การตรวดสอบโครงสร้างคอนกรีต

การทำการตรวดสอบโครงสร้างคอนกรีตอย่างต่อเนื่องจะช่วยลดค่าใช้จ่ายในการซ่อมแซม ยืดอายุการใช้งาน และ ช่วยลดค่าใช้จ่ายต้นทุนในการผลิตสินค้า หากโครงสร้างคอนกรีตนั้นมีส่วนในขบวนการผลิต

วัตถุประสงค์หลัก คือ ตรวจสอบสภาพโดยทั่วไปของโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก การทดสอบเพื่อตรวจสอบคุณสมบัติทางกล (Mechanical Properties), คุณสมบัติทางเคมี (Chemical Make-up), การประเมินผลการทดสอบเพื่อวิเคราะห์หาสาเหตุของการเสื่อมสภาพและประเมิณคุณภาพของโครงสร้างคอนกรีต จัดทำรายงานการตรวจสอบสภาพโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กเพื่อเสนอแนะวิธีการซ่อมแซมและป้องกันคอนกรีต

1. การสำรวจสภาพความเสียหายทั่วไปด้วยการตรวจพินิจ (Visual Inspection) พร้อมทั้งบันทึกรูปแบบความเสียหาย วัดขนาดและความยาวของรอยแตกร้าวที่เกิดขึ้น รวมทั้งภาพถ่ายจากการสำรวจและภาพสเก็ตความเสียหาย (Crack Mapping) เพื่อระบุตำแหน่งที่เกิดความเสียหายบนโครงสร้าง โดยยึดรูปแบบและการปฏิบัติตามมาตรฐาน ACI 201.1R-92 : Guide for Making a Condition Survey of Concrete in Service

2. การทดสอบคุณสมบัติทางกล (Mechanical Properties) โดยใช้วิธีการทดสอบแบบไม่ทำลาย (Non-destructive Test) แบ่งการทดสอบเป็น ดังนี้

                                    - ทดสอบกำลังรับแรงอัดของคอนกรีตแบบทำในที่ โดยการวัดค่าสะท้อนกลับของคอนกรีตตามมาตรฐานการทดสอบ ASTM C805-97 : Rebound Number of Hardened Concrete

                                    - ทดสอบความต่อเนื่องและสม่ำเสมอของคอนกรีต โดยการทดสอบความเร็วคลื่น Ultrasonic ที่ส่งผ่านคอนกรีตตามมาตรฐานการทดสอบ ASTM C597-97 : Pulse Velocity Through Concrete

3. การทดสอบคุณสมบัติทางเคมี (Chemical Make-up)

                                    - การตรวจสอบการผุกร่อน (Corrosion) ที่เกิดขึ้นในเหล็กเสริม อันเนื่องมาจากความต่างศักดิ์ที่เกิดขึ้นระหว่าง Anodic และ Cathodic ในเหล็กเสริมตามมาตรฐานการทดสอบ ASTM C876-87 : Half Cell Potential of Uncoated Reinforcing Steel in Concrete

                                    - การทดสอบการเกิดปฏิกิริยาคาร์บอเนชั่น โดยวิธีการสุ่มเจาะเพื่อเก็บชิ้นตัวอย่าง (Drilled Core Test) จากโครงสร้างจริงนำไปทดสอบการเกิดปฏิกิริยาคาร์บอเนชั่นตามมาตรฐานการทดสอบ ASTM C856 :  Carbonation Depth

                                    - การทดสอบหาปริมาณคลอไรด์ โดยการเก็บตัวอย่างผงคอนกรีตจากโครงสร้างจริงโดยการเจาะคอนกรีตด้วยสว่านหรือทำการ Coring ก้อนตัวอย่างแล้วนำมาบดให้เป็นผงตามมาตรฐานการทดสอบ ASTM C114 , AASHTO T260 : Chloride Test

การทดสอบกำลังรับแรงอัดของคอนกรีตแบบทำในที่ (Rebound Number of Hardened Concrete)

          การทดสอบกำลังรับแรงอัดในที่ เป็นการวัดความแข็งแรงของคอนกรีตที่ผิว โดยความแข็งแรงที่ผิวของคอนกรีตมีความสัมพันธ์กับกำลังอัดของคอนกรีต วิธี Rebound (Schmidt hammer) ใช้ตัวกระแทกสปริงสร้างแรงกระแทกที่ผิวคอนกรีต ทำให้เกิดการสะท้อนกลับ ค่าการสะท้อนกลับจะถูกนำไปเปรียบเทียบกับค่าการยืดตัวของสปริง จะ

ได้ค่า Rebound number และแปรผลเป็นค่ากำลังอัดคอนกรีต  เป็นการทดสอบแบบไม่ทำลาย (Non-destructive Test)

            การทดสอบกำลังรับแรงอัดของคอนกรีตแบบทำในที่นั้น ใช้เครื่องมือ Schmidt hammer Type N ตามมาตรฐาน  ASTM C805 อายุของคอนกรีตและระยะการเกิดปฏิกิริยาคาร์บอเนชั่นจากพื้นผิวเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลให้ค่าการสะท้อนกลับที่วัดได้สูงเกินกว่าความเป็นจริง เพื่อให้ค่าที่อ่านได้มีความถูกต้องจำควรนำพื้นผิวส่วนหน้าและพื้นผิวที่เกิดปฏิกิริยาคาร์บอเนชั่นบนโครงสร้างออกด้วยเครื่องขัดแต่งผิวหน้าคอนกรีตแล้วจึงทำการวัด

การทดสอบความต่อเนื่องและสม่ำเสมอของคอนกรีตโดยใช้คลื่นอุลตร้าโซนิค (Ultrasonic Pulse Velocity Test)

          การทดสอบความต่อเนื่องและสม่ำเสมอของคอนกรีตโดยใช้คลื่นอุลตร้าโซนิค ด้วยวิธี Pulse velocity เป็นการใช้หลักการเดินทางของคลื่น ultrasonic ระหว่างอุปกรณ์ตัวส่งและตัวรับผ่านวัสดุ โดยใช้เครื่องมือ Pundit (Portable Ultrasonic Non Destructive Integrity Test) ตามมาตรฐาน ASTM C597เครื่องจะทำการแปลงสัญญาณที่ได้รับออกมาเป็นเวลาในการเดินทางผ่านเนื้อคอนกรีต หากทราบระยะทางก็สามารถคำนวณหาความเร็วของคลื่นได้ โดยปกติคอนกรีตที่มีความหนาแน่นและแข็งแรง (กำลังอัดสูง)มากเท่าใด ความเร็วจะยิ่งมาก

          วิธี Pulse velocity เป็นวิธีที่รวดเร็วสำหรับการตรวจสอบความสม่ำเสมอของเนื้อคอนกรีต เป็นการทดสอบแบบไม่ทำลายและใช้ได้ดีกับการตรวจสอบคุณภาพในปริมาณมาก นอกจากนี้ยังสามารถตรวจสอบรอยแตกที่ซ่อมแซมแล้ว โดยเปรียบเทียบค่าที่อ่านได้บริเวณที่มีการซ่อมแซม กับค่าที่อ่านได้บริเวณที่ไม่มีการซ่อมแซม หากรอยแตกได้รับการซ่อมแซมที่ดีค่าความเร็วที่อ่านได้จะมีค่าใกล้เคียงกัน

การทดสอบการผุกร่อนที่เกิดขึ้นในเหล็กเสริม (Half Cell Potential Test)

          การผุกร่อนในเหล็กเสริม (Corrosion) นับได้ว่าเป็นปัญหาสำคัญประการหนึ่งที่ทำให้เกิดความเสียหายและลดอายุการใช้งานของคอนกรีตลง เป็นการเสื่อมสภาพเนื่องจากปฏิกิริยาไฟฟ้า-เคมีของเหล็กเสริม โดยปกติแล้วเหล็กเสริมที่อยู่ในคอนกรีตจะถูกปกป้องไม่ให้เกิดการผุกร่อนด้วยฟีล์มออกไซด์บางๆ (Passive film) ซึ่งจะคงสภาพได้ดีภายใต้สภาวะความเป็นด่างสูงของคอนกรีต (pH > 12) เมื่อ Passive film ของเหล็กเสริมถูกทำลายลงจากคาร์บอเนชันหรือคลอไรด์ ในสภาวะที่ความเป็นด่างลดลงหรือกลายเป็นกรดจะเกิดเซลล์ไฟฟ้า-เคมีขึ้น เมื่อเหล็กที่ผุกร่อนจะเกิดความต่างศักย์ขึ้นระหว่าง Anodicและ Cathodic ในเหล็กเสริม

            การผุกร่อนในเหล็กเสริมสามารถวัดโดย coppercopper sulfate half cellการทดสอบการเกิดการผุกร่อนของเหล็กเสริมด้วยวิธี Half cell potential ซึ่งดำเนินตามขั้นตอนตามมาตรฐาน ASTM C876 : Half cell potentials of reinforcing steel in concreteและอ่านค่าความต่างศักย์บริเวณที่ทำการทดสอบในลักษณะของตาราง เพื่อทำเป็นแผนที่ของความต่างศักย์ การวัดค่าความต่างศักย์ Half cell สามารถแปลผลได้ ดังนี้

                         • ค่าลบต่ำกว่า -0.20 Volt = 90% ไม่มีการผุกร่อน

                        • ค่า -0.20 ถึง -0.35 Volt = อาจมีการผุกร่อน

                        • ค่าลบต่ำกว่า -0.35 Volt = มากกว่า 90% มีการผุกร่อน

                        • ค่าเป็นบวก การทดสอบใช้การไม่ได้เนื่องจากคอนกรีตมีความชื้นไม่เพียงพอ

            การทดสอบการเกิดปฏิกิริยาคาร์บอเนชั่น (Carbonation Depth Test)

            โดยทั่วไปคอนกรีตที่มีคุณภาพจะช่วยป้องกันมิให้เหล็กเสริมเกิดการกัดกร่อนได้ โดยความเป็นด่างของคอนกรีตจะช่วยสร้างฟิล์มออกไซด์บางๆมาห่อหุ้มผิวเหล็กเสริม เรียกว่า Passive film อย่างไรก็ตามจะเกิดปฏิกิริยาคาร์บอเนชั่น (Carbonation) ขึ้นกับคอนกรีต ซึ่งเป็นกระบวนการที่คอนกรีตทำปฏิกิริยากับคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศและซัลเฟอร์ไดออกไซด์ โดยกระบวนการนี้จะไปลดความเป็นด่างที่ผิวคอนกรีตและลึกเข้าไปเรื่อยๆ

            การทดสอบการเกิดปฏิกิริยาคาร์บอเนชั่นตามมาตรฐานการทดสอบ ASTM C856จะทำการทดสอบกับพื้นผิวหน้าตัดคอนกรีต ซึ่งสามารถทำได้โดยเจาะแท่งตัวอย่างคอนกรีต(coring) แล้วผ่าตัวอย่างแท่งคอนกรีตออกเป็น 2 ส่วนจากนั้นพ่นสเปรย์ด้วยสาร Phenopthalein ซึ่งจะเปลี่ยนเป็นสีชมพูเข้ม เมื่อค่า pH มากกว่า 9.2 แต่จะไม่มีสีหากค่า pH น้อยกว่า 9.2 (มีการเกิดปฏิกิริยาคาร์บอเนชัน)

การทดสอบหาปริมาณคลอไรด์ของคอนกรีต (Chloride Test)

             การทดสอบหาปริมาณคลอไรด์ตามมาตรฐานการทดสอบ ASTM C114เป็นการทดสอบที่สามารถทำได้โดยการเก็บตัวอย่างผงคอนกรีตจากโครงสร้างจริง โดยการเจาะคอนกรีตด้วยสว่านหรือทำการ coringแล้วนำมาบดให้เป็นผง ซึ่งปริมาณคลอไรด์ที่แทรกซึมในคอนกรีตจะเข้มข้นมากที่ผิวของคอนกรีตและจะลดลงเมื่อความลึกเพิ่มขึ้น