اختبارات صدأ الحديد

خ 13 : قياس القابلية الكهربية:  ELECTRICAL POTENTIAL ( THE HALF – CELL )

الغرض من الاختبار :

التحقق من أسياخ التسليح التي فقدت طبقة الحماية السلبية
فأسياخ صلب التسليح السليمة المدفونة في الخرسانة والتي لم يصبها صدأ تكون في حالة حماية سلبية Passive protection- انظر قسم 2-2-6 من الباب الرابع - أي تكون مغطاة بطبقة رقيقة جدا من اكسيد الحديد تحميها من الصدأ ونتيجة فقد قاعدية alkalinity الخرسانة المحيطة بالاسياخ - لاسباب متعددة مثل وجود الكلوريدات او التفاعل مع ثاني أكسيد الكربون - تفقد هذه الطبقة الحامية ، والقابلية الكهربية للصلب المحمي بهذه الطبقة مختلفة عن قابلية الصلب غير المحمي والقابل للصدأ .

طريقة اجراء الاختبار :

ولقياس القابلية الكهربية للصلب لابد من عمل وصلات كهربية بصلب التسليح وبالخرسانة المحيطة به ، ويجب الا تكون هذه الخرسانة جافة تماما ، ويتم عمل الوصلة الكهربية مع صلب التسليح ببساطة بالكشف علي جزء من السيخ وتوصيل السلك به ، اما الوصلة الكهربية الخاصة بالخرسانه فلابد من عملها عن طريق الكتروليت – المنحل بالكهرباء - Electrolyte يعمل علي بلل سطح الخرسانة وبلل الموصل conductor في نفس الوقت ، هذا الموصل يكون متصلا بالسلك الثاني – شكل (3-31) – ويتم تجميع الالكتروليت والموصل معا في مسبر واحد Probe ، بحيث يوضع ملتصقا بسطح الخرسانة ، هذاالمسبر هو ما يعرف بنصف الخلية Half cell ، حيث النصف الاخر للخلية هو صلب التسليح والخرسانة ، ونصفا الخلية معا يكونان خلية كهربية كاملة تنتج قابلية كهربية يمكن قياسها عن طريق جهاز لقياس الفولت ذي ممانعة عالية لاتقل عن 10ميجا أوم High impedance millivoltmeter .
وتعتبر نصف الخلية المحتوية علي نحاس ومحلول مشبع بكبريتات النحاس هي أكثر الانواع انتشارا في اختبارات الخرسانة ، ولكن يمكن استخدام مواد اخري كالفضة وكلوريد الفضة مثلا ، وكل نصف خلية تولد القابلية الكهربية الخاصة بها والمختلفة عن أي نصف خلية أخري حسب نوع المواد المستخدمة ، والقابلية الكهربية لصلب التسليح بالنسبة لماء المسام الداخلية في الخرسانة بالاضافة الي القابلية الكهربية لنصف الخلية تكون القابلية الكهربية الكلية التي يجري قياسها بجهاز قياس الفولت الدقيق ، وعند تسجيل قراءة القابلية الكلية لابد من الاشارة الي مادة نصف الخلية ، فمثلا قراءة 0.42 فولت تسجل هكذا 0.42 ) فولت - نحاس / كبريتات نحاس )

ولعمل مسح لمساحات كبيرة يمكن تركيب عدة انصاف خلايا علي قضيب طويل – شكل ( 3-31 ) – وجهاز " الباحث عن المسار " هو جهاز من هذا النوع حيث يستخدم منظم المعلومات Data processor مع جهاز تسجيل لربط القابلية الكهربية المتساوية للنقاط المختلفة علي سطح الخرسانة .



ويظن البعض أنه من الممكن اكتشاف صلب التسليح الذي بدأ يصدأ عن طريق قياس القابلية الكهربية ، ولكن الخبراء أكدوا عدم امكانية ذلك ، وانما يمكن مقارنة حالة صلب التسليح في المناطق المجاوره من الخرسانة لتحديد الصلب الذي فقد الحماية السلبية ، ويجب الحذر هنا من أن الخرسانة الجافة جدا قد تكون مقاومتها الكهربية عالية لدرجة أن قياس القابلية الكهربية قد لا تبين أن الصلب فقد طبقته الحامية وفي هذه الحالة يعطي الاختبار نتائج غير دقيقة بأن هذا الجزء من الخرسانة المسلحة علي ما يرام .
خ14 : قياس المقاومة الكهربيةELECTRICAL RESISTIVITY          :                                                     

الغرض من الاختبار :

التحقق من وجود أسياخ صدأه في الخرسانة

ان صدأ صلب التسليح هو عملية كهروميكانيكية ، تعتمد علي حركة الايونات المشحونة كهربيا خلال ماء المسام الداخلية من القطب الموجب الي القطب السالب – انظر قسم 2-2-6من الباب الرابع – وحركة الايونات نفسها تجعل الخرسانة موصلة للكهرباء ، وقياس – مقاومة – الخرسانة للكهرباء يمكن ان يستخدم في قياس سهولة حركة تيار الصدأ نتيجة فرق القابلية الكهربية التي سببها الصدأ – كلما قلت مقاومة الخرسانة كلما كان ذلك دليلا علي وجود صدأ اكثر .

طريقة اجراء الاختبار :

مقاومة الخرسانة مرتبطة بمحتوي الرطوبة وبجودة الخرسانة وتتراوح بين 8000 الي 12000 أوم - سم  ،  ولكنها يمكن أن تقل لتصل الي 5000 أو تزيد لتصل الي 15000حسب الحالة  ،  ونتائج اختبار قياس المقاومة الكهربية حساس جدا للظروف التي يجري فيها ويتأثر بوجود أسياخ تسليح قريبة  ،  ولكن نتائج هذا  الاختبار يمكن استخدامها مع نتائج  اختبار القابلية الكهربية في تحديد المناطق الاكثر احتمالا أن بها صدأ والمناطق السليمه  ،  ولكن لا يمكن الوصول الي نتائج  دقيقة عن مدي الصدأ الحادث من نتائج هذين الاختبارين . 

وتقاس مقاومة الخرسانة عادة  بطريقة الاقطاب الاربعة  - شكل (3-33) – حيث يمرر تيار كهربائي بين القطبين الخارجيين ، ثم يقاس فارق القابلية الكهربية المتولد بين القطبين الداخليين  ،  حيث يعطي هذا الفارق مقياسا للمقاومة الكهربية   ،  ويستحسن استخدام تيار متقطع عند قياس المقاومة الكهربية لمنع حدوث استقطاب   ،  وتكون أنصاف خلايا مع ماء المسام الداخلية عند الاقطاب . 

خ 15 : جهاز الاندوبروب ENDOPROBE TEST                 :

الغرض من الاختبار :

تقدير درجة صدأ كابلات الشد السابق .

طريقة اجراء الاختبار :

يمكن فحص كابلات الشد السابق  غير المحقونة ungrouted prestressing tendons  أو سيئة الحقن بهذا الجهاز  ،  حيث يتم عمل فجوة صغيرة – 1 سم مثلا – في الخرسانة وفي مجري الكابل  ،  مع العناية الشديدة بعدم اتلاف صلب الشد السابق  ،  ثم يتم ادخال الاندوبروب من هذه الفتحة لفحص جودة الصلب والتحقق من عدم وجود صدأ به .

خ 16 : عمق التحول الكربوني TESTING FOR CARBONATION        :

                        

الغرض من الاختبار :

تحديد عمق الخرسانة السطحية التي فقدت قاعديتها .

شكل (3/33) قياس المقاومة الكهربية عن طريق اربعة اقطاب مدفونة في الخرسانة علي مسافات متساوية

ان تحديد مناطق الخرسانة السطحية التي فقدت قاعديتها نتيجة التفاعل مع ثاني أكسيد الكربون ( عمق التحول الكربوني ) – انظر قسم 2-2-6 من الباب الرابع – مفيد جدا في تحديد أين ومتي يمكن أن يحدث صدأ لاسياخ التسليح – عندما يصل التحول الكربوني الي الاسياخ نفسها – وأبسط طريقة لقياس القاعدية هي رش سطح الخرسانة المكسورة حالا من العضو المراد اختباره بمحلول كيميائي خاص يتغير لونه طبقا لدرجة قاعدية السطح المرشوش عليه  ،  وعادة ما يستعمل محلول الفينول فيثالين  phenolphthalein المذاب في الكحول لهذا الغرض  ، هذا المحلول يصبح لونه ورديا جدا  - يسهل ملاحظته -  عند ملامسته للخرسانة ذات القاعدية الطبيعية  (  PH = 12.5  -  13.5  ) , ويصبح لونه رماديا أو أزرق اذا فقدت الخرسانة قاعديتها بحيث لا تصبح قادرة علي حماية صلب التسليح   ( PH < 9  ) حيث يبدأ التغير في لون المحلول عند أس هيدروجيني  (  PH  ) يساوي حوالي 8.5  ويصبح اللون ورديا عند أس هيدروجيني يساوي   10 .

ويمكن اختبار العضو الخرساني نفسه  - وليس جزءا منه -  عن طريق كسر الخرسانة السطحية ثم رشه مباشرة بالمحلول  ،  وفي حالة الكمرات والاعمدة يمكن استخدام مطرقه لكسر جزء من ركن الكمرة أو العامود حتي صلب التسليح  ،  ثم يجري الاختبار مباشرة بعد كسر الخرسانة  ،  أما البلاطات والحوائط فلابد من استخدام آلة حادة مع المطرقه لعمل فجوة في الخرسانة ذات سطح مائل حتي صلب التسليح  ،  ثم يجري عليها الاختبار  .

خ 17 : محتوي الكلوريدات :            CHLORIDE CONTENT  

الغرض من الاختبار :

قياس محتوي أملاح الكلوريدات في الخرسانة المتصلدة .

ان محتوي الكلوريدات في الخرسانة عامل حاسم عند تحديد احتمالات صدأ صلب التسليح  ،  حيث ان وجود كمية بسيطة من الكلوريدات يمكن ان تؤثر تأثيرا سلبيا في طبقة الاكسيد التي تحمي الاسياخ من الصدأ - انظر قسم  2-2-6 من الباب الرابع .

طريقة اجراء الاختبار :

لسوء الحظ لا توجد مادة ترش علي سطح الخرسانة وتبين وجود الكلوريدات كما يبين محلول الفينول فيثالين وجود التحول الكربوني  ، ولكن توجد أجهزة تحليل بسيطة لاستعمالها في تحديد محتوي الكلوريدات في الموقع  ،  وهذه الاجهزة مفيدة رغم أنها لا تعطي نفس دقة التحاليل المعملية  ،  ولتحديد محتوي الكلوريدات للخرسانة المتصلدة يجب الحصول علي عينة منها  ،  اما بكسر قطع من الخرسانة أو بثقب حفرة فيها والحصول علي  تراب الخرسانة الناتج  ،  وفي حالة المنشآت البحرية التي يظهر الملح علي  سطحها فلابد من ازالة الاملاح السطحية أولا قبل أخذ العينات  ،  ويمكن عن طريق أخذ تراب الخرسانة من أعماق مختلفة بطريقة منفصلة  ،  تحديد محتوي الكلوريدات عند كل عمق من هذه الاعماق ومدي تغير محتوي الكلوريدات مع العمق  ،  وأخذ العينات عن طريق المثقاب وتجميع تراب الخرسانة هو وسيلة سريعة وبسيطة تتيح الحصول عينات كثيرة ونتائج لمحتوي الكلوريدات في نقاط متعددة وعلي أعماق مختلفة  ،  ويمكن تجميع تراب الخرسانة في وعاء من البلاستيك أو المطاط  - كما يظهر من شكل  ( 3-34 ) .

وتعامل عينات الخرسانة بالاحماض لاذابة الاسمنت  ،  ثم يمكن تحديد محتوي الكلوريدات بالمعايرة مع نترات الفضة    silver nitrate  ))،وهناك أيضا أجهزة قياس أيونات الكلوريدات وأجهزة الاختبار السريعة بالموقع مثل جهاز ( quanta    hatch& )

ويختلف الخبراء حول دقة الطرق المختلفة لتحديد محتوي الكلوريدات  ،  ولكن لأن نسبة الكلوريدات يجب ألا تتعدي   1 %  من وزن الاسمنت فالتقدير التقريبي لمحتوي الكلوريدات يجب يمكن أن يكون كافيا للحكم علي مدي تأثير الكلوريدات علي صدأ الحديد  .

ولتحديد الكلوريدات التي تغلغلت من الخارج والكلوريدات الموجودة بالخلطة الاصلية  ،    فمن المفيد رسم شكل  تغير محتوي الكلوريدات مع العمق  ،  فالكلوريدات الموجودة أصلا يزيد محتواها مع العمق لمسافة بسيطة ثم يثبت  ،  أما الكلوريدات المتغلغلة من الخارج فيزيد محتواها مع العمق ثم يقل بسرعة بعد ذلك  -  كما هو مبين في شكل  (  3-35  )  -  وبرسم هذا الشكل يمكن الحكم علي مصدر الكلوريدات  .

التصنيف : هندسي