الاختبارات الكيميائية المختلفة على الهياكل الخرسانية

ما هي الاختبارات الكيميائية المختلفة على الهياكل الخرسانية؟

يُقترح دائمًا العديد من الطرق لقياس معالم وثيقة الصلة بتقييمات التآكل أو تنبؤات الهياكل الخرسانية المسلحة، مع الميزة الرئيسية للسماح باختبار العينات من الهياكل الهندسية. فهذا يضمن ظروفًا حقيقية في الواجهة الخرسانية الفولاذية، والتي تُعد ضرورية لتجنّب القطع الأثرية للعينات المصنوعة في المختبر.

يُعد تآكل الفولاذ في الخرسانة، الناجم عن تغلغل الكلوريدات في الخرسانة، السبب الأكثر شيوعًا للتدهور المبكّر للهياكل الخرسانية المسلحة والمسبقة الإجهاد، وبالتالي يمثّل أحد أهم التحديات في الهندسة المدنية. تمتلك البلدان الصناعية عادةً مخزونًا كبيرًا من البُنى التحتية الخرسانية القديمة.

هذه البُنى التحتية قد تم بناؤها في النصف الثاني من القرن الماضي، وبالتالي لها تاريخ من عدة عقود من التعرض للمناخ البحري أو أملاح التذويب المستخدمة على الطرق. حيث تشكّل القدرة على تقييم حالة هذه الهياكل بشكل موثوق، أيّ مخاطر التآكل والأساس لتخطيط أعمال الصيانة وإدارة البنية التحتية بشكل عام.

يمكن أن يوفر التحليل الكيميائي للخرسانة معلومات مفيدة للغاية فيما يتعلق بأسباب فشل الخرسانة. كما أن الاختبارات الكيميائية التي يتم إجراؤها بشكل متكرر على الهياكل الخرسانية هي:

1. اختبار عُمق الكربنة.
   
2. اختبار محتوى الكلوريد.
   
3. اختبار محتوى الأسمنت.
   
4. اختبار محتوى الكبريتات.
   
5. اختبار نوع الاسمنت.
   
6. اختبار المحتوى القلوي.
   

1- اختبار الكربنة على الهياكل الخرسانية:

يتم إجراء هذا الاختبار لتحديد عُمق الخرسانة المتأثرة بسبب الهجوم المشترك لثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي والرطوبة ممّا يؤدي إلى انخفاض مستوى قلوية الخرسانة. حيث يستخدم رذاذ محلول 0.2% من الفينول فثالين كمؤشر للأُس الهيدروجيني للخرسانة. كما يشير تغيير لون الخرسانة إلى اللون الوردي إلى أن الخرسانة تتمتع بصحة جيدة، حيث لا يحدث أي تغيير في اللون، فهذا يوحي بالخرسانة المتأثرة بالكربنة.

يتم إجراء الاختبار عن طريق حفر حفرة على سطح الخرسانة على أعماق مختلفة لتغطية سماكة الخرسانة، وإزالة الغبار عن طريق نفخ الهواء، ورش الفينول فثالين مع حقنة الطبيب وإبرة على هذه الخرسانة المكسورة المحفورة حديثًا وملاحظة التغير في اللون.

ويتم تقدير عُمق الكربنة بناءً على التغيير في ملف تعريف اللون. كما يمكن تحديد قيمة الأُس الهيدروجيني عن طريق تحليل عينات الملاط التي تم جمعها عن طريق الحفر من الموقع، وحلها في الماء المقطّر وبالتالي المعايرة في المختبر.

2- اختبار محتوى الكلوريد على الهياكل الخرسانية:

يمكن تحديد محتوى الكلوريد من العينات المكسورة أو العينات الأساسية للخرسانة. وفي المقام الأول، يعتبر مستوى الكلوريد بالقرب من الواجهة الخرسانية الفولاذية ذا أهمية قصوى. الكلوريد الموجود في الخرسانة ثابت (غير قابل للذوبان في الماء) وكذلك خالي (قابل للذوبان في الماء).

على الرغم من أن أيونات الكلوريد القابلة للذوبان في الماء، مهمة من وجهة نظر مخاطر التآكل، إلا أنه يتم تحديد محتوى الكلوريد الكلي القابل للذوبان (الثابت والحر) ومقارنته بالقيم المحددة المحددة للخرسانة لتقييم مخاطر التآكل في الخرسانة.

يتم تحديد إجمالي الكلوريد القابل للذوبان في الحمض وفقًا لطريقة تحديد الكلوريد القابل للذوبان في الماء والحمض القابل للذوبان في الملاط والخرسانة، بينما لتقييم الكلوريدات الذائبة في الماء، ويتكون الاختبار من الحصول على المستخلصات المائية، وإجراء تجربة معايرة قياسية لتحديد محتوى الكلوريد القابل للذوبان في الماء ويتم التعبير عنه بواسطة كلوريد قابل للذوبان في الماء معبرًا عنه بوزن الخرسانة أو الأسمنت.

تُعطي الطريقة متوسط ​​محتوى الكلوريد في منطقة الغطاء. علاوة على ذلك، فإنّ ملف تعريف الكلوريد عبر سُمك الغطاء سيكون قياسات أكثر فائدة حيث يمكن أن يساعد ذلك في إجراء تقدير تقريبي لمعدل انتشار محتوى الكلوريد. يتضمن أحد التطورات الحديثة للاختبار الميداني لمحتوى الكلوريد استخدام القطب الكهربي الحساس لأيون الكلوريد.

يُعرف هذا تجاريًا باسم مجموعة اختبار الكلوريد السريع . يتكون الاختبار من الحصول على عينات من المسحوق عن طريق الحفر وجمعها من أعماق مختلفة (كل 5 مم)، وخلط العينة (التي يبلغ وزنها حوالي 15 جرامًا) مع سائل استخراج كلوريد خاص، وقياس الجهد الكهربائي للسائل بواسطة أيون الكلوريد أقطاب كهربائية انتقائية.

بمساعدة الرسم البياني للمعايرة المتعلّق بالإمكانات الكهربائية ومحتوى الكلوريد، يمكن تحديد محتوى الكلوريد في العينات مباشرة. بناءً على التحليل الكيميائي، يمكن تحديد المواقع المعرضة للتآكل وفقًا للإرشادات الواردة في الجدول 1.

الجدول 1: إرشادات لتحديد المواقع المعرضة للتآكل بناءً على التحليل الكيميائي.