تعیین پتانسیل خوردگی فولاد داخل بتن با دستگاه هافسل (روش نیم پیل)

آزمایش سرعت خوردگی

آرماتورها با استفاده از روش نیم پیل

پتانسیل خوردگی فولاد در بتن مسلح را میتوان با اندازه گیری اختلاف ولتاژ بین فولاد و یک الکترود مرجع در سطح بتن بدست آورد. روش هافسل یک روش غیرمخرب بوده و با استفاده از یک ولت متر مقاومت بالا و یک الکترود مرجع استاندارد نظیر مس بر اساس استاندارد ASTM C876-91 قابلیت شناسایی جریان یون متحرک در بتن بین بخش های کاتدیک و آندیک با اساتفاده از اندازه گیری خطوط هم پتانسیل را دارا می باشد. از پتانسیل اندازه گیری شده می توان برای بررسی احتمال خوردگی فولاد در بتن استفاده کرد. آزمایش پتانسیل خوردگی روشی برای شناسایی محل های فعال و محتمل برای خوردگی می باشد.در فرایند انجام این آزمایش توصیه می شود آزمایش کربناسیون و یون محلول کلر برای کسب نتایج دقیق تر انجام گیرد. مقاومت در برابر خوردگی به طور خلاصه به دو عامل بستگی دارد:

۱- مقاومت بتن در مقابل نفوذ یون کلر که به ضخامت کاور بتن و نفوذپذیری بستگی دارد.

۲- مقاومت میلگرد در برابر خوردگی که به نوع فولاد مورد استفاده میزان قلیایی بودن محیط داخل بتن و واکنش های انجام شده روی فولاد که ممکن است منجر به از بین رفتن پیوند فولاد و بتن شود بستگی دارد.

پتانسیل خوردگی فولاد در بتن مسلح را می توان با اندازه گیری اختلاف ولتاژ بین فولاد و یک الکترون مردم در سطح بتن به دست آورد. اندازه گیری با روش نیم پیل روش ساده ای می باشد که با کاربرد یک ولت متر با مقاومت بالا و یک الکترود صورت می پذیرد . این روش در سال‌های اخیر توسعه یافته و زمانی که خوردگی آرماتورها محتمل باشد با موفقیت به طور گسترده به کار می رود . این روش شامل اندازه گیری پتانسیل پولاد تعبیه شده در بطن نسبت به یک نیمچه مرجع در سطح بتن می باشد که با حرکت الکترود مرجع روی سطح به تو می توان منحنی های پتانسیل را رسم کرده و محله های محتمل خوردگی فعال در سازه بتنی را تعیین نمود .

وقتی یک فلز در یک محلول غوطه ور می شود در سطح بین مایع و جامد به دلیل توزیع غیر یکنواخت بار در فازهای مایع و جامد اختلاف پتانسیل وجود می‌آید. تعیین اختلاف پتانسیل ثابت در سطح بین میلگرد و بتن غیرممکن میباشد نقطه بنابراین لازم است که الکترود دیگری برای تکمیل مدار الکتریکی تعریف شود.

پتانسیل اندازه گیری شده بین این دو الکترود پتانسیل پیری نامیده می‌شود که مجموعه پتانسیل دو نیم پیل است. با رجوع به یک الکترود مرجع که دارای یک پتانسیل نیم پیل است همیشه یک اختلاف پتانسیل ثابت به دست خواهد آمد نقطه آزمایش ها فصل به صورت گسترده در محل ساز به کار می رود و می تواند بسیار سریع و نسبتاً کم هزینه نواحی را که نیاز به بررسی بیشتر و یا تعمیر دارد مشخص نماید.

نتایج آزمایش می‌تواند تحت تاثیر عوامل زیر قرار گیرد:

الف) درجه رطوبت بتن: این اندازه گیری به میزان رطوبت بتن بسیار حساس است. پتانسیل منفی بیشتر در بتن هایی با درجه اشباع بالا تر به دست می‌آید. نتایج گمراه کننده ای در خصوص درصد احتمال خوردگی ممکن است در یک سازه و در بخش های یکسان که تحت شرایط خشک و یا مرطوب قرار می‌گیرد و اندازه‌گیری می‌شود حاصل شود.

ب) میزان اکسیژن نزدیک آرماتور : فقدان اکسیژن نزدیک آرماتور منجر به ثبت اندازه گیری پتانسیل منفی بیشتر نسبت به نواحی هوادار می‌گردد . باید توجه داشت که فقدان اکسیژن معمولاً به میزان قابل ملاحظه‌ای نرخ خوردگی را کاهش می دهد هرچند ممکن است پتانسیل منفی بیشتری را باعث گردد. بنابراین بایستی دقت نمود که در هنگام تعیین میزان احتمال خوردگی در سازه های بتن مسلح در جایی که فقدان اکسیژن در نزدیکی آرماتور وجود دارد نظیر قسمتهای مغروق یا زیر زمین سازه دچار مشکل نگردد.

ریز ترک ها: ریز ترک ها می تواند خوردگی موضع ایجاد نمایند و مقاومت الکتریکی بتن را تغییر دهند و در اندازه گیری پتانسیل خوردگی تأثیرگذارند.

جریانات پراکنده و غیر دائم: وجود جریانات پراکنده و غیر دائم بر اندازه‌گیری به روش نیم پیل تاثیر می گذارد.

اگرچه روش نیم پیل روش مناسب و مورد توجهی است لیکن می‌تواند به صورت کمی خوردگی را بیان کند.برای تصمیم گیری به منظور بیان علت فعالیت خوردگی به آزمایش های دیگری نظیر تعیین پروفیل یون کلر عمق بتن کربنات شده و تعیین نرخ خوردگی فولاد نیز نیاز می باشد .معمولاً یک پیل هافسل سولفات مس یا کلرید نقره است اما ترکیبات دیگری نیز می‌تواند به کار رودبه انواع مختلف پیل مقادیر مختلفی از پتانسیل سطح را می‌تواند تولید کند. بتن مانند یک الکترولیت عمل می‌کند و منطقه خوردگی آرماتور فولادی در مجاورت نزدیک . آزمون را می توان ازنظر تجربی با اختلاف احتمالی اندازه گیری شده با بود ولت سنج دارای امپدانس بالا ارتباط داد. جدا کردن پوشش بتن برای ایجاد تماس الکتریکی با آرماتور فولادی معمولاً ضروری است است. این اتصال بسیار مهم بوده و یک پیچ خودکار برای اتصال توصیه می شود اما پیوستگی الکتریکی کافی معمولاً در یک مش یا قفس آرماتور وجود دارد تا از نیاز به اتصالات مکرر جلوگیری کند. آماده سازی سطح از جمله مرطوب کردن نیز احتمالاً برای تضمین تماس مناسب ضروری خواهد بود .اندازه گیری اختلاف پتانسیل در زیر آب نیز می تواند فرایند خوردگی آرماتورها را تشخیص دهد اما در چنین شرایطی محل فرآیند خوردگی به طور دقیق قابل تشخیص نبوده و نیاز به داشتن دانش لازم درباره مقاومت بین نیم سلول و فولاد است. آب های شور به دلیل یکنواخت بودن اختلاف پتانسیل در طول عضو نتایج باید با دقت بیشتری تفسیر گردد. بزرگی قرائتها در چنین شرایطی می تواند نشان دهنده فرایند خوردگی باشد{۱۱}. ASTM C876 شروع فعالیت خوردگی را به صورت احتمالی و بشرح جدول ۱-۹ مشخص کرده است.