اندازه گیری مستقیم مقدار خوردگی آرماتور در بتن

بررسی مستقیم میزان خوردگی آرماتور در بتن

تعدادی از تکنیک های مختل کننده و بدون ایجاد اختلال الکتروشیمیایی برای تعیین مستقیم نرخ خوردگی ایجاد شده اند. روش های اصلی به عبارت زیر هستند:

• اندازه گیری مقاومت پلاریزاسیون خطی
  
• اندازه گیری پالس گالوانوستات
  
• تحلیل مقاومت ظاهری جریان متناوب
  
• تحلیل هارمونیک جریان متناوب
  
• نویز الکتروشیمیایی
  
• اندازه گیری توسط آمپرسنج مقاومت صفر
  

در انگلستان این روش ها استفاده ی میدانی رو به افزایشی داشته است، خصوصا پلاریزاسیون خطی که کاربردهای محدودی از آن در اروپا و در آمریکا دیده شده است و روش پالس گالوانواستات که برای بعضی پل های اروپایی و بر روی پارکینگ اتومبیل در انگلیس انجام شده است. جمع بندی کاربردی از این روش ها توسط بیگوویک ارائه شده است.

اندازه گیری مقاومت ویژه پلاریزاسیون خطی

اندازه گیری ضریب پلاریزاسیون خطی توسط اختلال الکتروشیمیایی کم در میلگرد فولادی به وسیله ی یک الکترود کمکی قرار داده شده بر روی سطح بتن انجام شده است (شکل 7-20).

شکل 7-20 اندازه گیری مقاومت ویژه پلاریزاسیون خطی

اختلال اغلب یک تغییر پتانسیل جریان مستقیم .EΔ برای پتانسیل آزاد نیم پیلی فولاد در بازه ی mu20± است. از اندازه گیری جریان حاصله .IΔ بعد از زمانی برای ایجاد تعادل، معمولا 30 ثانیه تا 5 دقیقه، مقاومت پلاریزاسیون Rp، به شکل زیر به دست می آید:

ΔE/ΔI Rp=
که Rp به طور معکوس به جریان خوردگی ICOTT و ناحیه های کاتدی روی سطح آرماتور فولادی مربوط شده است. از این رو:

B/R_p  Icorr=
که برای فولاد درون بتن B معمولا بین mu25 (فعال) و mu50 (غیرفعال) قرار می گیرد. چگالی جریان خوردگی، icorr از رابطه ی زیر حاصل می شود:

I_corr/A icorr=
که A مساحت سطح آرماتور فولادی است که توسط آن آزمایش مختل شده است. اگر چه مقاومت پلاریزاسیون خطی، ارزیابی مستقیمی از نرخ خوردگی ارائه می دهد، بخشی از مشکلات این تکنیک باید در نظر گرفته شود:
مدت زمان تعادل ممکن است در زمان اندازه گیری بیش از حد رخ داده یا اگر اندازه گیری ها قبل از موعد انجام شود به ارزیابی غلطی از نرخ خوردگی منجر شود.
زمانی که مقاومت بتن Rs بین الکترود کمکی بر روی سطح بتن و میلگرد فولاد بالا است، می تواند باعث خطاهای قابل توجه در اندازه گیری Rp شود، جز اینکه Rs یا به طور الکترونیکی اصلاح شود یا به دقت اندازه گیری شده و از RP کم شود.
استفاده از مقدار صحیح برای B نیازمند یک آگاهی اولیه از شرایط خوردگی فولاد است. انتخاب یک مقدار نامناسب می تواند ختم به خطایی تا دو برابر مقدار واقعی شود. 
به طور ضمنی فرض شده است که خوردگی به طور یکسان در ناحیه ی اندازه گیری A رخ می دهد. در جایی که زنگ زدگی موضعی رخ داده این فرض می تواند منجر به تخمین دست پایین قابل توجهی از نرخ خوردگی موضعی شود.
برآورد ناحیه ی اندازه گیری A آسان نیست. بعضی مطالعات استفاده از الکترودهای کمکی بزرگ با قطر (mm250) را توصیه کرده اند و فرض کرده اند که سطح ناحیه اندازه گیری معادل «سطح تصویر» ناحیه میلگرد فولادی است که مستقیما زیر الکترود کمکی قرار گرفته است. یک راه دیگر پذیرفتن این است که جریان اختلالی برای انتشار قطری به سمت فولادی که بیرون از ناحیه تصویر قرار دارد تلاش می کند و همچنین برای محدود کردن این انتشار قطری از یک حلقه ی محافظ در اطراف الکترود کمکی استفاده می شود (شکل 7-21). هر دوی این تکنیک ها عملکرد قابل توجهی در عمل (در میدان) نشان می دهند و روش حلقه ی محافظ از آزمایشات مستقل در ایالات متحده آمریکا موفق تر بود.

شکل 7-21 اندازه گیری مقاومت پلاریزاسیون خطی 8Gecor و طرح حالت حلقه ای نشان دهنده عملیات

جایی برای اثر خوردگی ماکرو (بزرگ مقیاس) در نظر گرفته نشده، با اینکه بسیاری از سازه های بتنی در معرض خطر خوردگی وجود دارد.
نرخ خوردگی اندازه گیری شده در یک مورد ممکن است نمونه ای از مقدار نرخ سالانه ی خوردگی نباشد. نوسان دمای محیطی، میزان رطوبت درون بتن، در دسترس بودن اکسیژن و غیره، ممکن است نرخ خوردگی را به طور ناگهانی تغییرات عمده بدهد. تنها توسط یک سری از اندازه گیری ها تحت شرایط محیطی مختلف می توان یک ارزیابی کامل از نرخ سالانه ی خوردگی بوجود آمده به دست آورد.
ضروری است بعد از اعمال مختل کردن، زمان کافی به سیستم اختصاص داده می شود تا به تعادل برسد. معمولا این حالت ممکن است چندین دقیقه طول بکشد و کاهش دادن این زمان می تواند منجر به وقوع خطاهای مهمی در اندازه گیری نرخ خوردگی گردد. مقادیر معمول icorr و نرخ خوردگی حاصله در جدول 7-3 نشان داده شده است. تاثیر نرخ خوردگی در تغییرات قطر آرماتورهای منفرد در شکل 7-22 مشاهده می گردد.

جدول 7-3 میزان معمول خوردگی برای فولاد جاسازی شده در داخل بتن

شکل 7-22 نمودار نشان دهنده تاثیر میزان خوردگی بر روی عدم وجود آرماتورهای تقویتی در سازه ها

روش پالس گالوانواستات

روش پالس گالوانواستات مشابه روش پلاریزاسیون خطی از یک الکترود سطحی استفاده می کند (شکل 7-20). یک اختلال جریان کوچک ΔI بر میلگرد فولادی اعمال شده و نتیجه ی تغییر در پتانسیل نیم پیل ΔE اندازه گیری می شود. میلگرد فولادی که فعالانه در حال خوردگی است در مقایسه با میلگرد غیرفعال تغییر بسیار کوچکتری در پتانسیل نشان می دهد (شکل 7-23).شکل 7-23 اثر یک پالس الکتریکی استاتیک کوچک بر روی انتقال پتانسیل، که به وضعیت خوردگی آرماتور بستگی دارد. معمولا جریانی برابر Aµ400-5 به مدت 10 ثانیه اعمال می شود. رفتار ناپایدار ΔE می تواند برای ارزیابی مقاومت بتن R و برای ارزیابی نرخ خوردگی Icorr استفاده شود. تجهیزات به خصوص طراحی شده برای استفاده میدانی (در محل) از روش پاسخ ناپایدار پالس گالوانواستاتیک به صورت تجاری موجود است (شکل 7-24) و این تکنیک توانمندی خود را نشان داده است.

 شکل 7-24 دستگاه پالس الکتریکی استاتیک

اندازه گیری ممکن است نسبت به سنجش های پلاریزاسیون خطی معمول خیلی سریع تر انجام شود و نتایج آن هم نسبت به ترسیم رقوم پتانسیل نیم پیل ابهام کمتری دارد. البته بسیاری از احتیاط های بیان شده با توجه به روش مقاومت پلاریزاسیون خطی هم در روش پالس گالوانواستاتیک اعمال می گردد. گرنتام و اشنک، به طور موفقیت آمیزی از این تکنیک برای بررسی کارایی بازدارنده های نرخ خوردگی در یک پارکینگ خودرو بهره گرفته اند.

دیگر تکنیک های الکتریکی

هر دو تکنیک مقاومت ظاهری متناوب و تحلیل های هماهنگ متناوب روش های اختلال الکتروشیمیایی آزمایشگاهی هستند که می تواند مقدار لحظه ای نرخ خوردگی را ارزیابی کند. با استفاده از مدل سازی های الکتروشیمیایی پیچیده تر، هر دوی این روش ها دقت بیشتری را نسبت به روش های پالس گالوانواستاتیک یا پلاریزاسیون خطی ارائه می دهند اما خیلی پیچیده تر هستند.
مقاومت ظاهری جریان متناوب یک آزمایش طولانی و زمان بر است که نیازمند دانش یک متخصص برای انجام تحقیقات و تفسیر نتایج است. تحلیل هارمونیک جریان متناوب در یک دامنه فرکانس خیلی محدود انجام می شود و سرعت بیشتری دارد اما هنوز هم نیازمند تجربه متخصص برای بدست آوردن نتایج معنادار می باشد. هیچکدام از این روش ها به اندازه ی تکنیک های پلاریزاسیون خطی و واکنش ناپایدار پالس گالوانواستاتیک شاهد پیشرفت های میدانی نبوده اند. پیچیدگی آنها این احتمال را کمتر می سازد که هیچ زمانی در میدان برای اندازه گیری های معمولی خوردگی استفاده شوند.
بعضی مطالعات نوسان های کم (mu 10-1/0) در پتانسیل نیم پیلی فولاد تقویتی (مسلح) را به تشکیل خود به خودی و غیرفعال شدن مجدد آندهای خوردگی مرتبط کرده است. این نوسانات «نویز پتانسیل» و یا نویزهای الکتروشیمیایی نامیده می شوند و می توانند مربوط به نرخ خوردگی باشند. اگر چه ممکن است به علت تداخل از جانب سیگنال های خارجی، برخی بی تمایلب ها در استفاده از این تکنیک در میدان وجود داشته باشد، این روش در کانادا و در طول دو آزمایش که در آنها خوردگی فعال به سطح افزاینده ی نویزهای الکتروشیمیایی  مرتبط شده است، با موفقیت انجام شده است. اندازه گیری ها می توانند تحت پردازش های آماری، تحلیل طیفی و تحلیل تئوری بی نظمی قرار بگیرند تا مقدار داده کاهش بیابد و در تعیین شکل خوردگی کمک کند.
روش جاسازی یک سری از نمونه های فولادی متوسط در عمق افزاینده مورد استفاده قرار گرفته است تا نفوذ کربنات ها و یا کلرایدها را نظارت نموده و تاثیر آنها بر نرخ خوردگی را ارزیابی نماید. اندازه گیری جریان در حال عبور بین الکترودهای فولادی مجاور با استفاده از یک آمپرسنج مقاومت صفر می تواند شاخصی زود هنگام از فعالیت خوردگی را بدهد. کاربرد موثر این تکنیک یا نیازمند برنامه ریزی پیش از ساخت سازه و یا جاسازی متعاقب در یک مقطع خالی درون بتن سخت شده است. در تکنیک دوم ممکن است حسگرها را در یک محیط از سازه قرار دهد که نماینده باقی بخش های آن نیست و دقت کافی باید در پیاده سازی این رویکرد به کار برده شود. ابزارهای نظارتی دیگر مربوط به خطر خوردگی و خطر گسترش در بررسی شده است. امیدواریم مقاله اندازه گیری مستقیم مقدار خوردگی آرماتور در بتن برای شما مفید بوده باشد.

آزمایش تعیین میزان خوردگی آرماتور در بتن 

شرکت کلینیک بتن ایران با ارائه بهترین خدمات در کنار شما همراهان گرامی می باشد. همچنین شما می توانید برای کسب اطلاعات بیشتر از دیگر مقالات ما بازدید نمایید:

• آزمایش دوام بتن و خوردگی فولاد در بتن
• حرکت سازه ای و ترک خوردگی در بتن
• آزمایش های نفوذپذیری بتن در شرایط های متفاوت