آزمایش نفوذپذیری بتن

آزمایش نفوذپذیری بتن چیست و چگونه انجام می شود؟
محیط متخلخل بتن، امکان ورود مواد دیگر به درون آن یا خروج مواد از درون آن را فراهم می کند. نفوذپذیری، مشخصه ای است که میزان آب، هوا و دیگر مواد قابل نفوذ به بتن را نمایش می دهد.

در اغلب موارد، دلیل اصلی تخریب بتن، نفوذ آب یا مواد مخرب دیگر به درون آن است. آزمایش های مختلفی برای اندازه گیری نفوذپذیری بتن وجود دارند.

البته اکثر این آزمایش ها، کمیتی به غیر از نفوذپذیری را اندازه گیری می کنند.

رایج ترین استانداردهای مورد استفاده برای تعیین نفوذپذیری بتن عبارت هستند از:

• استاندارد ASTM C1202: پرکاربردترین آزمایش نفوذپذیری بتن که با عنوان «آزمایش نفوذپذیری کلرید سریع» (Rapid Chloride Permeability Test) شناخته می شود.
• استاندارد ASTM C1543: روش اجرای یکی دیگر از آزمایش های تعیین نفوذ یون کلرید به بتن است که در سال 2019 میلادی (سال 97 شمسی) توسط ASTM کنار گذاشته شد.
• استاندارد ASTM C1556: آزمایشی است که به منظور بهبود استانداردهای قبلی برای تعیین ضریب پخش مولکولی کلرید در مخلوط های سیمانی مورد استفاده قرار می گیرد.
• استاندارد ASTM C642: دستورالعمل اجرای آزمایش تعیین چگالی، جذب و فضای خالی در سیمان سخت شده است.
• استاندارد ASTM C1585: آزمایشی که نرخ جذب آب توسط سیمان هیدرولیکی را اندازه گیری می کند.
• استاندارد ASTM C1760: روش اجرای آزمایش تعیین هدایت الکتریکی بتن سخت شده است.

آزمایش نفوذپذیری کلرید سریع چگونه انجام می شود؟
در آزمایش نفوذپذیری کلرید سریع، از خاصیت رسانایی و مقاومت بتن در برابر نفوذ یون کلرید به عنوان معیاری برای ارزیابی نفوذپذیری استفاده می شود.

اجرای این آزمایش توسط یک دستگاه مخصوص، در محیط آزمایشگاه، مطابق با استاندارد ASTM C1202 و بر روی نمونه های استوانه ای صورت می گیرد.

در آزمایش نفوذپذیری کلرید سریع، چند روز اول برای آماده سازی نمونه صرف می شود. اجرای این آزمایش بتن مطابق مراحل زیر صورت می گیرد:

• برش نمونه های استوانه ای به ضخامت 5 سانتی متری.
• قرار دادن و پوشاندن نمونه ها توسط ماده ضد آب (اپوکسی).
• صبر کردن برای خشک شدن نمونه.
• قرار دادن نمونه در محیط خلا و سپس قرار دادن آن در آب جوش.
• قرار دادن نمونه در سلول مخصوص آزمایش (یک طرف محلول سدیم کلراید و طرف دیگر محلول سدیم هیدرواکسید).
• اعمال اختلاف ولتاژ 60 ولتی به مدت شش ساعت.
• یادداشت بار الکتریکی عبوری از دو طرف سلول.

مطابق استاندارد ASTM، رابطه بار عبوری با میزان نفوذپذیری بتن مطابق جدول زیر است:

بار الکتریکی عبوری بر حسب کولن و نفوذپذیری:

• بیشتر از 4000، بالا.
• 2000 تا 4000، متوسط.
• 1000 تا 2000 ، پایین.
• 100 تا 1000، خیلی پایین.
• کمتر از 100، ناچیز.

این آزمایش بتن از محبوبیت زیادی برخوردار است؛ چراکه بعد از گذشت 28 روز از عمل آمدن بتن، اجرای آن تنها 3 روز طول می کشد.

به علاوه، این آزمایش یک دید کلی از میزان نفوذپذیری بتن را فراهم می کند. با این وجود، این آزمایش نفوذپذیری کلرید سریع برای بتن الیافی و مخلوط های دارای مواد رسانا مناسب نیست.

آزمایش تعیین نرخ جذب آب چگونه انجام می شود؟
در اکثر مواقع، میزان جذب آب از سطح بتن نسبت به حجم آن، معیار بهتری برای ارزیابی نفوذپذیری است. آزمایش معرفی شده در استاندارد ASTM C1585، نرخ جذب آب در طی زمان را اندازه گیری می کند.

این آزمایش بتن در محیط آزمایشگاه و بر روی نمونه های استوانه ای اجرا می شود.

تجهیزات مورد نیاز برای اجرای آزمایش نرخ جذب بتن عبارت هستند از:

• تشت پلاستیکی.
• محفظه مقاوم در برابر خوردگی (ترجیحا پلی اتیلن).
• میله های نگهدارنده نمونه.
• درپوش پلاستیکی.
• زمان سنج.

اصول اجرایی ای آزمایش بتن به گونه ای است که ابتدا، یک نمونه استوانه ای با قطر 10 سانتی متر در معرض رطوبت داخلی 50 تا 70 درصدی قرار می گیرد.

سپس، تمام سطوح به جز سطح پایینی آن کاملا بسته می شوند. تغییر وزن نمونه پس از هفت روز، نرخ جذب بتن است.

رابطه زیر، به منظور محاسبه نرخ جذب در این آزمایش بتن مورد استفاده قرار می گیرد:

• I: نرخ جذب.
• mt: تغییر وزن نمونه بر حسب گرم.
• a: مساحت سطح در معرض آب.
• d: چگالی آب بر حسب گرم بر میلی متر مکعب.

آزمایش هدایت الکتریکی بتن چگونه انجام می شود؟
یکی از روش های جدید برای تعیین میزان نفوذپذیری بتن، استفاده از خواص الکتریکی این ماده است.

آزمایش معرفی شده در استاندارد ASTM C1760، مقاومت الکتریکی بتن به عنوان معیاری برای تشخیص نفوذپذیری آن اندازه گیری می شود.

این آزمایش بتن بسیار ساده و سریع است و می توان آن را چندین بار بر روی یک نمونه اجرا کرد. این ویژگی، امکان بررسی تغییرات نمونه بتن در حین فرآیند هیدراتاسیون را فراهم می کند.

اصول اجرای این آزمایش مشابه آزمایش نفوذپذیری کلرید سریع است. با این حال، سه تفاوت بین این دو آزمایش بتن وجود دارد:

• هر دو طرف سلول در آزمایش هدایت الکتریکی دارای محلول سدیم کلراید 3 درصد هستند.
• طول نمونه برابر 200 میلی متر است.
• جریان الکتریکی، یک دقیقه بعد از روشن کردن منبع دستگاه اندازه گیری می شود.