلراید 0.3 درصد جرمی در آب مقطر

روش های نمونه گیری آزمایش نفوذ تسریع شده یون کلر

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

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.

عمل­آوری 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 .

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

 

روش اجرا آزمون :

1. 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.

2. واشر، صفحه های اسپیسر و سل را تمیز کنید.

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

4. نمونه را داخل سل دستگاه نفوذ تسریع شده یون کلر جایگذاری کنید و مطمئن شوید که هر دو اتصال ( قرمز و سیاه) باید در یک جهت باشند.

5. 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.

6. مونتاژ را مطابق شکل زیر انجام دهید .

7. 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 رویV  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 .

8. در حین آزمون دمای هوای 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.

9. 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 نتایج آزمون نفوذ تسریع شده یون کلر

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

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

بررسی کیفی آزمایش نفوذپذیری یون کلر در بتن بر اساس مقادیر جدول زیر طبق استاندارد ملی INSO 20793  ارزیابی میشود.

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
عمل­ آوری

فایل های ضمیمه

استاندارد ملی مقاومت بتن در برابر نفوذ یون کلراید                    استاندارد مقاومت بتن در برابر نفوذ یون کلراید

روش کار با دستگاه نفوذ یون کلر در بتن ساخت آزمون                    RCPT-MANUAL