برای جذب و نفوذ پذیری در بتن چه آزمون هایی انجام می شود؟

این ویژگی ها به خصوص در بتن به کار رفته در سازه های حفظ کننده آب و یا زیرزمین های مقاوم در برابر آب مهم استف همچنان که برای دوام حیاتی است. آزمایش هایی برای ارزیابی جذب آب و همچنین نفوذپذیری گاز و آب قابل دسترس هستند. توجه چشمگیری نسبت به این حوزه در سال های اخیر معطوف شده استو موضوع آن به صورت جامعی در گزارش 31 فنی انجمن بتن و توسط بشیر پوشش داده شده است، که هر دوی آنها دامنه گسترده ای از تکنیک های آزمایش و تئوری بنیادین را مرور می نمایند. تنها بخشی از روش های آزمایش، که برخی از انها در حال حاضر کاربرد چندانی ندارند، در این مقاله در برگرفته می شود در حالی که دیگر روش های جدید تحت پیشرفت و توسعه می باشند. رایلم همچنین دامنه ای از روش ها را مورد ملاحظه قرار می دهد که اینها در فرآیند توسعه یک گزارش جدید پیرامون موضوع ارزیابی عملکرد دوام هستند، در حالی که بشیر و همکاران همچنین مروری تازه از نقش ویژگی های نفوذ را ارائه نمودند.
اصطلاح های «نفوذپذیری» و «تخلخل» اغلب به گونه ای استفاده می شوند که تصور می شود که مترادف هستند. بتن متخلخل اغلب نفوذ ناپذیر است و بالعکس. به هر حال، اصطلاح «تخلخل» یک ویژگی حجمی است که مربوط به حجم سوراخ ها به حجم کل می باشد. در صورت یکه سوراخ ها از درون به هم متصل نباشند (شکل 7-27) این مصالح نفوذپذیر نخواهد بود.

شکل 7-27 تخلخل و نفوذپذیری

اصطلاح «نفوذپذیری» به صورت معمول به میزان راحتی است که در آن یک سیال تحت یک گرادیان فشار عبور می کند، اما همچنین برای توصیف موئینگی، انتظار و فرآیندهای جذب سطحی و جذب استفاده شده است. مکانیسم انتقال آب از طریق یک سیستم حفره ای از درون متصل به صورت شماتیک در شکل 7-28 نشان داده شده است، جایی که یک حفره واحد محدودیت هایی را در هر طرف دارد.

شکل 7-28 جابه جایی آب و یون ها داخل خلخل و فرج بتن

تحت شرایط خشک مکانیسم اصلی جذب سطحی مولکولی برای اطراف حفره هاست (مرحله الف) زمانی که دیواره های سوراخ به حد جذب سطی خودشان می رسند (مرحله ب)، بخار اب در حفره ها منتشر می شود. تحت شرایط رطوبتی محدودیت روزنه ورودی و خروجی با آب مسدود می شود (مرحله ج) و جابه جایی بیشتر آب باید به واسطه ی انتقال در این لایه باشد. در سطوح رطوبتی بسیار بالاتر (مراحل د – و) آب با جریان مایع از طریق سوراخ و منافذ منتقل می شود. انتشار یونی بیشتر در نتیجه افت حرارت تجمیع رخ می دهد تا در نتیجه ی افت حرارت بر اثر فشار و از طریق مایع محتوی در سوراخ های جزئی و یا کاملا اشباع اتفاق خواهد افتاد (مرحله ز).
دو تا از روش های بسیار گسترده برای کاربرد در محل شامل آزمایش جذب سطحی اولیهاست که با جزئیات در آیین نامه بتن انگلیس قسمت 208 آمده که ارزیابی جذب آب است و دیگری روش اصلاح شده نفوذپذیری هوای پتروگرافی است. چندین روش نفوذپذیری گاز و آب در حد سطوح دیگر به  صورت تجاری قابل دسترس هستند، اما تجربیات گزارش شده نسبتا محدود است. روش جذب سطحی اولیه در اصل برای آزمودن فرآورده های بتنی پیش ساخته به کار رفته است و برخی دشاری های عملی استفاده در کارگاه را از خود نشان می دهد. اگر چه گه روش پتروگرافی برای کاربرد در محل استفاده شده است و در عمومیت رشد چشمگیری داشته است، تجربیات گزارش شده میدانی گسترده ای وجود ندارد. در همه نمونه ها تاکید باید بر حالت مقایسه ای باشد تا بر حالت کاربرد کمی و نتایج تنها مربوط به ویژگی های ناحیه سطحی است. باید درک شود که به هر حال، تازمانی که موضوع عملکرد دوام باشد این ناحیه بحرانی است.
نمونه های آزمایشگاهی ممکن است برای اندازه گیری جریان آب ازموده شوند و ممکن است نمونه هایی که به صورت مناسبی از کارگاه تهیه شده اند نتایج سودمندی را ارائه نماید، اگر چه که هیچ روند استاندارد قابل دسترسی برای این رویکرد وجود ندارد. جذب یک مغزه غوطه ور در آب نیز با قسمت 122 پوشش داده شده است، اما این مسئله مجددا در جهت آزمایش کنترل اجزا پیش ساخته هداست شده است. مشاهدات نرخ نفوذ رطوبت از یک سطح مرطوب ممکن است به عنوان یک آزمایش مقایسه ای در آزمایشگاه ارزشمند باشد و برخی کاربردهای این مسئله در زیر به صورت کلی مطرح شده است.
روابط کلی بین نتایج برخی از روش های معمول تر آزمایش در جدول 7-4 خلاصه شده است. علاوه بر این، راهنمایی های با جزئیات بیشتر در رابطه با کاربرد نتایج آزمایش وجود دارد که توسط انجمن بتن ارائه شده است، اما ارزیابی نتایج مکانی مانع از تاثیر عمده شرایط رطوبتی موجود شده است. بسیاری از این آزمایش ها با این وجود به صورت موفقیت امیزی تحت شرایط آزمایشگاهی برای ارزیابی ویژگی های انواع متفاوتی از بتن ارزیابی شده اند.

جدول 7-4 رابطه کلی بین نفوذپذیری و نتایج آزمایش جذب *بر روی بتن خشک

توجه: برای جزئیات کامل در مورد ضریب نفوذپذیری آب و گاز به منبع شماره 238 مراجعه کنید.
مقادیر تقریبی برای آب 20 درجه سانتی گراد km/s 106×75/9 Kw= و هوا km/s 105×5/6 Kg= می باشد.

آزمون جذب سطحی ابتدایی

این روش با جزئیات در آیین نامه بتن انگلیس قسمت 208 آمده است و لویت تئوری و کاربرد این تکنیک را مورد بحث قرار داده است. مطالعات تحلیلی اخیر مکانیسم هایی را با جزئیات بیشتری در نظر می گیرد و برای پیوند نتایج برای مقادیر جذبی می باشد.

فرضیه

جذب سطحی ابتدایی به عنوان نرخ جریان آب به داخل بتن به ازای واحد سطح در یک بازه بیان شده از یک آزمایش در یک هد آبی و دمای اعمال و تعریف شده است. نتایج به صورت ml/(m2/s) در یک زمان از نقطه آغاز آزمایش بیان خواهد شد. زمانی که آب در تماس با بتن خشک قرار می گیرد به روش موئینگی جذب می شود، در ابتدا نرخ بالا بوده، اما زمانی که آب طول لوله های موئینه را پر می کند کاهش می یابد. لویت به صورت ریاضی این امر را نشان داده است:

P = at-n

که در آن:

• p= جذب سطحی اولیه
  
• t= زمان از آغاز کار
  
• a= ثابت
  
• n= یک پارامتر بین 3/0 و 7/0 با توجه به درجه مکانیزم های ته نشینی یا همسطح شدن، اما ثابت برای یک نمونه مشخص.

روش استاتدارد توصیف شده توسط آیین نامه بتن انگلیس شامل یک سری یکنواخت 200 میلی متر است، که با خواندن جذب سطحی اولیه است که در 10 دقیقه، 30 دقیقه و 1 ساعت انجام می شود. لویت اثبات کرده است که فاکتورهای a و n در بیان بالا می توانند از نرخ های دقیقه دهم و ساعت 1 با دقت کافی برای پیش بینی نرخ ها در زمان های دیگر ارزیابی شوند. در اصل قرائت دو ساعته پیشنهاد شده اما خیلی کمتر در عمل مورد استفاده قرار گرفته است.

وسایل و روش ها

تجهیزات (شکل 7-29) شامل یک کلاهک است که ممکن است به سطح بتن محکم شده و چسبیده باشد و با یک ورودی به مخزن متصل شده است و خروجی ای که به لوله موئینه با یک مقیاس متصل شده است. ناحیه تماس آب باید حداقل 5000 میلی متر مربع باشد در حالی که مخزن و رطوبت موئینه ی افقی باید در mm 5±200 در بالای سطح تنظیم شود. شرکت کلینیک بتن ایران با ارائه بهترین محصولات و خدمات در کنار شما همراهان گرامی می باشد.

شکل 7-29 آزمایش جذب سطحی اولیه

این مسئله سودمند است چنانچه کلاهک از یک ماده شفاف تولید شده باشد که اجازه کنترل چشمی را بدهد که هیچ هوایی در طی آزمایش وارد نشود. لوله موئینه باید حداقل 200 میلی متر طول با سوراخی با شعاع 1-4/0 میلی متر داشته باشد که ��اید به صورت دقیق با اندازه گیری تخلیه (دبی) تحت هدآبی 200 میلی متری تعیین گردد. که در آن نفوذپذیری بتن بالا است طولی به اندازه 1000 میلی متر ممکن است مورد نیاز باشد. بعد از اصلاح اثرات دما بر روی ویسکوزیته می توان شعاع را از فرمول ساده شده زیر محاسبه کرد:

KL/t r4=

که در آن:

• r= شعاع (میلی متر)
  
• L= طول رطوبت موئینه (میلی متر)
  
• t= زمان میانگین برای جمع آوری 10 میلی لیتر آب (ثانیه)
  
• K= عامل غلظت مجاز برای هندسه دستگاه، متغیر به صورت خطی از 0167/0 در 10 درجه سانتی گراد تا 0100/0 در 30 درجه سانتی گراد
  

آیین نامه بتن انگلیس قسمت 208 فرآیند  جز به جزء را برای پاک کردن لوله موئین و اجرای اندازه گیری بالا شرح می دهد. منفذ لوله موئین باید معلوم باشد، تا اجازه ی واسنجی مقیاس که به گونه ای داشته که جابه جایی های اندازه گیری شده آب در طول رطوبت موئینه ای در طی یک دوره یک دقیقه ای از آزمایش های بتن مساوی با مقدار سطح اولیه جذب در آن زمان باشد را ممکن سازد. این مسئله با علامت گذاری مقیاس در واحد 01/0، که (4-10× r2π / A6) میلی متری از هم فاصله داده شده اند، که =A ناحیه تماس آب (میلی متر مربع)، ممکن شده است. در آغاز آزمایش، کلاهک باید به سطح ثابت بسته شود تا یک مجموعه که مانع دخول آب می شود ایجاد نماید. انتخاب بین درزگیر پلاستیکی گریس کاری شده، درزگیر ابری پلاستیکی یا نوک چاقویی که در مواد بسته مستغرق شده است به شرایط سطح بستگی خواهد داشت. قبل از پر کردن، درستی مهر و موم شدگی باید با فوت کردن آرام، درحالی که آب صابون در سمت بیرونی محل اتصال به منظور کشف نشتی مالیده شده است امتحان شود. مخزن و لوله موئین باید 20±200 میلی متر بالای سطح تنظیم شوند، این فاصله در مورد سطوح غیر افقی از متوسط ارتفاع بتن زیر کلاهک اندازه گیری می شود، اگر چه باید بلند کردن انتهای لوله موئین برای جلوگیری از جریان بیش از حد بین قرائت ها ممکن باشد. زمان بندی وقتی آغاز می شود که شیر مخزن باز شده است و آب در 2±20 درجه سانتی گراد اجازه ی جریان به سوی کلاهک را دارد. لوله موئین باید از خروجی باز شود تا همه آن خارج شود. سری مخزن باید نگه داشته شود و کمی پیش از یک «زمان اندازه گیری» لوله موئین تنظیم شود تا پیش از اینکه به صورت افقی در تراز مشابه سطح مخزن قرار گیرد با آب پر شود.
اندازه گیری ها با بستن شیر ورودی و دقت برای هر جابجایی در لوله موئین انجام می شود. با استفاده از یک کرنومتر تعداد واحدهای مقیاس که در 5 ثانیه اول از آغاز حرکت جابجا شده است را به دست آورده و برای تعیین زمان اندازه گیری کلی استفاده می گردد. اگر کمتر از سه بخش حرکت دیده شده، برای دو دقیقه ادامه دهید، اگر 9-3 بخش، برای یک دقیقه ادامه دهید و یا اگر 30-10 بخش برای مدت 30 ثانیه ادامه دهید. قرائت اندازه گیری شده باید در صورت ضرورت جهت مشخص شدن واحدهای مقیاس حرکت کرده در یک دقیقه و در نتیجه مقدار جذب سطحی اولیه تقسیم شود. اگر حرکت بیش از 30 بخش در 5 ثانیه باشد، نتیجه تنها می تواند به عنوان بیش از ml/(m2/s) 60/3 بیان شود. این فرآیند باید 10 دقیقه، 30 دقیقه و یک ساعت بعد از شروع آزمایش به طول انجامد و حداقل سه نمونه مجزا به این روش تست شود. اختلاف عمده دمای بتن از 20 درجه سانتی گراد کالیبراسیون، به علت تغییرات در ویسکوزیته (چسبندگی) آب بر مقادیر اندازه گیری شده تاثیر خواهد گذاشت.
نتایج در محل باید با ضرب ضریبی مابین 1/1 در 15 درجه سانتی گراد و 8/0 در 30 درجه سانتی گراد، به یک مقدار معادل 20 درجه سانتی گراد تصحیح گردد. در 5 درجه سانتی گراد، فاکتور 5/1 و در 10 درجه سانتی گراد فاکتور 3/1 می باشد.
نمونه های آزمایشگاهی برای آزمایش باید در کوره خشک شده باشند، اما برای واحدهای بزرگ یا نمونه های بزرگ این ممکن نیست. اگر آزمایش در آزمایشگاه انجام می شود، بتن باید در هوای آزمایشگاهی خشک برای حداقل 48 ساعت قرار بگیرد. برای آزمایش در محل؛ مدت زمان خشک حداقل 48 ساعت تعیین شده است، اما این الزامات برای تولید شرایط رطوبتی قابل قیاس در بتن خیلی نامحتمل هستند و این باعث ایجاد مشکلاتی عمده در تفسیر نتایج می شود.
یک تکنیک خشک کردن خلا در محل، توسط دهیر و همکارانش توسعه داده شد، که بر مشکل محتوای رطوبتی نامشخص بتن در محل وارد آمده و نتایج 10 دقیقه ای آزمایش جذب آب سطحی را با انحراف استاندارد مشابه بدست آمده با نمونه های خشک شده با اون بدست م یآورد. روش های متعدد خشک کردن سطحی دیگری با استفاده از هیترها پیشنهاد شده اند، اما هیچ روش استانداردسازی شده ای مورد توافق قرار نگرفته است.
توسعه بعدی تست جذب آب سطحی استفاده از حلقه محافظ پیرامون محیط کلاهک استاندارد حاوی آب سطحی استفاده از حلقه محافظ پیرامون محیط کلاهک استاندارد حاوی آب در فشار هیدرواستاتیک مشابه است. جریان آب وارده به سطح بتن از حلقه محافظ، جذب آب از کلاهک مرکزی را به جریان تک محوری در بتن محدود خواهد کرد. با استفاده از این اصلاح، همبستگی بهبود یافته با تست های جذب روی مغزه های 50 میلی متری خشک شده در اون حاصل شد.

بررسی نفوذ پذیری بتن با استفاده از آزمون های مختلف 

قابلیت اطمینان، تفسیر و کاربردها

معلوم شد که تست ها روی نمونه های خشک شده در اون نتایج منطقی ای داد و اینکه در موارد دیگر نتایج کمتر قابل اعتماد است. با مشکلات ویژه ای در هنگام استفاده ی در محل برای دستیابی به اتصال مانع دخول آب مواجه بودیم. لویت پیشنهاد کرد که حدود ویژه ای می تواند به عنوان معیار قابل قبول برای انواع مختلف ساخت و ساز تعیین شود، اما شواهد کمی هنوز در دست می باشد. مقادیر بزرگتر از 5/0 (میلی متر/مترمربع.ثانیه) در 10 دقیقه برای بتن خشک به طور نامطمئنی مرتبط به جذب بالا پیشنهاد شده است (جدول 7-4). ازمایش به تغییرات در کیفیت و همبستگی با رفتار هوازدگی خیلی حساسیت نشان داده است. کاربرد اصلی به عنوان تست کنترل کیفی برای واحدهای پیش ساخته می باشد اما کاربرد آن برای ارزیابی دوام بتن در محل در حال رشد است. فاصله لبه حداقل 30 میلی متر در کل پیشنهاد می شود. فشار استفاده شده پایین بوده و اگر چه این ممکن است کاملا مربوط به شرایط در معرض قرار گیری آب و هوای سطحی نرمال باشد ارتباط کمی با رفتار کلی تحت فشارهای بالا دارد. این روش را می توان برای سنگدانه نمایان یا سطوح پرداخت شده به کار برد که مهر و موم (چفت و بست) محکم و موثر می تواند به دست آید، اما برای بتن های متخلخل مناسب نیست.
دهیر و همکارانش استفاده از نتیجه آزمایش جذب آب سطحی 10 دقیقه ای را برای ارزیابی مقاومت بتن در برابر انتشار کلوراید و کربوناسیون و ارائه راهنمایی برای بتن سبک و بتنی برای جایگزینی با سیمان پورتلند نرمال بهره بردند.
با فرض اینکه مناطق سطحی پل ها و پارکینگ های در معرض ورود نمک بدون یخ، ممکن است تخلخل سطحی بالا را از خود نشان دهند و رویکرد جذب آب سطحی ممکن است در ارزیابی ریسک ورود کلوراید مفید باشد.
امیداواریم خواندن مقاله آزمون های جذب و نفوذپذیری در بتن برای شما مفید بوده باشد!

تست (آزمایش) نفوذ پذیری بتن 

شما می توانید برای کسب اطلاعات بیشتر از دیگر مقالات ما بازدید نمایید:

• دستورالعمل استفاده از پوشش سنج های بتن
• روش های رادیوگرافی و پرتوسنجی بر بتن
• تکنیک های اندازه گیری کرنش بتن و روش ها