اندازه گیری رطوبت در بتن
اندازه گیری رطوبت داخلی در بتن به صورت تعجب انگیزی دشوار است، اما با این وجود، اهمیت قابل ملاحظه ای در ارزیابی عملکرد دوام دارد. واکنش های سنگدانه قلیایی وابسته به رطوبت هستند درحالی که اثر رطوبت بر ارزیابی مقاومت، جذب و نتایج آزمایش نفوذپذیری بحرانی است. تکنیکی که در زیر توصیف شده است اجازه ارزیابی های کمی را با دقت های متغیری می دهد و روش های دیگر که در مقالات دیگر توصیف شده اند نظیر دمانگاری مادون قرمز و رادارهای زیر سطحی ممکن است تغییرات رطوبتی را بر مبنای مقایسه ای شناسایی نمایند. در این مقاله به طور دقیق اندازه گیری رطوبت بتن را بررسی می کنیم.
روش های ساده اندازه گیری رطوبت بتن
یک رویکرد ساده که اغلب انتخاب می شود اندازه گیری محتوای رطوبتی می باشد، که با خشک کردن در آون و وزن کردن یک الوار کوچک یا نمونه ملات که در داخل یک حفره چسبانده شده است انجام می شود. جسم ورودی باید در حفره بسته شده برای زمان کافی جهت دستیابی به موازنه رطوبتی با بتن اطراف آن نگه داشته شود. یک رطوبت سنج بر مبنای این رویکرد به صورت تجاری قابل دسترس است که با اندازه گیری هدایت الکتریکی یک کاوشگر چوبی، بعد انتقال از حفره مته زنی شده سطحی، برای ارتباط به رطوبت نسبی انجام می شود.
اندازه گیری رطوبت نوترونی
این کار بر این اصل استوار است که هیدروژن سریعا انرژی نوترون های پرانرژی و یا «سریع» را کاهش می دهد. هیدروژن در آب درون بتن موجود است و اگر نوترون های عقب مانده و یا پراکنده شده ی حاصل از تعامل نوترون های سریع با خمیر حاوی هیدروژن، شمرده شوند؛ هیدروژن و در نتیجه رطوبت می تواند ارزیابی گردد. پرکاربردترین منبع تولید نوترون ها به صورت غیرمستقیم از تعامل ذرات آلفا تولید شده توسط از بین رفتن ایزوتوپ های ساطع کننده اشعه x، نظیر رادیوم با بریلیوم می باشد.
اگرچه گستره وسیعی از ابزارها در بازار در دسترس هستند که می توانند برای تعیین محتوای رطوبتی بتن استفاده شوند، اما معمولا برای یک نمونه با حجم نیمه محدود و محتوای رطوبتی یکنواخت کالیبره شده اند. ازآنجایی که برمبنای اندازه گیری پراکنش برگشتی نوترون ها عمل می کنند ،نتایج تنها مربوط به ناحیه سطحی است که از عمق 90-65 میلی متر تجاوز نمی کند. دیگر منشاهای عدم دقت در این رویکرد گرادیان رطوبتی نزدیک به سطح و همچنین وجود جاذب های نوترونی خواهد بود.
کالیبراسیون ساده نیست و دقت به صورت کلی با افزایش محتوای رطوبتی بهتر می شود. اگر چه این تجهیزات به صورت گسترده ای در آژمایش های خاک ها استفاده شده اند، دقت ممکن با سطوح رطوبتی کمتری که در بتن یافت می شود به صورت کلی کاهش یافته است. رزونانس مغناطیسی مغزه ای NMR تکنیکی است که موضوع مطالعات آزمایشگاهی اخیر می باشد اما هنوز برای کاربرد در کارگاه توسعه نیافته است.
روش های الکتریکی
همچنان که در نشان داده شده است، اندازه گیری مقاومت الکتریکی در محل تحت تاثیر محتوای رطوبتی است، اما تاکنون این روش نمی تواند برای ارزیابی رطوبت بر مبنای اندازه گیری سطحی به جز برای طبقه بندی های بسیار گسترده و بر یک مبنای مقایسه ای استفاده شود. تجهیزات تجاری در دسترس شامل کاوشگرهای گرافیتی است که درون حفره های مته زنی شده سطحی قرار داده شده و شامل اندازه گیری مقاومت داخلی می شود.
به هر حال تاکنون تغییر در ویژگی های نارسانایی بتن در ارتباط با محتوای رطوبتی، توسط تعدادی از آزمایش گران به عنوان مبنای آزمایش ها روی خمیرهای سیمانی سخت شده و بتن ها استفاده شده است. این رویکرد برمبنای اندازه گیری ثابت های نارسانایی و ضرایب پراکندگی است. ویژگی های خازن شکل گرفته با استفاده از دو سطح هدایت کننده موازی بستگی به خاصیت محیط جداکننده دارد. ثابت نارسانایی به عنوان نسبتی از ظرفیت خازنی صفحات مشابه زمانی که توسط محیط جدا کننده ی تحت آزمایش و توسط خلا جدا شده اند، تعریف شده است. زمانی که یک اختلاف پتانسیل به صفحات اعمال می گردد، بارهای مخالف تجمع یافته و اگر محیط جداکننده ایده آل باشد ثابت باقی می مانند و هیچ جریانی عبور نمی کند. در عمل، جریان مغزه الکترونی در آن رخ خواهد داد و هدایت جریان صورت می گیرد و نسبت این جریان به جریان بار ابتدایی معادل ضریب پراکندگی است. به خوبی اثبات شده است که ثابت نارسانایی برای خمیر بتن از بتن بیشتر می باشد و اینکه این ثابت با طول عمر و افزایش فرکانس و افزایش محتوای آب کاهش پیدا می کند. بل و همکاران نشان داده اند که محتوای رطوبتی نمونه های آزمایشگاهی می توانند تا دقت %25/0± برای مقادیر کمتر از 6% با استفاده از فرکانس MHz10 تعیین شوند و جونز تاکید کرده است که فرکانس های بالا (MHz 10-100) تاثیرات نمک های حل شده و تماس های الکترود ناقص را کم می کند. تجهیزات ساده الکترونیکی دستی برای کاربرد کارگاهی موجود است که رطوبت نسبی هوای درون بتن را با استفاده از اصول مشابهی اندازه گیری می کند. دیجیتال سنج به کاوشگر الکترونیکی متصل شده که درون یک سطح مته زنی شده به عمق 60 میلی متر و حفره ای با شعاع 25 میلی متر (شکل 7-25) بسته می شود.
.jpg)
شکل 7-25 رطوبت سنج اسکرایب
کاوشگر به شکل یک خازن پلاستیکی کوچک در یک گارد محافظتی است و با رطوبت نسبی هوا در داخل حفره تحت تاثیر قرار می گیرد. دامنه ای از RH 90-20% نشان داده شده است، اگر چه که کالیبراسیون برمبنای فراهم نمودن ماکزیمم دقت در حدود RH 75% است (که برای واکنش های سیلیکا-قلیایی بحرانی است). دقت با تفاوت قرائت از این مقدار تغییر می کند و %15± از تفاوت تایید شده است (مثال %75/3± در %50).
این ابزار مناسبی برای موقعیت های نظارتی طولانی مدت است چرا که کاوشگرها ممکن است در یک مکان بمانند و قرائت ها هر زمانی که مورد نیاز است انجام شود. کاوشگرهای مشابه هم می تواند برای نظارت توسط تجهیزات ضبط قرائت استفاده شود.
ارزیابی های دقیق تر از رطوبت نسبی هوای داخل یک حفره ایجاد شده در داخل بتن می تواند با استفاده از یک رطوبت سنج انعکاسی سرد به دست آید. به هر حال احتیاطاتی نیز باید انجام شود چرا که گزارش شده است که کربناته شدن بتن در داخل یک حفره مته زنی شده ممکن است رطوبت محبوسی را منتشر نماید و بنابراین به صورت نادرستی رطوبت نسبی ظاهری را افزایش می دهد. این وسیله ها برمبنای یافتن دما نقطه شبنم وقتی که میعان بر روی آینه کوچکی صورت می گیرد، کار می کنند (که ممکن است از طلا ساخته شده باشد) هم می تواند از دمای حدود که دارد، سردتر و یا گرم تر شود. این ابزار می تواند رطوبت نسبی را در یک دامنه کلی %100-0 با دقت قابل دستیابی %1± اندازه گیری کند. یک کاوشگر برای استفاده در بتن توسعه یافته است که از یک سر جستجو قابل توسعه (شکل 7-26) برای ممکن کردن بسته شدن سوراخ با قطر 26 میلی متر در عضو بتنی بهره می برد، در حالی که اندازه گیری ها همچنین ممکن است بر روی نمونه های خاکه بتن حفاری شده که در ظروف کوچکی به گونه ای که نشان داده شده است جمع می شود، انجام شود.
.jpg)
شکل 7-26 میله بازرسی رطوبت نسبی
مطالعات انجام شده توسط پاوت نشان داده اند که یک رابطه تجربی بین رطوبت نسبی حفره هوای درون بتن و محتوای رطوبتی بتن وجود دارد، اما این رابطه منحصر به فرد نبوده و با اختلاط بتن استفاده شده متغیر است. این مطالعات نیز همچنین حساسیت بالای نفوذپذیری نسبت به هوا در بتن به محتوای رطوبتی را نشان داده است.
اندازه گیری های رطوبت نسبی نیز ممکن است همچنین از خاکه های بتن به دست آمده در حفاری های در محل به دست آمده باشد. یک تکنیک توصیف شده است که در جایی به کار می رود که غبار حفاری بدون تبخیر بیش از حد رطوبت جمع آوری شده است و ارزیابی محتوای رطوبتی بتن در محل برای دقت %1± ادعا دشه است.
جذب مایکرویو
ماکروویوها الکترومغناطیسی هستند و فرکانسی در دامنه Hz 1012- 109 دارند. آنها در آب با نرخ بالاتری نسبت به بتن جذب می شوند که در آن آب ممکن است پراکنده باشد، از این رو اندازه گیری میرائی آن می تواند روشی برای تعیین محتوای رطوبتی را ارائه نماید. اصول این روش توسط براون توصیف شده است.
تلاش های اولیه ای در جهت استفاده از پرتوهای مایکروویو است که توسط انتقال دهنده های رادیویی قابل حملی تولید شده اند و توسط شناساگر کریستالی که متصل به ک آمپلی فایر با فرکانس Hz 109×3 است که در 3 کیلوهرتز با توان دوم امواج نوسان کرده است دریافت شده است. این پرتوها از میان نمونه و در حضور انتقال دهنده و گیرنده ای در فاصله های ثابتی بر روی دو وجه نمونه عبور کرده و یک تضعیف کننده که به گیرنده متصل شده است برای دادن قرائت های صفر تنظیم شده است. این روش با حذف نمونه تکرار شده است. تفاوت میان دو قرائت میرائی ناشی از نمونه است و می توان به محتوای رطوبتی، با کمک نمودار کالیبراسیون تجربی ارائه شده، تبدیل شود. متاسفانه، به دلیل پراکنش داخلی و تفرق ایجاد دشه توسط ماهیت ناهمگن بتن، دقت محتوای رطوبتی پیش بینی شده کم و تا حد %30+ کم دقت بود. اگر چه که این روش با این سطح از دقت نمی تواند ارزش عملی زیادی داشته باشد، هنوز این تکنیک ها تحت توسعه و پیشرفت های محسوسی هستند. تجهیزات قابل دسترسی تجاری هم اکنون نیازمند دو وجه مخالف نمایان است، بنابراین محدودیت بیشتری را برای کاربردش تحمیل می نماید. سنسور خطی انتقال جاسازی شده در GHz 1 اخیرا توصیف شده است که برای بازرسی و نظارت طولانی مدت رطوبت در ناحیه سطحی قابلیت دارد.
مطالعات جدیدتر در مورد بزرگی بازتاب یک موج رادار الکترومفناطیسی در دامنه فرکانسی Hz 5/0 تا 109×0/1، با استفاده از یک آنتن محرک، محتوای رطوبتی بتن را ارزیابی کرده است. دسترسی به یک نما ضروری است و اندازه گیری محتوای رطوبتی مربوط به ناحیه سطحی بتن است. این رویکرد برای ارزیابی های مقایسه ای شرایط رطوبتی پذیرفته شده است و قادر است به وضوح بین نواحی خشک و مرطوب، شاید مثلا میان یک لایه آسفالت در عرشه های پل، تفاوت قائل شود. تشعشع الکترومغناطیسی در شکل آزمایش رادار زیر سطحی نیز همچنین برای ارزیابی ضخامت عناصر و آرماتورهای تقویتی و حفره ها استفاده شده است. توصیف کامل تری از این تکنیک در مقالات دیگر کلینیک بتن آمده است.
پتروگرافی کاربرد رطوبت سنج مایکروویو فرکانس MHz 2450 بر روی مقطع های برش خورده از پانل های رویه آماده را شرح داده است. اینها از سنگ آهک و سنگریزه (سنگ چخماق) درست شده اند که سطح سنگدانه ای نمایانی (بتن شکسته) را ایجاد کرده است. این آزمایش ها یک رابطه خطی بین میراثی مایکروویو و درصد آب جذب شده را تایید کرده اند، اما با شیبی که با انواع متفاوتی از بتن متغیر است. در نتیجه آماده سازی اولیه ی نمودار کالیبراسیون ویژه برای مجاز نمودن یک مقدار مطلق از محتوای رطوبتی ضروری است که باید از موقعیت های عملی به دست آید. محدودیت بیشتر برای کاربرد عملی این روش نیز همچنین با نتایج مغایری که در طی هوای یخبندان به دست آمده، ایجاد شده است.
.jpg)
آزمون اندازه گیری رطوبت بتن
شما می توانید برای کسب اطلاعات بیشتر از دیگر مقالات ما بازدید نمایید: