در دنیای مهندسی سازه، اصطلاحات تخصصی گاهی پیچیده به نظر می‌رسند، اما هر یک از آن‌ها نقش مهمی در ایمنی و پایداری ساختمان‌ها دارند. یکی از این مفاهیم کلیدی، هافسل در مقاوم‌سازی است که به طور مستقیم بر عملکرد لرزه‌ای و استحکام سازه‌ها تأثیر می‌گذارد. در شرایطی که ساختمان‌ها با خطرات طبیعی مانند زلزله و بادهای شدید مواجه هستند، شناخت و به‌کارگیری اصول هافسل می‌تواند تفاوت میان سازه‌ای مقاوم و ساختمانی آسیب‌پذیر را رقم بزند.

در این مقاله، با بررسی تعریف هافسل، کاربردهای آن در مقاوم‌ سازی ساختمان‌ ها و مزایای استفاده از آن، شما با یکی از ابزارهای حیاتی مهندسی سازه آشنا خواهید شد و می‌توانید درک بهتری از راهکارهای بهبود ایمنی و پایداری سازه‌ها پیدا کنید. اگر می‌خواهید بدانید چگونه یک تکنیک ساده می‌تواند جان ساختمان‌ها و ساکنان را نجات دهد، ادامه مطلب را از دست ندهید.

چرا باید مقاوم سازی کنیم؟

مقاوم‌سازی ساختمان‌ها یک ضرورت جهانی است و دلیل آن به ضعف‌ها و آسیب‌پذیری‌های ذاتی سازه‌ها برمی‌گردد. در طول زمان، عوامل مختلفی باعث می‌شوند که یک ساختمان نیازمند مرمت، بازسازی و مقاوم‌سازی شود. شناخت این دلایل به مهندسان، مالکان و پیمانکاران کمک می‌کند تا اقدامات لازم را به موقع انجام دهند و از ایمنی و دوام سازه‌ها اطمینان حاصل کنند.

مشکلات اجرایی یکی از مهم‌ترین دلایل نیاز ساختمان‌ها به مقاوم‌سازی هستند. این خطاها معمولاً ناشی از ضعف در مراحل اجرای سازه رخ می‌دهند، از جمله:

• ایرادات قالب‌بندی و آرماتوربندی

• بتن‌ریزی و عمل‌آوری نامناسب بتن

• استفاده از مصالح نامرغوب یا غیر استاندارد

• نقص در نظارت و کنترل کیفیت کارگاه

• به‌کارگیری پیمانکاران یا مجریان غیرمتخصص

این نوع خطاها می‌توانند به مرور زمان باعث کاهش مقاومت سازه و افزایش خطر در برابر بارهای جانبی مانند زلزله و باد شوند. بنابراین، مقاوم‌سازی ساختمان‌ها برای اصلاح این مشکلات اجرایی و افزایش ایمنی آن‌ها ضروری است.

علاوه بر مسائل اجرایی، ضعف‌های طراحی نیز نقش مهمی در کاهش عملکرد سازه‌ها دارند. این خطاها معمولاً ناشی از موارد زیر هستند:

• پیش‌بینی نادرست پارامترهای ژئوتکنیکی زمین

• عدم رعایت اصول و استانداردهای طراحی ساختمان

• تهیه نقشه‌های نامناسب یا ناقص

• عدم توجه به جزئیات اجرایی و بارگذاری‌های احتمالی

خطاهای طراحی می‌توانند رفتار سازه را در شرایط بحرانی تغییر دهند و باعث افزایش آسیب‌پذیری ساختمان‌ها شوند. مقاوم‌ سازی در این حالت به‌عنوان یک راهکار پیشگیرانه و اصلاحی عمل می‌کند و سازه را قادر می‌سازد تا بارهای جانبی و تغییرات محیطی را به طور ایمن تحمل کند.

به طور خلاصه، مقاوم‌سازی ساختمان‌ها نه تنها راهکاری برای اصلاح ضعف‌های موجود است، بلکه سرمایه‌گذاری بلندمدت برای افزایش ایمنی، دوام و ارزش اقتصادی سازه‌ها محسوب می‌شود. با شناسایی خطاهای اجرایی و طراحی و اجرای روش‌های مقاوم‌سازی مناسب، می‌توان از بروز خطرات جانی و مالی در آینده جلوگیری کرد و عملکرد ساختمان‌ها را در برابر شرایط طبیعی و غیرمنتظره بهبود بخشید.

بیشتر بخوانید : مقاوم سازی ساختمان در برابر سیل چیست؟

هافسل چیست و کاربرد آن در بتن

هافسل یا نیم‌سلول (Half-Cell) یکی از مفاهیم کلیدی در مهندسی سازه و آزمایش‌های بتن است. اساس کار هافسل شبیه به عملکرد باتری‌ها و سلول‌های الکتروشیمیایی است: دو واکنش نیمه‌ای به صورت جداگانه در سلول رخ می‌دهند و الکترون‌ها از طریق یک مدار خارجی بین این دو واکنش منتقل می‌شوند. در یک سمت سلول واکنش اکسیداسیون و در سمت دیگر واکنش کاهش انجام می‌شود و الکترون‌ها عامل احیای اکسیدکننده را کاهش می‌دهند.

در زمینه ساخت و ساز، تعیین مقاومت واقعی بتن در سازه‌ها از اهمیت بالایی برخوردار است. روش‌های سنتی شامل تست‌های مخرب و غیرمخرب روی نمونه‌های استاندارد بتن هستند، اما این روش‌ها همیشه معرف ویژگی‌های واقعی بتن در محل ساخت نیستند. از آنجا که آزمایش نمونه‌ها معمولاً در سنین ۹ و ۱۲ روز انجام می‌شود، اطلاعات بدست آمده ممکن است با تأخیر باشند و امکان تکرار آزمایش محدود باشد. به همین دلیل، استفاده از آزمایش هافسل در محل ساخت برای ارزیابی واقعی مقاومت و کیفیت بتن اهمیت ویژه‌ای دارد.

آزمایش هافسل در بتن و ارزیابی خوردگی آرماتور

آزمایش هافسل یکی از روش‌های غیرمخرب تشخیص خوردگی فولاد در بتن است. در این روش از سیستم نیم‌پیل و ولت‌متر با مقاومت بالا استفاده می‌شود تا جریان یون متحرک بین بخش‌های آند و کاتد در بتن شناسایی شود. بتن به عنوان یک الکترولیت عمل می‌کند و اختلاف پتانسیل اندازه‌گیری‌شده نشان‌دهنده خطر خوردگی است.

تست پتانسیل خوردگی (آزمایش هافسل) به تعیین مکان‌های فعال و محتمل برای خوردگی آرماتور کمک می‌کند. برای دقت بیشتر، معمولاً تست‌های تکمیلی مانند تست کربناتاسیون، یون کلرید، اسکن آرماتور و التراسونیک بتن انجام می‌شود تا وضعیت خوردگی و ترک‌های ناشی از تعرق بتن مشخص شود.

در شرایطی که کلر به سطح آرماتور نفوذ کند یا پوشش بتنی آرماتور کربناته شود، فرآیند خوردگی آغاز می‌شود و آرماتور در حالت فعال قرار می‌گیرد. در غیر این صورت، آرماتور در وضعیت انفعالی یا خنثی خواهد بود.

آزمایش هافسل مطابق با استاندارد ASTM C876-91 (1999) انجام می‌شود و وضعیت فعال یا انفعالی بودن آرماتور را مشخص می‌کند. لازم به ذکر است که این تست شدت یا سرعت خوردگی را نشان نمی‌دهد و برای اندازه‌گیری شدت، از دستگاه پتانسیومتر استفاده می‌شود.

بیشتر بخوانید : انواع روش های مقاوم سازی ستون بتنی چیست؟

اندازه‌گیری پتانسیل نیم‌ پیل در مقاوم‌سازی سازه‌ها

روش اندازه‌گیری پتانسیل نیم‌ پیل (هافسل) در سال‌های اخیر توسعه یافته و به طور گسترده برای شناسایی خوردگی احتمالی آرماتورهای فولادی در بتن استفاده می‌شود. در این روش، پتانسیل فولاد آرماتور تعبیه‌شده نسبت به یک نیم‌پیل مرجع (هافسل) در سطح بتن اندازه‌گیری می‌شود.

بتن در این روش نقش یک الکترولیت را ایفا می‌کند و منطقه آند خوردگی فولاد آرماتور در نزدیکی نقطه آزمون با اختلاف پتانسیل ثبت‌شده توسط ولت‌سنج با امپدانس بالا ارتباط داده می‌شود.

برای ایجاد اتصال الکتریکی مناسب با آرماتور فولادی، اغلب لازم است پوشش بتن جدا شود و اتصال با پیچ self-tapping برقرار گردد. با این حال، در بسیاری از تورها یا قفس‌های آرماتور، پیوستگی الکتریکی کافی وجود دارد و نیازی به اتصالات مکرر نیست. همچنین، مرطوب کردن سطح بتن برای تضمین تماس مناسب بین نیم‌پیل و آرماتور اهمیت دارد.

روش‌های دوپیل یا هافسل نیز می‌توانند برای آزمون‌های مقایسه‌ای استفاده شوند، اما به دلیل نیاز کمتر به اتصال مستقیم به آرماتور، در عمل به اندازه روش نیم‌پیل قابل اعتماد نیستند.

همان‌طور که بررسی شد، آزمون Half Cell (هافسل) یکی از روش‌های الکتروشیمیایی مهم برای تشخیص خوردگی میلگردها در بتن محسوب می‌شود. خوردگی میلگردها یک واکنش الکتروشیمیایی است که در بتن تازه با pH بالای ۱۲ به صورت طبیعی توسط بتن کنترل می‌شود.

با این حال، زمانی که غلظت یون‌های کلر در اطراف میلگرد افزایش یابد یا کربناسیون به سطح میلگرد برسد، فرآیند خوردگی آغاز می‌شود. در این شرایط، سلول‌های خوردگی الکتروشیمیایی بر سطح آرماتورها تشکیل شده و نیروی محرکه این واکنش، انرژی نهفته‌ای است که در طول تولید فولاد در آن ذخیره شده است.

آزمون پتانسیل خوردگی هافسل به ویژه برای بتن‌هایی که دارای آرماتور بدون پوشش هستند کاربرد دارد و می‌تواند اطلاعات ارزشمندی درباره وضعیت سلامت سازه ارائه دهد.

برای کسب اطلاعات بیشتر درباره روش‌های مقاوم‌سازی و تست خوردگی سازه‌ها می‌توانید به وب‌ سایت شرکت رادیاب مراجعه کنید و از مشاوره تخصصی این شرکت بهره‌مند شوید.