נסיוני כדי לקבוע את ערך הסף כלוריד עבור קורוזיה בדגימות שנלקחו מבני בטון מזוין

המטרה הכוללת של שיטה זו היא למדוד את ערך סף הכלוריד המהווה פרמטר חיוני, המאפיין את יכולתו של בטון לעמוד בפני קורוזיה. פרמטר זה נחוץ בכל המודלים הנוכחיים כדי לחזות קורוזיה הנגרמת על ידי כלוריד בבטון. בעוד שידוע היטב שערכי סף כלוריד תלויים מאוד בגורמים כגון חומרים המשמשים, מקובל להסתמך על ערכים כלליים שנקבעו בתקנים או בספרי לימוד.

היתרון העיקרי של השיטה שלנו הוא שהיא מאפשרת בדיקה של מבני הנדסה אזרחית. זה דומה לשיטות המבוססות לבדיקת תכונות מכניות כמו חוזק בטון. על ידי בדיקת דגימות ממבנים, אנו מבטיחים תנאים אמיתיים המשפיעים מאוד על ערכי סף הכלוריד.

כדוגמה, ממשק בטון הפלדה שלא ניתן לחקות באופן מייצג בדגימות המיוצרים במעבדה. התחל בבחירת אזורי בדיקה במבנה הבטון כמתואר בפרוטוקול הטקסט. אתר את מוטות הפלדה המחזקים בבטון באמצעות מכשיר סריקה ידני לא הרסני הידוע בכינויו גלאי פלדה מחזק.

הזז את גלאי הפלדה הן בכיוונים אופקיים והן אנכיים על פני משטח הבטון בתוך אזור הבדיקה. בעזרת גיר סמנו כל מוט פלדה מחזק באופן זמני בצורת רשת על משטח הבטון. בחר את המיקומים לקידוח ליבה של ליבות בקוטר של 150 מילימטרים לפחות.

סמן ותייג אותם על משטח בטון. קדחו את ליבות הבטון המכילות את קטע פלדת החיזוק על פי נהלים ותקנים מקובלים. לאחר הקידוח, הסר את ליבת הבטון מהמבנה למשל, באמצעות אזמל.

לבסוף, עטפו את הליבה בנייר כסף מסוג דיפוזיה כדי לשמור על תנאי הלחות במהלך ההובלה למעבדה. צמצם את כיסוי הבטון בחזית, שהוא הצד החשוף במקור על ידי חיתוך יהלום מקורר מים. כוונו לעובי כיסוי בטון סופי של הדגימה בטווח של 15 עד 20 מילימטרים.

לאחר מכן, צור חיבור כבל והגן על קצות מוט הפלדה המחזק מפני התחלת קורוזיה כוזבת במהלך בדיקת החשיפה. לשם כך, השתמש תחילה במקדחת ליבה בקוטר פנימי מעט גדול יותר מקוטר מוט הפלדה המחזק כדי להסיר את הבטון סביב הפלדה בכל קצה מוט באורך מרבי של 10 מילימטרים. מגרדים את שאריות משחת המלט הנצמדת למשטח הפלדה בעזרת כלים מתאימים.

לאחר מכן, קדחו חור קטן באחד מקצוות מוטות הפלדה והשתמשו בבורג הקשה עצמית מתכתי כדי לקבע זיז כבל למוט הפלדה. מלאו את הפער שנוצר סביב שני קצוות מוטות הפלדה במשחת מלט צפופה, טיט או דיס, על ידי יציקת השפלה בזהירות לתוך החורים. מצפים גם את זיז קצה הבורג של חיבור הכבל.

ההליך שתואר זה עתה הוא חיוני כדי למנוע התחלת קורוזיה כוזבת. מה שאומר, קורוזיה בקצות מוט הפלדה. כדי להגביל את שטח הפנים החשוף, יש לצפות את המשטח הרוחבי של הליבה בשרף אפוקסי, לצפות גם את קצות מוט הפלדה המחזק ואת חיבור הכבל.

עם אותו שרף אפוקסי, מצפים את חלקי הקצה של משטח הבטון החשוף בצד הליבה, שהיה בעבר הקרוב ביותר למשטח הבטון המבני. השאירו אורך חשוף לא מצופה של 60 עד 80 מיליליטר לאורך מוט הפלדה בצד זה. הנח את כל הדגימות במיכל כשצד הדגימה מציג 15 עד 20 מיליליטר עובי מכוסה בטון, פונה כלפי מטה.

הרכיבו את הדגימות על חללים קטנים כדי לאפשר חשיפת התמיסה לדגימות מהצד התחתון שלהן. לאחר מכן, הנח את אלקטרודת הייחוס בתמיסת החשיפה. חבר את כל הדגימות לאוגר נתונים אוטומטי, שיכול למדוד בנפרד את הפוטנציאל של מוטות הפלדה המחזקים לעומת אלקטרודת הייחוס הנפוצה.

מלאו את המיכל במי ברז עד לרמה בה כל הצדדים התחתונים של דגימות הליבה נמצאים במגע עם התמיסה, אך הם אינם שקועים לחלוטין. שמור על מגע בין אלקטרודת הייחוס לתמיסת החשיפה, התחל מיד רישום נתונים על ידי מדידת הפוטנציאלים של כל הדגימות לעומת אלקטרודת הייחוס. לאחר שבוע עד שבועיים בתמיסה נטולת כלוריד, החלף את תמיסת החשיפה בתמיסה המוכנה של 3.5 נתרן כלורי לפי משקל.

המשך לעקוב אחר הפוטנציאל של הדגימות ובדוק באופן קבוע את מצב הקורוזיה של כל דגימה על ידי הערכת ההתפתחות המתועדת של הפוטנציאלים לאורך זמן של כל דגימה ועל ידי התחשבות בקריטריון להתחלת קורוזיה. לאחר 60 יום, הגדל את ריכוז הנתרן הכלורי בתמיסה ל -7% לפי משקל. לאחר 120 יום, הגדל את ריכוז הנתרן הכלורי בתמיסה ל -10% לפי משקל.

לאחר מכן, שמור על ריכוז הכלוריד ברמה זו. בכל פעם שאתה מעריך את פוטנציאל הפלדה הרשום במהלך החשיפה, השתמש בשני הקריטריונים הללו להתחלת קורוזיה, כדי לבדוק את מצב הקורוזיה של כל דגימה. הקריטריון הראשון הוא ירידה פוטנציאלית של יותר מ-150 מילי-וולט מהרמה הפסיבית בפרק זמן של חמישה ימים או פחות.

הקריטריון השני, הוא שבמהלך 10 הימים הבאים, הפוטנציאל נשאר יציב ברמה השלילית שהושגה, יורד עוד יותר, או מתאושש במקסימום של 50 מילי-וולט. לאחר עמידה בקריטריון זה להתחלת קורוזיה, הסר מיד את הדגימה מתמיסת החשיפה. תעד את הזמן עד להתחלת קורוזיה של הדגימה.

כדי להתחיל בניתוח דגימה, ראשית, פצל את הדגימה כדי להסיר את מוט הפלדה. חותכים את ליבת הבטון מהצד האחורי שלה, בעזרת להב חיתוך יהלום מקורר מים. ודא שהקטע מאונך למשטח האחורי ומיושר במקביל למוט הפלדה המחזק.

כדי למנוע פגיעה במוט הפלדה, וודאו שעומק החיתוך לא יגיע לפלדה. שמור כ-10 מילימטרים למרווח בטיחות. הכנס אזמל או כלי דומה ופצל את ליבת הבטון לשני חצאים כדי לחלק את הבטון סביב מוט הפלדה.

הסר בעדינות את מוט הפלדה המחזק מבטון, זה משאיר את שני חצאי דגימת הבטון עם טביעות מוט הפלדה. תעד מיד את המראה החזותי של ממשק בטון הפלדה על ידי בחינת משטח הפלדה וטביעות מוט הפלדה בבטון. כדי לבצע את ניתוח הכלוריד ולקבוע תכולת כלוריד קריטית, הסר את החלקים שצופו אפוקסי באמצעות חיתוך יהלום מקורר מים בשני חצאי ליבת הבטון.

מהמנסרות המתקבלות, הסר את הבטון ואת אזור הכיסוי, באמצעות ציפוי יהלום מקורר מים עד למוט הפלדה. לאחר מכן, טוחנים את הבטון ואוספים את אבקת הטחינה. עובי שלב השחזה הזה הוא ארבעה מילימטרים.

יבש את דגימות אבקת הבטון שהתקבלו ב-105 מעלות צלזיוס למשקל קבוע. לאחר מכן, חשב את הממוצע של שני הערכים. תעד את תוצאת ניתוח הכלוריד, שהיא תכולת הכלוריד הקריטית עבור הדגימה הספציפית.

הקפד לציין אם הערך מתבטא במונחים של אחוזים לפי משקל בטון או לפי משקל מלט. איור זה מציג דוגמה לפוטנציאל פלדה המנוטר במהלך חשיפה לכלוריד במעבדה. הפוטנציאל עשוי לרדת משמעותית, תוך זמן קצר מאוד, אך ייתכן שתהליך הקורוזיה לא יתפשט בצורה בלתי יציבה, מה שמתברר עקב עליית הפוטנציאל לקראת הרמה הפסיבית הראשונית שלו.

בסביבות 60 יום של חשיפה, הפוטנציאל יורד לבסוף ביותר מ-150 מילי-וולט ונשאר ברמה השלילית למשך 10 ימים. לפיכך, הקריטריון לפיצול המדגם מתקיים. איור זה מציג דוגמה לנקודת הקורוזיה הנראית ויזואלית על מוט הפלדה לאחר פיצול הדגימה.

תוצאות מייצגות לתכולת הכלוריד הקריטית התקבלו ממנהרה בת יותר מ-40 שנה באלפים השוויצריים. הגרף מציג את התוצאות מ-11 ליבות בטון, ובכך מניב את ההתפלגות הסטטיסטית של תכולת הכלוריד הקריטית עבור האיבר המבני שנחקר. בניגוד לחוויות אמפיריות ממבנים, ששאפו להגדרה המתקבלת לאחר התחלת קורוזיה.

שיטה זו יכולה למדוד ערכי סף כלוריד עבור איברים מבניים או מבנים ספציפיים לפני שמתרחשת השפלה קורוזיה. בהשוואה לנוהג נפוץ של שימוש בערכי סף כלוריד קבועים, יישום השיטה שלנו בפרקטיקה הנדסית, ישפר את הדיוק של הערכות המצב ואת כוח החיזוי של מודלים לניתוח השירות הנותר של מבנים.