بررسی جذب آب بتن سبکدانه با لیکا

بکارگیری بتن های سبکدانه با لیکا برای مناطق بندری و سواحل کشور بویژه در حاشیه خلیج فارس و دریای عمان نیاز به مطالعه جدی دارد. پارامترهای مختلفی در این رابطه باید مورد توجه قرار گیرد. از جمله می توان به بررسی جذب آب این نوع بتن ها پرداخت. جذب آب حجمی اولیه 10 تا 60 دقیقه ، جذب آب حجمی نهائی 7 روزه ، جذب آب موئینه ، تعیین پارامترهای ثابت بتن ، ضریب جذب آب موئینه در حالت خشک شده در هوا.

- مقدمه

بکارگیری بتن های سبکدانه با لیکابرای مناطق بندری و سواحل کشور بویژه در حاشیه خلیج فارس و دریای عمان نیاز به مطالعه جدی دارد. پارامترهای مختلفی در این رابطه باید مورد توجه قرار گیرد. از جمله می توان به بررسی جذب آب این نوع بتن ها پرداخت. جذب آب حجمی اولیه 10 تا 60 دقیقه ، جذب آب حجمی نهائی 7 روزه ، جذب آب موئینه ، تعیین پارامترهای ثابت بتن ، ضریب جذب آب موئینه در حالت خشک شده در هوا و خشک شده در آون و ارتفاع موئینه برای بتن های سبکدانه سازه ای با لیکای ایران و با نسبت آب به سیمان کم در حالت های میکرو سیلیس دار و بدون میکرو سیلیس بدست آمده و با بتن سبکدانه غیر سازه ای و بتن معمولی مشابه مقایسه می گردد. همچنین ضریب همبستگی تعیین پارامترهای جذب آب موئینه مشخص شده است. برای بتن ها ، جذب آب مفهوم نفوذ پذیری را نشان می دهد و بویژه در مواردی که بتن دائما در معرض آب نمی باشد ، جذب آب موئینه می تواند از اهمیت برخوردار باشد.

2-روش تهیه نمونه ها

2-1- تعداد و نوع نمونه ها

برای بررسی بتن های سبکدانه سازه ای با لیکای از نظر جذب آب ، نمونه های مکعبی 10 سانتیمتری با نسبت های مورد نظر ساخته شد و مورد آزمایش قرار گرفت.

برای تعیین درصد جذب آب حجمی اولیه در زمانهای 10 و 20 و 60 دقیقه و درصد جذب آب حجمی 1 تا 7 روزه در دو حالت خشک شده در آون برای هر نوع مخلوط بتن ، 4 آزمونه مکعبی 10 سانتیمتری تهیه شد که دو آزمونه برای حالت خشک شده در هوا و دو آزمونه برای حالت خشک شده در آون بکار رفت. همچنین برای تعیین جذب آب موئینه و مشخص کردن حجم آب جذب شده در واحد سطح ( i ) در مدت 3 ، 6 ، 24 و 72 ساعت و در کنار آن پارامتر ثابت جذب C و پارامتر S ضریب جذب موئینه بتن با توجه به روند جذب آب موئینه در طول زمان ، 2 آزمونه مکعبی 10 سانتیمتری برای حالت خشک شده در هوا و دو آزمونه برای حالت خشک شده در آون بکار گرفته شد که جمعا 4 آزمونه را تشکیل می دهد.

2-2-شرایط نگهداری نمونه ها

آزمونه های بتنی پس از قالب گیری ، یک روز در قالب در زیر گونی چتائی مرطوب قرار گرفتند و پس از یک روز در تانک آب در دمای °c 22 به مدت 6 روز نگهداری گردید. آزمونه های 7 روزه به دو دسته تقسیم شدند و به مدت 14 روز در محیط آون با دمای °c 50 و محیط آزمایشگاهی با دمای °c20 تا °c 27 و رطوبت نسبی 40 تا 50 درصد قرار داده شدند. پس از این مدت هر دسته از آزمونه ها مورد آزمایش قرار گرفت.

2-3-شرایط آزمایش

نمونه های مربوط به آزمایش جذب حجمی در تانک آب قرار گرفت و در زمانهای 10 ، 20 و 60 دقیقه جذب آب اولیه حجمی ( سطحی ) تعیین گردید. سپس این کار ادامه یافت و در سنین 1 ، 2 ، 3 و 7 روزه و حتی در سنین 4 ، 5 و 6 روزه نمونه ها وزن شد و جذب آب حجمی نهائی تا ثابت شدن وزن نمونه بدست آمد ( طبق BS ) .

نمونه های مربوط به آزمایش جذب آب موئینه به نحوی روی ظرف محتوی آب حاوی لاجورد قرار گرفت که 10 میلیمتر آن همواره در آب بود و بقیه در هوا واقع شد. در سنین 3 ، 6 ، 24 و 72 ساعت نمونه ها توزین گردید ( طبق Rilem Cpc112 ) .

2-4مصالح مصرفی

برای ساخت نمونه ها از سیمان نوع 1 ، میکرو سیلیس تولید داخل ، شن لیکای تولید ایران با حداکثر اندازه 13 میلیمتر و ماسه لیکا با حداکثر اندازه 3 میلیمتر ، شن و ماسه معمولی معروف به خلیج و افزودنی فوق روان کتتده MS 432 استفاده شده است که در جدول مربوطه نوع مصالح مصرفی و مقادیر آنها در یک متر مکعب بتن متراکم تازه ، نسبت آب به سیمان و اسلامپ آنها ملاحظه می شود.

3-نتایج آزمایشها

نتایج آزمایشها در جدول زیر به صورت خلاصه ارائه می گردد.

همچنین نمودارها و منحنی هائی در رابطه با نتایج ارائه می شود.

4- نتیجه گیری

در مورد وجود یا عدم وجود میکروسیلیس نتیجه گیری می شود. میکروسیلیس مقدار جذب حجمی را کاهش می دهد ( هم برای نمونه های خشک شده در آون و هم برای نمونه های خشک شده در هوا )

در مورد نسبت آب به سیمان بتن سبکدانه سازه ای و اثر آن بر جذب آب نتیجه گیری می گردد. افزایش نسبت آب به سیمان موجب افزایش جذب آب حجمی می شود.

مقایسه بین نتایج بتن سبکدانه سازه ای و غیر سازه ای با بتن معمولی انجام می شود و مصرف بتن سبکدانه سازه ای و غیر سازه ای در محیط خورنده توصیه می گردد. ضریب جذب موئینه با وجود میکروسیلیس در بتون های خشک شده در آون و هوا کاهش می یابد و در بتن های سبکدانه ، ضریب جذب موئینه تفاوت چندانی با بتن های معمولی تدارد ؛ اما با افزایش نسبت آب به سیمان افزایش چشمگیری را نشان می دهد.

5-مراجع

[1] Emerson, M., "Mechanisms of Water Absorption by Concrete." , Transport and Road Research Laboratory; U.K; 1990.

[2] Potter, R., Ho, D., "Quality of Cover Concrete and Its Influence on Durability"; SP 100-25; International Conference on Concrete Durability, Vol.1; American Concrete Institute.

[3] McCarter, W.J., Emerson, M., and Ezirim. H; "Properties of Concrete in the Cover Zone: Developments in Monitoring Techniques", Magazine of Concrete Research, Vol.47; No. 172, Sept.1995; pp.243-251.

[4] RILEM Technical Recommendation for the Testing and Use of Construction Materials; CP 11.2; TC14-CPC; "Absorption of water by Concrete by Capillarity"; E & FN Spon; Chapman and Hall, 1994.

نویسنده : کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران/دپارتمان تحقیق و توسعه.((مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی بتن و ارائه دهنده خدمات مهندسی بتن))

بررسی نفوذپذیری بتن در برابر گاز اکسیژن به عنوان یکی از شاخصه های پایایی بتن

ضریب نفوذ پذیرى بتن مشخصه‏اى از بتن است که بوسیله آن مى‏توان اطلاعات مناسبى از ریز ساختار و کیفیت بتن بدست آورد. با توجه به اینکه در مطالعات مربوط بهپایائى بتن نظیر بررسى پایائى بتن در برابر نفوذ یون کلر و حملات سولفاتى، در اغلب موارد سیال مهاجم از خارج بتن به داخل بتن نفوذ مى‏کند، بنابراین میزان نفوذ پذیرى، قابلیت بتن را براى سهولت و یا صعوبت ورود سیال به داخل محیط متخلخل بتن مشخص مى‏نماید. به این ترتیب در بسیارى از منابع معتبر "نفوذ پذیرى به عنوان کلیدپایائى بتن قلمداد شده است.

در سازه ‏هاى بتنى، بتن پوشش سطحى در اولویت نخست، از خوردگی آرماتورها حفاظت مى‏کند. بنابراین از دیدگاه خوردگى آرماتور این منطقه سطحى در معرض نفوذ گاز اکسیژن، گاز کربنیک و آب قرار دارد. نفوذ دو سیال گاز کربنیک و آب ریز ساختار بتن را تـغییر مى‏دهد و بنابرایـن این‏دو براى انـجام آزمایش قابل تکرار مناسب نیستند. به این جهت است که به نظر مى‏رسد گاز اکسیژن براى انجام آزمایش نفوذ پذیرى بتن مناسب‏ترین سیال باشد.

در مبحث مربوط به خوردگى آرماتور در بتن و در تشکیل پیل الکتروشیمیایى، وجود اکسیژن براى تشکیل پروسه کاتد ضرورى است. همچنین روند خوردگى از دو مرحله شروع خوردگى و گسترش خوردگى تشکیل مى‏شود. براساس تحقیقات انجام شده نفوذ اکسیژن در مرحله گسترش خوردگى آرماتور در بتن اهمیت دارد.

غیر قابل نفوذ بودن بتن همچنین در رابطه با آب بندی مخازن مایعات و گازها، راکتورهای اتمی و مخازن فاضلاب و تصفیه گاز مورد توجه می باشد و الزامات معمول آن است که بتن باید از نفوذ هوا تحت فشار داخلی معینی جلوگیری نماید. همچنین نفوذ گاز در بتن با مسائل فشار هیدرواستاتیکی و داخل سدها نیز مورد توجه می باشد. از طرف دیگر اندازه گیری ضریب نفوذپذیری بتن در برابر گاز نیز مزایایی دارد که از جمله این موارد می توان به سریع بودن انجام آزمایش و عدم تغییر شرایط آزمونه در زمان انجام آزمایش اشاره نمود.

نفوذ پذیرى یک ویژگى ریز ساختارى بتن است که میزان قابلیت بتن را براى عبور سیالى با ویسکوزیته مشخص تحت گرادیان فشار نشان مى‏دهد.

قانون Darcy(1856) داراى فرم ساده زیر مى‏باشد و رابطه بین سرعت حرکت سیال و گرادیان فشار را نشان مى‏دهد:

v=Kv.i

:v سرعت خطى ظاهرى سیال (v=Q/A)(m/s)

:Kv ضریب نفوذ پذیرى دارسى (m/s)

:i گرادیان هیدرولیکى، افت فشار (بدون بعد(

حرکت سیالات از درون بتن از طریق منافذ موئینه و یا ناحیه مرزی بین ماتریس و سنگدانه صورت می گیرد. این در حالیست که به دلیلی کوچکی بسیار زیاد منافذ ژلی، عملا امکان عبور سیال از آن وجود ندارد.

یکی از مهمترین پارامترهایی که بر تخلخل بتن تاثیر می گذارد، نسبت آب به سیمان است. تاثیر نسبت آب به سیمان بر اندازه حفرات و تخلخل بتن در شکل زیر آورده شده است. باید متذکر گردید که نفوذ پذیری بتن تنها تابعی از تخلخل آن نمی باشد، بلکه به اندازه، توزیع و پیوستگی منافذ نیز بستگی دارد.

2) ساز و کارهای حرکت سیال در داخل بتن

سیال به یکی از روش های زیر درون سیال حرکت می کند :

1- جذب سطحی (Adsorption)

2- انتشار (Diffusion)

3- مکش موئینه (Absorption)

4- نفوذپذیری (Permeability)

هر یک از پدیده های نفوذ یون کلر،کربناتاسیون، حملات سولفاتی و انهدام ناشی از سیکل ذوب و یخ در بتن با توجه به یکی از مکانیزم های فوق یا ترکیبی از آن ها صورت می پذیرد.

3) روش های اندازه گیری ضریب نفوذپذیری بتن در برابر گاز

تا کنون روش های مختلفی برای اندازه گیری ضریب نفوذپذیری بتن در برابر گاز توسط محققین پیشنهاد شده است. این روش ها عموما به دو دسته، آزمایشهای نفوذپذیری گاز با اختلاف فشار ثابت و آزمایش های نفوذپذیری گاز با افت فشار (فشار کاهنده) تقسیم بندی می شوند. روش های اندازه گیری ضریب نفوذپذیری گاز با اختلاف فشار ثابت عبارتند از :

1- توصیه CEMBUREAU (توصیه انجمن سیمان اروپا)، این روش مورد تائید کمیته RILEM TC 116-PCD می باشد و در استاندارد ملی ایتالیاUNI با کد 58-E0031 آورده شده است.

2- توصیه AFGC-AFREM(انجمن مهندسی عمران فرانسه)

3- روش LNEC E-392 یا توصیه ملی پرتغال؛ این توصیه نامه استفاده از نفوذسنج تهیه شده توسط پروفسور Cabrera را که در سال 1999 میلادی در دانشگاه Leeds ساخته شده توصیه می کند.

4- روش انستیتو نفت فرانسه؛ در دانشگاه Sherbrooke کانادا و آزمایشگاه پایایی و مصالح ساختمانی تولوز فرانسه (LMDC) که تحقیقات گسترده ای را بر روی نفودپذیری گاز انجام داده اند, از این روش استفاده شده است.

5- استاندارد امریکایی ASTM D 4525-90؛ این روش که برای تعیین نفوذپذیری سنگ در برابر نفوذ گاز ارائه شده است برای سنجش نفوذپذیری بتن نیز قابل استفاده است.

همچنین روش های اندازه گیری ضریب نفوذپذیری گاز با افت فشار عبارتند از:

1- آزمایش های مکش در سوراخ دریل شده در سطح بتن

2- آزمایش های وارد کردن فشار در سوراخ دریل شده در سطح بتن

3- آزمایش های مکش سطحی

4- آزمایش های وارد آوردن فشار سطحی

4) توضیح دستگاه اندازه‏گیرى نفوذ پذیرى بتن در برابر گاز اکسیژن، توصیه AFPC-AFREM,Cembureau

دستگاه اندازه‏گیرى نفوذ پذیرى بتن در برابر اکسیژن که براساس دبى خروجى گاز اکـسیژن از نـمونه بتنى مـى‏باشد، براساس توصیه Cembureau و AFREM - AFPC ساخته شده است. این دستگاه در حال حاضر در مراکز تحقیقاتى بتن در بسیارى از کشورهاى اروپایى وجود دارد و در پروژه‏هاى تحقیقاتى و مشاوره‏اى خصوصاً در سازه‏هاى آبى و همچنین سازه‏هاى در معرض عوامل خورنده محیطى مورد استفاده قرار مى‏گیرد.

4-1) شرح اجزاى دستگاه نفوذ هوا و شکل شماتیک آن

این دستگاه وسیله‏اى براى اندازه‏گیرى دبى اکسیژن است که شامل قطعات زیر مى‏باشد:

- شیر تنظیم فشار تنظیم کننده فشار ورودى سلول

- لوله‏هاى شیشه‏اى با حجم‏هاى مختلف (160 و 20 و 5 و 2 میلى لیتر(

- سلول انجام آزمایش که خود شامل پنج بخش مى‏باشد: 1- محفظه آلومینیومى 2- دو صفحه پخش کننده هوا براى کسب اطمینان از عبور اکسیژن از تمام سطح قطعه بتنى 3- غشاى پلى اورتان به دور دیسک بتنى -4تیوپ هوا 5 - درپوش

ضمناً براى انجام آزمایش از دو کپسول بزرگ مایع استفاده میگردد:

-1 کپسول اکسیژن براى تأمین گاز عبورى از آزمونه

-2 کپسول ازت براى باد کردن تیوپ به دور دیسک بتنى تا فشار حداکثر 12 اتمسفر

4-2) مشخصات آزمونه

آزمونه‏ها با توجه به حداکثر بعد سنگدانه موجود در بتن به صورت قطعاتى با قطر 15 سانتیمتر و ضخامت 50 یا 65 میلیمتر تهیه مى‏شوند. ضخامت نمونه باید از 2/5 برابر حداکثر بعد سنگدانه بزرگتر باشد. بعد بزرگترین سنگدانه تا 25 میلیمتر توصیه شده است . براى تهیه این دیسکهاى بتنى باید نمونه‏هاى استوانه‏اى استاندارد (استوانه‏هاى با قطر 15 سانتیمتر و ارتفاع 30 سانتیمتر) را با ضخامت مورد نیاز برش زده و سپس با تهیه حداقل 3 دیسک بتنى از یک نمونه استوانه‏اى استاندارد، آزمایش را بر روى هر سه نمونه به صورت متوالى انجام داد.

چنانچه از مغزه‏هاى کرگیرى شده براى انجام آزمایش استفاده شود باید مطمئن بود که نمونه تهیه شده ترک خورده و آسیب دیده نباشد. چنانچه قطر و یا ارتفاع مغزه از مقادیر گفته شده قبلى کمتر باشد مى‏توان با استفاده از رزین غیر قابل نفوذ براى جبران کمبود قطر و یا جدا کننده (براى جبران کمبود ارتفاع) استفاده کرد. البته در تحلیل نتایج بدست آمده باید دقت زیادى نمود.

این روش براى بتن‏هاى با عـیار سیـمان حـدود 200 تـا kg/m3 450و مقادیر ضریب نـفوذ پذیرى در برابر اکسیژن بین10-19 m2 تا10-14m2 نتایج قابل قبولى مى‏دهد..

5) رابطه ضرایب نفوذ پذیرى بتن در برابر آب و در برابر گاز اکسیژن

اندازه‏گیرى ضریب نفوذ پذیرى بتن در برابر آب از سالها پیش در کشورمان متداول بوده است و خصوصاً در پروژه‏هاى سد سازى مورد کاربرد قرار گرفته است. در عین حال در ساختمانهاى معمول، بتن سطحى که حفاظت آرماتورها را بر عهده دارد در معرض نفوذ اکسیژن، گاز کربنیک و آب قرار دارد. عملاً انجام آزمایش نفوذ پذیرى با گاز اکسیژن از دو سیال دیگر ساده‏تر و قابل تکرارتر است و این گاز واکنشى هم با محیط بتن نخواهد داد.

چنانچه مقادیر محاسبه شده براى ضرائب نفوذ پذیرى آب و گاز بر حسب m2 ضریب نفوذ پذیرى واقعى بتن بود باید این مقادیر یکسان باشند ولى عملاً ضریب نفوذ پذیرى در برابر گاز بزرگتر است و براى بتن‏هاى با ضریب نفوذ پذیرى کم این اختلاف زیادتر است.

اختلاف بین ضرائب نفوذ پذیرى بتن در برابر گاز و آب را مى‏توان به موارد زیر نسبت داد:

-1 فعل و انفعال شیمیایى آب با سیمان موجب دوباره هیدراته شدن ذرات سیمان هیدراته نشده مى‏شود و انحلال، ته نشینى و جابجائى ذرات ریز و جذب آب در تخلخل‏هاى کوچک ماتریس سیمان موجب کاهش نفوذ پذیرى مى‏گردد.

-2 اثرklinkenberg و یا تئورى لغزش گازها، براساس این تئورى گاز نزدیک به دیواره موئینه یک سرعت حدى دارد و بنابراین کمیت جریان گاز از طریق موئینه‏ها بیش از مقدارى است که با قانون Poiseuille پیش بینى شده است. همچنین این اثر زمانى پدید مى‏آید که مسیر آزاد در مولـکولهاى گـاز نسبت به قطر منافذ موئینه به قدر کافى بزرگ باشد. میزان اثر Klinkenberg به توزیع اندازه تخلخل‏ها و مقدار متوسط فشار آزمایشى دارد. این اثر وقتى که فشار آزمایش زیاد باشد کمتر مى‏شود. البته این اثر تا حدود کمى اختلاف بین دو ضریب نفوذ پذیرى را توجیه مى‏کند.

در اندازه‏گیرى ضریب نفوذ پذیرى ذاتى مصالح، مقادیر بدست آمده براساس آزمایش با آب به نحو بهترى ریز ساختار بتن را نشان مى‏دهد. براى اندازه‏گیرى ضریب نفوذ پذیرى بتن در برابر گاز که به مقادیر ضریب نفوذ پذیرى ذاتى نزدیکتر باشد باید از فشارهاى زیاد استفاده کرد. در شکل زیر رابطه بین ضرائب نفوذپذیرى نشان داده شده است.

اختلاف بین ضرایب نفوذ پذیرى بتن در برابر گاز و مایع براى بتن‏هاى با ضریب نفوذ پذیرى کم، زیادتر است. براى یک بتن متداول سازه‏اى که ضریب نفوذ پذیرى آن در برابر آب حدود 10-18 m2است، ضریب نفوذ پذیرى در برابر گاز براى فشار حدود 6 اتمسفر ممکن است 100 برابر زیادتر باشد. نتـایج بـدست آمـده از آزمایشها بـراى بـتن معمولى نسبت‏هاى کوچکتر از 100 را نشان مى‏دهد.

روابط زیر براى بدست آوردن ضریب نفوذپذیرى در برابرآب(Kl)با داشتن ضریب نفوذپذیرى در برابر گاز Kg بکار مى‏رود. kl=kg/(1+b/pm)

b از رابطه زیر قابل محاسبه است:

در بسیاری از کشورها، ضریب نفوذپذیری بتن در برابر گاز اکسیژن به عنوان یک از معیارهای پذیرش پایایی بتن شناخته می شود. به عنوان نمونه، Torrent بتن ها را از نظر کیفی بر اساس میزان ضریب نفوذپذیریست .

6) فعالیت های پژوهشی و مشاوره ای

دستگاه نفوذپذیری بتن در برابر گاز اکسیژن بر اساس روش CEMBUREAU TC 116-PCD RILEM در سال 1382 در این انستیتو راه اندازی شد و از همان زمان پروژه های متعدد پژوهشی و مشاوره ای انجام گرفت.

رئوس فعالیت های پژوهشی و مشاوره ای انجام شده عبارتند از :

1) تاثیر پوزولان

2) تاثیر مواد حباب ساز

3) مقایسه نفوذزذیری بتن در برابر گاز اکسی›ن و عمق نفوذ آب

4) بررسی رابطه بین مقاومت فشاری بتن و ضریب نفوذپذیری بتن در برابر گاز اکسیژن

5) مقایسه ضریب نفوذپذیری بتن در برابر گاز و آب

نتیجه گیری

نفوذپذیری یک ویژگی ریز ساختاری بتون است که میزان قابلیت این ماده ساختمانی را برای عبور سیالی با ویسکوزیته مشخص و تحت گرادیان فشار نشان می دهد. ضریب نفوذپذیری ارتباط مستقیمی با ریز ساختار و کیفیت بتن دارد. در بسیاری از منابع معتبر ضریب نفوذپذیری به عنوان کلید پایایی بتن قلمداد شده است.

به نظر می رسد با توجه به اهمیت پایایی بتن در شرایط محیطی مختلف در نواحی گوناگون کشور، باید در راستای گسترش روش های متداول و معتبر برای ارزیابی کیفی بتن و ضوابط پذیرش بتن اقدام نمود و بر اساس نتایج بدست آمده معیارهایی نظیر ضریب نفوذپذیری بتن دربرابر گاز اکسیژن را نیز در آیین نامه های ملی منظور نمود.

8) تعدادی از مراجع

1) Bakhshi, M., Mahoutian, M. and Shekarchi, M., “The Gas Permeability of Concrete and Its Relationship with Strength”; Second International fib Congress, Naples, Italy, June 2006.

2) Mahoutian M., Bakhshi, M. and Shekarchi, M., “Study on Gas Permeability of Air-Entrained Concrete” Ninth CANMET/ACI International Conference on Advances in Concrete Technology, Poland, May - June 2007(accepted).

3)Mahoutian M., Bakhshi, M.,Bonakdar A. and Shekarchi, M., “Effect of High Reactivity Metakaolin on the Gas Permeability of High Performance Concrete Mixture” Ninth CANMET/ACI International Conference on Fly Ash, Silica Fume, Slag and Natural Pozzolans in Concrete, POLAND, May - June 2007(accepted).

4)محمد شکرچی زاده، مهدی بخشی، " نفوذپذیری بتن در برابر گاز اکسیژن"، مجله انجمن بتن ایران‏‌‏‏‏‏‏‏‏‏، شماره 13، صفحه 21-16 بهار1383.

5)محمد شکرچی زاده، مهدی بخشی و مهرداد ماهوتیان ، " نفوذپذیری بتن در برابر گاز اکسیژن"، دومین کنفرانس بین المللی بتن وتوسعه، جلد 2، صفحه 777-767، 1384.

مهندس محمد شکرچی زاده

نویسنده : کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران/دپارتمان تحقیق و توسعه.((مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی بتن و ارائه دهنده خدمات مهندسی بتن))

تصفیه فاضلاب

باتوجه به روند افزایش جمعیت در شهرهای بزرگ که خود بصورت طبیعی باعث افزایش میزان فاضلاب شهری میگردد زمینه تشکیل سیستم جمع آوری و تصفیه فاضلاب شهری امری لازم و ضروری به نظر میرسد .

● فاضلاب :

فاضلابی که به تصفیه خانه شهری میرسد ، مجموع فاضلابی است که از سه منبع مختلف در شبکه فاضلاب وارد میشود . این سه منبع عبارتند از :

الف) فاضلاب خانگی

ب) نشت آب

ج) پساب صنعتی

بنا بر تعریف مجموعه فاضلاب حاصله از سه منبع را فاضلاب شهری یا فاضلاب بهداشتی خوانند .

البته ممکن است برای شهرهای ایران در شرایط موجود از مقدار مربوط به پساب صنعتی صرف نظر کرد ولی نشت آب به ویژه در شهرهایی که سطح سفره آب زیرزمینی آنها بالا است بسیار اهمیّت دارد .

معمولاً مقدار فاضلابی را که در طرح در نظر میگیرند معادل مقدار فاضلاب متوسط شبانه روز در مواقع غیربارانی است . باید توجّه داشت که این رقم کاملاً قراردادی است زیرا در ساعات مختلف شبانه روز مقدار فاضلاب از مقدار متوسط در 24 ساعت مرتبا کمتر و یا بیشتر میشود و عملاً معادل آن جز در چند لحظه ممکن نمیگردد . یکی از طرق تعیین مقدار متوسط فاضلاب در 24 ساعت تعیین آب مصرفی در شهر است .

با داشتن آماری مناسب از مصرف سرانه آب شهر و تعیین حدود منطقه فاضلاب گیر و بالاخره تعداد افراد ساکن در منطقه فاضلاب گیر ، به راحتی میتوان مقدار متوسط فاضلاب روزانه را حساب کرد . البته این طریقه در شهرهای بزرگ و یا شهرهایی که در آنها خانه سازی کامل نشده باشد چندان صدق نمیکند و در این صورت باید رقمی برای مقدار فاضلاب سرانه در نظر گرفت ، که مطابق با شرایط واقعی باشد . در شهرهای بزرگ مصرف آب هتل ها و رستورانها و بیمارستانها که به تعداد زیاد وجود دارند در موقع اندازه گیری آب مصرفی سرانه بحساب نمیآید ، در حالیکه در عمل آنها نیز به صورت فاضلاب به شبکه وارد میشود . حدود این تغییرات شاید به 25 لیتر به ازاء هر نفر در روز نیز برسد . لذا باید در طرح شبکه فاضلاب برای چنین شهرهایی نهایت دقت را از نظر انتخاب مقدار واقعی فاضلاب مبذول داشت زیرا این موضوع از نظر فنی و اقتصادی عامل مهمی است .

● مقدار متوسط فاضلاب روزانه :

طبق توصیه کمیته استاندارد فاضلاب سازمان برنامه تا زمانی که اندازه گیری های واقعی از مقدار فاضلاب شهرهای مختلف در ایران عملی نشده است رقم 150 لیتر به ازاء هر نفر در روز را میتوان در طرحهای شبکه فاضلاب به کار برد . ( این رقم شامل نشت آب نیز میباشد . )

● تصفیه فاضلاب در مجاورت باکتریهای هوازی :

اگر در حین تجزیه مواد ، اکسیژن به مقدار لازم و به طور مرتب به فاضلاب برسد باکتریهای هوازی عمل تجزیه را شروع نموده و عمل مینماید . چنانکه ملاحظه میشود ابتدا مواد آلی ازت دار تبدیل به آمونیاک و سپس به نیتریت و نیترات میگردد . نیترات ها که در واقع جزو مواد غذایی بسیار مناسب برای گیاهان محسوب میشود توسط گیاه جذب و باعث رشد بهتر آنها میگردد . از طرفی خود گیاهان نیز توسط حیوانات خورده شده و در ساختمان سلولهای بدن آنها کمک مینماید . مواد آلی فوق دوباره به صورت مواد آلی پس مانده دفع شده و این گردش بیانتها از نو آغاز میشود . در تمام این تحولات اکسیژن برای تنفس موجودات زنده و همچنین سایر تغییرات و تبدیلات شیمیایی دیگر و به منظور تثبیت مواد کربنی و سولفوری بصورت کربناتها و سولفاتها لازم است .

● تصفیه و تجزیه فاضلاب در مجاورت باکتریهای غیر هوازی :

زمانیکه اکسیژن در مجاورت فاضلاب نباشد ، باکتریهای هوازی دیگر قادر به ادامه حیات و استفاده از مواد غذائی نخواهند بود . در چنین حالتی باکتریهای غیرهوازی که قادر به استفاده از اکسیژن مواد آلی هستند وارد میگردند . بدین ترتیب تجزیه مواد در اثر وجود باکتریهای غیرهوازی ، سبب بوجود آمدن اسیدهای آلی ، کربناتهای اسیدی ، اکسید کرین و هیدروژن سولفوره شده و در مرحله بعدی آمونیاک ، کربناتهای اسیدی اکسید کربن و سولفیتها بوجود میآیند . در مرحله نهایی تجزیه و تخمیر ، آمونیاک ، متان ، اکسید کربن و سولفیتها بوجود میآیند . در مرحله نهایی تجزیه و تخمیر ، آمونیاک ،متان ، اکسید کربن و سولفیت ها تولید میگردند . در تصفیه خانه های فاضلاب ، حوضهای هوارسانی ، واحد اصلی در تجزیه و تصفیه فاضلاب یعنی از بین بردن مواد آلی و کاهش مقدار ( بی . او . دی ) میباشد و در واقع در این واحد است که تصفیه در مجاورت باکتریهای هوازی انجام میگیرد . تجزیه و تخمیر مواد لبنی که در آنها هوا دمیده نمیشود را هضم لجن مینامند که توسط باکتریهای هوازی و در مخازن هاضم انجام میپذیرد و تولید گازهای متان و اکسید کربن مؤید چنین تخمیری است .

● لزوم آزمایشات فاضلاب :

فاضلاب را به منظور زیر آزمایش تحلیلی میکنند .

الف) تعیین و تشخیص مواد متشکله اش که اطلاع از آن در رفع مشکلات تصفیه خانه سودمند است .

ب) تصمیم در انتخاب نوع وسائل و روش تصفیه

ج) تنظیم و کنترل هر یک از واحدهای تصفیه خانه در جریان تصفیه فاضلاب

د) تعیین مشخصات فاضلاب خروجی و مقایسه آن با مشخصات فاضلاب ورودی برای اطلاع از بازده تصفیه خانه .

● آزمایش تحلیلی فاضلاب :

آزمایشاتی که از فاضلاب بعمل میآید شامل آزمایشهای فیزیکی ، مطالعات بهداشتی ، آزمایشهای شیمیایی و بالاخره آزمایشهای زیستی است . مجموع تمام آزمایشهای شیمیایی و بالاخره آزمایشهای زیستی است . مجموع تمام آزمایشهای معمول در کار فاضلاب را آزمایش تحلیلی فاضلاب مینامند .

● آزمایش فیزیکی :

آزمایش های فیزیکی برای تعیین درجه حرارت ، رنگ ، بو . تیرگی فاضلاب است . اطلاع از درجه حرارت از نظر بازده عملیات واحدها بسیار مهم است . رنگ فاضلاب در تشخیص ظاهری و فوری آن کمک میکند فاضلاب تازه به رنگ خاکستری است ، رنگهای تیره و سیاه دال بر کهنگی فاضلاب و مطمئناً همراه با تعفن است . بوی فاضلاب نیز ناشی از ماندگی فاضلاب است ، همانطور که تیرگی آن نتیجه کهنگی میباشد البته باید توجّه داشت که فاضلاب اصولا تیره میباشد ولی فاضلاب کهنه تیرگیش شدیدتر است .

● مطالعات بهداشتی :

تعیین و اطلاع از منابع دفع فاضلاب شهر به شبکه جمع آوری فاضلاب حائز اهمیّت است . مثلاً اطلاع از اینکه تاسیسات بهداشتی بزرگی از قبیل بیمارستانها و آسایشگاه ها ، فاضلاب خود را به شبکه شهر وارد میسازند و با این کار پساب کارخانجات به شبکه مذکور تخلیه میگردد از نظر انتخاب روشهای تصفیه فاضلاب ، مؤثر واقع خواهد شد .

● آزمایشات شیمیایی :

آزمایشات شیمیایی که در واقع اساسی ترین آزمایشات فاضلاب محسوب میشود به شرح ذیل است :

الف) تعیین خاصیت اسیدی و یا قلیایی

ب) مواد متشکله

ج) اکسیژن محلول ،

د) شدت آلودگی
● آزمایشات زیستی :

در فاضلاب انواع مختلف موجودات ریز ذره بینی یافت میشوند . کوچکترین آنها از نوع ویروسی است که با میکروسکوپهای قوی نیز دیده نمیشوند . پس از ویروس ها باید از باکتریها نام برد که معمولاً با کمک میکروسکوپهای بسیار قوی قابل رویت است . دست سوم را موجودات ریز ذره بینی تشکیل میدهند که با میکروسکوپهای عادی هم میتوان آنها را دید .

موجودات زنده در فاضلاب ممکن است مضر و یا مفید باشند . باکتریهای مضر موجود در فاضلاب ضدعفونی نشده ، سبب آلودگی منابع طبیعی آب گردیده و در صورت آشامیدن بر اثر وجود باکتریهای پاتوژنیک موجب بروز امراض مختلفی نظیر اسهال خونی میگردند . باید توجّه داشت که تعداد زیاد موجودات زنده در فاضلاب دلیل بر آلودگی شدید آن نیست و از نظر انتخاب واحدهای تصفیه خانه نیز تاثیری ندارد . ولی عدم وجود باکتری ها دلیل بر وجود پساب صنعتی در فاضلاب شهری به مقدار زیاد است . تعداد باکتریها در فاضلاب شهری بین 2 تا 20 میلیون در هر میلیلیتر تغییر میکند .

● آشغالگیری و آشغالگیرها :

شناسائی : آشغالگیرها عبارت از وسیله ای است که در ابتدای تصفیه خانه از نظر تأمین مقاصد زیرین تعبیه میگردد :

الف ) حفاظت تلمبه ها ، لوله های لجن و حوضهای ته نشینی در مقابل گرفتگی

ب ) خوشایند کردن وضع ظاهری واحد های مختلف تصفیه خانه

ج ) تأثیر کامل مواد ضد عفونی نظیر کلر بر فاضلاب تصفیه شده ، باتوجه به اینکه مواد ضد عفونی بر روی مواد جامد شناور چندان تاثیری ندارد .

بدین ترتیب سعی میشود مواد جامد شناور نظیر کاغذ و پارچه و غیره حتی الامکان ، از جریان تصفیه خارج گردد . از نظر موقعیت ، آشغالگیر را باید در محلی که به سهولت قابل دسترسی و تمیز کردن باشد بنا نمود .

● انواع آشغالگیرها :

آشغالگیرها را از شبکه های سیمی یا صفحات فلزی سوراخدار و بالاخره از میله هایی که در فواصل معینی از یکدیگر قرار گرفته اند میسازند . معمولاً در تصفیه فاضلاب شهری از آشغالگیرهای میله ای و در تصفیه پساب صنعتی از انواع دیگر آن استفاده میکنند . انواع آشغالگیر میله ای ؛ دهانه فراخ و دهانه تنگ .

آشغال خردکن ها :

شناسایی ؛ آشغال خرد کن عبارت از وسیله ایست که برای انجام مقاصد زیر در ابتدای تصفیه خانه و بعد از آشغالگیر میله ای دهانه فراخ نصب میکنند :

الف) رفع مشکلات ناشی از دفع مواد شناور جمع آوری شده .

ب) حفظ وضع ظاهری تصفیه خانه در محل آشغالگیر .

ج) جلوگیری از ایجاد بو و رشد و نمو مگس در محل آشغالگیر .

انواع آشغال خردکن و طرز کار آنها دو روش مختلف برای خرد کردن مواد جامد شناور و غیرشناور وجود دارد . یکی آنکه دستگاه به طور مرتب و در تمام مدت شبانه روز کار میکند ، دوم اینکه بطور متناوب و برحسب مقدار آشغال ورودی بکار افتاده و مواد را خرد میکند . نوع اول که در اکثر کشورهای اروپایی و آمریکایی معمول است ، از کل استوانه دوار با شیارهای افقی و یک تیغه برای ثابت تشکیل شده است . در اثر دوران استوانه و جریان فاضلاب به داخل آن مواد روی بدنه استوانه جمع شده و توسط تیغه بران خرد میشوند و از لای شیارها عبور کرده و به واحدهای بعدی تصفیه خانه رانده میشوند . دهانه شیارها در آشغال خردکن های مختلف در حدود 4 تا 9 میلیمتر میباشد . نوع دوم که در آلمان ساخته میشود ، از میله های نیم دایره ای شکل و یک آشغال روب و بالاخره دستگاه خرد کننده تشکیل شده است . مواد شناور که به تدریج روی میله ها جمع میشود سبب بالا آمدن سطح فاضلاب در بالا دست وایجاد اختلاف ارتفاعی در دو سمت میله ها میگردد .

هرگاه این اختلاف از حد معینی بیشتر شد آشغال روب بکار افتاده و مواد را به سمت دستگاه خرد کننده که جنب کانال اصلی است هدایت میکند .

● حوض های دانه گیری :

▪ تعریف دانه : تمام مواد جامد دانه ای ، اعم از شن ، ماسه ، نرمه خاک ، خاکستر و مواد ریز معدنی دیگر و یا هسته میوه جات و دانه های نباتی و بالاخره هر نوع مواد دانه ای اعم از معدنی و یا آلی ، در مبحث فاضلاب « دانه » اطلاق میشود مشروط بر آنکه دارای صفات زیر باشد

الف) در جریان تصفیه تجزیه و فاسد نشود.

ب) سرعت ته نشینی آن بیش از سرعت ته نشینی مواد جامد فاسد شدنی از جنس آلی باشد .

▪ شناسائی : حوضهای دانه گیری را برای انجام مقاصد زیر بنا میکنند :

الف) حفاظت وسایل مکانیکی در مقابل سایش

ب) کاهش در گرفتگی لوله ها که در اثر ته نشینی مواد دانه ای بویژه در تغییر جهت جریان حادث میگردد . ج) سهولت در تمیز کردن حوضهای ته نشینی و مخازن هاضم .

در تصفیه خانه ها معمولاً اگر از آشغالگیر استفاده شود ، حوض دانه گیری را بعد از آن بنا میکنند تا از ورود مواد شناور نظیر پارچه و کاغذ بداخل حوض دانه گیری جلوگیری بعمل آید . زیرا وجود این مواد سبب بروز اشکالاتی در کار دانه روبهای مکانیکی میگردد .

موقعیت حوضهای دانه گیری بست به آشغال خرد کن بر حسب شرایط محلی و نوع تصفیه خانه فرق کرده ممکن است قبل و یا بعد از آشغال خرد کن و حتی قبل از تلمبه خانه اصلی تصفیه خانه فاضلاب نیز ساخته شود .

● طرق مختلف دانه گیری :

بطور کلی دو طریقه برای ته نشین ساختن دانه ها موجود است :

الف ) کم کردن سرعت جریان فاضلاب در حوضهای دانه گیری .

ب ) بوجود آوردن سرعتی ثابت در تمام طول حوض دانه گیری

● ته نشینی و حوضهای ته نشینی :

▪ تعریف ته نشینی ؛ منظور از ته نشینی در مبحث فاضلاب مجموعه عملیات زیر است :

الف) جدا نمودن مواد جامد معلق با ته نشین ساختن آنها .

ب) مجتمع کردن آنها جهت تسهیل در امر تخلیه و دفع .

ج) خارج کردن آنها از جریان تصفیه

عمل ته نشینی به دو طریق صورت میگیرد ، یکی ته نشینی شیمیایی است که با افزودن مواد شیمیایی ممکن میشود ، دیگری ته نشینی ساده است که در آن نیروی وزن عامل اصلی ته نشینی میباشد .

● ته نشینی شیمیایی :

در سال 1740 میلادی برای اولین بار روش ته نشینی شیمیایی در پاریس مورد تحقیق و آزمایش قرار گرفت. در سالهای 1857 ـ 1880 این طریقه ته نشینی در انگلستان مورد توجّه بیشتری واقع شد و روز به روز اهمیّت آن در امر تصفیه فاضلاب و آب بیشتر گردید . ته نشینی شیمیایی که در واقع به منزله تصفیه کاملی بود . با پیدایش طریقه تصفیه زیستی اهمیّت خود را از دست داد در حال حاضر ته نشینی شیمیایی بندرت در تصفیه فاضلاب شهری بکار می رود و فقط در حالات خاصی ، مانند تصفیه پساب صنعتی ، ممکن است از این طریق استفاده نموده به طور کلی علل عمده عدم پیشرفت این طریقه در تصفیه فاضلاب در دو مطلب زیر خلاصه میگردد :

1) مقدار کاهش ( بی ـ او ـ دی ) فاضلاب در طریقه شیمیایی در مقایسه با تصفیه به طریق زیستی کمتر است . یعنی بازده تصفیه زیستی بهتر از بازده تصفیه شیمیایی است .

2) مواد لجنی در این طریقه بصورت انباشته در آمده و عمل جمع آوری تخلیه را مشکل میسازد .

● حوضهای ته نشینی :

▪ تئوری ته نشینی : اگر مایعی که محتوی ذرات جامد است در حالت سکون قرار گیرد به تدریج آن قسمت از ذرات جامد که دارای وزن مخصوصی بیش از وزن مخصوص مایع میباشد شروع به سقوط و ته نشینی می نماید . این موضوع ظاهراً ساده در واقع اساس طرح و محاسبات حوضهای ته نشینی را تشکیل میدهد .

▪ شناسائی : حوضهای ته نشینی به منظور ته نشین ساختن مواد جامد ریز دانه به قطرهای کمتر از 2/0 میلیمتر ، و تخلیه آنها ساخته میشود البته همان طور که گفته شد دانه های به قطر بیش از 2/0 میلیمتر توسط حوضهای دانه گیری قبلاً از جریان تصفیه خارج شده اند .

در این مرحله فاضلاب خروجی تصفیه شده دارای مواد معلق کمتری بوده و بالطبع زلالتر است و بدین ترتیب فاضلاب خروجی از نظر مصارف زراعتی کاملاً بدون اشکال میشود .

● انواع حوضهای ته نشینی :

حوضهای ته نشینی را میتوان بر حسب مواد زیر تقسیم بندی نمود .

الف) ماهیت کار .

ب) طرز ته نشینی و تخلیه لجن جمع آوری شد

ج) شکل ظاهری

د) ادواتی که برای لجن روبی بکار مییروند .

● صافیهای چکنده :

▪ شناسائی : صافیهای چکنده براساس تصفیه طبیعی که در رودخانه ها در اثر رشد و نمو موجودات زنده ذره بینی و بوجود آمدن لایه لجنی لزج که موجب تصفیه و تمیز شدن آب رودخانه میگردد ، بوجود آمد . فرق عمده تصفیه فاضلاب دفع شده در رودخانه و با عبور دادن آن از صافیهای چکنده ، سرعت بیشتر در امر تصفیه است .

● کلرزنی :

▪ شناسائی : به منظور تأمین مقاصد زیر از ترکیبات شیمیایی کلردار در تصفیه خانه های فاضلاب استفاده میکنند .

الف) گندزدایی فاضلاب خروجی .

ب) کاهش مقدار ( بی ـ او ـ دی ) .

ج) جلوگیری از بو

د) جلوگیری از خورده شدن بتن و ادوات مکانیکی توسط مواد اسیدی تولید شده در جریان تصفیه .

* جلوگیری از خوردگی بتن در فاضلاب ها یا مخازن بتنی در هنگام بتون ریزی از مواد افزودنی های بتن باید استفاده شود و در هنگامی که مخازن بتنی دچار مشکل آب بندی می گردند باید از ملات های آب بند بتن و در قسمت هایی که مواد فاضلابی باعث تخریب بتن شده اند از ملات های تعمیری بتن یا ترمیم کننده بتن و همچنین از چسب لاتکس جهت اتصال بتن قدیم به جدید استفاده نمود .

هـ) جلوگیری از رشد و نمو مگس و حشرات در صافیهای چکنده ،

و) شکستن کفاب تولیدی در حوضهای ایمهاف .

در تصفیه خانه های بزرگ عموما از کلر مایع و در تصفیه خانه های کوچک معمولاً از ترکیبات کلردار استفاده میکنند . از جمله ترکیبات کلردار ، آهک کلردار است که به شکل گرد سفید رنگی با 35 درصد کلر میباشد ، و دیگر هیپوکلریت سدیم است که بصورت محلول مصرف میگردد و دارای 70 درصد کلر میباشد .

● لوله های مصرفی برای انتقال کلر :

برای انتقال کلر از لوله های چدنی ریزدانه و یا لوله های پلاستیکی (PVC ) میتوان استفاده کرد .

● طریقه مصرف کلر در جریان تصفیه فاضلاب :

مواضع مختلف کلرزنی در تصفیه خانه بطور خلاصه عبارتند از :

الف) فاضلابروی ورودی به تصفیه خانه.

ب) کانال ورودی به حوض ته نشینی یا حوض ته نشینی نهایی .

ج) کانال خروجی از حوضهای ته نشینی نخستین یا نهایی .

د) حوضهای کلر زنی و بالاخره ،

هـ) در فاضلابروی خروجی از تصفیه خانه

● اصول کار تصفیه فاضلاب خروجی تا حد زلال سازی :

باتوجه به اینکه فاضلاب خروجی چندان آلوده نمیباشد لذا میتوان از کلیه روشهای معمول در تصفیه آب نظیر صافیهای ماسه ای با سرعت کم یا زیاد استفاده نمود و یا صافیهای با دهانه های ذره بینی را که 15 سال پیش به بازار عرضه شد برای این منظور به کار برد .

درجه تصفیه حاصله ـ به طور کلی بازده واحدهای زلال سازی فاضلاب بیش از 50 درصد است و به همین جهت میتوان شدت آلودگی و مواد جامد معلق فاضلاب تصفیه شده را به 10 و حتی 5 میلیگرم در لیتر تقلیل داد .

● مراحل بعدی عبارتند از :

تصفیه و دفع لجن ، هضم لجن ، مخازن هاضم ، حوض تغلیظ لجن ، دفع لجن هضم شده ، آماده کردن لجن ، بسترهای لجن ، خشک کن ، دفع فاضلاب و ترقیق فاضلاب ، تلمبه و تلمبه خانه

نویسنده : کلینیک  بتن ایران/دپارتمان تحقیق و توسعه.((مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی بتن و ارائه دهنده خدمات مهندسی بتن))

www.clinicbeton.ir

تست های غیرمخرب ( التراسونیک )

دستگاه Ultrasonic : دستگاهی است که امواجی با فرکانس خیلی بالا تولید می کند که فرکانسش بیشتر از آستانه شنوایی است .(In fra sound 20 -20 .000 Hz) و فرکانس در ultrasonic test معادلMHz 0.5 - 10 می باشد .

 این دستگاه قادر است عیوب یا ناپیوستگی های ریز که معادل نصف طول موجش است را نشان دهد .

نصف طول موج = ناپیوستگی های قابل تشخیص در UT .

در مقابل ترنس ویوسر دستگاه 3 ناحیه وجود دارد :

    Far field
    Near field
    Dead zone

• منطقه Near zone مکانی است که اگر ناپیوستگی ها در این منطقه قرار گیرند بصورت واضح و دقیق توسط دستگاه قابل تشخیص نمی باشد ( و این یکی از معایب روشUT می باشد ) .

• منطقه Far field or Far zone منطقه ای است که عیوب با دقت بالایی قابل تشخیص می باشند در این منطقه صوت حالت واگرایی دارد که این زاویه واگرایی به عواملی چون طول موج و قطر کریستال پراب و فرکانس وابسته می باشد که با طول موج رابطه مستقیم و با فرکانس و قطر کریستال پراب رابطه معکوس دارد .

توضیحاتی درباره پراب ها و دستگاههای ultrasonic

دستگاههای آنالوگ و دیجیتال و پراب های Angle و Normal :

دستگاههای به دوصورت تقسیم می شوند :

    آنالوگ : در صنعت کاربرد چندانی ندارند بدلیل آنکه سرعت کارکردن با دستگاه کم است . ازاین دستگاه بیشتردرآموزشهای Ultrasonic testing و کارهای آزمایشگاهی استفاده می شود .
    دیجیتال : بدلیل راحت و آسان بودن سیستم دستگاه و سرعت بالا برای کار, از این نوع دستگاه در صنعت استفاده می شود .

انواع پراب ها

    Angle ( پراب های زاویه دار ) : اغلب استفاده این پراب در تست و بازرسی جوش است .
    Normal ( پراب های نرمال ) : اغلب استفاده این پراب ها برای تست و بازرسی سطوح است و برای تست جوش استفاده نمی شود .

Pulse - Echo ( برگشت صوت ) : در این روش تنها یک پراب استفاده می شود که هم فرستنده و هم گیرنده صوت است .

Through Transmissian ( انتقال صوت ) : در این روش 2 پراب استفاده می شود که یکی فرستنده و دیگری گیرنده صوت است .

نوع انتقال صوت در پراب ها به دو صورت است :

• پالس کوتاه Short pulse 

• موج متوالی Continuous wave

بلوکهای مرجع برای کالیبراسیون پراب های Normal و Angle

در روش ultrasonic testing

بلوک های مرجع (Reference block)

    بلوک V1 یا ll W .
    بلوک V2 یا Az .

- از این بلوک ها در کالیبراسیون پراب های Angle , Normal استفاده می شود . 

- ضخامت های این بلوک ها متفاوت است مثلا بلوک V2 دارای ضخامت هایی چون 12mm , 20mm است و ضخامت بلوک V1 معادل 25mm است . 

- شعاع کرو در بلوک 25mm , 50 mm V2 است .

که 25mm شعاع کرو کوچک و 50mm شعاع کرو بزرگ است .

- شعاع کرو در بلوک V1 معادل 100mm است .

روشهای test و بازرسی قطعات توسط دستگاههای ultrasonic

روش تماسی Contact testing

    در روش تست تماسی ترنس دیوسر مستقیم روی نقطه تحت تست قرار می گیرد چون دانسیته هوا کم است یک نوع عایق صوتی به حساب می آید و بخاطر همین از موادی چون : گریس - روغن - آب و ... دربین اتصال ترنس دیوسر با قطعه استفاده می شود .

روش غوطه وری Immersian testing

    در روش غوطه وری قطعه تحت تست و ترنس دیوسرهردو در داخل یک تانک که از آب پشده قرار می گیرد . در این روش سرعت تست بالا است و اغلب در جاهایی که سرعت کار مهم است از این روش استفاده می کنیم .

آیتم های مهم در ultrasonic 

1 - کالیبراسیون فاصله پراب نرمال ( Normal ) 

2 - کالیبراسیون فاصله برای پراب زاویه دار (Angle )

3 - تعیین شاخص پراب

4 - تعیین زاویه پراب 

5 - تعیین محل SDH روی بلوک مرجع 

6 - قدرت تفکیک resolution 

7 - Amplitud control lineritiy 

8 - screen light lineritiy 

9 - منحنی DAC 

10 - ضخامت مولد 

11 - زاویه انحراف 

12 - خطی بودن محور افقی 

استانداردهای مورد استفاده در Ultrasonic testing

استانداردهای کاربردی در NDT و جوشکاری

    AWS A1.1 : راهنمای سیستم های اندازه گیری متریک در صنایع جوشکاری .
    AWS A2.4 :استاندارد علائم و نشانه هادر جوشکاری , لحیم کاری و تست های غیر مخرب .
    AWS A3.0 : استاندارد واژه ها و اصطلاحات جوشکاری .
    AWS B1.10 : راهنمای بازرسی غیر مخرب جوش .
    AWS B1.11 : راهنمای بازرسی چشمی جوش .
    ANSI Z49.1 : ایمنی در جوشکاری , برشکاری و فرآیندهای وابسته .
    AWS QC1 : استاندارد AWS برای تایید صلاحیت بازرسین جوش .
    AWS D1.1 : کد ساخت سازه های فولادی جوشکاری شده .
    AWS D1.5 : استاندارد ساخت پل های فلزی جوشکاری شده .
    AWS D15.1 : استاندارد جوشکاری راه آهن و لوکوموتیو .
    AWS B5.11 : استاندارد تایید صلاحیت مفسرین رادیوگرافی .
    SNT - TC - 1A : راهنمای تایید صلاحیت پرسنل NDT که توسط انجمن آزمایشات غیر مخرب آمریکا تهیه شده است .

SNRT-9- 24A : استفاده از دستگاه التراسونیک برای تست غیر مخرب بتن که توسط آن سیگنال فرستاده می شود و از جهت دیگر بتون گیرنده آن را دریافت کرده و دیتا ها را به ما خواهد داد.جهت تست های غیر مخرب، عمق ترک و مقاومت به چند شیوه انجام پذیر می باشد.

نویسنده : کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران/دپارتمان تحقیق و توسعه.((مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی بتن و ارائه دهنده خدمات مهندسی بتن))

چسب بتن

چسب بتن به منظور افزایش چسبندگی بتن تولید شد و اکنون در پروژه های ساختمانی کاربرد زیادی یافته ، چسب بتن ترکیب پلیمری است که مقاومت ها و دوام و مهمتر از همه چسبندگی بتن را افزایش می دهد.

کاربرد چسب بتن

مهمترین کاربرد چسب بتن برای افزایش میزان چسبندگی بتن تازه برای چسبیدن به بتن قدیمی در پروژه های تعمیراتی است که میزان چسبندگی بتن را با سطح قدیمی بسیار افزایش میدهد.همچنین این خاصیت هنگام نما سازی بر روی بتن قدیمی کاربرد دارد . چسب بتون از تراوش آب جلوگیری کرده و مانع تفکیک دانه های ریز و درشت می شود و برای آب بندی بتن بکار می رود. اگر سازه های بتنی دچار آسیب دیدگی سطحی و عمقی شده باشند با چسب بتون میتوان آنها را ترمیم نمود و به عنوانترمیم کننده بتن استفاده کرد. از دیگر موارد کاربرد چسب بتن جهت آب بندی بتن مخازن ، استخر های بتنی ، ترمیم آسیب دیدگی بتن یا اغلب سازه های بتنی مانند کانالهای آب ، کف سالنهای صنعتی ، باند فرودگاهها ، سدها ، پایه پلها و ستونها

ویژگی های چسب بتن

از ویژگی های بارز چسب بتن افزایش چسبندگی بسیار زیاد در بتن است که این خاصیت چسب بتن باعث بالا بردن چسبندگی بتن جدید یا مصالح جدید بر روی بتن یا مصالح قدیمی است( رابط اتصال بتن قدیم به جدید) . از ویژگی های دیگر چسب بتن بالا بردن مقاومت های کششی و خمشی بتن ، جلوگیری از ایجاد ترک در بتن و تبله کردن و افزایش عمر سازه های بتنی میباشد.

روش مصرف چسب بتن

چسب بتن را با آب مخلوط و رقیق شده آن به قسمت های خشک بتن اضافه میشود. هرچه ضخامت کمتر و یا فشار وارده بر آن بیشتر باشد مصرف چسب بتن بالا میرود و لازم است قبل از کار یک لایه از محلول چسب بتن به سطح زیرین مالیده شود در ضخامت های بالا استفاده از چسب بتن بصورت لایه لایه مناسب تر می باشد. 

نویسنده : کلینیک  بتن ایران|دپارتمان تحقیق و توسعه.((مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی بتن و ارائه دهنده خدمات مهندسی بتن))