سمینار بازرسی و کنترل رنگ

توسط میلاد محمدی
4 دیدگاه

موارد مورد بحث در این سمینار به شرح ذیل میباشد:

معیارهای کارایی پوششهای سطوح بتنی ویژه محیط های شیمیایی

Performance criteria for coatings on concrete in chemical exposure

چکیده :

مقاله حاضر شما را با مسائل و معیارهای بکارگیری پوشش دهنده های بتن مورد استفاده در محیط های شدیدا خورنده مانند اسید سولفوریک 98%، هیدروکسید سدیم50%، روغن روان کننده اسیدی و غیره آشنا میکند.همچنین، مواردی درباره آماده سازی سطح بتن و نوع پوشش ارائه و بررسی شده اند.این موارد عبارتند از:معیارهای ضروری برای انتخاب پوشش مناسب، روش های ایجاد ضخامت کافی و یکنواخت، داشتن سطوح بتنی عاری از حفره های ریز و مصالح سنگی درشت و گسسته، شیوه های هموارسازی سطح بتن و پر کردن آنها با بتونهای پلیمری نظیر اپوکسی ها و ملاتهایی از نوع سیمانهای اصلاح شده با پلیمر و معرفی معیارهای لازم برای ایجاد چسبندگی قوی در سطوح بتنی، آماده سازی سطح، کنترل کیفیت از راه اندازه گیری ضخامت پوشش، بازبینی سطح و اندازه گیری استحکام چسبندگی پوشش.

مقدمه

آماده سازی و حفاظت سطوح بتنی بسیار مشکل تر از سطوح فولادی است و این امر از ماهیت ویژه بتن ناشی میشوند. خواص بتن به مواد اولیه موجود در یک منطقه جغرافیایی بستگی دارد که انواع آنها در نواحی مختلف باهم فرق دارند.

استحکام کششی سطوح بتنی نسبتا کم است.به همین خاطر،استحکام پوشش های اعمال شده روی آنها در مقایسه با سطوح فولادی به مراتب کمتر است.افزون بر این،ماهیت متخلخل بتن همراه با زبری ذاتی سطح و نیز قلیایی بودن آن،مشکلات دیگری را حتی هنگام تازه بودن بتن بوجود می آورد.مشکلات یاد شده به چسبندگی،پیوستگی و قابلیت سازگاری لایه پوشش دهنده مربوط میشود.آلودگی و تخریب بتن طی کارکرد آن خود مشکل دیگری است.گذشته از تمام این موارد،استانداردهای صنعتی مدون برای بتن وجود ندارد تا بتوان به وسیله آنها درجه تمیزی سطح را دقیقا معلوم و مشخص ساخت.این مشکلات نیاز به یک پوشش ضد خوردگی موثر،به ویژه در محیط های شیمیایی اسیدی و قلیایی خورنده،را امری غیر قابل اجتناب ساخته است.

علاوه بر مشکلات ویژه بتن ،هنگام کار با پوششهای مایع ضدخورندگی مشکلات کلی هم وجود دارد که مختص سطح خاصی نیست.از جمله این مشکلات مینوان به مسائل مربوط به آماده سازی سطح،شرایط محیطی و محدودیتهای زمانی اشاره کرد.با وجود تمام مسائل یاد شده،پوشش مایع ضدخوردگی باید ویژگی های خاصی داشته باشد تا طی دراز مدت در مجاورت با محیط های خورنده،سطح بتن را بخوبی محافظت کند.در این باره نکات زیر باید مد نظر قرار گیرد:

_پوشش موردنظر باید در محیط های کاری از نظر شیمیایی و فیزیکی مقاوم باشد.

_برای رسیدن به عمر کاربری مورد نظر باید لایه ای یکنواخت با ضخامت کافی از سامانه های پوششی روی سطح بتن بوجود آید.

_ضرورت دارد که پوشش ضد خوردگی بسیار محکم و با ثبات به سطح زیر کار بچسبد.

_آزمون های آزمایشگاهی

روش ایجاد لایه ای یکنواخت با ضخامت کافی و عاری از حفره های ریز

لایه ای با ضخامت 380تا570میکرون و عاری از حفره های ریز را میتوان برای محافظت از سطوح فولادی در محیط های شدیدا خورنده،که به طور مداوم در حال کارند،مورد استفاده قرار داد.اما،چنین لایه ای برای سطوح بتنی جوابگو نیست.در اکثر مواقع سطوح بتنی زبر و ناهموار هستند،به همین دلیل ضخامت مورد نیاز برای ایجاد پوششی پیوسته روی آنها بیش از ضخامت لایه پوشش بکار رفته روی سطوح فولادی است

محیط خورنده

ضخامت لایه

بتن

بسته به نوع محیط خورنده و شرایط سطح بتن،ضخامت لایه ممکن است5/1تا5/2 میلی متر یا حتی بیشتر باشند.برای جلوگیری از پدیده محبوس شدن حلال در پوشش پلیمری،که تاول زدن و پوسته پوسته شدن لایه رنگ اعمال شده را به همراه دارد،لازم است از چند لایه کم ضخامت استفاده شود.این امر موجب میشود تا لایه ای با ضخامت دلخواه و بدون تاول بدست آید.پوشش های بدون حلال(مانند پوششهای100%جامد)را میتوان با تعداد لایه کمتر یا حتی گاهی به شکل یک لایه ای بکار برد.

برای آنکه حفاظت در برابر خوردگی در دراز مدت به اجرا در آید ،طراحی کامل و دقیق ضخامت لایه ضرورت دارد.ضخامت لایه یعنی فاصله بین سطح بالایی در مقطع عرضی بتن تا سطحی که در تماس با محیط خورنده است.

برای دستیابی به چنین ضخامتی ابتدا باید ناصافیهای بتن را با مواد سازگار با آن پر و هموار کرد.گاهی ضرورت ایجاب میکند برای دستیابی به ضخامت مورد نظر پوشش دیگری هم اعمال گردد.افزون بر این،مقدار صحیح ضخامت پوشش هنگامی دقیق محاسبه میشود که میزان مصرف اضافی مجاز و اندازه چروک خوردگی پوشش به هنگام سخت شدن نیز مدنظر قرار گیرد.

روش های هموار کردن سطح بتن

صرف نظر از ضخامت لایه،اعمال پوشش روی سطوح بتنی زبر که حفره های بزرگ روی سطح آنها نمایان است یا مصالح سنگی درشت دارند ،منجر به تشکیل لایه ای بدون حفره و هموار نخواهد شد.دو راه برای پر کردن ناصافیها و هموار کردن سطوح بتنی به قرار زیر است:

_بکارگیری محصولات پلیمری دو جزئی نظیر بتونه های اپوکسی و ماله کشی سطوح زیر تا رسیدن به سطحی صافل و هموار.

_پاشش ملات مرمتی از نوع سیمان اصلاح شده با پلیمر

تا پر شدن ناهمواریها و هموار شدن سطح.(polymer modified cementitious repair mortarsTPMCRM)

پر کردن و هموار کردن سطوح بتنی به کمک بتونه های اپوکسی

زمانی که بتونه های پلیمری(مانند انواع اپوکسی)بوسیله ماله روی سطوح بتنی زیر اعمال میشود،سطوح را کاملا پر و هموار میکند.دلیل این امر،چسبندگی خوب و محکم بتونه به سطح بتنی و سخت شدن یکنواخت و کامل آن به شکل لایه نازک پوششی است.در صنایع کاشی و کفپوش این مواد با نام اندود نازک شناخته میشود و این امر به دلیل کاربرد مواد یاد شده است که حتی هنگامی که به شکل لایه ای نازک مورد استفاده قرار میگیرند،قابلیت سخت شدن کامل را دارند.هزینه بری زیاد موجب میشود که اندودهای نازک فقط برای ضخامت های کمتر از6میلی متر مناسب و اقتصادی باشند.یک عیب بزرگ در کاربرد بتونه های پلیمری لزوم بکارگیری تعداد زیادی کارگر است.

وجود حفره ها و سوراخ های بزرگ در بتن عامل مشکل زای دیگری است که موجب محبوس شدن هوا زیر لایه پوشش مشود.فشار هوای حبس شده عامل ایجاد تاول است که در این موارد سطح دوباره ماله کشی میشود.

در ماله کشی مجدد بهتر است مواد پر کننده و پلیمری در جهات مختلف پخش شوند و با کشیدن ماله بطور مکرر هوای محبوس به بیرون هدایت میشود.پس از چند بار ماله کشی حفر ه های بزرگ حتما باید پر شوند ،هرچند ممکن است هنوز هم قدری هوای محبوس شده در زیر سطح باقی بماند.اگر قبل از سخت شدن کامل پر کننده سطح گرم شود،این امکان وجود دارد که هوای باقی مانده منبسط شده و سطح تاول زده به نظر می آید. به همین دلیل،ثابت ماندن دما یا حتی کمی سرد کردن سطح بتن هنگام سخت شدن بتونه بسیار مهم است.

پرکردن و هموارکردن سطوح بتنی بوسیله PMCRM

اسفاده از ملات مرمتی سیمانی اصلاح شده با پلیمر(PMCRM) اعمال آن با ماسه یا از راه پاشش مزایای خاص خود را دارد.اولین مزیت آن نسبت به بتونه های اپوکسی،کم هزینه بودن آن است و دومین مزیت نحوه کاربرد آسانتر و سریعتر آن است.

سیمان های اصلاح شده با پلیمر برای مدت سه تا هفت روز در محیط سخت میشوند و پیش از آنکه پوشش نهایی اعمال شود،باید برای مدت مشابه نیز در شرایط خشک سخت شوند تا واکنش های آنها کامل و به حداکثر کارایی خود برسند.

پیش از اعمال پوشش نهایی بهتر است سمباده زنی نرم یا برس کشی یکنواخت انجام شود تا آلودگی ها پاک و سطح قدر زبرتر گردد.در نظر داشتن میزان سازگاری پوشش نهایی با سیمان های اصلاح شده با پلیمر بسیار حائز اهمیت است.مثلا برخی پوشش های بر پایه آب موجب نرم شدن سیمان های اصلاح شده با پلیمر در سطح مشترک میشوند که البته نتیجه این کار از بین رفتن چسبندگی پوشش و تضعیف آن است.

استفاده از ملات های سیمانی معمولی هم مرسوم است.اما،سفارش میشود که در محیط های خورنده حتی برای سطوح زیرین نیز از سیمان های معمولی مثل سیمان پورتلند استفاده نشود،مگر آنکه سازنده پوشش نهای آن را توصیه کرده باشد.علت آن است که میزان چسبندگی پوشش ها به این نوع سیمان ها چندان زیاد نیست و تنش های ایجاد شده در سامانه،اتصال آنها را از هم می گسلد.

استحکام چسبندگی لایه پوشش

پوشش های محافظ باید بسیار محکم به سطح بتن بچسبد تا سطح را برای مدت زمان طولانی در برابر خوردگی محافظت کنند.کلیه پوششهای محافظ بویژه آنهایی که در محیط های شدیدا خورنده مورد استفاده قرار میگرند،ذر محل سقف مشترک پوشش و سطح زیرین بتنی تنش زا هستند.علت ایجاد اختلاف در ضریب انبساط گرمایی لایه پوشش و سطح بتن سبب میشود تا هنگام تغیر دما در سطح مشترک تنش های شدید و گاه بسیار مخرب بوجود آید.حتی اگر سطح از استحکام زیادی برخوردار باشد،عدم چسبندگی موجب از بین رفتن سطح بتن میشود.

تنش،خاصیت چروک خوردگی پوشش و انقباض آن بعد از تکمیل مرحله سخت شدن است.اختلاف در ضریب انبساط گرمایی لایه پوشش و سطح بتن سبب میشود تا هنگام تغیر دما در سطح مشترک تنش های شدید و گاه بسیار مخرب بوجود آید.حتی اگر سطح از استحکام زیادی برخوردار باشد،عدم چسبندگی موجب از بین رفتن سطح بتن میشود.عوامل موثر بر میزان استحکام چسبندگی پوشش محافظ به سطح بتن عبارتند از:

-خواص فیزیکی-شیمیایی پوشش یا آستری

-نحوه اعمال و استفاده از پوشش یا آستری

-وجود یا عدم وجود آلودگی در سطح یا زیر سطح بتن

-روش و چگونگی آماده سازی سطح

با وجود آن که تمام این عوامل بر قدرت چسبندگی پوشش اثر میگذارند،اما موثرترین آنها آماده سازی سح است و در حالتی که سطح پوشش داده شده خوب آماده نشود،استحکام چسبندگی به شدت افت میکند.متاسفانه ماهیت متغیر بتن و بویژه کهنه و فرسوده شدن و آلودگی آن بسیار مشکل زاست و نمیتوان روش آماده سازی و میزان آن را با اطمینان معین کرد.به همین خاطر بهتر است که پیش از اجرای کار،بخشی از سطوح بتن آماده سازی و به شکل آزمایشی پوشش داده شود و پس از تکمیل سخت شدن،تحت نیروی کششی عمود بر سطح کنده شود تا بدین ترتیب کیفیت سطح آماده سازی شده ارزیابی گردد.

کنترل کیفیت

با درک این مطلب که اعمال لایه پوشش با ضخامت مناسب،ایجاد روکش ها و پوششهای عاری از سوراخ های ریز و چسبندگی قوی چقدر حائز اهمیت است،اجرای آزمون ها و بازرسی های متناسب با موارد بالا کمک میکند تا کار پوشش دهی یکنواخت و با کیفیتی عال انجام گیرد.مواردی که کنترل آنها برای ارتقای کیفیت پوشش بسیار حیاتی است،عبارت اند از:اندازه گیری دقیق ضخامت لایه پوشش،بازرسی و بازبینی سوراخ های ریز و بالاخره میزان چسبندگی سطوح به یکدیگر.

اندازه گیری ضخامت لایه پوشش

با وجودی که ابزارهای دقیق اندازه گیری فراصوتی میتوانند ضخامت سطوح هموار بتنی را به قدت معین کنند،ولی در عمل متوسط فاصله سطح واقع میان برآمدگیها و فرورفتگی های موجود در سطح مقطع جانبی اندازه گیری میشود.

به کمک این ابزار حداکثر ضخامت بدرستی اندازه گیری نمیشود. برای تعیین ضخامت لایه روی سطح بتن نمیتوان از ابزارهای اندازه گیری که بر اساس امواج الکترومغناطیس کار میکنند بهره جست.عملی ترین و کاراترین روش اندازه گیری ضخامت لایه،آزمونهای مبتنی بر اصول استاندارد ASTM D 4138است.لازم به ذکر است که تیغ برنده از جنس کاربید باعث شکست بتن میشود که این خود مشاهده سطح مشترک بتن و پوشش را با اشکال روبرو میکند.به همین دلیل،برای این کار از تیغه های برنده برقی با قدرت و سرعت برش کافی استفاده میشود.در این روشها با تهیه یک نمونه بریده شده از سطح مقطع و قرار دادن آن زیر ذره بین های چشمی با میکروسکوپ نوری میتوان ضخامت را اندازه گیری کرد.

در مواردی که امکان بازرسی چشمی به دلایل مکانی میسر نباشد باید از روش ولتاژ بالا ،که دقیق تر است،استفاده گردد.

بازبینی سوراخ های ریز:

بازبینی سوراخها و حفره های ریز موجود در پوشش از راه اعمال ولتاژ الکتریکی روی سطح انجام میگیردد.منظور از این کار تعیین محل حفره ها و مرمت آنها،توسعه فناوری لازم و همچنین اصلاح روش پوشش دهی و تدوین روشی مناسب برای ممانعت از یجاد سوراخ های ریز در سطح است.

پوشش تحت نیروی کشش عمود بر سطح

سطح بتن

شکل 2-چگونگی تعیین متوسط ضخامت لایه

ولتاژ الکتریکی اعمال شده به ضخامت پوشش بستگی داردو غالبا تولیدکنندگان پوششها ولتاژ الکتریکی مناسب برای هر ضخامت را در کتابچه های راهنمای خود گزارش میکنند.افزون بر این،اعمال ولتاژ بالا برای سطوح فولادی بسیار آسانتر از سطوح نارسانا مانند بتن است.

در ارتباط با سطوح بتنی کار پیچیده است،چرا که رسانایی بتن کم و متغیر است.دلایل تغیرات رسانایی بتن عبارت اند از:

-تغیر در میزان آب موجود در بتن

-تنوع مواد شیمیایی سازنده

-حضور یاعدم حضور تقویت کننده هایی نظیر میل گرد در داخل بتن.

مثلا بتن اشباع شده از آب بسیار رساناتر از بتن خشک است.این موارد تعیین دقیق ولتاژ لازم را بدون آسیب رسیدن به بتن،با اشکال روبه رو میکند.اغلی سفارش میشود آزمون تعیین ضخامت با ولتاژ بالا به شکل درجا اجرا گردد.برای این منظور،ابتدا سوراخی ریز در سطحی معلوم،که ضخامت آن به دقت تعیین شده است،ایجاد میکند و سپس ولتاژ خروجی از حفره معلوم را با آشکار ساز در کمترین حد خود تنظیم میکنند.پیش از اعمال ولتاژ بالا لازم است سطح وشش کاملا خشک شود.کاربر با حرکت سریع الکترود میتواند روی سطح را کاوش کند که در صورت وجود حفره تغیرات ولتاژ کاملا آشکار خواهد شد.

برآمدگی سطح واقعی

در برخی از موارد به علت سختی کار،خطرناک بودن و گران بودن و گران بودن روش آزمون ولتاژ بالا،استفاده از آن ناممکن و غیر عملی است.گاهی اوقات بازبینی چشمی با دقت فوق العاده عالی،که به شخص و تجارب او بستگی دارد،پس از سخت شدن کامل پوشش،مناسب به نظر میرسد.در این مورد پیش از استفاده از سطح پوشش نواحی حفره دار بسرغت مشخص میشوند.

در مواردی که امکان بازرسی چشمی به دلایل مکانی میسر نباشد باید از روش ولتاژ بالا،که دقیق تر است استفاده گردد.چرا که در این حالت آسیب رسیدن به سطح کار تا حداقل میزان خود کاهش میابد و بدین ترتیب در هزینه های بعدی صرفه جویی میشود.

اندازه گیری استحکام چسبندگی پوشش

برای اندازه گیری میزان استحکام چسبندگی لایه پوشش روی سطوح مختلف از جمله بتن،آزمون ها و ابزارهای صنعتی گوناگونی وجود دارد که اغلب براساس کندن پوشش و اندازه گیری نیروی عمودی لازم برای این کار است. برای اندازه گیری میزان چسبندگی به بتن رعایت موارد زیر از اهمیت زیادی برخوردار است:

    آزمون اندازه گیری: قطر گیره در آزمونهای استاندارد 5 cm و سطح معادل آن 19 cm2 است. این نوع گیره ها نسبت به گیره های کوچکتر کمتر دچار خطا میشوند.. گیره های با مساحت سطح بیشتر اثر برخی از عیوب روی نتایج را کاهش میدهند. مانند: وجود حباب هوا یا مصالح سنگی درشت در نزدیکی سطح بتن. برش دادن نمونه اضافی اطراف گیره: بریدن نمونه اضافی اطراف گیره موجب میگردد تا نیروی کشش (نیروی عمودی) فقط در ناحیه ای که مستقیما زیر سطح گیره قرار دارد اعمال شود. این کار به ویژه زمانی مهم است که لایه ضخیم بوده یا آنکه دارای مواد تقویت کننده باشد. هنگام برش باید دقت شود که ترک های ریز در پوشش یا روی سطح بتن بوجود نیاید. نیروی پارگی باید عمود بر سطح باشد: یکی از خطاهای متداول در اندازه گیری استحکام چسبندگی پوشش عمود نبودن جهت نیروی اعمال شده بر سطح است.حتی انحراف نیرو به مقدار اندک میتواند نیروی خمشی ایجاد کرده و موجب خطاهای فاحش در نتایج گردد.خطاهای مزبور ناشی از تنش های ناخواسته و گسترش پارگی در جهت عرض سطح نمونه است که موجب میشود تا استحکام چسبندگی خیلی کمتر از مقدار واقعی ارزیابی گردد.
  •  

نیروی کشش پارگی باید به طور یکنواخت در طول و عرض نمونه اعمال گردد. به علت خواص فیزیکی و مکانیکی بتن و ماهیت شکننده آن اعمال نیروی پارگی یکنواخت و بزرگ از اهمیت زیادی برخوردار است. چرا که تنها در این حالت است که نتایج دقیق و تکرار پذیر خواهد بود. در حالتی که پوشش به راحتی از سطح بتن کنده شود، احتمالا یک یا چند مورد از نکات زیر در آن دخالت دارد:

    ناقص بودن آماده سازی سطح بتن. آلودگی سطح بتن به موادی نظیر گریس، روغن ، چربی، آب یا سایر مواد شیمیایی نامرغوب وبدن بتن زیر لایه پوشش

با استفاده از روش آماده سازی مناسب تر، پاک کردن آلودگی ها از سطح به کمک جریان بخار آب یا پاک کننده شیمیایی و اعمال یک یا چند لایه آستری نفوذ کننده penetratiry primer میتوان استحکام چسبندگی را تا حد زیادی بیشتر کرد.

نتیجه گیری:

در صورتی که پوشش مایع ضدخوردگی در شرایط دشوار محیط کار( دارای ترکیبات شیمیایی نافذ و خورنده) و مقاوم، عاری از سوراخ های ریز ، با ضخامت کافی و مستحکم باشد، میتوان از آن به طور موثر برای سالهای متمادی بدون آنکه آسیب ببیند بهره برداری کرد. حتی میتوان با بازرسی ها و بازبینی های مکرر سطح بتن در دوره های زمانی مشخص و ترمیم و نگهداری ان با روشهای مرسوم عمر کاری لایه پوشش روی آن را بیش از پیش افزایش داد.

سایر موارد