هافسل در مقاوم سازی چیست؟  مقاوم سازی ساختمان  در کشور به این صورت می باشد  که تعداد زیادی از ساختمان‌های قدیمی به پایان عمر برنامه‌ریزی شده خود رسیده‌اند. مشکلات به وجود آمده در آن‌ها خود را در قالب خوردگی فولاد، ترک خوردگی و لایه لایه شدن بتن نشان می‌ دهد. ضمن اینکه بسیاری از این ساختمان‌ها در جهت  تحمل بارهای بسیار کوچک ‌تری نسبت به شرایط کنونی طراحی گردیده اند . به دلیل همین موارد، مهندسان سازه با چالش مقاوم‌ سازی موثر و اقتصادی مواجه می باشند .  متاسفانه در حال حاضر روش واحد و یکسانی برای انجام پروژه‌های مقاوم ‌سازی وجود ندارد. ضمن این که  فرآیند تعمیرات و بهسازی این سازه‌ها با دشواری بیشتری همراه است، زیرا بیشتر این سازه‌ها در حال بهره برداری بوده و همچنین تخصص بیشتر مهندسان سازه نیز در ساخت سازه‌های جدید  می باشد .

 

چرا باید مقاوم سازی کنیم؟

این موضوع بسیار طبیعی می باشد که سازه‌های مختلف در سطح جهان به علت  مختلفی به مرمت، بازسازی و مقاوم سازی نیاز داشته باشند. به طور کلی می‌توان موارد زیر را به عنوان مهمترین نقاط ضعف ساختمان‌ها و نیاز آن‌ها به مقاوم سازی دانست :

 

خطاهای اجرایی

مشکلات اجرایی معمولا به علت  ایراد در قالب ‌بندی، آرماتوربندی، بتن‌ریزی و عمل‌آوری بتن  رخ می دهند . دلیل وجود این مشکلات می‌تواند نشات گرفته از  نبود دقت کافی در نظارت، بکارگیری مجریان و پیمانکاران غیرمتخصص، یا حتی استفاده از مصالح نامرغوب باشد.  

خطاهای طراحی

دلیل پدید آمدن خطاهای طراحی اغلب اشکال در پیش‌بینی و شناخت پارامترهای ژئوتکنیکی، عدم رعایت اصول و مبانی صحیح طراحی ساختمان‌ها، تهیه نقشه‌ های نامناسب و یا عدم توجه به جزئیات اجرایی می باشد.

 

هافسل چیست؟

یک سلول الکتروشیمیایی می تواند اجازه دهد که دو واکنش نیمه، به صورت جداگانه اتفاق افتد  .به این صورت که الکترون ها از یک سیم خارجی از یک واکنش به واکنش دیگر عبور می نمایند.  این اساس کار همه باتری ها و سلول های خشک  می باشد . در یک قسمت از سلول، واکنش اکسیداسیون صورت می گیرد و در جای دیگر واکنش کاهش انجام می شود . الکترون هایی که در واکنش اکسیداسیون از بین رفته اند از طریق مدار خارجی به واکنش احیاء  می روند و  در آنجا عامل اکسید کننده را کاهش می دهند.  به دو قسمت سلول الکتروشیمیایی نیمه سلول یا همان هافسل (Half-Cell) می گویند. تعیین مقاومت واقعی بتن در سازه بسیار حائز اهمیت می باشد که تا به امروز  روش های متعددی همچون  روش های غیرمخرب و  مخرب به عنوان  تست بتن به شکل مستقیم یا غیر مستقیم در ارزیابی مقاومت بتن بهره برداری می گردد. مقاومت بتن یکی از فاکتورهای کلیدی در ارزیابی و کنترل کیفیت اعضای سازه هایی به شمار می  رود که توسط آزمایش مقاومت فشاری نمونه های استاندارد تعیین می شود ؛ هرچند ممکن است این نمونه ها معرف مشخصات و خصوصیات واقعی بتن در محل نباشد. از آنجایی که این نمونه ها معمولاً در سنین ۹ و ۱۲ روز آزمایش می گردد، مطلع بودن از مشکلات بتن  استفاده شده که با تاخیر بوده  و امکان تکرار آزمایش نیز وجود ندارد. امروزه تعیین مقاومت بتن در محل به دلیل  تخمین واقع گرایانه تر مقاومت بتن مورد توجه قرار گرفته است بنابراین لازمه  انجام تست بتن در این موارد  نیاز می باشد .

 

آزمایش هافسل در بتن

روش آزمون غیرمخرب تست خوردگی فولاد در بتن نیازمند استفاده از سیستم نیم پیل و ولت متر با مقاومت ظاهری –امپدانس- بالا است. این سیستم قابلیت شناسایی جریان یون متحرک در بتن بین بخش های کاتدیک و آندیک را با اندازه گیری خطوط هم پتانسیل را دارا می باشد. بتن مانند یک الکترولیت عمل می کند و خطر خوردگی به اختلاف پتانسیل اندازه گیری شده بستگی دارد. تست پتانسیل خوردگی (آزمون هافسل) روشی برای شناسایی محل های فعال و محتمل برای خوردگی است. توصیه می شود تست کربناتاسیون و یون محلول کلرید برای کسب نتایج دقیق و همچنین ممکن است به جهت تعرق در بتن و ایجاد ترک های ناشی از این امر از آزمون التراسونیک بتن و تست اسکن آرماتور به جهت تعیین خوردگی در شبکه ها در بتن صورت پذیرد. به طور کلی وقتی که کلر به سطح آرماتور می رسد یا پوشش بتنی آرماتورکربناته می گردد  فرآیند خوردگی شروع می شود. در چنین مواردی گفته می شود آرماتور در حالت فعال قرار دارد و در صورتی که  آرماتور فعالیت خوردگی نداشته باشد، در حالت انفعالی یا خنثی خواهد بود. آزمایش پتانسیل خوردگی فعال یا انفعالی بودن آرماتوردر بتن را تعیین می کند. به عبارت دیگر،آزمایش پتانسیل خوردگی نشان می دهد که آرماتور از نظر خوردگی احتمالا در چه وضعیتی قرار دارد. این آزمایش بر اساس استاندارد  ASTM C876- (1999)91   صورت می گیرد . لازم به ذکر است که پتانسیل خوردگی، شدت یا سرعت خوردگی را نشان نمی دهد. برای تعیین شدت خوردگی از دستگاهی به نام پتانسیومتر بهره برداری می گردد.    

اندازه گیری پتانسیل نیم پیل ( هافسل )

این روش در سال های اخیر توسعه پیدا کرده  و وقتی خوردگی آرماتور محتمل گردد  با موفقیت بطور گسترده استفاده می شود  و معمولاً شامل اندازه‌گیری پتانسیل فولاد آرماتور تعبیه شده نسبت به یک نیم پیل ( هافسل ) مرجع واقع در سطح بتن است . بتن مانند یک الکترولیت عمل می کند و منطقه آند خوردگی آرماتور فولادی در مجاورت نزدیک نقطه آزمون را می ‌توان از نظر تجربی با اختلاف احتمالی اندازه گیری شده با ولت ‌سنج دارای امپدانس بالا ارتباط داد. جدا کردن پوشش بتن برای ایجاد تماس الکتریکی با آرماتور فولادی  اغلب حائز اهمیت می باشد . این اتصال بسیار مهم است و یک پیچ self-tapping توصیه می گردد ولی پیوستگی الکتریکی کافی معمولاً در یک تور یا قفس آرماتور وجود دارد تا از نیاز به اتصالات مکرر پیشگیری به عمل آورد. آماده‌سازی سطح از جمله مرطوب کردن نیز احتمالاً برای تضمین تماس مناسب ضروری خواهد بود. روش های دو پیل  یا هافسل  ، با اجتناب از نیاز به اتصالات الکتریکی به آرماتور را می توان برای آزمون مقایسه‌ ای بکار برد  ولی  چندان مورد اطمینان تصور نمی گردد.  

محدودیت‌ها و کاربردهای هافسل در مقاوم سازی :

مطالعات اولیه در رابطه با پتانسیل نیم پیل ( هافسل ) در درجه اول مربوط به عرشه های پل مرتفع در آمریکا می باشد که در هر زمستان مقدار زیادی نمک ضد یخ به بتن‌های غیر ضد آب افزوده می گردد . در شرایطی که دسترسی فراوانی  به اکسیژن وجود دارد و آلودگی کلریدی از سطح وارد می شود، دستورالعمل های تفسیری را می توان برای ارزیابی خطر وقوع خوردگی ارائه کرد. در اعمال این دستورالعمل‌ها در شرایط محیطی مختلف باید دقت کرد. مطالعات بر روی عرشه پل اروپایی  که در آن غشاهای ضد آب استفاده شده  یا نمک های ضد یخ اغلب کمتر بکار می‌رود، مجموعه متفاوتی از دستورالعمل های تفسیری را در پی دارد. با اینکه تماس مرطوب بین نیم پیل ( هافسل ) و بتن مورد نیاز است، مرطوب کردن کامل سطح بتن می تواند نتایج بالقوه بسیار منفی تری تا ۲۰۰ میلی ولت به بار آورد در حالی که بتن کاملاً اشباع از آب ممکن است قحطی اکسیژن را در پی داشته به مقادیر احتمالی منفی‌تر از ۲۰۰- میلی ولت منجر شود.

  سخن پایانی همانطور که دریافتید آزمون Half Cell آزمایش هافسل (اختلاف پتانسیل الکتریکی) یکی از روش‌ های الکتروشیمیایی آزمون خوردگی محسوب می شود. خوردگی میلگرد‌های درون بتن یک واکنش الکتروشیمیایی است. در بتن تازه که در آن مقدار PH بالاتر از ۱۲ می باشد  میلگردها به شکل طبیعی توسط بتن نگهداری می گردد. زمانی که غلظت یون های کلر در اطراف میلگردها زیاد می شود  و یا زمانی که کربناسیون به سطح میلگرد می ‌رسد خوردگی شروع می گردد. سلول ‌های خوردگی الکتروشیمیایی بیشماری بر سطح آرماتورها تشکیل می‌ شود. نیرویی که موجب پیشرفت خوردگی می گردد انرژی نهفته دورن فولاد می ‌باشد که در طول پروسه تولید فولاد ذخیره شده است. آزمایش پتانسیل خوردگی هافسل بر روی بتن هایی که دارای آرماتورهای بدون پوشش می ‌باشند قابل انجام می باشد. در نهایت برای کسب اطلاعات بیشتر به وب سایت رادیاب مراجعه نمایید .