آزمون بررسی سولفاته شدن (Sulfate Attack) و واکنش قلیایی–سیلیسی (ASR) در بتن — روش‌ها، شرح آزمون، مزایا، کاربردها، استانداردها 

مقدمه کوتاه
سولفاته شدن و واکنش قلیایی–سیلیسی (ASR) از مهم‌ترین پدیده‌های مخرب شیمیایی در بتن هستند که می‌توانند دوام و ایمنی سازه‌ها را به‌طور جدی کاهش دهند. اندازه‌گیری و شناسایی زودهنگام این فرآیندها و ارزیابی مقاومت مصالح برای انتخاب طرح اختلاط، مصالح مقاوم و راهکارهای محافظتی حیاتی است.
آزمون‌های بررسی سولفاته شدن (Sulfate Attack)
هدف: تعیین مقاومت بتن یا ملات در مقابل نفوذ یون‌های سولفات و کاهش خواص مکانیکی و ظاهری در طول زمان.

الف) روش‌های شبیه‌سازی شتاب‌یافته غوطه‌وری در محلول سولفات
شرح: نمونه‌های قالب‌گیری‌شده (معمولاً مکعب/استوانه/قطعات پریودیک) پس از عمل‌آوری در شرایط مرطوب، در محلول‌های سولفات (Na2SO4 یا MgSO4) با غلظت معین غوطه‌ور می‌شوند و در دما و زمان مشخص نگهداری می‌گردند. دوره‌های تعویض محلول و اندازه‌گیری دوره‌ای شامل تغییر جرم، کاهش مقاومت فشاری، ویژگی‌های ظاهری (لایه‌برداری، ترک) و تعیین تغییر وزن ثبت می‌شود.
پارامترها: نوع سولفات (سدیم یا منیزیم)، غلظت، دما، مدت و تغییرات جرم و مقاومت.
مزیت: شبیه‌سازی شتاب‌یافته برای پیش‌بینی رفتار بلندمدت؛ مقایسه مقاومت مخلوط‌های مختلف.

ب) آزمون مقاومت شیمیایی طبق استانداردها (نمونه‌استاندارد)
شرح: نمونه‌ها طبق پروتکل استاندارد (تعیین‌شده در ASTM/EN/ISO یا ملی) عمل‌آوری شده و در چرخه‌های غوطه‌وری/خشک‌سازی قرار می‌گیرند؛ تغییرات وزن/ابعاد، نرخ کاهش مقاومت و نمودارهای آسیب گزارش می‌شود.

ج) روش‌های تکمیلی
پتروگرافی (مطالعه میکروسکوپی) برای شناسایی محصولات سولفاتی (ettringite، gypsum) و مکانیزم آسیب؛ آزمون نفوذپذیری و تعیین محتوی کلرید/سولفات در عمق؛ تعیین مقاومت سیمان و نقش افزودنی‌ها (زئولیت، پوزولان، سرباره).
آزمون‌های بررسی واکنش قلیایی–سیلیسی (ASR)
هدف: شناسایی قابلیت واکنش‌پذیری سنگدانه‌ها با قلیاهای موجود در سیمان و احتمال تشکیل ژل ASR که باعث تورم و ترک‌های کششی می‌شود.

الف) آزمون شتاب‌یافته اندازه‌گیری تغییر طول نمونه میل‌گرد شده (ASTM C1260 — Accelerated Mortar Bar Test)
شرح: تهیه میله‌های ملات استاندارد (سیمان + سنگدانه خردشده به ابعاد معین) با نسبت معین آب/سیمان؛ نگهداری 24 ساعت در قالب، سپس عمل‌آوری 24 ساعت در اتوکلاو یا در آب گرم و نهایتاً غوطه‌وری در محلول NaOH 1N در دمای 80°C. تغییر طول روزانه/هفتگی اندازه‌گیری می‌شود؛ حد آستانه واکنش‌پذیری معمولاً 0.10% در 16 روز (مقادیر مرجع بسته به استاندارد) است.
مزیت: سریع، تعیین اولیه واکنش‌پذیری سنگدانه.

ب) آزمون مقیاس آب و نمونه بتن (ASTM C1293 — Concrete Prism Test)
شرح: ساخت منشورها یا پریسم‌های بتنی با سنگدانه مورد آزمون، عمل‌آوری و نگهداری در شرایط قلیایی بالا (معمولاً در دما و رطوبت کنترل‌شده) برای مدت طولانی‌تر (یک سال یا بیشتر)؛ اندازه‌گیری افزایش طول (تورم) و بررسی ترک. این روش زمان‌بر اما دقیق‌تر و نزدیک‌تر به شرایط واقعی است.
مزیت: قابل اعتماد برای پیش‌بینی رفتار بلندمدت در بتن عملیاتی.

ج) روش‌های مکمل
تعیین قلیای مؤثر سنگدانه (NA — ASTM C114 و روش‌های شیمیایی)، شناسایی میکروسکوپی محصولات ASR، آزمون‌های شتاب‌یافته با دما و رطوبت متغیر، و ارزیابی اثر افزودنی‌ها (ضدواکنش‌های شیمیایی، پوزولان‌ها، میکروسیلیس).
مزایا و اهمیت انجام آزمون‌ها
شناسایی زودهنگام مصالح مشکل‌دار و جلوگیری از خرابی‌های گران‌قیمت؛
امکان اصلاح طرح اختلاط (کاهش Na2Oeq، استفاده از پوزولان یا سیمان مقاوم در برابر سولفات)؛
انتخاب سنگدانه‌های مناسب یا روش‌های پیشگیرانه (کاهش نفوذپذیری، پوشش‌ها)؛
ارائه داده‌های قابل استناد برای طراحی، تضمین کیفیت و تصمیم‌گیری تعمیراتی.
کاربردها
پی‌ریزی‌ها، پل‌ها، روسازی‌ها، سازه‌های دریایی، قطعات پیش‌ساخته، سدها و هر سازه‌ای در معرض سولفات‌ها یا در مناطق دارای سنگدانه‌های واکنش‌پذیر یا منابع آلکالی محلی.
استانداردهای بین‌المللی و ملی مرجع (نمونه‌وار)
واکنش قلیایی–سیلیسی (ASR):
ASTM C1260 — Standard Test Method for Potential Alkali Reactivity of Aggregates (Mortar-Bar Method).  
ASTM C1293 — Standard Test Method for Determination of Length Change of Concrete Due to Alkali-Silica Reaction.  
RILEM AAR series (راهنماها و پروتکل‌های تحقیقاتی).  
EN 12620 / EN 14157 و استانداردهای اروپایی مربوط به آزمون‌های سنگدانه و بتن.  
استانداردهای ملی ایران (ISIRI): معمولاً از معادل‌های ASTM/EN استفاده یا ارجاع داده می‌شود.
سولفاته شدن:
ASTM C1012 — Standard Test Method for Length Change of Hydraulic-Cement Mortars Exposed to a Sulfate Solution (برای بررسی مقاومت در برابر سولفات).  
ASTM C672/C672M — برای اثرات یخ‌زدگی و نمک که گاهی مرتبط است.  
EN و ISO معادل برای آزمون‌های نفوذ و مقاومت شیمیایی و پتروگرافی.  
RILEM و ACI راهنماهای مربوط به طراحی در محیط‌های سولفاته.  
استانداردهای ملی ایران: ارجاع به استانداردهای بین‌المللی در اسناد پروژه مرسوم است.
شرح نمونه‌پروتکل‌های خلاصه‌شده
ASTM C1260 (ASR، خلاصه):
آماده‌سازی ملات با نسبت‌های استاندارد و سنگدانه‌ی خرد‌شده.  
قالب‌گیری میله‌ها، عمل‌آوری اولیه، سپس قرار دادن در حمام NaOH 1N در 80°C.  
اندازه‌گیری تغییر طول در روزهای مشخص تا حد معمول 14–16 روز.  
تفسیر براساس آستانه‌های استاندارد (مثلاً >0.10% نشان‌دهنده واکنش‌پذیری بالقوه).  
ASTM C1012 (سولفات، خلاصه):
ساخت نمونه‌های ملات/بتن طبق دستورالعمل؛ عمل‌آوری استاندارد.  
غوطه‌وری در محلول سولفات (معمولاً Na2SO4) در دمای کنترل‌شده.  
اندازه‌گیری تغییر طول/وزن در فواصل زمانی (هفته‌ای/ماهانه) و تعیین کاهش مقاومت فشاری یا آسیب سطحی.  
خدمات قابل ارائه در مرکز آزمایشگاهی پژوهشی بتن و مصالح خواجه‌نصیرالدین طوسی
مشاوره فنی برای انتخاب آزمون مناسب (ASTM/EN/پروتکل اختصاصی) بر اساس موقعیت پروژه و نوع مصالح؛  
تهیه نمونه‌ها از مصالح خام (سنگدانه‌ها)، ملات و بتن (نمونه‌های آزمایشگاهی یا هسته‌برداری از سازه)؛  
اجرای آزمون‌های شتاب‌یافته ASR (ASTM C1260) و آزمون‌های بلندمدت (ASTM C1293) همراه با ثبت دقیق تغییر طول، نمودارها و گزارش؛  
اجرای آزمون‌های مقاومت در برابر سولفات (ASTM C1012 و پروتکل‌های غوطه‌وری) با ثبت تغییر طول، وزن، کاهش مقاومت و پتروگرافی نمونه‌ها؛  
آزمایش‌های مکمل: تعیین قلیای سیمان (Na2Oeq)، شناسایی مواد مضر در سنگدانه، پتروگرافی (میکروسکوپ نوری/SEM)، XRD برای شناسایی محصولات سولفاتی، تعیین نفوذپذیری و آنالیز شیمیایی محلول؛  
ارائه گزارش فنی کامل شامل روش اجرا، استاندارد مرجع، داده‌های خام و تحلیل، تصاویر میکروسکوپی، تفسیر مهندسی و توصیه‌های اصلاحی (مثلاً میزان مجاز Na2Oeq، کاربرد پوزولان‌ها، پیشنهادات مربوط به انتخاب سنگدانه یا سیمان مقاوم در برابر سولفات).  
خدمات میدانی: نمونه‌برداری، تعیین مصالح مورد استفاده در سایت، مشاوره اجرایی برای جلوگیری از ASR و سولفاته شدن (کنترل رطوبت، افزودنی‌ها، پوشش‌ها).  
ارائه پروپوزال آزمایشگاهی همراه با برآورد هزینه و زمان‌بندی بر اساس تعداد و نوع نمونه‌ها.
مزیت‌های همکاری با مرکز
تجربه در اجرای هر دو آزمون شتاب‌یافته و بلندمدت و تحلیل میکروسکوپی و شیمیایی؛  
تجهیزات کالیبره برای غوطه‌وری کنترل‌شده، اتاق‌های دما، دستگاه‌های اندازه‌گیری طول با دقت بالا و امکانات SEM/XRD؛  
گزارش‌های فنی کاربردی و پیشنهادات مهندسی برای کاهش خطرات و افزایش دوام.