q      عوامل موثر در خوردگي و نكات اجرائي براي پيشگيري ازخوردگي زودرس ميلگردها

همانطوركه مي دانيم زمان شروع خوردگي، شدت خوردگي و سن تخريب بتن ناشي از خوردگيميلگردها به عوامل مختلفي بستگي دارد كه اهم آن ها در زير ملاحظه مي گردد.

1-     نفوذ پذيري بتن در برابر يون كلر (به ويژه  بتن سطحي در منطقه پوشش روي ميلگردها)

2-     ضخامت بتن روي ميلگردها

3-     وجود درزها و ترك ها در پوشش بتن روي ميلگردها

4-     نوع ميلگردها و شرايط سطحي آن

5-     پوشش سطحي روي بتن

6-     پوشش حفاظتي روي ميلگردها

7-     شرايط محيطي (دما، اكسيژن، رطوبت، ميزان يون كلر، وزشباد، تري و خشكي مكرر و...)

8-     وجود يون كلر در بتن اوليه و مصالح مصرفي

9-     تدابير حفاظت كاتديك

دراجراي يك قطعه بتني مي توان به نحوي عمل نمود كه از خوردگي زودرس ميلگردها جلوگيريكرد و به عبارتي شروع خوردگي را به تأخير انداخت و شدت (آهنگ) خوردگي را كند نمود.هم چنين با انجام برخي اقدامات ممكن است باعث تسريع در خوردگي و كاهش زمان شروعفعاليت خوردگي شد.

بندهاي 1 تا 4مي تواند تحت تأثير نوع اجراء و دقت هاي مربوط به آن قرار گيرد كه بدان ميپردازيم.

q      عوامل موثر بر نفوذ پذيري بتن در برابر يون كلر

ابتدابايد دانست كه نفـوذ پـذيري بتــن داراي مفاهيم مختلفي است. نفــوذ پــذيري دربرابر آب و مايـعات مختلف، نفوذ پذيري در برابر هوا و نفوذ پذيري در برابر يون كلراز جمله اين نفوذ پذيري ها مي باشد كه هر چند در ارتباط و وابسته به يكديگر هستنداما الزاماً  هم سو و منطبق بر يكديگر نميباشند. طبيعتاً هدف ما كاهش نفوذ پذيري بتن در برابر يون كلر و تا حدودي هوا و آب است.

نفوذپذيري بتن به واسطه حفرات و لوله هاي موئينه و ريز موجود در خمير سيمان آن مي باشد.هر چند نفوذ از طريق سنگدانه ها نيز امكان پذير است اما عمدتاً  نفوذ از طريق خمير سيمان و وجه مشترك خمير سيمانو سنگدانه (ناحيه انتقالي) صورت مي پذيرد. نفوذ پذيري يون كلر و يون هاي مختلفديگر كمي متفاوت است و به تحرك يوني وابسته مي باشد و صرفاً  به تخلخل و حفرات موجود  (مقـدار و اندازه آن ها) وابستگي ندارد.

نفوذپذيري خمير سيمان و بتن و وجه مشترك خمير و سنگدانه عمدتاً  به عوامل زير بستگي دارد.

الف : نسبت آببه سيمان

ب : عيارسيمان (نسبت سنگدانه به سيمان)

ج : اسلامپ و روانيبتن (بدون افزودني)

د : حداكثراندازه سنگدانه، بافت دانه بندي سنگدانه ها و مواد ريز دانه سنگدانه ها

ه : بافت سطحيسنگدانه ها و شكل آن ها

و : نوعسنگدانه وتخلخل آن

ز : حباب هوايعمدي در خمير سيمان

ح : پوزولان ها،سرباره ها و ميكرو سيليس

ط : نوع سيمان(تركيبات اصلي و 0000)

ي : سن بتن وخمير سيمان

ك : عمل آوري

ل : دماي بتنو ملات در هنگام ريختن آن و در هنگام گيرش

م : دماي بتنو ملات در هنگام نگهداري و عمل آوري

ن : نوعپرداخت سطح بتن و آب انداختن

س : گيرشسيمان و كار كردن با آن

ع : مصرف افزودنيهاي مختلف

برخياز عوامل فوق مربوط به طراحي و انتخاب نوع و مقادير مصالح مصرفي بستگي دارد و برخينيز تا حدودي به نوع اجرا مربوط مي شود.

  الف) نسبت آب به سيمان

نسبتآب به سيمان عامل بسيار مهمي در نفوذ پذيري بتن و ملات و خمير سيمان است و باافزايش آن، نفوذ پذيري به شدت بالا مي رود. آيين نامه ها محدوديت هايي را برايمناطق خورنده قائل مي شوند كه رعايت آن ها لازم مي باشد. براي بتن داخل آب دريا(كاملاً مغروق) حداكثر نسبت آب به سيمان 45/0 و براي بتن هايي كه در ناحيه جزر ومد، پاشش آب دريا و بالاي سطح آب تا صدها متر بيرون آب (در ساحل) قرار دارند نسبتآب به سيمان بايد كمتر از 4/0 باشد. هر چند بايد گفت رعايت اين موضوع صرفاً  بتن مطلوبي را بدست نمي دهد اما شرط بسيار مهمياست از طرفي ممكن است بتن نفوذ ناپذير و خوبي را بتوان با نسبت آب به سيمان بيشترنيز بدست آورد اما بهتر است ضوابط فوق مد نظر قرارگيرد. با فاصله گرفتن از دريا وكاهش يون كلر در هوا مي توان حداكثر نسبت آب به سيمان را 5/0 در نظر گرفت به شرطآن كه با خاك و آب هاي حاوي يون كلر در تماس نباشد.

تغييردر نسبت آب به سيمـان در حين ساخت و اختلاط همواره امكــان پذير است. عدم رعــايت نسبتآب به سيمان گاه، ناآگاهانه صــورت مي گيرد و اين امر به واسطه وجود رطوبت درسنگدانه ها و عدم دقت در تنظيم و اصلاح آب بتن حاصل مي شود. در طرح هاي اختلاطبايد مقدار آب كل و يا آب آزاد و آب سنگدانه ها تا حد اشباع با سطح خشك مشخص گرددتا بتوان در هنگام ساخت بتن با بدست آوردن رطوبت سنگدانه و كسر آن از آب كل، آبمصرفي براي ساخت (اختلاط) بتن را تعيين كنيم تا در نهايت نسبت آب به سيمان طرحاختلاط را مراعات كرده باشيم. اگر در طرح اختلاط اسلامپ بتن با در نظر گرفتن همهموارد منجمله نسبت آب به سيمان، عيار سيمان، مقدار دقيق سنگدانه ها و افـزودني هامشخص شده باشد (كه حتماً  بايد اين طورباشد) در هنگام ساخت بايد سعي نمود اسلامپ بتن فراتر از مقدار پيش بيني شده نگردد.با فرض اين كه ساير اجزاء و مصالح بتن با دقت توزين يا پيمانه شده باشد، افزايشاسلامپ نشانه مصرف آب بيش از حد است. لذا كنترل اسلامپ يك كنترل سريع براي نسبت آببه سيمان مي باشد.

امروزهبكارگيري وسايل رطوبت سنجي در دستگاه هاي بتن ساز مركزي و تصحيح مقادير سنگدانهمصرفي و آب اختلاط كمك موثري در كنترل نسبت آب به سيمــان و كاهش نوسانات مقاومتيو دوام (نفوذپذيري) مي باشد.

دربرخي پروژه ها به دليل كاهش اسلامپ در طول حمل و نقل و يا تبخير آب از بتن، نيازبه افزايش آب بتن وجود دارد. اين كار بايد با كنترل خاص انجام شود و بهتر استافزايش آب در طول حمل و يا در هنگام بتن ريزي ممنوع گردد زيرا كاهش اسلامپ ممكن استبه دليل شروع گيرش يا افزايش مدت حمل (بدون تبخير) حاصل شده باشد و افزايش آب موجبافزايش شديد نسبت آب به سيمان خواهد شد.

يكسنت ناپسند، افزايش آب به بتن در هنگام ريختن بتن در قيف مخزن ورودي پمپ بتن است.اين امر همواره به افزايش نسبت آب به سيمان منجر مي شود. اگر قرار است بتن به وسيلهپمپ و با اسلامپ بالاتري حمل و ريخته شود بهتر است در طرح اختلاط، اسلامپ موردنياز را منظور كرد و در كارگاه از آن تخطي ننمود.

 وقتي بحث از نسبت آب به سيمان به ميان مي آيدنسبت آب آزاد (موثر) به كل مواد سيماني و چسبنـــده در نظر گرفته مي شود لذا وجودانواع پوزولان ها، سرباره ها، ميكروسيليس و مواد معدني ريز دانه كه در چسبندگي نقشايفا مي كنند بايد به عنوان بخشي از سيمان در مخرج كسر نسبت آب به سيمان منظورگردد. برخي به غلط مقدار آب كل بتن را به سيمان (مواد سيماني) تقسيم مي كنند و به عنواننسبت آب به سيمان مطرح مي نمايند كه كاملاً غلط مي باشد. مقدار ميكروسيليس گاه باضريب بزرگتر از يك در مخرج كسر با مقدار سيمان جمع مي شود. در حالي كه برخيپوزولان ها يا سرباره ها با ضريب كوچكتر از يك بكار مي روند.

ب) عيار سيمان

افزايشعيار سيمان تا حدودي مي تواند به كاهش نفوذپذيري منجر شود اما همواره عامل مثبتي بهشمار نمي آيد. افزايش شديد عيار سيمان (افزايش نسبت سيمان به سنگدانه يا كاهش نسبتسنگدانه به سيمان) مي تواند به جمع شدگي بيشتر و ايجاد تــــرك يا موي ترك ها منجرگردد. به همين دليل آيين نامه ها حداقل و حداكثر عيار سيمان بتن را مشخص كرده اند.در آيين نامه بتن ايران براي مناطق ساحلي جنوب كشور حداقل 350 و حداكثر 450كيلوگرم سيمان در متر مكعب بتن را مجاز شمرده است. محافظه كاري بيش از حد و تأكيدبرمصرف سيمان بيشتر در اين شرايط ابداً  توصيه نمي شود. در برخي كشورها حداكثر سيمان را415 كيلوگرم بر متر مكعب بتن دانسته اند.

توصيهمي شود به ويژه وقتي از موادي مانند ميكروسيليس استفاده مي شود مجموع عيار سيمان وميكروسيليس محدود تر گردد (مثلاً 425 در نظر گرفته شود) تا كنترل بيشتري بر جمعشدگي اعمال شود. زيادي عيار سيمان گاه به حبس گرما در مغز بتن هاي ضخيم منجر ميگردد و تنش حرارتي بوجود مي آورد ضمن اين كه كيفيت بتن از نظر نفوذ پذيري در مغزبتن كاهش مي يابد. لذا كنترل عيار سيمان از اين نظر نيز اهميت دارد.

اصولاًكاهش عيار سيمان (كاهش نسبت سيمان به سنگدانه) به نحوي كه نسبت آب به سيمان ورواني مورد نظر تأمين گردد موجب بهبود كيفي بتن خواهد بود.

               وقتي مقدار سيمان زياد شود و نسبتآب به سيمان ثابت فرض شود حجم خمير سيمان در بتن زياد مي شود و در واقع مقدار خللو فرج بيشتر مي گردد. اصولاً  وظيفه خميرسيمان در بتن چسبانندگي است و تبديل خمير سيمان به جسم پركننده كاملاً  نامطلوب بوده و ترك هاي آشكار يا پنهاني را بهويژه در منطقه اتصال با سنگدانه بوجود مي آورد.

               در آيين نامه پايايي بتن در سواحلجنوبي كشور حداكثر مواد سيماني در حالت عادي 425 داده شده است اما افزايش آن باكنترل هاي خاص امكان پذير مي باشد.

ج) اسلامپ ورواني بتن

برايبتن ريزي با توجه به نوع قطعه، انبوهي ميلگردها و قدرت و نوع وسايل تراكمي و هم چنينوسايل حمل و ساير محدوديت هاي فني مانند جدا شدگي، آب انداختن، جمع شدگي و غيرهرواني خاصي را براي بتن در نظر مي گيرند. افزايش رواني بر كيفيت مقاومتي و دوام ونفوذ پذيري بتن ها اثر منفي باقي مي گذارد. افزايش جدا شدگي، آب انداختن  و جمع شدگي از جمله نتايج افزايش اسلامپ ورواني بتن مي باشد مشروط بر اين كه اين رواني صرفاً  با آب تأمين شود. محدود كردن اسلامپ بتن به 75تا 100 ميلي متر در اين مناطق خورنده توصيه مي شود مگر اين كه مواد روان كننده درآن ها بكار رود كه در اين حالت مي توان اسلامپ هاي بيشتر را بكار برد.

بههرحال تجربيات موجود نشان مي دهد رواني زياد باعث نفوذ پذيري بتن در برابر يون كلرمي باشد.

د) حداكثراندازه سنگدانه ها، بافت دانه بندي آن و مواد ريزدانه سنگدانه

تجربياتنشان مي دهد كه با بالا رفتن حداكثر اندازه سنگدانه ها به دليل ايجاد ضعف در ناحيهانتقالي و ايجاد قيد كم در برابر جمع شدگي خمير سيمان، نفوذپذيري بتن بيشتر ميشود. توصيه مي گردد حداكثر اندازه سنگدانه ها از 40 ميلي متر بيشتر نشود. در اغلبآيين نامه ها محدوديت خاصي را عنوان ننموده اند. خوشبختانه اكثراً  از حداكثر اندازه 20 تا 25 ميلي متر استفاده ميگردد كه كاملاً مطلوب مي باشد. در آيين نامه پايايي بتن حداكثر اندازه 20 ميلي مترتوصيه شده است.

درشتبودن بافت دانه بندي و پايين تر بودن منحني دانه بندي مخلوط سنگدانه ها موجب مي شودقيد داخلي بتن كمتر شود و خمير سيمان بيشتر جمع شده و داراي ترك گردد. وجودسنگدانه هاي ريز بيشتر به ويژه ذرات ريزتر از 6 /0   ميلي متر مي تواند نفوذپذيري بتن را (به ويژهدر برابر آ ب) كاهش دهد. افزايش دفعات شست و شوي سنگدانه ها به ويژه ريزدانه (ماسه)و بالا بردن مقدار نتيجه معادل (ارزش) ماسه به هيچ وجه توصيه نمي گردد و لازم استماسه هاي ريز در مخلوط بتن حضور داشته باشند كه به افزايش مقاومت، صرفه جويي درمصرف سيمان، افزايش كارآيي در كنار كاهش اسلامپ و        هم چنين افزايش نفوذ ناپذيري بتن منجر مي شود.

امروزهدر آيين نامه هاي معتبر محدوديتي براي معادل ماسه (SE)وجود ندارد و صرفاً  درصد گذشته از الك75/0  ميلي متر به شرط رسي نبودن ملاك رديا قبول سنگدانه هاي ريــــز و درشت مي باشد. در سنگدانه هاي شكسته اجازه داده مي شودذرات گذشته از الك شماره 200 بيشتر شود. رعايت حداكثر مجاز ذرات گذشته از الكشماره 200 با فرض وجود شرايط فرسايشي در منطقه جنوبي كشور توصيه مي گردد تا دوامبتن بهبود يابد.

برخيدست اندر كاران از ريز شدن بافت دانه بندي مخلوط سنگدانه هاي بتن واهمه دارند و آنرا موجب كاهش مقاومت مي دانند در حالي كه در همه بتن ها اين امر صادق نيست و به ويژهوقتي عيار سيمان زياد باشد بافت ريزتر به افزايش مقاومت نيز منجر مي گردد.

 وقتي عيار سيمان زياد مي شود حداكثر اندازهكوچكتر و بافت دانه بندي ريزتر مناسب تر مي باشد (از نظر مقاومت و دوام).

ه) شكل و بافتسطحي سنگدانه ها

شكل(گردگوشه گي و تيزگوشه گي) سنگدانه ها و بافت سطحي (صافي و زبري) آن نيز مي تواندبر نفوذپذيري بتن اثر گذارد. درگيري بيشتر خمير سيمان با سنگدانه ها (به ويژه درشتدانه) و بهبود ناحيه انتقالي مي تواند به افزايش مقاومت و دوام بتن منجر گردد.سنگدانه درشت نيمه شكسته يا شكسته با سطح زبر توصيه مي شود هر چند آيين نامه هايمعتبر در اين مورد توصيه و محدوديت خاص را عنوان ننموده اند. به هر حال وجود گل ولاي چسبيده به سطح سنگدانه ها (به ويژه درشت دانه) مي تواند تأثير بدي بر مقاومت ودوام بتن باقي گذارد. استفاده از سنگدانه ريز گردگوشه در اغلب اوقات بر ماسه تيزگوشه و شكسته ارجحيت دارد.

و) نوع سنگدانهو تخلخل آن (ظرفيت جذب آب)

سنگدانههاي پر تخلخل و پوك قاعدتاً  آب بيشتري رادر درون خود جاي مي دهند و جذب مي كنند. البته ميزان ظرفيت جذب آب به نوع حفرات وارتباط آن ها با يكديگر بستگي دارد. سنگدانـــه هاي سبك وزن با چگــالي كم معمولاً داراي جذب آب زيادي هستند كه گاه به بيشاز 30 درصد مي رسد در حالي كه سنگدانه هاي معمولي از جذب آب حدود 1 تا 5 درصدبرخوردار هستند. با اين حال عليرغم ادعاي نغوذ پذيرتر بودن بتن حاوي سنگدانه هايسبك يا داراي جذب آب زياد، هنوز اين مسئله ثابت نشده است و حتي در مورد سبكدانه هاعكس اين مدعا نيز مشاهده مي شود.

دربرخي از آيين نامه هاي موجود (مانند آبا) حداكثر ظرفيت جذب آب سنگدانه هاي بتنبراي مناطق خورنده محدود شده است. حداكثر 5/2 درصد براي درشت دانه ها و 3 درصدبراي ريز دانه ها در آبا پيش بيني مي شود. به هرحال ضمن توصيه براي بكارگيري اينمحدوديت بايد گفت اين محدوديت را نبايد اجباري كرد زيرا در بكارگيري سنگدانه ها بهويژه به واسطه محدوديت معادن، مشكل جدي بوجود مي آيد و كاهش دوام به اين دليل نيزقطعي نمي باشد.

               جنس و نوع سنگدانه از نظر منشأپيدايش و نوع كاني ها چندان مهم نيست مگر اين كه ضعف خاص مانند        واكنش زايي با قليايي هاي سيمان مطرحباشد.

ز) پوزولان ها،سر باره ها، ميكرو سيليس

وجودمواد معدني پودري ريز كه نقش چسباننده دارند مي تواند به نفوذ ناپذيري خمير سيمانو بتن كمك نمايند. برخي اعـتقاد دارنـــد كه با مصرف اين مواد نفوذ پذيري خميرسيمان كاهش مي يابد و برخي بر اين عقيده اند كه كيفيت ناحيه انتقالي بهبود مي يابدو باعث مي شود نفوذ پذيري بتن كم شود در حالي كه نفوذ پذيري خمير سيمان كاهشنيافته است. هر چند درنحوه و مكانيسم نفوذ نا پذيري بتن حاوي مواد پوزولاني و سرباره ها اختلاف نظر وجود دارد اما نتيجه امر   نفوذ نا پذيري خواهد بود.

پوزولانها و ميكروسيليس با آهك موجود در خمير سيمان تركيب مي شود و ژل چسباننده مي دهد وتا حدودي از قليائيت محيط بتن مي كاهد اما ساختار ريزي بوجود مي آيد. سرباره هايكوره ذوب آهن در مجاورت آهك با آب تركيب      مي شود و باعث چسبندگي مي گردد.

برايتأثير مناسب لازم است پوزولان مصرفي بيش از 25 درصد وزن سيمان باشد و سر باره هابايد درصد قابل توجهي از سيمان را تشكيل دهد كه برخي استانداردها ميزان سر باره راتا حدود 70 درصد مناسب مي دانند. به هر حال ميزان سر باره بهتر است از حدود 35درصد وزن سيمان بيشتر باشد. سيمان هاي پرتلند پوزولاني ايران 5 تا 15 درصد پوزولاندارند و      نمي تواند تأثير جدي را دراين رابطه بوجود آورند. بديهي است سيمان هاي پرتلند پوزولاني ويژه با 15 تا40 درصدپوزولان موثرتر واقع خواهند شد. سيمان هاي پرتلند سرباره اي ايران به جهت نوعسرباره و ميزان آن نمي توانند در اين شرايط چندان موثر واقع شوند.

ميكروسيليس به ميزان 5 تا 12 درصد وزن سيمان مي تواند تأثير مثبتي را بر نفوذ نا پذيريبتن داشته باشد. به ويژه نفوذ پذيري در برابر يون كلر با مصرف ميكرو سيليس به شدتكاهش مي يابد كه برخي اعتقاد دارند كه ميكرو سيليس تحرك يون كلر را كاهش مي دهد واز اين نظر به مراتب بهتر از ساير پوزولان ها و سرباره ها است.

 مصرف ميكرو سيليس به ميزان بالاتر علاوه برايجاد هزينه زياد (قيمت ميكرو سيليس و فوق روان كننده مورد نياز) ممكن است تأثيرمثبتي را ايجاد نكند بلكه باعث افزايش نفوذ پذيري نيز باشد  (افزايش جمع شدگي و كاهش قليائيت محيط بتن).مقدار ميكروسيليس امروزه بنا به دلايل مختلف بين 6 تا 8 درصد وزن سيمان براي مناطقخورنده ايران توصيه مي شود.

مقاومتالكتريكي بتن حاوي ميكروسيليس به مراتب بالاتر از بتن هاي مشابه و بدونميكروسيـليس مي باشد و اين امر نشانه خوبي براي دوام و نفوذ ناپذيري بيشتر در برابريون كلر است.

بكارگيريميكروسيليس بدون فوق روان كننده ها مي تواند باعث افت كيفي مقاومتي و دوام بتنگردد زيرا         ميكرو سيليس توزيعمناسبي را در خمير سيمان نخواهد داشت و ممكن است ترك خوردگي و نفوذپذيري بيشتري رانيز بوجود آورد. لذا از اين نظر توصيه مي شود ميكرو سيليس به صورت دوغاب به بتناضافه شود. براي اين كار لازم است فوق روان كننده به همراه بخشي از آب وميكروسيليس به خوبي با يك همزن با دور بالا مخلوط شود و دوغاب مورد نظر بدست آيد. 

ح) حباب هوايعمدي

بتنهاي حباب دار (Air Entrained Con.) معمولاً  نفوذ پذيري كمتري در مقايسه با بتن هاي معموليمشابه دارند زيرا حباب هاي ريز ايجاد شده، موئينگي ها را تنگ يا قطع و مسدود مينمايد. ميزان نفوذ آب و جذب آب را كم مي كند و دوام در برابر نفوذ كليـــه عواملمضر شيميايي را بهبود مي بخشد. ميزان مناسب حباب و ريزي آن نقش عمده اي در اينرابطه دارد و بايد از ايجاد حباب مورد نياز و فاصله حباب ها در بتن مطمئن شد. خنكي بتن و هوا و دقت در ساخت اين نـــــوعبتن    مي تواند كمك موثري بر كيفيت و دوامآن داشته باشد. متأسفانه به دليل گرمي هوا و بتن و عدم كنترل ميزان حباب عملاً  استفاده از مواد حباب زا در اين مناطق توصيه نميشود مگر اين كه شرايط لازم براي مصرف اين مواد فراهم گردد.

ط) نوع سيمان

تجربياتمتعدد نشان مي دهد كه نوع سيمان تأثير قابل ملاحظه اي بر نفوذ يون كلر در خميرسيمان و بتن دارد. قبلاً  تصور مي شد كهبراي محيط هاي حاوي يون سولفات و يون كلر قابل ملاحظه، سيمان نوع 5 مناسب تر استدر حالي كه تجربيات و تحقيقات نشان داد در اين گونه محيط ها سيمان نوع 2 بهتر ازسيمان نوع 5 مي باشد. سيمان هايي كه C₃Aكمي دارند باعث تحرك بيشتر يون كلر و نفوذ آن خواهند شد. سيمان نوع 5 معمولاً كمتراز 5 درصد C₃A دارد، درحالي كه سيمان نوع 2، حاوي C₃A بيشتر از 5 درصد و كمتر از 8 درصد مطلوب تر است. به هر حال سيمان نوع 1با مقادير C₃A بيشتر از 10و تا حدود 15 درصد مي تواند به دليل وجود سولفات به ويژه در محيط هاي غير اشباع بههمراه يون كلر قابل توجه مضر باشد و بتن آسيب پذير خواهد بود. اما مصرف سيمان تيپ1 با C₃A بين 5 تا 10 درصد توصيه مي شود. به ويژه اگربتن همواره داخل آب دريا باشد.

درمورد سيمان هاي مخلوط (آميخته) قبلا"ً بحث شد. در سيمان هاي آميخته معمولاً كلينكرسيمان پرتلند نوع 1 بكار مي رود. بديهي است اگر كلينكر سيمان نوع 2 در ساخت اينسيمان ها بكار رود محدوديت هايي كه ذكر شد مرتفع مي گردد. برخي معتقدند كه وجودمقدار كمي پوزولان به همراه سيمان نوع 2 كيفيت آنرا از نظر دوام در برابر سولفات هاو نفوذ يون كلر چندان بهبود نمي بخشد.

دراستانداردهاي موجود دنيا (به ويژه ASTM و ايران)براي سيمان نوع 2 حداقل C₃A مشخص نشدهاست كه اميدواريم در آينده حداقل 5 درصد C₃Aنيز قيد گردد تا وقتي سيمان نوع 2 در مناطق جنوبي كشور توصيه مي گردد با مشكلمواجه نشويم.

ي) سن بتن وخمير سيمان

هرچه از عمر خمير سيمان بگذرد به شرط وجود رطوبت و دماي مناسب، هيدراسيون پيشرفتكرده و ژل بيشتري توليد مي شود و نفوذ پذيري بتن (خمير سيمان) كم مي شود. بديهياست نفوذ پذيري در برابر يون كلر نيز كاهش مي يابد بنابراين هر چقدر بتن را ديرتررو يا رو با محيط حاوي يون كلر قرار دهيمبهتر است. اما بايد دانست از نظر اجرايي به هر حال دير يا زود بايد اين محدوديت رامرتفع نمود و افزايش مدت حفاظت و عمل آوري بتن، هزينه ها را بيشتر كرده و مشكلاتاجرايي بوجود مي آورد. افزايش سن بتن به هرحال تأثير مثبت خود را بر كاهش نفوذپذيري خواهد داشت.

ك) نگهداري وعمل آوري بتن (Curing)

همانگونه كه در بخش قبلي اشاره شد پيشرفت هيدراسيون و تشكيل ژل و پر شدن فضاي موجودتوسط اين مواد، نفوذ پذيري را كاهش مي دهد. پيشرفت هيدراسيون نيازمند وجود رطوبت ودماي مناسب (بالاتر از ^0C5) مي باشد. ايندما معمولاً  در سواحل جنوبي كشور فراهماست.  محيط مورد نظر معمولاً  داراي رطوبت مناسبي است و در اكثر روزها درصدمتوسط رطوبت نسبي محيط از 50 درصد بيشتر مي باشد.وجود تابش آفتاب شديد و وزش باد مي تواند عمل آوري مناسب را با مشكلمواجه سازد لذا لازم است ضمن فراهم آوردن محيط مرطوب و بدون تابش آفتاب و وزش بادبه ويژه در روزهاي اوليه، پيشرفت مطلوبي از هيدراسيون را باعث شويم. لازم به ذكراست كه در روزهاي بعد نيز  با توجه بهشرايط محيطي، پيشرفت هيدراسيون قابل توجهي را شاهد خواهيم بود كه موجب كاهش نفوذپذيري مي گردد.

               عمل آوري به كمك آب به صورت مستقيمو يا با استفاده از پوشش هاي جاذب توصيه مي شود و بهتر است در مورد رطوبت رسانيدقت لازم به عمل آيد. در صورتي كه آب كافي براي عمل آوري در دسترس باشد استفاده ازروش ممانعت از تبخير به كمك پوشش نايلوني يا مواد شيميايي عمل آوري در اين مناطقتوصيه نمي شود مگر اين كه شيوه هاي ديگر عمل آوري عملاً  امكان پذير نباشد و يا رعايت دقيق آن ها ميسرنگردد.

ل) دماي بتندر هنگام عمل آوري

همانطور كه در بالا ذكر شد افزايش دما مانند هر واكنش ديگر سرعت واكنش هيدراسيون سيمانرا بالا مي برد و مسلماً  در سنين پايين تردرجه هيدراسيون بيشتري را خواهيم داشت. بنابراين به نظـــر مي رسد بالا بردن دماينگهداري و عمل آوري بتن مي تواند موجب كاهش نفوذ پذيري شود. بايد گفت هرچند درسنين اوليه چنين امري صحيح است اما در دراز مدت و در مقايسه با بتن عمل آوري شدهدر دماي كمتر، نفوذ پذيري بتن بيشتر خواهد بود.

بههرحال گاه شرايط ساخت ايجاب مي كند كه مقاومت بيشتري را در زمان كوتاهتري بدستآوريم اما بايد بدانيم در دراز مدت افزايش نفوذ پذيري را بدنبال دارد. حاصلتجربيات موجود محدود كردن دماي عمل آوري در آيين نامه هاي اروپايي است. توصيه ميشود در بتن هاي بدون پوزولان و سرباره، دماي بتن در عمل آوري به °C55و دماي بخار در محيط به °C65محدود گردد. در بتن هاي حاوي پوزولان و سرباره مي توان از اين مقادير تجاوز نمود.

م) دماي بتندر هنگام ريختن و گيرش

مسلماً هر چه دماي بتن به هنگام ريختن و تا زمانگيرش بيشتر باشد گيرش زودتر حاصل مي شود و مقاومت بيشتري در زمان كوتاه تر حاصل ميگردد. تجربه نشان مي دهد كه نفوذ پذيري بتني كه با دماي بيشتر ريخته شده است بيشتراز بتني است كه در دماي كمتر ريخته و خود را گرفته است. براي اين امر دلايل مختلفيارائه شده است كه عمدتاً  به رشد بلورهايهيدرات حاصل از هيدراسيون در دماي بالا اشاره دارند و نفوذ پذيري بيشتر را باعث ميشود. اغلب آيين نامه هاي معتبر دنيا دماي بتن را در هنگام ريختن و تا زمان گيرشمحدود مي نمايند. اين محدوديت بسته به نوع آيين نامه 28 تا 32 درجه سانتي گراد است.آبا در تجديد نظر اول دماي °C30را به °C 32 تبديل نموده است.

 در محيط هاي گرم سواحل جنوبي كشور، دماي بتنساخته شده در اغلب روزهاي سال به ويژه در ساعات گرم روز بيش از30 درجه است و تاهنگام ريختن و گيرش معمولاً  بيش از 32درجـه مي باشد كه امري مردود است و متأسفانه رايج مي باشد.

ن) گيرش سيمانو كاركردن با آن

بههرحال دير يا زود خمير سيمان (بتن) در شرايط محيطي سرد يا گرم دچار گيرش مي شودزيرا هيدراسيون در حال انجام است و مسلماً  در هواي گرم، بتن خيلي سريعتر مي گيرد. كار كردنبا بتني كه به مرحله گيرش اوليه رسيده است       مي تواندآثار سوئي از قبيل كاهش مقاومت و دوام و افزايش نفوذپذيري را به دنبال داشته باشد.همان گونه كه اگر با ملات گچ زنده كار كنيم و آن را ورز دهيم مقاومت و دوام آنكاهش مي يابد، خمير سيمان نيز به همين صورت خواهد بود.

درهواي گرم بسيار اتفاق مي افتد كه بتن به مرحله گيرش اوليه برسد كه مسلماً  به مراتب سفت تر از حالت ابتدايي مي شود. به هم زدنبتن در اين حالت كمي رواني بوجود مي آورد و مصرف كنندگان غالباً  به اين حربه متوسل مي شوند. بدتر  از آن وقتي است كه براي شل كردن بتن در اينهنگام به آن آب اضافه مي كنيم و نسبت آب به سيمان را هم بالا مي بريم و خسارت رادو چندان مي كنيم. ساخت بتن به صورت خنك، استفاده از سيمان هاي كندگيرتر، مصرفافزودني هاي كندگير، بكارگيري عيارسيمان كمتر و... مي تواند زمان گيرش را طولانيتر كند. به هر حال تسريع در عمليات حمل و نقل، ريختن، تراكم مي تواند باعث شود بهمرز گيرش اوليه بتن نرسيم و نفوذ ناپذيري بتن تضمين گردد.

س) پرداخت سطحبتن و آب انداختن

درپرداخت سطح بتن مشكل اصلي آب انداختن آن مي باشد. آب انداختن يا رو زدن آب، نسبتآب به سيمان     بخش هاي فوقاني را افزايشمي دهد. پرداخت سريع سطح بتن قبل از آب انداختن و هم چنين پرداخت سطح بتن بلافاصلهپس از آب انداختن موجب مي شود يك لايه ضعيف و با نسبت آب به سيمان بالا و شديداً  نفوذ پذير را در سطح بتن داشته باشيم. نفوذ يونكلر و حمله مواد مضر و مزاحم همواره از سطح بتن آغاز مي شود و به عمق مي رسد. اگراين بخش سطحي به ويژه تا نزديكي ميلگرد نفوذ پذير و ضعيف باشد زمان شروع خوردگيزودتر آغاز مي شود و آهنگ خوردگي نيز سريعتر ميگردد.      بنابر اين بايد سعي شود پس از ايجاد پديدهآب انداختن، اجازه دهيم آب رو زده تبخير شود و يا زدوده گردد و سپس با ماله چوبي ونهايتاً در صورت لزوم با ماله فلزي يا لاستيكي سطح را پرداخت و ليسه اي نماييم.ليسه اي كردن صحيح و بدون افزايش آب به سطح بتن و يا بدون اضافه كردن پودر سيمانبه آب رو زده مي تواند لايه اي نازك اما نفوذ ناپذيرتر از ساير قسمت هاي داخلي رابوجود آورد و مانع نفوذ راحت و سريع مواد مضر به ويژه يون كلر گردد.

ع) مصرف افزودنيهاي مختلف شيميايي و الياف

دربخش هاي قبلي با علل مصرف افزودني ها به اجمال و در ارتباط با بحث هاي مربوط بهعوامل موثر بــر نفوذ پذيري بتن آشنا شديم. مصرف مواد روان كننده، كندگير كننده،زودگير كننده، آب بند كننده و نم بند كننده، منبسط كننده، حبابزا، مواد پليمريمعمولاً  در كشور ما مشاهده مي شود. مصرفمواد ضد خوردگي نيز به تازگي آغاز شده است. هر چند الياف را افزودني قلمداد نمينماييم اما به هرحال در اين بخش به اثر آن ها بر بتن مي پردازيم.

موادروان كننده ممكن است براي افزايش كارآيي و يا كاهش نسبت آب به سيمان وثابتنگهداشتن كارآيي  يا تركيبي از اين دو بكاررود كه حسب نوع استفاده گاه به اين مواد كاهش دهنده (تقليل دهنده) آب بتن نيز ميگويند. مصرف اين مواد براي ساخت بتن هايي با نسبت آب به سيمان كمتر از 45/0 و حتيكمتر از 4/0 تقريباً الزامي است و بايد از اين مواد بصورت صحيح استفاده نمود.

جايگاهمصرف مواد كندگير كننده نيز قبلاً تشريح شد كه معمولاً در مناطق گرم و يا قطعاتضخيم (بتن حجيم و  نيمه حجيم) و هم چنين دربتن ريزي زير آب با لوله ترمي بكار گيري آن ها مطلوب و اكثراً  الزامي است. خوشبختانه اغلب  روان كننده ها، كندگير نيز مي باشند و مصرف موادروان كننده كندگير مي تواند در ساخت بتن سهولت بوجود آورد.

موادزودگير كننده در هواي سرد به عنوان ضد يخ بكار مي رود. در هواي گرم معمولاً  كمتر بكار مي رود اما ممكن است به دلايلي نيازبه گيرش سريعتر و يا افزايش مقاومت زود هنگام داشته باشيم. به هر حال مصرف موادزود گير كننده در هواي گرم بايد در قطعات نسبتاً نازك و با احتياط انجام شود.

موادآب بند كننده و نم بند كننده اغلب مي تواند باعث كاهش نفوذ پذيري به ويژه در برابرآب گردد اما بايد دانست همان گونه كه هر ماده آب بند الزاماً  نم بند نيست، اين گونه مواد الزاماً  باعث كاهش نفوذ يون كلر نمي گردند و بايد     آزمايش هاي مخصوصي بر روي آن ها انجام داد كهمعمولاً پر هزينه و وقت گير است. لذا بايد موادي را مصرف كرد كه قبلاً  در كاهش نفوذ يون كلر عملاً  موثر  بودهاند و امتحان خود را پس داده اند. مواد آب بند كننده در اين مناطق بايد الزاماً             نم بند كننده نيز باشند، وگر نه نمموئينه مي تواند دوام را كاهش دهد.

موادمنبسط كننده (انبساط زا) اغلب در كارهاي تعميراتي و يا تزريق ملات و دوغاب به زيرصفحه كف ستون و يا  محل هاي مشابه بكار ميرود. به هرحال در اغلب اوقات اين مواد ممكن است اثر مثبتي را بر كاهش نفوذ يون كلرداشته باشند اما همواره نمي توان چنين انتظاري را از اين مواد داشت. اغلب موادانبساط زا كه در ايران مصرف مي شود پايه پودر آلومينيوم را دارند و حباب و گازتوليد مي كنند كه انبساط جزئي در بتن بوجود مي آورند. در هواي گرم ممكن است حبابها بزرگ شده و از بين بروند و نتيجه مثبتي از نظر انبساط و كاهش نفوذ پذيري عملاً  بدست نيايد. مصرف مواد انبساط زا با پايه اكسيدآهن خشك (بدون آب) مي تواند در اين شرايط مثمر ثمرتر باشد.

درمورد ايجاد حباب عمدي با حبابزاها قبلاً  بحث شد و اثر آن ها روشن گرديد به هر حال لازمبه ذكر است كه مصرف اين مواد در هواي گرم با مشكل همراه است و گاه اثر مثبت حاصلنمي گردد و نتايج منفي نيز ممكن است ببار بياورد لذا بايد همواره از بتن خنك تر از25 و در هواي خنك از اين مواد استفاده كرد تا نتيجه مناسب حاصل گردد.

موادپليمري مانند لاتكس اكريليكي يا SBR (بوتادين استيرين) و يامواد مشابه در داخل بتن مي تواند به آب بندي و نم بندي منجر شود هم چنين معمولاً اينمواد مانع نفوذ يون كلر نيز مي گردند اما مصرف آن ها هزينه گزافي را به پروژهتحميل مي كند لذا از اين مواد به صورت محدود و در مناطق كم وسعت و تعميرات استفادهمي شود.

موادضد خوردگي مي تواند در داخل بتن مصرف شود. مصرف اين مواد امروزه به تدريج گسترش مييابد برخي    نمك ها مانند نيتريت كلسيمامروزه كاربرد وسيعي يافته است. اين مواد شروع خوردگي را به تأخير انداخته و آهنگخوردگي را كند مي كنند. در ايران هنوز مصرف اين مواد رايج نشده است. تحقيقات داخلينمايان گر آن بوده كه مصرف نيتريت كلسيم نتوانسته است اثر چشمگيري را در افزايشعمر بتن و جلوگيري از خوردگي داشته باشد.

اطلاعاتكمي در مورد اثر مصرف الياف در بتن از نظر ايجاد دوام در برابر خوردگي وجود دارد.الياف پليمري و الياف فولادي از الياف پر مصرف هستند. وجود اين الياف معمولاً ترك هايناشي از جمع شدگي را به حداقل مي رساند لذا مي توان انتظار داشت كه نفوذ پذيري بتننيز كاهش يابد هر چند بهبودي در كيفيت خمير سيمان بوجود نمي آورد. برخي، الياففولادي را يك نوع قرباني براي ميلگردهاي مدفون در بتن منظور و محسوب مي نمايند. بههر حال مصرف الياف در ايران به منظور مقابله با نفوذ يون كلر و جلوگيري از خوردگيزودرس توسعه نيافته است و مستلزم تحقيقات وسيعتري مي باشد. الياف پليمري مناسبي درايران با هزينه كم توليد مي شود و مصرف آن مي تواند مفيد باشد.

q      ضخامت (پوشش)بتن روي ميلگردها

 مواد مضر به ويژه  يون كلر براي رسيدن به ميلگردها بايد از پوشش بتنيروي آن بگذرد. تجربه نشان داده است كه زمانرسيدن يون كلر به ميلگردها تابع تواني از ضخامت است (مثلاً مجذور ضخامت) بنابرايناگر مثلاً ضخامت پوشش دو برابر شود زمان شروع خوردگي 4 برابر مي گردد. مدل هايمختلفي براي اين امر ارائه شده است كه معمولاً شباهت هاي عمده اي دارند.

دراجرا بايد سعي شود پوشش مورد نظر ايجاد شود. آيين نامه هاي معتبر در محيط هايخورنده پوشش هاي 50 تا 90 ميلي متر را براي قطعات مختلف توصيه كرده اند. افزايشضخامت پوشش روي ميلگردها به ويژه  در قطعاتخمشي مي تواند موجب ترك خوردگي شود اما چارهخاصي تا كنون براي اين امر انديشيده نشده است.

برايايجاد اين پوشش گاه از لقمه و خرك استفاده ميشود. لقمه بايد با دوام بوده و نفوذناپذيري مناسبي در برابر يون كلر داشته باشد. ترجيحاً  بكارگيري لقمه هاي بتني با نسبت آب به سيمانمساوي يا كمتر از بتن اصلي توصيه مي شود. استفاده از لقمه هاي پلاستيكي نيز كاربردو سيعي يافته است هر چند برخي از علماي تكنولوژي بتن با استفاده از اين لقمه هامخالفند و مشاهدات آن ها حاكي از تأثير منفي اين نوع لقمه بر خوردگي ميلگردها ميباشد اما آيين نامه ها منعي را در ايـــن رابطه قيد ننموده اند.  

يکیاز مشکلات عمده اجرايي وجود سيم آرماتوربندی در پوشش بتنی روی ميلگردها است کهموجب تسريع در شروع خوردگی ميگردد. توصيه می شود سر سيم در بخش داخلی بتن قرارگيرد.

استفادهاز قطعات مدفون فولادی نيز مشابه ميلگردها است. اگر مجبور شويم اين قطعات را در قسمتهای سطحی قرار دهيم بايد آن ها را در برابر خوردگی محفوظ نماييم. حفاظت ميلگرد بتندر برابر خوردگی عمدتاً به دليل قرار گيری در محيط قليائی و با PHبيشتر از 2/11 و تا حدود 13 می باشد. بنابراين محيط قليائی بتن بهترين محافظ است. معمولاًخوردگی در قطعات مدفون که قسمت خارج از بتن دارند در منطقه مــرز مشترک سطح بتن وقطعه فولادی (ميلگرد) اتفاق می افتد و گسترش می يابد.

               براي كاهش ضخامت پوشش بتن رويميلگرد مي توان كيفيت بتن را افزايش داد. هم چنين استفاده از پوشش روي سطح بتن،پوشش روي ميلگرد، استفاده از ميلگرد گالوانيزه و يا ضد زنگ توصيه مي شود. حفاظتكاتديك نيز روشي براي ايجاد تأخير در شروع خوردگي و كاهش آهنگ خوردگي است.

q      ترک های سطحی بتن و درزها

ترکهای سطحی بتن به دلايل مختلف ايجاد می شود. علت عمده ترک های سطحی جمع شدگی بتن بهدليل تبخير، گيرش يا کمبود رطوبت و يا حركت لرزشي ميلگردها و داغ بودن آن ها درهنگام بتن ريزي می باشد. بتن هايی با جمع شدگی زياد مستعد ترک خوردگی هستند بهويژه  اگر ميلگردهای موجود نتواند جلوی ترکخوردگی را بگيرد. استعداد جمع شدگی بتن دلايل مختلفی دارد که قبلاً بدان اشاره شدهاست اما عامل تبخير و يا کاهش رطوبت در زمان گيرش و يا پس از کسـب مقاومت مي تواندبه ترتيب به جمع شدگی خميری، جمع شدگی خود به خود و جمع شدگی ناشي از خشک شدگیمنجر گردد.

کاهشدمای بتن، کاهش دمای هوا، کاهش سرعت وزش باد و افزايش رطوبت نسبی محيط، کاهش تابشآفتاب      مي تواند به کاهش تبخير و ترکخوردگی مربوط به جمع شدگی خميری ناشی از آن منجر شود. شروع نگهداری رطوبتی در اسرعوقت نيز عامل موثری در کاهش ترکها است. توصيه می شود پس از ايجاد ترک ها و تازمانی که هنوز بتن کاملاً خود را نگرفته است با اعمال فشار و ضربه توسط ماله ترکها را مجدداً ببنديم.

برخیاوقات ترک ها در اثر عدم تعبيه درزهای کنترل (انقباض) و يا درزهای انبساط و حتیعدم تعبيه درزهای اجرايي در محل صحيح حاصل می گردد.

نفوذيون کلر از محل ترک ها و درزهايي که به خوبی اجرا نشده اند به راحتی انجام می شودو به زمان زيادی نياز ندارد و لذا شروع خوردگی بسيار زود هنگام خواهد بود.

معمولاًمحل های نفوذ يون کلر، درزهای اجرايي بد اجرا شده و هم چنين درز سرد که در اثراجراي غلط حاصل      می شود می باشد. محلدرز اجرايي بايد آماده سازی و زبر شود، سپس اشباع با سطح خشک گردد و با ريختن بتنيا ملات مناسب واسطه (به ويژه  در سطوحافقی) بتن ريزی ادامه يابد. عدم اجراي صحيح می تواند درز اجرايي را به محل مناسبیبرای نفوذ يون کلر تبديل نمايد.

درزسرد Cold Joint)) وقتي حاصل می گردد که در هنگام بتن ريـــزی،لايه زيرين (قبلی) دچار گيرش شده باشد. اين اتفاق معمولاً در شرايط هوای گـرم بهوفور مشاهده می شود. زمان گيرش کوتاه، ضخامت لايه بتن زياد، قدرت توليد و حمل بتنکم و گستردگی سطح بتن ريزی از جمله عواملی است که به ايجاد درز سرد می انجامد. عدمتوجه به اين امر و ساماندهی حساب نشده کارگاه و وسايل ساخت وحمل و ريختن بتن بسياررايج بوده و آفت بزرگی برای بتن ريزی در کشور ما قلمداد    می شود. افزايش زمان گيرش بتن با بکار گيریسيمآن های ديرگيرتر، کاهش دمای بتن، بکار گيری مواد کندگيرکننده و کاهش دمای مجاورحاصل می گردد. کاهش ضخامت لايه به نحوی که مغايرتی با  آيين نامه ها و اصول اقتصادی اجرايي نداشتهباشـد از جملـه راه حل ها است. در نهايت افزايش توان ساخت و حمل و ريختن و تراکمبتن می تواند به اين مشکل خاتمه دهد. درز سرد يکی از بهترين   محل ها برای نفوذ يون کلر می باشد و شايد باترک های موجود از اين نظر برابری کند.

q      نوع ميلگردها و شرايط سطحی آن

بهطور کلی برخی فولادها برای خوردگی مستعدتر هستند. فولادهای پر مقاومت، فولادهایسرد نورد شده و فولادهای گرم نورد شده سرد اصلاح شده (مانند ميلگردهای سرد اصلاحشده به روش پيچاندن) از جمله فولادهايی هستند که سريعتر دچار خوردگی می شوند.ميلگردهايی با مقاومت کم تا متوسط  S₂₂₀، S₃₀₀،S₃₅₀ و S₄₀₀ به ترتيب دارای استعداد خوردگي کم تا زياد می باشند. به هرحال چون اکثرفولادهای مصرفی در پروژه های معمول در ايران  S₃₀₀تا S₄₀₀هستند بايد گفت استعداد خوردگی متوسطی را از اين نظر شاهد هستيم. اگر ميلگرد S₄₀₀در اثر اصلاح سرد حاصل شده باشد مسلماً آسيب پذيرتر خواهد بود.

محلهای خم شده ميلگرد به نوعی دارای خواص ميلگرد سرد نورد شده يا سرد اصلاح شده هستند.در محيط    کارگاه ها شاهد زنگ زدگی سريعتراين محل های خم شده هستيم. ترک در محل خم موجب می شود زنگ زدگی، خيلی سريع ميلگردرا از بين ببرد.

هموارهاين سؤال مطرح می شود که زنگ روی ميلگردها چه نقشی را در زنگ زدگی آتی در بتن ايفامی کند. وقتی بتن اطراف ميلگرد را می گيرد اعتقاد بر اين است که يک لايه انفعالیاز اکسيد آهن ايجاد می شود که مانع خوردگی در محيط قليايی مي گردد. عواملی که مانعايجاد اين لايه انفعالی و تماس ميلگرد با محيط قليايی بتن شود راه را برای خوردگیهموار  می نمايد. زنگ زدگی زياد به نحوی کهنتوان با ناخن آنرا از سطح ميلگرد زدود مانع تشکيل لايه انفعالی می گردد. مسلماً    زنگ زدگی در حد پوسته شدن نيز چنين است و باعثخوردگی در بتن ميشود.

وجودموانعی مانند رنگ های معمولی، ضد زنگ، روغن ها، دوغاب و ملات سيمان سخت شده در اثربرخورد اين مواد به ميلگردها، آب و يخ در اطراف ميلگرد، جمع شدن آب در زيرميلگردها در اثر رو زدن آب، قير و چربي ها علاوه بر اين که مانع چسبندگی و اتصالخوب با بتن ميشود موجب زنگ زدگی آن در داخل بتن می گردد.

رنگهای خاص مانند اپوکسی، پوشش گالوانيزه و برخی پوشش های خاص می تواند به نوعی مانندخوردگی ميلگردها گردد. يکی از راه هايی که امروزه بدان توجه می شود استفاده ازميلگردهای فولادی ضد زنگ هستند. با بکارگيری اين فولادها و يا فولادهای دارای پوششخاص می توان ضخامت پوشش روی ميلگرد را کاهش داد و عمر سازه را نيز بالا برد.عليرغم گرانی ميلگردهای فولادی ضد زنگ برخی معتقدند که استفاده از آن ها اقتصادی ومقرون به صرفه است.

q      پوشش سطحی روی بتن

يکراه حل برای کاهش نفوذ يون کلر در بتن به ويژه  در هنگامی که با بتن های مشکوک به ضعف (نفوذپذير بودن) مواجه هستيم استفاده از پوشش سطحی بر روی بتن می باشد.

پوششهای سطحی دارای انواع مختلفی هستند. دسته اول ايجاد يک پوشش رنگ مانند بر روی بتنمي نمايند مانند اپوکسی ها، دسته دوم هم مــوادی هستند که سوراخ های سطحی را تامقدار زيادی مسدود و پر می کنند (مانند مواد سيمانی دارای پليمر و پلي اورتان)،دسته سوم آن هايی هستند که بدون پر کردن ريزه سوراخ های سطحی بتن جهت جريان رطوبترا معکوس می نمايند و  به جای اين که رطوبتحاوی يون کلر به داخل بتن نفوذ کند رطوبت داخل بتن به خارج منتقل مي شود که اصطلاحاًبه آن ها مواد قابل تنفس می گويند (مانند Siloxan – Silan).

برخیشرکت ها مدعی هستند موادی را توليد کرده اند که می تواند چندين سانتی متر به داخلبتن نفوذ کرده و ريزه سوراخ ها را پر نمايد وآن را آب بندی کند. اين ادعاها اغراق آميزو توسط مجامع علمی مستقل تأييد نشده است. به هر حال موادي كه نفوذ نم موئينه وارتفاع موئينگي را عليرغم آب بندي تشديد نمايند، معمولاً مواد مناسبي براي ايجادپوشش تلقي  نمي شود.

q      پوشش حفاظتی روی ميلگردها

جداکردن ميلگرد از محيط و عايق سازی آن از نظر تماس با عوامل خورنده (هوا، رطوبت ويون کلر) يکی از راه حل های جلوگيری از خوردگی زودرس و با دوام کردن بتن مسلح میباشد. بکارگيری اپوکسی، اپوکسی غنی شده با روی و ساير مواد مناسب ديگر از نوع پوششهای حفاظتی می باشند.

اپوکسیها روی ميلگردهای عاری از زنگ پاشيده يا ماليده شوند در حالي که برخی مواد پوششینيازی به زنگ زدايی سطح ميلگرد ندارند.

برخیمواد مانند اپوکسی بايد به صورت کامل و بدون نقص استفاده شوند. در بستن ميلگردها وخمکاری ممکن است برخی بخش ها فاقد اپوکسی شوند که موجب خوردگی شديد و موضعی میگردد. در حالي که برخی مواد ديگر حتی اگر دارای نقص باشند (مثل فولاد گالوانيزه)در نزديکی محل نقص باز هم فولاد تا حدود زيادی از زنگ زدگی مصون می باشد.

اپوکسـیهای غنی شده با روی، عايق الکتريکی نيستند لذا در تعميرات زمانی که ميلگردهایاپوکسی دار غني شده با روي در کنار ميلگردهای بدون پوشش قرار می گيرند کاتد و آنددر روی دو نوع ميلگرد تشکيل نمي گردد زيرا اين پوشش ها 90 تا 95 درصد حاوی رویهستند. در حالي كه اگر از اپوكسي تنها استفاده نماييم، خوردگي در ميلگردهاي بدونپوشش به شدت تسريع مي گردد.

q      شرايط محيطی

خوردگی ميلگردها يک فرآيند شيميايی و يا بهتر است بگوييمالکتروشيميايی است. مانند ساير فرآيندهای شيميايی و الکترو شيميايی، اين فعاليتتابع شرايط محيطی به ويژه  دمــــای محيط وبتن می باشد. در هوای گرم اين فعاليت تشديد می گردد. رطوبت لازمة خوردگی است يون OHنقش مهمی را در خوردگی و تشکيل هيدروکسيد آهن بازی ميکند و آب موجود نقش الکتروليترا بازی می کند و موجب تحرک يونی نيز می شود. به همين دليل مقاومت الکتريکی بتنمرطوب و اشباع به مراتب کمتر از بتن خشک شده در هوا و آون است. البته اشباع بودندائمی باعث کاهش نفوذ اکسيژن می گردد و صرفاً مقدار کمی اکسيژن حل شده در آب، بهدرون خمير سيمان (بتن) راه می يابد. در يک محيط خشک خوردگی عمـــلاً اتفاق نمیافتد. هم چنين بدون وجود اکسيژن، زنگ زدگی ميلگردها امکان پذير نيست. نفوذ اکسيژن معمولاًبه عنوان نفوذ هوا در اين موارد شناخته می شود. هر چند گاز CO₂هوا نيز عامل کربناسيون خمير سيمان سخت شده و تازه مي گردد ولی در محيط خورنده نقشاکسيژن چشمگيرتر است. به هرحال بايد گفت نفوذ CO₂به همراه رطوبت موجود در خمير سيمان عامل کربناسيون می باشد. عمل کربناسيون به دليلکاهش قليائيت محيط و ناپايداری بلورهای ژل (C-S-H)صورت مي گيرد. كاهش PH در محيطقليايی به خودی خود استعداد خوردگــی را افزايش می دهد بنابراين در برخی مواردعامل خوردگی ميلگردها را کربناسيون بتن می دانند.

وقتیبتن کاملاً غرقاب است و معمولاً از آب دريا خارج نمی شود اکسيژن زيادی برای زنگزدگی ميلگردها در محيط بتن حضور نخواهد داشت و خوردگی با تأخير قابل ملاحظه و سرعتکـم اتفاق می افتد. به همين دليل آيين نامه ها حداکثر نسبت آب به سيمان بتن مغروقدر آب دريـا را 45/0  می دانند در حالي کهدر ساير شرايط در محيط خورنده اين حداکثر به 4/0 محدود می شود.

بالاتربودن يون کلر در محيط اطراف بتن، نشت بيشتر آن را به داخل خمير سيمان و بتـن ميسرمی سازد که امری بديهی و طبيعی قلمداد می شود. به هرحال برخی معتقدند که سايرشرايط محيطی مانند وجود سولفات می تواند باعث نفوذ بيشتر يون کلر گردد و بتن مدفوندر خاک مرطوب حاوی سولفات و يون کلر شرايط بدتری نسبت به بتن مغروق در آب دريایشور دارد که يک علت آن را نيز می توان وجود اکسيژن و کاملاً اشباع نبودن بتن دانست.

بههرحال آزمايش ها و تجربيات نشان می دهد برای شروع فعاليت خوردگی و ادامه يافتن آننياز به ميزان خاصی از يون کلر در محيط قليايی اطراف ميلگرد مدفون در بتن داريم.اين ميزان يون کلر از 25/0 درصد وزن سيمان بتن تا 5/0 قيد شده است و در مورد آن درمنابع مختلف با توجه به تجربيات و مشاهدات گوناگون اختلاف نظر وجود دارد. اما اکثراًمقدار 35/0 تا 4/0درصد را ذکر می کنند که آستانه يون کلر برای خوردگی نام دارد وبرحسب يون كلر محلول در آب به صورت درصدي از وزن سيمان قيد مي گردد. اين مقدار رابا مقادير مجاز يون کلر در بتن اوليه و تازه نبايد اشتباه گرفت.

وزشباد می تواند باعث نفوذ يون کلر موجود در هوا به ويژه  در سمت خاصي از بتن گردد.

تریو خشکی مکرر مانند آن چه در منطقه جزر و مد و يا در محلی که در معرض پاشش آب دريامی باشد به شدت بر خوردگی ميلگردها تأثير می گذارد و آن را تشديد می کند. افزايشغلظت نمک ها در اين منطقه و در اختيار قرار گرفتن رطوبت و اکسيژن می تواند از عللتشديد کننده آن باشد.

q      وجود يون کلر در بتن اوليه و مصالح مصرفی

برایاين که خوردگی را به تأخير بيندازيم لازم است مقدار يون کلر محلول در آب موجود دربتن اوليه به ويژه در مناطق خورنده و برای بتن مسلح از 15/0 درصد وزن سيمان بتنکمتر باشد. اين مقدار بايد با تعيين يون کلر پودر بتن حاصله از نمونه 28 روزهنگهداری شده در آزمايشگاه و در تانک آب استاندارد بدست آيد. آبا اجازه داده است تااز جمع مقادير يون کلر موجود در مصالح (سنگدانه، آب و سيمان) درصد يون کلر بتن نيزبدست آيد (مانند BS). در حالي كه مقدار حاصله از جمع  يون هاي كلر با يون كلر موجود در بتن ابداًيكسان نخواهد بود و مقايسه آن با ميزان يون كلر اوليه محلول در آب موجود در بتنصحيح به نظر نمي رسد؛ اما به خاطر سهولت اين اجازه در آبا داده شده است.

بههرحال هر چه از اين حد فاصله بگيريم زمان شروع خوردگی را به تعويق می اندازيم.حداکثر مجاز ميزان يون کلر مصالح (سنگدانه و آب) در استاندارد  ISIRI 302ايران (تجديد نظر مرداد 81) و آبا قيد شده است اما مهم آن است که سر جمع آن ازمقدار مورد نظر تجاوز نکند. به دليل محدوديت شديد يون كلر در اين منطقه جايي براييون كلر افزودني وجود ندارد.

بررسی کيفيتبتن با دوام در برابر خوردگی ميلگردها

برای مشخص کردن بتنبا دوام در برابر خوردگی ميلگردها روش های مختلفی ارائه شده است که هر آزمايش وروش پيشنهادی به پارامتر معينی توجه دارد. آزمايش های بسيار ساده تا بسيار مشکل وپر هزينه در اين مجموعه قرار دارد و معمولاً آزمايش های دقيق رتر و معتبر تر پرهزينه و زمان بر می باشند. دست اندر کاران همواره به دنبال آزمايش هایساده، کم هزينه و سريع هستند هر چند از دقت کمتری ممکن است  بر خوردار باشند.

معمولاً آزمايش هايی معتبر تلقی میگردند که مستقيماً به مسئله خوردگی ميلگردها می پردازند. آزمايش های     غير مستقيم همواره غير معتبرتر تلقی ميشوندولی کاربرد آن ها در دنيا رواج زيادی دارد.

آزمايش های زير از جمله اين موارد استو در هر بررسی بايد مشخص کرد که از کدام آزمايش زير بهره گرفته ايم.

1-    آزمايش جذب آبحجمی اوليه 5/0 ساعته يا بيشتر (کوتاه مدت) و نهايي 24 ساعته يا بيشتر (دراز مدت)بتن طبق BS1881 Part 122 و ASTMC 642

2-    آزمايش جذب آبسطحی (ISAT) بتن طبق BS1881

3-    آزمايش جذب آبموئينه بتن طبق RILEM

4-    آزمايش مقاومتالكتريكي بتن

5-    آزمايش نيم پيل(پتانسيل خوردگی)   ASTMC 876

6-    آزمايش پتانسيل و شدت خوردگی) G 109) به روش گالوانيک

7-    آزمايش شدت خوردگی به روش گالواپالس

8-    آزمايش درجه نفوذ يون کلر بتن       AASHTOT259

9-    آزمايش تعين عمق نفوذ يون کلر در بتن

10-    آزمايش تعين پروفيل يون کلر و ضريب نفوذ آن طبق  C114  و C1218  و ASTM C1152

11-    آزمايش شاخص الکتريکی توانايي بتن برای مقابله با نفوذ يون کلر طبقASTM 1202 

12-    آزمايش نفوذپذيري آب تحت فشار طبق EN 12390-8 و DIN 1048 Part 5

13-    آزمايش نفوذپذيري هوا تحت فشار

هرچند عنوان برخی استانداردها و ياشماره آن در بالا ذکر شده است اما اين آزمايش ها ممکن است با تغييرات اندکو يا زياد در استانداردهای ديگر نيز انجام شود که نتيجه آن الزاماً مشابه بهاستانداردهای ديگر نيست و از مفهوم واحد برخوردار نمی باشند.

q     آزمايش جذب آبحجمی اوليه کوتاه مدت و دراز مدت

انواع آزمايش جذب آب حجمی وجود دارد.شکل و ابعاد نمونه، طرز خشک کردن (دما و مدت)، نحوه قرارگيری در آب، دمای آب (معمولیو جوشان)، مدت قرار گرفتن در آب و نحوه گزارش نتيجه از موارد اختلاف استانداردهایمختلف     می باشد. بسياری از استانداردهابرای کنترل کيفيت قطعات بتنی پيش ساخته از اين آزمايش استفاده می نمايند. مکعبی    10 ×10 و استوانه ای کوچک به قطر 5/7 تا 10سانتی متر از اشکال و ابعاد رايج است. دمای خشک کردن نمونه ها از 40 تا 110 درجهمتغير می باشد. مدت خشک کردن از 24 ساعت (دمای 110) تا 14 روز (دمای 40 تا 50) پيشبينی شده است. در برخی استانداردها نحوه خاصی برای قرارگيری در آب و ارتفاع آب روینمونه در نظر گرفته اند. دمای آب از 20 تا جوشانيدن آب منظور می شود. مدت قرارگيری در آب قرائت های مربوط به 10 دقيقه، 30 و 60 دقيقه تا بيش از سه روز می باشد.در اکثر استانداردها تعريف جذب آب حجمی نسبت وزن آب جذب شده به وزن نمونه خشکاوليه است. لازم به ذکر است اگر بخواهيم اين ويژگی را در بتن های سبک با بتنمعمولی مقايسه کنيم بهتر است نسبت حجم آب جذب شده به حجم نمونه را مد نظر قراردهيم، به هرحال مقايسه نتايج جذب آب حاصله از آزمايش طبق استانداردهای مختلف کاملاًگمراه کننده است. برخی کتب، بتن ها را از نظر ميزان جذب آب طبقه بندی می نمايند.بطور مثال گفته می شود جذب آب اوليه مربوط به 30 دقيقه طبق BS1881بهتر است کمتر از 2 درصد باشد تا بتنی با دوام داشته باشيم. معمولاً گفته می شودجذب آب کوتاه مدت برای کنترل دوام بتن معتبر تر است زيرا خصوصيات سطحی بتن را بهنمايش می گذارد.

آيين نامه پايايي ايران حداكثر جذب 5/0ساعته بتن 28 روزه را طبق روش انگليسي در شرايط مختلف جنوب كشور بين 2 تا 4 درصدداده است.

q     جذب آب سطحی

اين آزمايش عمدتاً در انگليس کاربرددارد و جذب يک جهته را در روی نمونه خاص در منطقه محدود اندازه گيری   می نمايند. نوع خشک کردن اوليه بتن، زمان ووسايل مربوطه در اين استاندارد مشخص شده است. اين آزمايش عملاً در ايران کاربردکمی دارد.

q     جذب آب موئينهبتن

بسياری معتقدند مکانيسم جذب آب بتن درمناطق مرطوب، جزر و مد و پاشش آب يا شالوده های واقع در منطقه خشک و بالای سطح آببا مکانيسم جذب موئينه شباهت دارد. Rilem آزمايش جذبآب موئينه را بر روی نمونه های مکعبی 10 سانتی متری بصورت زير توصيه ميشود.

نمونه ها در دمای 40 تا 50 در آون خشکمی شوند سپس چنان در بالای سطح آب قرار می گيرد که 5 ميلی متر آن داخل آب باشد. درزمان های مختلف و ترجيحاً پس از 3، 6، 24 و 72 ساعت وزن نمونه اندازه گيری و وزنآب جذب شده تعيين می شود. سپس وزن آب (حجم آب) بر سطح نمونه (حدود Cm²100)تقسيم می گردد تا ارتفاع معادل آب جذب شده بدست آيد. iبرحسب ميلي متر مي باشد.                                                                                        

 Cثابت جذبموئينه و S ضريب جذب موئينه است.

 اين مقادير از برازاندن خطی بر نقاط بدست آمدهدر صفحه مختصات  بدست می آيد.

هر کدام از اين پارامتر ها دارای مفهومخاصی است ولی S اهميت بيشتری دارد و آهنگ جذب را نشان میدهد و هر چه کمتر باشد بهتر است. در انتهای آزمايش گاه نمونه را شکسته و ارتفاعواقعی جذب آب را بطور متوسط بدست می آورند و برای اين منظور در آب ماده رنگی (مانندلاجورد) می ريزند. ارتفاع زياد موئينه نشانه خوبی برای بتن نيست. در واقع بتن هايیکه خلل و فرج ريزي دارند ممکن است ارتفاع موئينه زيادی داشته باشند و اين نکتهمهمی است که معمولاً در مفهوم نفوذ پذيری در برابر آب، خلل و فرج ريزتر مطلوب ترتلقی می شوند.

q     آزمايش مقاومتالکتريکی بتن

خوردگی پديده الکترو شيميائی است.عملاً ميلگرد به صورت آند و بتن کاتد می شود و يک جريان الكتريکی بين ميلگرد و سطحبتن بوجود می آيد. مسلماً در اين حالت تحرک يون ها را شاهد هستيم. هر چه اين حرکتبيشتر و سهل تر انجام شود به مفهوم آنست که مقاومت در برابر تحرک يونی کمتر است وبا هدايت الکتريکی بتن بيشتر می باشد. بنابراين بايد گفت يکی از راه های سادهآزمايش دوام بتن، تعيين مقاومت ويژه الکتريکی آن می باشد.  مقاومت الکتريکی بتن نيز مانند مقاومت هر جسممرکب ديگر تابع اجزاي آن و ارتباط اجزا با يکديگر است. مقاومت الکتريکی سنگدانه هاو خمير سيمان سخت شده و نسبت مقدار هر يک در بتن و هم چنين کيفيت وجه مشترک (ناحيهانتقالی) و مصرف افزودني های پودری معدنی تأثير زيادی در مقاومت الکتريکی بتن دارد.وجود رطوبت و اشباع بودن مقاومت الکتريکی را کم می کند. وجود ترک های ريز که با آبپر شود به شدت مقاومت الکتريکی را کاهش می دهد. حتی اگر به جای آب از محلول آب نمکيا آب دريا استفاده کنيم افت شديدی در مقاومت الکتريکی مشاهده خواهيم نمود.بنابراين سعی می شود مقاومت الکتريکی بتن های اشباع با آب نمک يا آب دريا اندازهگيری شود. اندازه گيری مقاومت الکتريکی ساده است. کافی است دو صفحه برنجی يا مسیرا کاملاً در تماس با سطح نمونه بتن قرار دهيم و با يک اهم متر مخصوص، مقاومت الکتريکیرا بدست آوريم. اما اين مقاومت الکتريکی بايد بدون توجه به اثر ابعاد گزارش شوديعنی بايد مقاومت ويژه الکتريکی تعيين و اعلام گردد تا بتوان آن را با ساير بتن هامقايسه نمود. برای اين منظور از رابطه زير استفاده می شود.

r_cمقاومت ويژه الکتريکی بتن بر حسب اهم متر ، Rمقاومت الكتريكي قرائت شده از دستگاه ، Aسطح نمونه (سطح تماس صفحه برنجي با بتن) و L  فاصله بين دو صفحه تماس (طول نمونه) مي باشد.

اعتقاد بر آن است که هرچه مقاومت ويژهالکتريکی بيشتر باشد بتن با دوام تر و مطلوب تری داريم.        

برای اتصال مناسب صفحه برنجی با بتنمعمولاً لايه نازکی از خميــر سيمان نسبتاً شل را بکار می برند و صفحه را با فشاربه خمير سيمان و سطح بتن چسبانيده و اندازه گيری را به انجام می رسانند.

مي توان گفت هيچ آزمايشی به سادگی واعتبار اين آزمايش برای تعيين کيفيت بتن به ويژه از نظر تحرک يون کلر و OHدر داخل بتن نمی باشد. اما جالب است بدانيم اين آزمايش هنوز دارای دستورالعملاستانداردی نيست. هم چنين اختلاف نظر علماي بتن برای اندازه گيری R  (مقاومت اهمی) و Z (مقاومت ظاهری با در نظر گرفتن اثر القائی و خازنی) بحث برانگيز است.برخی اعتقاد دارند کافی است R را به سادگیاندازه گيری کنيم و برخی معتقدند که در بتن اثر خازنی وجود دارد و بايد وسايلی رابکار برد که بتواند Z را مشخصنمايد (به ويژه در بتن های ميکروسيليس دار)، برخی نيز معتقدند که تفاوت چندانی بينZ و Rعملاً وجود ندارد.

اميد است در آينده بتوان برای کنترلدوام بتن از اين آزمايش سريع و کم هزينه استفاده نمود و بايد دانست الزاماً مقاومتفشاری بيشتر به معنای مقاومت ويژه الکتريکی نمی باشد.

بتن های حاوی ميکروسيليس بسته به ميزانميکروسيليس، مقاومت الکتريکی 3 تا 10 برابر مقاومت الکتريکی بتن مشابه ولی بدونميکروسيليس را دارا است در حالي که مقاومت فشاری بتن ممکن است  فقط 5 تا 15 درصد افزايش يابد. البته بايد گفتاندازه گيری مقاومت ويژه الکتريکی بتن سخت شده داخل قطعه کار دشواری است.

اگر ميلگرد و بتن را مانند يک مداربرقی در نظر بگيريم اختلاف پتانسيل، مقاومت و شدت جريان در آن وجود دارد. بديهیاست هر چه مقاومت الکتريکی بيشتر شود شدت جريان کمتر می گردد و شدت خوردگی نيز کممی شود. ضمن اين که مقاومت الکتريکی بيشتر، آغاز خوردگی را به تأخير می اندازد.

برخی اعتقاد دارند بايد مقاومتالکتريکی بتن سطحی (پوشش روی ميلگرد) را اندازه گيری کرد که منطقی بنظر می رسد.

q     آزمايش نيم پيل (Half Cell)

همان گونه که گفته شد واقعاً يک جريانالکتريکی در بتن مسلح وجود دارد. پس بايد بتوان آن را اندازه گيری نمود. اگر يک سرسيم را به ميلگرد وصل کنيم و سر ديگر سيم را به کمک يک الکترود به سطح بتن مرطوببچسبانيم و در اين فاصله ولت متری را قرار دهيم، اختلاف پتانسيل را بر صفحه دستگاهمشاهده می نماييم که در حدود چند ده تا چند صد    ميلی ولت است.

بسته به نوع الکترود مصرفی، ولتاژقرائت شده متفاوت خواهد بود و قابل تبديل به يکديگر می باشند، آزمايش نيم پيلدارای دستور العمل استاندارد برای کارگاه می باشد اما دستور استاندارد آزمايشگاهیندارد. در کارگاه ASTM الکترود          مس ـ سولفات مس را توصيه کرده است و درآزمايشگاه معمولاً از الکترود کالومل اشباع استفاده ميشود. در اين حالت حدود 75ميلي ولت بايد به نتايج اضافه كرد تا ولتاژ معادل الكترود مس ـ سولفات مس بدستآيد.

ASTM  C876 شروع فعاليتخوردگی را به صورت احتمالی و بشرح ذيل مشخص کرده است.

در اين آزمايش بايد ميلگردها تداومداشته باشند و قطع در آن ها باعث اختلال در نتايج می گردد. بايد دانست که اينآزمايش فقط اختلاف پتانسيل موجود را به دست می دهد که پتانسيل خوردگی نام دارد وبه هيچ وجه آهنگ خوردگی يا ميزان خوردگی ميلگرد را به نمايش نمی گذارد.

در آزمايش های آزمايشگاهی معمولاًميلگردی را داخل يک استوانه بتنی قرار می دهند و بخش عمده ای از بتن را در داخل آبدريا يا آب نمک (با غلظت های متفاوت) می گذارند و يک سر سيم را به ميلگرد خارج ازآب و الکترود را داخل آب دريا يا آب نمک قرار می دهند و ولتاژ را قرائت می کنند.

اين آزمايش مستقيماً کيفيت بتن را بدستنمی دهد فقط می توان کيفيت بتن را در مقايسه با يکديگر ارزيابی کرد ونشان داد کدامنمونه زودتر و کدام يک ديرتر فعاليت خوردگی را آغاز می نمايند.

آزمايش نيم پيل و ارقام ذکر شده فقطبرای ميلگردهای بدون پوشش (گالوانيزه، اپوکسی و....) کاربرد و مفهوم دارند و برایميلگردهای پوشش دار و ضعيت متفاوت خواهد بود.

q     آزمايشپتانسيل و شدت خوردگی گالوانيکی (ASTM  G109)

هر چند دستور آزمايشگاهی فوق به صورتاستاندارد برای تعيين تأثير افزودني ها بر خوردگی ميلگرد ارائه شده است اما اينآزمايش را با تغييرات خاص می توان برای تعيين کيفيت دوام بتن نيز به خوبي بکار برد.

در يک منشور بتنی دو رديف ميلگرد دربالا و پائين قرار داده می شود که سر و ته آن ها مارپيچ شده است و بين آن ها يکمقاومت 100 اهمی قرار دارد. در بالای منشور يک حوضچه چسبانيده مي شود و داخل آن باآب نمک (غلظت 3 درصد و بيشتر) می ريزيم. نفوذ آب نمک باعث آند شدن ميلگرد فوقانی وکاتد شدن ميلگرد تحتانی می شود و خوردگی گالوانيکی رخ می دهد.

بين دو ميلگرد مي توان اختلاف پتانسيلو مقاومت الکتريکی را بدست آورد (با وجود مقاومت 100 اهمی يا بدون آن) هم چنين میتوان اختلاف پتانسيل و مقاومت الکتريکی بين حوضچه و ميلگرد فوقاني (بدون مقاومت100 اهمي) و مانند آن اختلاف پتانسيل و مقاومت الكتريكي بين حوضچه و ميلگرد تحتانيرا تعيين نمود. برای اين کار از الکترود کالومل اشباع در داخل حوضچــه استفاده میگردد.  ضمن اين که هر اندازه گيری حاویمفهوم خاصی است اما دستور استاندارد ASTM G109فقط در هر زمان شدت جريان عبوری بين ميلگردها را با توجه به وجود مقاومت 100 اهمی برحسب mA بدست می آورد (از تقسيم اختلاف پتانسيل به مقاومت) و سپس مقدار کلجريان بر حسب کولن با عنايت به رابطه زير بدست می آيد. از تقسيم شدت جريان به سطحجانبی ميلگرد نيز شدت خوردگی بر حسب mA/Cm²حاصل می شود. بالا بودن شدت خوردگی و        هم چنين کل جريان می تواند نشان دهندهکيفيت پائين بتن باشد.

آزمايشG109در اصل از يك بتن فاقد ريز دانه بهره مي گيرد كه بسيار نفوذ پذير است (مانند آبكشسوراخ مي باشد) و لذا اطراف نمونه با اپوكسي اندود ميگردد. در حالي كه در آزمايشتغيير يافته، بتن مورد نظر طبق طرح اختلاط پروژه ساخته مي شود و مي توان از اپوكسيبراي اندود كردن سطوح جانبي بهره گرفت و يا بدون اپوكسي آزمايش را به انجام رساند.

بههرحال اين آزمايش قابليت هاي زيادي را براي به نمايش گذاردن كيفيت بتن در امرخوردگي دارد و تفسير نتايج آن هم جالب و مشكل مي باشد.

q      آزمايش پتانسيل و شدت خوردگي به روش گالواپالس

دراين آزمايش نيز نمونه هايي شبيه به آزمايش نيم پيل تهيه ميشود و يا مي توان در محلكارگاه بر روي قطعات موجود اين آزمايش را انجام داد. ضمن تعيين اختلاف پتانسيلخوردگي، افزايش هاي جزئي در پتانسيل ايجاد شده و        شدت جريان مربوطه اندازه گيري مي شود. دراين آزمايش مقاومت الكتريكي نيز بدست مي آيد و با توجه به روابط موجود  شدت خوردگي (آهنگ خوردگي) ميلگردها تعيين ميگردد. اين آزمايش بسيار مهم و معتبر مي باشد اما انجام آن مشكل و نتيجه گيري از آننياز به تبحر و تخصص دارد.

q      آزمايش تعيين عمق نفوذ يون كلر

دراين آزمايش نمونه هايي كه در معرض يون كلر بوده اند (آزمايشگاهي يا كارگاهي) رابريده و مقطع را در معرض پاشش محلول نيترات نقره قرار مي دهند. پس از مدتي محلحاوي يون كلر سفيد شيـــري شده و با گذشت زمان سياه       مي شود و مي توان عمق نفوذ يون كلر را بادقت كمتر از 2/0 ميلي متر اندازه گيري نمود. مسلماً در اين آزمايش بايد نمونه هاياوليه تقريباً فاقد يون كلر باشند و يا ميزان آن از آستانه حساسيت عملكرد محلولنيترات نقره كمتر باشد يا بتوان نفوذ يون كلر را مشاهده نمود. در اين آزمايشمقادير يون كلر در بتن بدست نمي آيد. پروفيل يون كلر و ضريب نفوذ آن قابل تعييننيست.

q      آزمايش تعيين پروفيل يون كلر و تعيين ضريب نفوذ

اينآزمايش يكي از مهمترين و مشكل ترين آزمايش هاي موجود است كه به تعيين پروفيل يونكلر و ضريب نفوذ آن مي انجامد. وقتي نمونه اي در آزمايشگاه يا محل و هم چنين قطعهبتني در محل در معرض يون كلر به ويژه در مدت طولاني قرار گيرد مي توان اين آزمايشرا با دقت خوب انجام داد.

براياين منظور در زمان معين و مورد نظر، پودر نمونه بتني كه مربوط به عمق معيني استتهيه شده و مقدار يون كلر موجود در بتن طبق ASTMC114 تعيين مي شود. براي تهيه پودر بتن و آمـادهسازي آن از دستور ASTM C1152 (يون كلرمحلول در اسيد) و يا ASTM C1218 (يون كلر محلول در آب)استفاده ميشود. در اين آزمايش از روش پتانسيو متري براي تيتر كردن با محلول نيتراتنقره استفاده مي شود. اين روش بسيار دقيق است و تا كنون روش ديگري با اين دقتابداع نشده است.

معمولاً نتيجه اين آزمايش به صورت درصد يون كلر در بتن ويا درصد يون كلر بتن نسبت به وزن سيمان گزارش     مي گردد. محدوديت يون كلر در بتن اوليه و ياگزارش يون كلر بتن قديمي، به صورت درصد نسبت به وزن سيمان بيان مي شود و بايد مشخصگردد طبق كدام روش (محلول در اسيد يا محلول در آب) انجام شده است.

براساسنتيجه حاصله، پروفيل يون كلر رسم مي گردد. محور افقي عمق نمونه (متوسط) و محورقائم درصد يون كلر است.

باتوجه به نتايج حاصله و ميزان يون كلر اوليه در بتن طبق قانون دوم Fick،مي توان ضريب نفوذپذيري (انتشار) بتن در برابر يون كلر را بدست آورد (DiffusivityCoeficient). اين ضريب با ديمانسيون L²/T بيانميشود. حل معادلات مربوط به قانون دوم فيك با تقريب ها و روش هاي خاص انجام مي شودكه نتايج متفاوتي را بدست مي دهد. افزايش ضريب انتشار نشانه نفوذپذيري بيشتر بتندر برابر يون كلر است.

q      آزمايش درجه نفوذ (مقاومت) بتن در برابر يون كلر

طبقAASHTO T259 كه يكي از قديمي ترين روش هاي آزمايش مربوطبه نفوذ يون كلر مي باشد صرفاً مقاومت و درجه نفوذ در برابر يون كلر بدست مي آيد ونمي تواند معيار كمي براي عمر مفيد بهره برداري از قطعه را ارائه دهد. نمونه هايبتن چهار دال به ابعاد 305×305 ميلي متر و ضخامت 76 ميلي متر است در اين روش بالاينمونه هاي بتني پس از 28 روز (يا هر سن مورد نظر) در حدود 3 ميلي متر سائيده شده ويك حوضچه كوچك روي آن قرار مي گيرد. نمونه ها 14 روز در محيط مرطوب نگهداري و 14روز خشك شده است و سن 28 روزه دارند. در حوضچه محلول نمك طعام 3 درصد ريخته و 90روز در آن مي ماند. پس از 90 روز، دال ها خشك شده و نمك روي آن پاك مي شود. از دالها سه نمونه بايستي از عمق هاي 6/1 تا 13 ميلي متر و 13 تا 25 ميلي متر تهيه شود وطبق AASHTO T260 مقدار يون كلر آن بدست آيد.

مقدارمتوسط يون كلر در هر عمق مورد نظر بايد تعيين شود (قبل از نفوذ يون كلر و پس ازآن). اختلاف اين دو بايد محاسبه شود. مقدار متوسط يون كلر جذب شده و حداكثر آنبايد گزارش گردد.

q      آزمايش شاخص الكتريكي قابليت مقابله بتن در برابر نفوذيون كلر

درآزمايش ASTM C1202 مقدار جريانالكتريكي عبوري از استوانه ها با مغزه هاي بتني به قطر 102 ميلي متر و ضخامت 51ميلي متر در مدت 6 ساعت با اختلاف پتانسيل ثابت 60 ولت (جريان مستقيم) بدست ميآيد. يك نمونه در محلول نمك طعام و ديگري در سود سوز آور قرار دارد. مقدار كلجريان برحسب كولمب نمايانگر مقاومت بتن در برابر نفوذ يون كلر است و به صورت زيرطبقه بندي مي شود.

درآيين نامه پايايي ايران حداكثر مقدار جريان بسته به شرايط حاكم بر محيط 3000-2000كلمب داده شده است.

q      نفوذ آب تحت فشار

دراين روش نمونه مكعبي به مدت معيني تحت فشار معين در معرض نفوذ آب قرار مي گيرد وسپس مقدار نفوذ آب بر حسب ميلي متر در بتن خشك پس از شكستن آن بدست مي آيد. روشآلماني و اروپايي تفاوت هاي مختصري با يكديگر دارند. آيين نامه پايايي ايرانحداكثر نفوذ آب را در شرايط محيطي مختلف جنوب كشور 50-10 ميلي متر داده است.

q      نفوذ هوا تحت فشار

دراين آزمايش نمونه استوانه اي با قطر و ارتفاع مشخص تحت فشار هوا يا گازهاي خاصقرار مي گيرد و ميزان نفوذ اين گازها اندازه گيري مي شود و ضريب نفوذپذيري بدست ميآيد.

بهجاي هوا يا گاز از نفوذ جيوه نيز در بتن بهره گيري مي شود. اين آزمايش ها به وسايلخاصي احتياج دارد و در ايران رايج نيست.

درپايان همان گونه كه ديده مي شود آزمايش هاي متعددي براي كنترل دوام بتن بهويژه  در برابر يون كلر ابداع شده است كهبخشي از آن ها در ايران رايج تر مي باشد. آزمايش هاي ديگري نيز در كشورهاي مختلفدنيا مانند ژاپن و كشورهاي اسكانديناوي وجود دارد و هنوز اين آزمايش ها در مراحلگسترش و توسعه هستند. از جمله مشكلات كار اين است كه هنوز ارتباط دقيقي بين نتايجآزمايش ها و بحث خوردگي بدست نيامده است تا بتوان عمر قطعه را تعيين كرد. ضريبنفوذ يون كلر و يا  آزمايش هاي شدت خوردگياز همه آزمايش ها كاربردي تر هستند و مي توان بر اساس آن ها عمر را تخمين زد.

بااين حال خوردگي نياز به سه عنصر يون كلر، رطوبت و اكسيژن دارد و وجود هر كدام بهتنهايي نمي تواند خوردگي در ميلگرد بتن بوجود آورد. برخي معتقدند  قليائيت بتن نيز در شروع خوردگي موثر است كهمنطقي به نظر مي رسد بنابراين با نتايجي كه از اين آزمايش ها بدست مي آيد نمي تواندقيقاً دوام را تخمين زد.

توصيهمي شود تا دستيابي به پيشرفت هاي علمي بيشتر در اين زمينه از ضوابط آئين نامه اياستفاده گردد. سعي شده است نرم افزارهايي براي تخمين عمر سازه هاي بتن مسلح تهيهشود كه در آن ها اطلاعات جغرافيايي و محيطي وجود دارد و با دادن اطلاعاتي در موردقطعه، ميلگرد و بتن موجود (خصوصيات بتن شامل نوع سيمان، نسبت آب به سيمان، عيارسيمان و افزودني ها) بتوان عمر سازه را حدس زد. در ايران نيز اقداماتي براي تهيهاين نرم افزار با توجه به شرايط محيطي موجود و اطلاعات ديگر محلي و داده هاي لازمدر حال انجام است و سعي مي شود نقايص نرم افزارهاي قبلي اصلاح گردد.