مهاجرت سریع کلرید در بتن RCMT روش ب

آزمایش مهاجرت سریع یون کلر در بتن ( آزمایش RCMT) – روش ب

آزمایش مهاجرت سریع یون کلرید در بتن (Rapid Chloride Migration Test یا RCMT) یکی از روش‌های پیشرفته و استاندارد برای ارزیابی دوام بتن در برابر نفوذ یون‌های کلرید است که عامل اصلی خوردگی میلگردها و کاهش عمر مفید سازه‌های بتنی در محیط‌های خورنده مانند مناطق ساحلی یا جاده‌های نمک‌ پاشی ‌شده محسوب می‌شود. روش ب، بر اساس استاندارد ملی ایران INSO 21479 و منطبق با استاندارد NT BUILD 492، با استفاده از مهاجرت الکتریکی یون‌های کلرید در شرایط غیرپایدار، ضریب مهاجرت غیرپایدار را محاسبه می‌کند. این روش، برخلاف روش الف که بر نرخ نفوذ تمرکز دارد، با استفاده از معادلات مبتنی بر قانون فک-اینشتین، نفوذپذیری بتن را به‌صورت دقیق‌تری ارزیابی می‌کند و برای بتن‌های با افزودنی‌های پوزولانی یا نسبت آب به سیمان پایین بسیار مناسب است.

روش – ب ، روش ﻧﻮﺭﺩﺗﺴﺖ  با اعمال ولتاژ الکتریکی (معمولاً ۱۰ تا ۶۰ ولت) به نمونه‌های بتنی (قطر ۱۰۰ میلی‌متر، ضخامت ۵۰ میلی‌متر) در یک سلول الکتروشیمیایی، حرکت یون‌های کلرید را تسریع می‌کند. پس از اتمام آزمایش، عمق نفوذ یون‌ها با استفاده از نیترات نقره اندازه‌گیری شده و ضریب مهاجرت غیرپایدار بر حسب مترمربع بر ثانیه محاسبه می‌شود. این روش به دلیل دقت بالا، سرعت مناسب (نتایج در ۶ تا ۹۶ ساعت) و امکان مقایسه با استانداردهای بین‌المللی، ابزاری کلیدی برای مهندسان عمران در طراحی سازه‌های مقاوم در برابر خوردگی است. مرکز تحقیقات بتن (متب) با بهره‌گیری از تجهیزات پیشرفته و تیمی متخصص، این آزمایش را با رعایت استانداردهای ملی و بین‌المللی انجام می‌دهد و گزارش‌های دقیق برای پروژه‌های عمرانی ارائه می‌کند.

کاربرد

آزمایش RCMT روش ب ابزاری کلیدی برای مهندسان عمران، طراحان سازه و متخصصان کنترل کیفیت در پروژه‌های بتنی می باشد و یکی از آزمایشات مهم برای تعیین دوام بتن سخت است. کاربردهای اصلی این روش عبارت‌اند از:

• ارزیابی دوام بتن: تعیین مقاومت بتن در برابر نفوذ یون‌های کلرید، که عامل اصلی خوردگی میلگردها و کاهش عمر مفید سازه‌های بتنی است.
• کنترل کیفیت مصالح: بررسی عملکرد بتن‌های حاوی افزودنی‌های پوزولانی یا سیمان‌های خاص (مانند سیمان سرباره) در برابر نفوذ کلرید.
• انتخاب مصالح مناسب: کمک به انتخاب بتن با نفوذپذیری مناسب برای پروژه‌های عمرانی در محیط‌های خورنده، مانند پل‌ها، اسکله‌ها، تونل‌ها و جاده‌های نمک‌پاشی‌شده.
• مقایسه با استانداردهای بین‌المللی: ارائه نتایج قابل‌مقایسه با استانداردهای جهانی (مانند NT BUILD 492) برای پروژه‌های بین‌المللی.
• تضمین دوام سازه بتنی: ارائه داده‌های دقیق برای پیش‌بینی عمر سرویس‌دهی سازه‌ها و کاهش هزینه‌های تعمیرات و نگهداری در درازمدت.

مرکز تحقیقات بتن «متب» با بهره‌گیری از تجهیزات پیشرفته و تیمی متخصص، این آزمایش را با رعایت استاندارد INSO 21479 انجام داده و گزارش‌هایی جامع برای اطمینان از کیفیت و دوام بتن پروژه‌های شما ارائه می‌کند.

اصول آزمایش

در روش ب، پتانسیل الکتریکی خارجی در راستای ارتفاع نمونه بتنی (قطر ۱۰۰ میلی‌متر، ضخامت ۵۰±۲ میلی‌متر) اعمال می‌شود تا یون‌های کلرید به داخل نمونه مهاجرت کنند. پس از مدت زمان مشخص (۶ تا ۹۶ ساعت)، نمونه به‌صورت طولی شکافته شده و محلول ۰.۱ N نیترات نقره به‌عنوان نشانگر رنگی روی سطح شکافته افشانه می‌شود. عمق نفوذ کلر در بتن از طریق رسوب سفید نقره کلرید اندازه‌گیری شده و ضریب مهاجرت غیرپایدار (Dnssm) محاسبه می‌شود. این روش برای ارزیابی دقیق نفوذپذیری بتن در برابر کلرید و پیش‌بینی دوام سازه‌ها در محیط‌های خورنده ایده‌آل است.

تجهیزات

تجهیزات مورد نیاز مشابه روش الف (AASHTO T 357-15 ) شامل:

• اره الماسی خنک ‌شونده با آب برای برش نمونه‌های بتنی.
• خشکانه خلاء قطر حداقل ۲۵۰ میلی‌متر، با اتصالات لوله‌ای و شیر قطع‌کن.
• پمپ خلاء فشار کمتر از ۵ کیلوپاسکال (۳۷ میلی‌متر جیوه)، مجهز به تله آبگیر.
• دستگاه مهاجرت شامل غلاف سیلیکونی (قطر داخلی ۱۰۰ میلی‌متر، خارجی ۱۱۵ میلی‌متر)، بست‌های فولادی ضدزنگ، مخزن کاتولیت (۳۷۰×۲۷۰×۲۸۰ میلی‌متر)، کاتد و آند.
• منبع تغذیه DC ۰-۶۰ ولت، دقت ±۰.۱ ولت.
• ابزارهای اندازه‌گیری آمپرسنج (±۱ میلی‌آمپر)، دماسنج (±۱ درجه سانتی‌گراد)، کولیس (±۰.۱ میلی‌متر)، خط‌کش (±۱ میلی‌متر)، بطری افشانه.
• دستگاه شکافت نمونه برای شکافت طولی.

مواد و واکنشگرها

1. خلوص واکنشگرها

• واکنشگرها باید دارای خلوص آزمایشگاهی باشند (مطابق استاندارد).

2. خلوص آب

• آب باید مطابق استاندارد INSO 1728 (آب مقطر یا یون ‌زدایی ‌شده) باشد.
  

3. واکنشگرها

• محلول ۱۰% کلرید سدیم (NaCl): ۱۰۰ گرم در ۹۰۰ گرم آب.
• محلول ۰.۳ N هیدروکسید سدیم (NaOH): ۱۲ گرم در ۱ لیتر آب مقطر.
• محلول ۰.۱ N نیترات نقره (AgNO3).
• کلسیم هیدروکسید (Ca(OH)2): با درجه صنعتی، برای تهیه محلول اشباع.

نمونه‌برداری و تهیه آزمونه‌ها

1. نمونه‌برداری

مطابق روش الف نمونه‌ها باید:

• سیلندری با قطر ۱۰۰ میلی‌متر و ضخامت ۵۰±۲ میلی‌متر باشند،
• تهیه ‌شده از استوانه‌های قالب‌گیری‌شده یا مغزه‌های حفاری‌شده (حداقل طول اولیه ۱۰۰ میلی‌متر). حداقل ۳ نمونه توصیه می‌شود.

2. تهیه آزمونه‌ها

   • مغزه‌های حفاری‌شده:

لایه خارجی (۱۰-۲۰ میلی‌متر) حذف شده و قطعه‌ای به ضخامت ۵۰±۲ میلی‌متر برش داده شود. سطح نزدیک‌تر به لایه داخلی در معرض محلول کلرید (کاتولیت) قرار گیرد.

• استوانه‌های قالب‌گیری‌شده (قطر ۱۰۰ میلی‌متر، ارتفاع ۱۰۰ میلی‌متر):

قطعه‌ای به ضخامت ۵۰±۲ میلی‌متر از بخش میانی برش داده شود. سطح نزدیک‌تر به سطح قالب‌گیری‌شده در معرض کاتولیت قرار گیرد.

• استوانه‌های قالب‌گیری‌شده (قطر ۱۰۰ میلی‌متر، ارتفاع ۲۰۰ میلی‌متر):

استوانه به دو بخش تقسیم شده و از یک نیمه، قطعه‌ای به ضخامت ۵۰±۲ میلی‌متر برش داده شود. سطح نزدیک‌تر به سطح میانی برش اولیه در معرض کاتولیت قرار گیرد.

• اندازه‌گیری ضخامت:

ضخامت در ۴ نقطه با کولیس (دقت ۰.۱ میلی‌متر) اندازه‌گیری شود.

یادآوری: برش با اره الماسی خنک ‌شونده با آب انجام شود.

پیش‌آمایش (اشباع خلاء)

۱. سطوح نمونه بتنی را تمیز کرده و آب اضافی را پاک کنید.

۲. سطوح جانبی را با اپوکسی ۵ دقیقه‌ای یا آب‌بند مناسب بپوشانید.

۳. نمونه‌های سطح خشک را در خشکانه خلاء قرار دهید (هر دو سطح انتهایی نمایان باشند).

۴. فشار را به ۱- ۱.۵ کیلوپاسکال (۷.۵-۳۷ میلی‌متر جیوه) کاهش دهید و ۳ ساعت نگه دارید.

۵. با پمپ خلاء روشن، خشکانه را با محلول اشباع کلسیم هیدروکسید (تهیه ‌شده با حل مقدار زیاد Ca(OH)2 در آب مقطر یا یون‌ زدایی ‌شده) پر کنید تا نمونه‌ها غوطه‌ور شوند. شیر آب را بسته و خلاء را ۱ ساعت دیگر حفظ کنید.

۶. شیر خلاء را بسته، پمپ را خاموش کرده، سپس هوا را وارد خشکانه کنید. نمونه‌ها را ۱۸±۲ ساعت در این حالت نگه دارید.

روش آزمایش

1. استقرار

• دمای محلول‌های کلرید سدیم (۱۰%) و هیدروکسید سدیم (۰.۳ N) را به ۲۳±۲ درجه سانتی‌گراد تنظیم کنید.
• کاتد را در مخزن کاتولیت با ۱۲ لیتر محلول کلرید سدیم قرار دهید.
• نمونه را در غلاف سیلیکونی قرار داده و با بست‌های فولادی محکم کنید.
• غلاف را با ۳۰۰ میلی‌لیتر محلول هیدروکسید سدیم پر کرده و آند را در آن قرار دهید.
• مجموعه را در مخزن کاتولیت قرار دهید و از عدم نشتی اطمینان حاصل کنید.

2. اعمال ولتاژ

۱. کاتد را به قطب منفی و آند را به قطب مثبت منبع تغذیه وصل کنید.

 ۲. ولتاژ را روی ۳۰ ولت (جریان مستقیم) تنظیم کرده و جریان اولیه هر نمونه را (با دقت ۰.۰۰۱ آمپر) ثبت کنید.

 ۳. جریان اولیه را با جدول ۲ استاندارد مقایسه کرده و در صورت نیاز، ولتاژ را (۱۰ تا ۶۰ ولت) تنظیم کنید. جریان اولیه جدید را ثبت کنید.

 ۴. دمای اولیه محلول آند را با دماسنج یا ترموکوپل ثبت کنید.

 ۵. مدت آزمایش (۶ تا ۹۶ ساعت) را بر اساس جدول ۲ انتخاب کنید.

 ۶. پس از اتمام، جریان و دمای نهایی نمونه و کاتولیت را ثبت کرده و منبع تغذیه را خاموش کنید.

 ۷. وسایل آزمایش را جدا کرده و نمونه‌ها را خارج کنید.

یادآوری: برای نمونه‌هایی با چسباننده خاص (مانند ملات یا ملات‌های تعمیراتی)، جریان اندازه‌گیری‌شده را با ضریب تصحیح (نسبت چسباننده معمولی به چسباننده خاص) اصلاح کنید.

3. اندازه‌گیری نفوذ کلرید (عمق نفوذ)

۱. نمونه‌های بتنی را با آب شیر بشویید و آب اضافی را پاک کنید. با دستگاه مناسب، نمونه را در راستای طولی شکاف دهید. نیمه‌ای با سطح عمودتر به سطوح انتهایی را انتخاب کنید.

۲. محلول ۰.۱ N نیترات نقره را روی سطح شکافته افشانه کنید. پس از حدود ۱۵ دقیقه، هنگامی که رسوب سفید نقره کلرید قابل مشاهده شد، عمق نفوذ را اندازه‌گیری کنید.

۳. عمق نفوذ را با کولیس (دقت ۰.۱ میلی‌متر) و خط‌کش در فواصل ۱۰ میلی‌متری از مرکز به سمت لبه‌ها (۷ نقطه) اندازه‌گیری کنید.

• یادآوری ۱: اگر جبهه نفوذ توسط سنگدانه مسدود شده باشد، اندازه‌گیری را به نزدیک‌ترین جبهه بدون انسداد منتقل کنید. اگر بیش از ۵ عمق معتبر وجود دارد، از این عمق صرف‌نظر کنید.
• یادآوری ۲: در صورت وجود عیوب (مانند فضاهای خالی یا کرمو شدگی)، از اندازه‌گیری در آن محل خودداری کرده و عیوب را در گزارش ثبت کنید.
• یادآوری ۳: برای حذف اثر لبه (ناشی از غیرهمگنی اشباع یا نشتی)، اندازه‌گیری در ۱۰ میلی‌متر لبه‌ها انجام نشود.

راهنما:

1. آزمونه
2. ناحیه اندازه گیری
3. خط کش
4. طول ۱۰ میلیمتر

اندازه گیری عمق های نفوذکلراید

روش محاسبه

ﺿﺮﻳﺐ ﻣﻬﺎﺟﺮﺕ ﺩﺭ ﺷﺮﺍﻳﻂ ﻧﺎﭘﺎﻳﺪﺍﺭ ﺭﺍ ﺑﺎ ﺍﺳﺘﻔﺎﺩﻩ ﺍﺯ ﺭﺍﺑﻄﻪ زیر ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﻛﻨﻴﺪ:

که در آن :

D _nssm: ﺿﺮﻳﺐ ﻣﻬﺎﺟﺮﺕ ﺩﺭ ﺷﺮﺍﻳﻂ ﻧﺎﭘﺎﻳﺪﺍﺭ، ﺑﺮﺣﺴﺐ ﻣﺘﺮ ﻣﺮﺑﻊ ﺑﺮ ﺛﺎﻧﻴﻪ.

z  : ﻣﻘﺪﺍﺭ ﻣﻄﻠﻖ ﻇﺮﻓﻴﺖ ﻳﻮﻥ ﻛﻪ ﺑﺮﺍﻱ ﻛﻠﺮﻳﺪ ﺑﺮﺍﺑﺮ ﻳﻚ ﺍﺳﺖ.

 F: ثابت فارادی ، برحسب ژول برمول که برابر) F =9.648×۱۰ ۴ J/(V.mol است.

U : مقدار مطلق ولتاژ اعمال شده برحسب ولت.

R : ثابت گاز برحسب ژول بر کلوین مول که برابر R =8.314 J/(K.mol) است.

T : مقدار میانگین دماهای اولیه و نهایی در محلول آنولیت بر حسب کلوین.

L : ضخامت آزمونه بر حسب متر.

X_d  : مقدار میانگین عمق های نفوذ بر حسب متر.

t : مدت آزمون برحسب ثانیه.

erf ^-۱ : معکوس تابع خطا.

C_d : غلطت کلراید که در آن رنگ تغییر میکند برای بتن با سیمان پورتلند معمولی برابر ۰.۰۷ نرمال.

C_۰ : غلظت کلراید در محلول کاتدیت تقریبا برابر  با ۲ نرمال.

با توجه به اینکه:

میتوان معادله ساده شده زیر استفاده کرد:

که در آن :

D nssm: ﺿﺮﻳﺐ ﻣﻬﺎﺟﺮﺕ ﺩﺭ ﺷﺮﺍﻳﻂ ﻧﺎﭘﺎﻳﺪﺍﺭ، برحسب ۱۲-۱۰ متر مربع بر ثانیه.

U : مقدار مطلق ولتاژ به کارگرفته / اعمال شده برحسب ولت.

T : مقدار اولیه دماهای اولیه و نهایی در محلول آنولیت برحسب درجه سلسیوس.

L : ضخامت آزمونه بر حسب متر.

Xd  : مقدار میانگین عمق های نفوذ بر حسب متر.

t : مدت آزمون برحسب ثانیه.

دقت و اریبی

5. تکرارپذیری

ضریب تغییرات تکرارپذیری بر اساس نتایج آزمایش بین ۶ آزمایشگاه، ۹% است.

6. تجدیدپذیری

بر اساس نتایج آزمایش بین ۶ آزمایشگاه:

• ضریب تغییرات برای بتن حاوی سیمان پرتلند یا دوده سیلیسی درصد  ۱۳%.
• ضریب تغییرات برای بتن حاوی سیمان سرباره درصد  ۲۴%.

این محتوا بر اساس متن استاندارد ۲۱۴۷۹ INSO  تنظیم شده و توصیه می شود برای جزئیات بیشتر، به استاندارد کامل مراجعه کنید. همچنین همکاران ما در واحد آزمایشگاه بتن مرکز تحقیقات بتن (متب) آماده پاسخگویی به شما عزیزان هستند.

جمع‌بندی

روش ب آزمایش RCMT با ارائه ضریب مهاجرت غیرپایدار (Dnssm)، امکان ارزیابی دقیق و سریع نفوذپذیری بتن در برابر یون‌های کلرید را فراهم می‌کند. این روش برای بتن‌های با افزودنی‌های پوزولانی یا نسبت آب به سیمان پایین بسیار مناسب است و در مقایسه با روش الف، تحلیل عمیق‌تری از دوام بتن ارائه می‌دهد. مرکز تحقیقات بتن (متب) با استفاده از تجهیزات پیشرفته و رعایت استانداردهای INSO 21479، این آزمایش را با دقت بالا انجام داده و گزارش‌هایی جامع برای تضمین کیفیت پروژه‌های عمرانی ارائه می‌کند.

برای مطالعه آزمایش مهاجرت سریع یون کلر در بتن ( آزمایش RCMT) – روش الف روی لینک کلیک نمایید.

برای اطمینان از کیفیت و دوام بتن پروژه‌های خود در برابر نفوذ کلرید، با مرکز تحقیقات بتن (متب) همکاری کنید! تیم متخصص واحد آزمایشگاه بتن ما با بهره‌گیری از استاندارد INSO 21479 و تجهیزات پیشرفته، آماده ارائه خدمات آزمایش RCMT و مشاوره تخصصی است. برای درخواست انجام آزمایش RCMT یا کسب اطلاعات بیشتر با شماره‌های تماس مندرج در سایت ارتباط برقرار کنید.

شماره تماس های مرکز تحقیقات بتن «متب»:  ۰۲۱-۸۸۶۶۴۱۵۱   ۰۲۱-۸۸۶۶۴۱۵۲