دستگاه Resiman؛ ابزاری برتر برای تعیین مقاومت الکتریکی بتن

اندازه‌گیری مقاومت الکتریکی بتن برای کنترل کیفی و ارزیابی دوام آن انجام می‌شود و اکثر تکنیک‌های تست مقاومت الکتریکی به دنبال سنجش و بیان خواص رسانایی ریزساختار بتن به شکل عددی هستند. دوام بتن تا حد زیادی به خواص ریزساختاری آن مثل توزیع اندازه منافذ و شکل اتصالات بستگی دارد. یک شبکه با منافذ ظریف‌تر، با اتصال کمتر، باعث نفوذپذیری کمتر می‌شود و به طور کلی، ریزساختار متراکم در مقایسه با ساختار متخلخل، دوام بهتری دارد. در ادامه روش تعیین مقاومت الکتریکی بتن با Resiman را شرح می‌دهیم.

مقاومت الکتریکی بتن چیست؟

مقاومت الکتریکی بتن پارامتر مهمی است که برای توصیف دوام سازه‌های بتنی و خطر خوردگی آرماتور استفاده می‌شود. تعیین این پارامتر همچنین برای طراحی سیستم‌های تعمیر الکتروشیمیایی و نظارت بر اثربخشی تعمیرات ضروری است. سرعت خوردگی با سهولت عبور یون‌ها از بتن از مناطق کاتدی به آندی کنترل می‌شود.

مقاومت الکتریکی (ρ) یک مشخصه ذاتی مواد بتنی است که مستقل از هندسه نمونه آزمایشی است. مقاومت از طریق اندازه‌گیری مقاومت الکتریکی (R) در یک مدار طراحی شده مناسب، و اعمال ضریب هندسی خاص (γ) محاسبه می‌شود. به طور کلی، مقاومت الکتریکی بتن را می‌توان به عنوان توانایی بتن برای مقاومت در برابر انتقال یون‌های تحت یک میدان الکتریکی توصیف کرد. برای این منظور، اندازه‌گیری مقاومت می‌تواند برای ارزیابی اندازه و میزان اتصال متقابل منافذ استفاده شود. دو نوع مقاومت الکتریکی بتن وجود دارد: سطحی و حجمی. این دو روش محبوب برای تخمین نفوذپذیری و دوام مورد استفاده قرار می‌گیرند.

تعیین مقاومت الکتریکی بتن با دستگاه Resiman

در سال‌های اخیر برای تعیین مقاومت الکتریکی بتن، متخصصان ایرانی دستگاهی با نام تجاری رزیمان ابداع کرده‌اند. این دستگاه یک ابزار آزمایشگاهی برای تعیین سریع، آسان و دقیق مقاومت الکتریکی سطحی و حجمی بتن است. یکی از موارد استفاده این دستگاه، سنجش نفوذپذیری کلرید در بتن مطابق با استانداردهای AASHTO T358 و ASTM است.

روش‌های سنجش مقاومت الکتریکی بتن

دوام بتن به خواص ریزساختار آن مانند توزیع اندازه منافذ و شکل اتصالات بستگی دارد. بیشتر تکنیک‌های مقاومت الکتریکی تلاش می‌کنند مقاومت ریزساختار بتن را تعیین کنند. اما اندازه‌گیری مقاومت بتن دشوارتر از آن چیزی است که به نظر می‌رسد؛ چون بتن یک ماده متخلخل است و بسته به درجه اشباع، خواص الکتریکی آن از عایق (بتن خشک)، به رسانا (بتن اشباع) تغییر می‌کند. مقاومت الکتریکی ذاتی بتن تحت تاثیر پارامترهای زیر است:

• قابلیت اتصال منافذ
• تخلخل و رسانایی محلول منافذ
• میزان رطوبت
• درجه حرارت

دلیل دیگری که به پیچیدگی اندازه‌گیری‌ها کمک می‌کند، ویژگی‌های خازنی بتن در حالت مرطوب است. محققان تکنیک‌های مختلفی برای تست، توسعه داده‌اند که در میان آنها دو آزمون بسیار محبوب شده است: روش چهارنقطه‌ای و روش محوری. البته یک روش قدیمی نیز برای این کار وجود داشته که به تست نفوذپذیری سریع کلرید موسوم است. در ادامه به توضیح کوتاه هر یک از این سه روش می‌پردازیم.

تست نفوذپذیری سریع کلرید

یک مثال بسیار خوب از شیوه‌های قدیمی در کنترل کیفیت بتن، استفاده متداول از آزمایش مقاومت فشاری به عنوان روشی برتر برای اهداف کنترل کیفیت است. مقاومت فشاری در بتن لزوما آزمونی برای دوام بتن نیست. تنها روشی که در برخی از پروژه‌های بزرگ به کار می‌رود، استفاده از تست نفوذپذیری سریع کلرید است که با نام آزمون RCP نیز شناخته می‌شود.

آزمون RCP یک روش پذیرفته شده برای ارزیابی دوام مصالح بتن است. در این آزمایش، بار الکتریکی عبوری از بتن به عنوان نشانه‌ای از توانایی بتن در مقاومت در برابر نفوذ یون کلرید استفاده می‌شود. از آنجا که مقاومت با میزان رطوبت متفاوت است، استاندارد پذیرفته شده اندازه‌گیری در شرایط آزمایشگاهی در شرایط کاملا اشباع (اما خشک سطحی) 28 روز است. از این‌رو، این آزمایش باید بر روی نمونه‌های اشباع 28 روزه انجام شود. البته این کار به آمادگی زیادی نیاز دارد و انجام آزمون حداقل 6 ساعت طول می‌کشد. از سوی دیگر، آماده‌سازی این آزمون نیز بسیار زمان‌بر است.

روش چهارنقطه‌ای

روش چهارنقطه‌ای برای اندازه‌گیری مقاومت الکتریکی بتن از چهار الکترود استفاده می‌کند. آرایش الکترودها معروف به آرایه Wenner است و از چهار الکترود تشکیل شده است که روی سطح بتن و در فواصل مساوی قرار می‌گیرند.

الکترودهای بیرونی جریان الکتریکی متناوب را در بتن ایجاد می‌کنند و الکترودهای داخلی پتانسیل القایی را اندازه‌گیری می‌کنند. سپس مقاومت با تقسیم کردن اختلاف پتانسیل بر مقدار جریان محاسبه می‌شود. این روش یک آزمون غیرمخرب است به دلیل سرعت و سادگی ذاتی آن، برای آزمایش میدانی گزینه‌ای عالی است. روش چهارنقطه‌ای یکی از روش‌های قابل استفاده برای تعیین مقاومت الکتریکی بتن در دستگاه Resiman به‌شمار می‌رود.

روش محوری برای سنجش مقاومت الکتریکی بتن

از روش محوری برای اندازه‌گیری مقاومت الکتریکی حجمی بتن استفاده می‌شود. در این تکنیک نمونه بتن بین دو الکترود به شکل دو صفحه فلزی موازی قرار می‌گیرد و پس از اعمال جریان الکتریکی متناوب، اختلاف پتانسیل میان دو الکترود اندازه‌گیری می‌شود.

برای ایجاد تماس بین صفحات الکترود و سطح بتن معمولا از یک اسفنج مرطوب استفاده می‌شود. از آنجایی که جریان از حجم بتن عبور می‌کند، این تکنیک نشان‌دهنده بهتر مقاومت الکتریکی بتن است. همچنین انجام این آزمون در آزمایشگاه بسیار ساده است؛ اما به‌عنوان یک روش میدانی چندان مناسب نیست. روش محوری نیز یکی از روش‌های قابل استفاده برای تعیین مقاومت الکتریکی بتن در دستگاه Resiman است.

همانطور که دیدیم، مقاومت الکتریکی بتن یکی از پارامترهای تاثیرگذار در میزان دوام بتن به‌شمار می‌رود. تعیین مقاومت الکتریکی بتن با دستگاه Resiman بینش‌های ارزشمندی در مورد دوام طولانی‌مدت بتن ارائه می‌دهد. میزان مقاومت الکتریکی بتن اشباع با نفوذپذیری و مقادیر انتشار کلرید ارتباط مستقیم دارد.