آزمایش تعیین کلر سنگدانه بتن به روش موهر

 آزمایش تعیین کلر سنگدانه بتن به روش موهر

در صنعت ساخت و ساز، به ویژه در تولید بتن آماده و ملات‌های سیمانی، کیفیت سنگدانه‌ها به عنوان یکی از اجزای اصلی (که بیش از ۷۰ درصد حجم بتن را تشکیل می‌دهد) نقش حیاتی در دوام، مقاومت و عملکرد کلی سازه بتنی ایفا می‌کند. یکی از عوامل کلیدی مؤثر بر کیفیت سنگدانه‌های مصرفی در بتن، میزان کلریدهای موجود در آن‌ها است. کلریدها، به عنوان یون‌های خورنده، می‌توانند باعث خوردگی میلگردهای فولادی در بتن مسلح شوند و در نتیجه، عمر مفید سازه را به طور قابل توجهی کاهش دهند.

برای ارزیابی دقیق این پارامتر، استاندارد ملی ایران شماره ۱۹۰۳۸ “سنگدانه‌ها – آزمایش‌های شیمیایی – بخش: تعیین مقدار کلریدهای محلول در آب به روش موهر”، روشی استاندارد و تکرارپذیر ارائه می‌دهد. این استاندارد، که بر پایه استاندارد اروپایی EN 1744 تدوین شده است، بر تعیین کلریدهای کل (Total Chloride) از طریق استخراج اسیدی و تیتراسیون به روش موهر (Mohr’s method) تمرکز دارد. روش موهر، یک تکنیک کلاسیک تیترومتری است که در آن، کلریدها با نیترات نقره (AgNO₃) رسوب می‌دهند و نقطه پایانی با استفاده از کرومات پتاسیم به عنوان شناساگر، از طریق تشکیل رسوب قرمز رنگ Ag₂CrO₄، تعیین می‌شود. این روش به دلیل سادگی، دقت بالا و عدم نیاز به تجهیزات پیچیده، برای آزمایشگاه‌های روتین مناسب است و نتایج آن با دقت ±۰.۰۱ درصد قابل دستیابی است.

هدف از اجرای این آزمایش، نه تنها کنترل کیفیت سنگدانه‌های مورد استفاده در پروژه‌های عمرانی، بلکه اطمینان از انطباق با مقررات ملی ساختمان (مانند مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ایران) و جلوگیری از عیوب بلندمدت مانند ترک‌خوردگی و زنگ‌زدگی است. این استاندارد، دامنه کاربرد آن را به سنگدانه‌های طبیعی، مصنوعی و بازیافتی محدود می‌کند و مراحل نمونه‌برداری، آماده‌سازی، استخراج و محاسبه را به تفصیل توصیف می‌نماید. اجرای صحیح این روش، به مهندسان و تولیدکنندگان کمک می‌کند تا مواد اولیه ایمن و کارآمد را انتخاب نمایند و در نهایت، به پایداری و ایمنی سازه‌ها در برابر عوامل محیطی کمک شایانی کند.

 اصول آزمون

آزمایش تعیین مقدار کلریدهای محلول در سنگدانه های بتن به روش موهر، بر اساس استاندارد ملی ایران شماره ۱۹۰۳۸ ، برای استخراج و اندازه‌گیری کلریدهای محلول در آب موجود در سنگدانه‌های طبیعی، مصنوعی یا بازیافتی طراحی شده است. اصول این آزمون به شرح زیر است:

1. استخراج کلریدها: نمونه سنگدانه به‌صورت سریع با آب در دمای اتاق مخلوط می‌شود تا یون‌های کلرید موجود در آن استخراج شوند. این فرآیند، برخلاف روش‌های استاندارد ولهارد ، به‌صورت تسریع‌شده انجام می‌شود و به‌عنوان یک روش مقدماتی یا کنترلی مناسب است.
2. تیتراسیون به روش موهر: عصاره حاصل از سنگدانه با استفاده از محلول نیترات نقره (AgNO₃) در حضور کرومات پتاسیم (K₂CrO₄) به‌عنوان شناساگر تیتر می‌شود. در این روش، یون‌های کلرید با نیترات نقره واکنش داده و رسوب کلرید نقره (AgCl) تشکیل می‌دهند. پس از مصرف کامل یون‌های کلرید، نیترات نقره اضافی با کرومات واکنش داده و رسوب قرمز رنگ کرومات نقره (Ag₂CrO₄) تشکیل می‌شود که نشان‌دهنده نقطه پایانی تیتراسیون است.
3. اندازه‌گیری هدایتی (اختیاری): به‌عنوان یک روش جایگزین، غلظت یون‌های کلرید در عصاره می‌تواند با استفاده از دستگاه‌های مبتنی بر اندازه‌گیری هدایت الکتریکی تعیین شود. این روش به‌ویژه برای بررسی‌های سریع و کنترل تولید کارخانه‌ای مناسب است، اما برای انطباق با مشخصات استاندارد، روش موهر ترجیح داده می‌شود.
4. کاربرد و محدودیت‌ها: این روش به‌منظور بررسی مقدماتی مقدار کلریدها قبل از انجام آزمون استاندارد ولهارد توصیه می‌شود. همچنین، برای کنترل کیفیت تولید کارخانه‌ای سنگدانه‌ها مناسب است، اما برای ارزیابی نهایی انطباق با مشخصات پروژه، باید از روش استاندارد ولهارد استفاده شود.

این آزمون به دلیل سرعت بالا و سادگی اجرا، امکان پایش سریع کیفیت سنگدانه‌ها را فراهم می‌کند و به‌ویژه در مواردی که نیاز به تصمیم‌گیری سریع در فرآیند تولید یا انتخاب مواد وجود دارد، کاربرد دارد.

واکنشگر تعیین نمک‌های کلریدی محلول در آب به روش موهر

محلول پتاسیم کرومات (K₂CrO₄)

برای تهیه محلول پتاسیم کرومات به‌عنوان واکنشگر در آزمون تعیین نمک‌های کلریدی محلول در آب به روش موهر (مطابق بند ۹ استاندارد ملی ایران شماره ۱۹۰۳۸ جهت کنترل تولید کارخانه‌ای)، مراحل زیر را دنبال کنید:

1. مقدار ۱۰ گرم پتاسیم کرومات (K₂CrO₄) را وزن کنید.
2. پتاسیم کرومات را در ۱۰۰ میلی‌لیتر آب مقطر یا آب دیونیزه حل کنید.
3. محلول را به‌خوبی هم بزنید تا پتاسیم کرومات کاملاً حل شود و محلولی یکنواخت به دست آید.

الزامات و تجهزات آزمایش تعیین کلر سنگدانه بتن

الزامات عمومی وسایل

• تمام وسایل باید با الزامات عمومی استاندارد EN 932-5 منطبق باشند.
• ظروف حجمی حداقل دقت رده B طبق ISO 384:1978 (به جز موارد خاص)
• ظروف حجمی رده A برای آزمون‌های ممیزی و نوع.

 تجهیزات عمومی

• گرمخانه با تهویه مناسب، با قابلیت کنترل درجه حرارت ثابت در محدوده ۴۰ °C تا ۱۵۰ °C با دقت ±۵ °C، مجهز به سینی مقاوم در برابر گرما و ساخته‌شده از مواد مقاوم در برابر خوردگی.
• کوره الکتریکی، مافلی با قابلیت کنترل درجه حرارت ثابت در محدوده ۸۰۰ °C تا ۱۱۰۰ °C با دقت ±۲۵ °C
• تجهیزات خردایش و آسیاب‌کاری، با قابلیت کاهش اندازه سنگدانه‌های بتن برای ایجاد حداقلی از ذرات ریز که از الک مناسب برای آزمون‌های خاص عبور کند.
• ترازو، با قابلیت توزین تا ۱۰ kg و خوانش تا نزدیک‌ترین ۱ g
• ترازو، با قابلیت توزین تا ۱ kg و خوانش تا نزدیک‌ترین ۰۱/۰ g
• ترازوی تجزیه‌ای، با قابلیت توزین تا ۱۰۰ g و خوانش تا نزدیک‌ترین ۱/۰ mg
• صفحه داغ با همزن مغناطیسی
• pH متر، با ریزنگری ۱/۰واحد pH
• بشر، ارلن، قیف و کاغذ صافی
• پیپت، ۱۰۰ ml، ۵۰ ml، ۲۵ ml مطابق با استاندارد ملی ایران شماره ۱۹۵۹
• استوانه‌های مدرج با ظرفیت‌های ۲۵۰ ml، ۱۰ ml و ۵۰۰ ml مطابق با استاندارد ISO4789
• بطری‌های شستشو (پیست‌ها)، حاوی آب مقطر
• بورت‌های با اندازه ۵۰ ml مدرج شده با واحدهای ۱/۰ ml مطابق با استاندارد ملی ایران شماره ۱۹۵۶
• بطری‌های شیشه‌ای معرف کهربایی رنگ
• بطری شیشه‌ای معرف ساده
• خشکانه‌ها
• هود آزمایشگاهی
• شیشه ساعت

این وسایل باید همیشه کالیبره‌شده و در شرایط ایمن نگهداری شوند تا دقت آزمایش بتن حفظ شود.

نمونه برداری

جمع‌آوری نمونه آزمایشگاهی باید با پیروی از روش‌های تعریف‌شده در استاندارد EN 932-1 انجام پذیرد. پیشنهاد می‌شود نمونه به‌گونه‌ای انتخاب شود که نمایانگر میزان رطوبت موجود در مواد باشد.

آماده سازی

نمونه آزمایشگاهی را با استفاده از روش‌های مندرج در استاندارد ملی ایران شماره ۱۳۹۳۹ کاهش دهید تا جرم نمونه به حدود ۲۵۰ گرم برسد. برای سنگدانه‌های سبک، نمونه باید به حجم تقریبی یک لیتر برسد.

 آماده‌سازی عصاره سنگدانه برای آزمون کلرید به روش موهر

برای آماده‌سازی عصاره سنگدانه جهت آزمون تعیین مقدار کلریدهای محلول در آب به روش موهر (مطابق استاندارد ملی ایران شماره ۱۹۰۳۸)، مراحل زیر را به ترتیب انجام دهید:

1. انتخاب ظرف مناسب:

   • برای سنگدانه‌های درشت و ریز، از دو بطری پلاستیکی دهان‌گشاد با ظرفیت ۱ لیتر استفاده کنید.
   • برای سنگدانه‌های سبک، از دو بطری پلاستیکی با ظرفیت ۵ لیتر استفاده کنید.

2. وزن‌سنجی بطری‌ها:

   • هر بطری خالی را وزن کنید و جرم آن را تا نزدیک‌ترین ۱ گرم ثبت کنید.

3. انتقال نمونه:

   • بخش آزمون سنگدانه (آماده‌شده مطابق استاندارد ملی ایران شماره ۱۳۹۳۹) را به داخل بطری‌ها منتقل کنید.
   • هر بطری حاوی سنگدانه را وزن کنید و جرم آن را تا نزدیک‌ترین ۱ گرم ثبت کنید.
   • جرم سنگدانه در هر بطری را از طریق تفاضل جرم بطری پر و خالی محاسبه کنید.

4. افزودن آب:

   • به هر بطری حاوی سنگدانه‌های درشت یا ریز، مقداری آب مقطر یا دیونیزه برابر با جرم سنگدانه اضافه کنید.
   • برای سنگدانه‌های سبک، به هر بطری ۱ لیتر آب مقطر یا دیونیزه اضافه کنید.

5. مخلوط کردن:

   • درپوش بطری‌ها را به‌صورت آب‌بند ببندید.
   • محتویات هر بطری را با حداقل ۲۰ بار تکان دادن کاملاً مخلوط کنید تا یون‌های کلرید به‌طور مؤثر استخراج شوند.

6. ته‌نشینی:

   • اجازه دهید محتویات بطری‌ها ته‌نشین شوند تا آب رویی به‌صورت کمی یا کاملاً شفاف شود.

یادآوری: عصاره به‌دست‌ آمده از این فرآیند برای انجام تیتراسیون به روش موهر یا اندازه‌گیری هدایتی (در صورت استفاده) آماده است. اطمینان حاصل کنید که تمام مراحل با دقت انجام شود تا از آلودگی نمونه یا خطا در استخراج جلوگیری گردد.

 روش تعیین مقدار کلرید موجود در عصاره‌ها

برای تعیین مقدار کلریدهای محلول در عصاره سنگدانه به روش موهر (مطابق استاندارد ملی ایران شماره ۱۹۰۳۸)، مراحل زیر را به ترتیب انجام دهید:

1. اندازه‌گیری هدایتی (اختیاری):

   • در صورت استفاده از روش هدایتی، حدود ۱۰۰ میلی‌لیتر از آب رویی عصاره را به یک بشر ۲۵۰ میلی‌لیتری  منتقل کنید.
   • غلظت کلرید را با استفاده از دستگاه اندازه‌گیری هدایت الکتریکی تعیین کنید.

2. آماده‌سازی نمونه برای تیتراسیون:

   • مقدار ۲۵ میلی‌لیتر از آب رویی عصاره را با استفاده از پیپت ۲۵ میلی‌لیتری بردارید.
   • نمونه را به یک ارلن با گنجایش ۱۰۰ میلی‌لیتر منتقل کنید.

3. افزودن شناساگر:

   • مقدار ۴ تا ۶ میلی‌لیتر از محلول پتاسیم کرومات (K₂CrO₄) به ارلن اضافه کنید و محتویات را به‌خوبی مخلوط کنید.

4. تیتراسیون:

   • با استفاده از محلول نیترات نقره (AgNO₃) با غلظت ۰/۰۱ مول بر لیتر، نمونه را تیتر کنید تا رنگ محلول به قرمز روشن تغییر کند.
   • حجم محلول نیترات نقره مصرف‌شده (V₈) را تا نزدیک‌ترین مقدار ممکن یادداشت کنید.

یادآوری: حجم نیترات نقره مصرف‌ شده (V₈) برای محاسبه غلظت کلرید در عصاره استفاده خواهد شد. دقت در انجام مراحل و ثبت مقادیر برای اطمینان از صحت نتایج ضروری است.

روش محاسبه و نتایج

ﻣﻘﺪﺍﺭ ﻛﻠﺮﻳﺪ ﺳﻨﮕﺪﺍﻧﻪ، C ، ﺭﺍ ﺍﺯ ﻣﻌﺎﺩﻟﻪ ﺯﻳﺮ ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﻛﻨﻴﺪ:   ( برجسب درصد)

C=0.01×۰.۰۳۵۴۵×V 8 ×W×۴

V_۸  : ﺣﺠﻢ ﻧﻘﺮﻩ ﻧﻴﺘﺮﺍﺕ ۰ / ۰۱ mol/l ﻣﺼﺮﻓﻲ؛

W  : ﻧﺴﺒﺖ ﺟﺮﻣﻲ ﺁﺏ ﺑﻪ ﺳﻨﮕﺪﺍﻧﻪ، ﺑﺮﺍﻱ ﺳﻨﮕﺪﺍﻧﻪ ﺳﺒﻚ، ۱۰۰۰ g ﺑﻪ ﺟﺮﻡ ﺳﻨﮕﺪﺍﻧﻪ ﺑﺮﺣﺴﺐ ﮔﺮﻡ ﺍﺳﺖ.

لازم به ذکر است که برای درک بهتر این آزمایش نیاز است که استاندارد ۱۹۰۳۸ مطالعه شود ویا با کارشناسان ما در واحد فنی مرکز تحقیقات بتن «متب» تماس حاصل فرمایید.

آزمایش تعیین مقدار کلریدهای محلول در سنگدانه های بتن به روش موهر، مطابق استاندارد ملی ایران شماره ۱۹۰۳۸ ، روشی دقیق و استاندارد برای ارزیابی میزان کلریدهای موجود در سنگدانه‌های طبیعی، مصنوعی و بازیافتی ارائه می‌دهد. این آزمایش با استفاده از استخراج سریع با آب در دمای اتاق و تیتراسیون با نیترات نقره در حضور شناساگر پتاسیم کرومات، امکان شناسایی غلظت کلریدها را با دقت بالا (±۰.۰۱ درصد) فراهم می‌کند. همچنین، امکان استفاده از روش‌های هدایتی برای بررسی‌های مقدماتی یا کنترل تولید کارخانه‌ای وجود دارد، هرچند برای انطباق با مشخصات استاندارد، روش موهر ترجیح داده می‌شود.

فرآیند آماده‌سازی عصاره شامل کاهش نمونه به جرم یا حجم مشخص (۲۵۰ گرم برای سنگدانه‌های درشت و ریز یا ۱ لیتر برای سنگدانه‌های سبک)، انتقال به بطری‌های مناسب، افزودن آب و مخلوط کردن دقیق است. تیتراسیون نهایی با ثبت حجم نیترات نقره مصرف‌شده، غلظت کلریدها را تعیین می‌کند. این روش به دلیل سادگی، سرعت و عدم نیاز به تجهیزات پیچیده، برای کنترل کیفیت سنگدانه‌ها در پروژه‌های عمرانی و تولید کارخانه‌ای بسیار مناسب است.

اجرای صحیح این آزمایش به اطمینان از کیفیت سنگدانه‌های بتن، جلوگیری از خوردگی میلگردها در بتن مسلح و افزایش دوام سازه‌ها کمک می‌کند. نتایج حاصل از این آزمایش باید با حدود مجاز مندرج در استانداردهای مربوطه مقایسه شود تا انطباق مواد با الزامات پروژه تأیید گردد. به‌طور کلی، این روش ابزاری کارآمد برای تضمین ایمنی و پایداری سازه‌های بتنی در برابر عوامل خورنده محیطی فراهم می‌آورد.

جهت مطالعه آزمایش تعیین کلر سنگدانه بتن به روش ولهارد روی لینک کلیک نمایید.

جهت مطالعه آزمایش تعیین کلر سنگدانه بتن به روش پتانسیومتری روی لینک کلیک نمایید.

برای کسب اطلاعات بیشتر درباره روش‌های اجرای این آزمایش و دریافت مشاوره تخصصی در زمینه کنترل کیفیت مصالح سنگی، به بخش آزمایش‌ها در وب‌ سایت مرکز تحقیقات بتن «متب» سر بزنید یا با کارشناسان ما در واحد آزمایشگاه بتن تماس بگیرید.

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