วิธีนี้เหมาะกับอาคารเก่า โครงสร้างริมทะเล ที่จอดรถ หรือโครงสร้างที่มีคราบสนิมและคอนกรีตกะเทาะ ช่วยชี้บริเวณเสี่ยงก่อนความเสียหายลุกลาม จัดเป็นงานตรวจสอบโครงสร้างแบบไม่ทำลาย (NDE) ประเภทหนึ่ง บทความนี้อธิบายหลักการวัด ขั้นตอนหน้างาน การอ่านค่าตามเกณฑ์ ASTM C876 และข้อจำกัดที่ควรรู้ก่อนนำผลไปตัดสินใจซ่อม

Half-Cell Potential ทำงานยังไง?

Half-Cell Potential วัดความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างเหล็กเสริมกับขั้วอ้างอิงที่แตะผิวคอนกรีต เมื่อเหล็กเสริมเกิดการกัดกร่อน จะมีปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าเกิดขึ้น ทำให้ศักย์ของเหล็กบริเวณที่กัดกร่อน (Anode) ต่างจากบริเวณที่ยังปกติ (Cathode) การวัดใช้ขั้วอ้างอิง (Reference Electrode) เช่น ทองแดง/คอปเปอร์ซัลเฟต (Cu/CuSO₄) แตะบนผิวคอนกรีตที่ทำให้ชื้น แล้วต่อสายอีกด้านเข้ากับเหล็กเสริม

โวลต์มิเตอร์อ่านค่าศักย์ออกมาเป็นมิลลิโวลต์ (mV) ค่าที่เป็นลบมากบ่งชี้ว่าบริเวณนั้นมีแนวโน้มเกิดการกัดกร่อนสูง จากนั้นนำค่าหลายจุดมาทำแผนที่ศักย์ (Potential Map) เพื่อดูการกระจายของบริเวณเสี่ยง

หลักการวัด Half-Cell Potential ตาม ASTM C876 โวลต์มิเตอร์ต่อระหว่างเหล็กเสริมกับขั้วอ้างอิง Cu/CuSO4 บนผิวคอนกรีต ภาพซ้ายเป็นรูปตัดพื้นคอนกรีตที่มีเหล็กเสริมวางตามยาว เปิดผิวคอนกรีตหนึ่งจุดที่ปลายขวาเพื่อต่อสายเข้าเหล็กเสริม สายอีกเส้นต่อไปยังขั้วอ้างอิงทองแดงคอปเปอร์ซัลเฟตที่แตะผิวคอนกรีตผ่านฟองน้ำชื้น โวลต์มิเตอร์ความต้านทานสูงอยู่ระหว่างสองสาย บริเวณกลางซ้ายของเหล็กเป็นจุดกัดกร่อนหรือขั้วแอโนด มีเส้นศักย์เท่ากันเป็นวงรอบบริเวณนั้น เมื่อวางขั้วอ้างอิงเหนือจุดกัดกร่อนอ่านได้ลบ 350 มิลลิโวลต์ ส่วนตำแหน่งเหนือเหล็กปกติอ่านได้ประมาณลบ 150 มิลลิโวลต์ ภาพขวาเป็นรายละเอียดขั้วอ้างอิง แท่งทองแดงแช่ในสารละลายคอปเปอร์ซัลเฟตอิ่มตัวที่มีผลึกเหลืออยู่ ปลายล่างเป็นจุกพรุนและฟองน้ำชื้น แถบด้านล่างคือขั้นตอน ต่อสายเข้าเหล็กเสริม ทำผิวให้ชื้น และเลื่อนขั้วอ้างอิงวัดตามกริดเพื่อทำแผนที่ศักย์ หลักการวัด Half-Cell Potential (ASTM C876) แผนภาพไม่ตามมาตราส่วน จุดกัดกร่อน (Anode) เหล็กเสริมปกติ −350 mV V ต่อสายเข้าเหล็กเสริม ขั้วอ้างอิง Cu/CuSO₄ ฟองน้ำชื้น ย้ายมาวัดตรงนี้ ≈ −150 mV เส้นประแดง = เส้นศักย์เท่ากันรอบจุดกัดกร่อน ยิ่งเป็นลบมาก โอกาสเหล็กใต้จุดนั้นกำลังกัดกร่อนยิ่งสูง รายละเอียดขั้วอ้างอิง แท่งทองแดง สารละลาย CuSO₄ อิ่มตัว ผลึกเหลือ = ยังอิ่มตัว จุกพรุน ฟองน้ำชื้น 1 ต่อสายเข้าเหล็กเสริม เปิดผิวหนึ่งจุด 2 ทำผิวให้ชื้นก่อนวัด ค่าไวต่อความชื้น 3 เลื่อนขั้ววัดตามกริด ได้แผนที่ศักย์
หลักการวัด: โวลต์มิเตอร์วัดความต่างศักย์ระหว่างเหล็กเสริมกับขั้วอ้างอิง Cu/CuSO₄ ที่แตะผิวคอนกรีต — บริเวณเหล็กที่กำลังกัดกร่อนให้ค่าศักย์เป็นลบมากกว่าบริเวณปกติ

ในงานจริงจะวัดเป็นตารางกริดครอบคลุมพื้นที่ที่สงสัย ภาพด้านล่างแสดงการวัดหน้างานเป็นแบบจำลอง 2 มิติ (รูปตัดด้านข้าง) และ 3 มิติ ตั้งแต่จุดต่อสายเข้าเหล็กเสริม ขั้วอ้างอิงที่ย้ายวัดทีละจุด ไปจนถึงความสัมพันธ์ระหว่างค่าที่อ่านได้กับบริเวณเหล็กที่กำลังกัดกร่อน

แบบจำลอง 2 มิติ (รูปตัดด้านข้าง) การวัด Half-Cell Potential ตามตารางกริดบนพื้นคอนกรีต รูปตัดพื้นคอนกรีตเสริมเหล็ก สายไฟต่อเข้าเหล็กเสริมบนตำแหน่งที่สกัดเปิดคอนกรีต อีกสายต่อกับขั้วอ้างอิงทองแดง/คอปเปอร์ซัลเฟตที่แตะผิวคอนกรีตซึ่งทำให้ชื้น ผ่านโวลต์มิเตอร์ ขั้วอ้างอิงถูกย้ายวัดทีละจุดตามกริด ค่าที่อ่านได้แสดงเป็นป้ายเหนือแต่ละจุด ค่าจะเป็นลบมากที่สุดเหนือบริเวณที่เหล็กกำลังกัดกร่อนใต้รอยร้าว ซึ่งน้ำและคลอไรด์ซึมเข้าถึงเหล็ก และค่อย ๆ กลับมาเป็นลบน้อยลงเมื่อห่างออกไป สีของป้ายแบ่งตามเกณฑ์ ASTM C876 รูปตัดด้านข้าง (2D Section) แผนภาพไม่ตามมาตราส่วน Cl⁻ Cl⁻ Cl⁻ −120 −150 −170 −210 −260 −330 −390 −410 −320 −230 −180 −440 mV จุดต่อสายเข้าเหล็กเสริม สกัดเปิดคอนกรีตเฉพาะจุด ขั้วอ้างอิง Cu/CuSO₄ ย้ายวัดทีละจุดกริด โวลต์มิเตอร์ อ่านค่าเป็นมิลลิโวลต์ ทำผิวให้ชื้นก่อนวัด เหล็กปกติ (Cathode) ค่าศักย์เป็นลบน้อย เหล็กกำลังกัดกร่อน (Anode) ค่าศักย์เป็นลบมาก รอยร้าว: น้ำและคลอไรด์ ซึมถึงเหล็ก ระยะหุ้ม เกณฑ์ ASTM C876 (เทียบ CSE): บวกกว่า −200 mV · โอกาสต่ำ −200 ถึง −350 · ไม่แน่นอน ลบกว่า −350 mV · โอกาสสูง
แบบจำลอง 2 มิติ (รูปตัดด้านข้าง) — ต่อสายเข้าเหล็กเสริมหนึ่งจุด แล้วย้ายขั้วอ้างอิง Cu/CuSO₄ วัดทีละจุดกริดบนผิวที่ทำให้ชื้น ค่าที่ติดลบมากสุดอยู่เหนือบริเวณเหล็กที่กำลังกัดกร่อน และค่าเปลี่ยนชัน (Gradient) รอบบริเวณนั้น สีของค่าแบ่งตามเกณฑ์ ASTM C876 (ค่าในภาพเป็นตัวอย่างเชิงอธิบาย ไม่ใช่ผลทดสอบจริง · ภาพ: SPN Soil Engineering)
แบบจำลอง 3 มิติ การวัด Half-Cell Potential บนพื้นคอนกรีตแบบตารางกริด พร้อมภาพตัดเปิดให้เห็นเหล็กเสริม พื้นคอนกรีตมีเส้นกริดบนผิว จุดตัดของกริดแต่ละจุดแสดงค่าศักย์ด้วยสีตามเกณฑ์ ASTM C876 มุมหน้าขวาของพื้นตัดเปิดให้เห็นตะแกรงเหล็กเสริม เหล็กบริเวณใต้รอยร้าวเป็นสนิมและอยู่ใต้กลุ่มจุดสีแดงที่มีค่าติดลบมาก ขั้วอ้างอิงทองแดง/คอปเปอร์ซัลเฟตตั้งบนจุดกริดที่ทำให้ชื้น สายต่อไปยังโวลต์มิเตอร์ซึ่งอีกสายต่อกับเหล็กเสริมผ่านจุดที่สกัดเปิดคอนกรีต กรอบรายละเอียด D แสดงโครงสร้างภายในของขั้วอ้างอิง แผนภาพไม่ตามมาตราส่วน −410 รายละเอียด D — ขั้วอ้างอิง Cu/CuSO₄ แท่งทองแดง (Cu) สารละลาย CuSO₄ อิ่มตัว ผลึก CuSO₄ ส่วนเกิน ปลายรูพรุน (Porous Plug) ฟองน้ำชื้น แตะผิวคอนกรีต โวลต์มิเตอร์ อ่านค่าทีละจุด (mV) จุดต่อสายเข้าเหล็กเสริม สกัดเปิดคอนกรีตเฉพาะจุด ขั้วอ้างอิง Cu/CuSO₄ ตั้งบนจุดกริดที่ทำให้ชื้น รอยร้าวบนผิว ทางซึมของน้ำและคลอไรด์ กลุ่มค่าติดลบมาก อยู่เหนือบริเวณกัดกร่อน ภาพตัดเปิด: เหล็กเป็นสนิม ใต้กลุ่มจุดสีแดง ตะแกรงเหล็กเสริม บริเวณที่ยังปกติ สีจุดกริด (ASTM C876): บวกกว่า −200 mV −200 ถึง −350 mV ลบกว่า −350 mV
แบบจำลอง 3 มิติ — วัดศักย์ทีละจุดตามกริดบนผิวคอนกรีต จุดสีแดงรวมกลุ่มอยู่เหนือเหล็กที่กำลังกัดกร่อนใต้รอยร้าว (มุมที่ตัดเปิดให้เห็นตะแกรงเหล็ก) กรอบ D แสดงขั้วอ้างอิง Cu/CuSO₄ ที่มีแท่งทองแดงแช่ในสารละลายคอปเปอร์ซัลเฟตอิ่มตัว (ค่าในภาพเป็นตัวอย่างเชิงอธิบาย · ภาพ: SPN Soil Engineering)

ขั้นตอนวัด Half-Cell Potential หน้างานมีอะไรบ้าง?

การวัดหน้างานมี 6 ขั้นตอน ขั้นตอนที่มีผลต่อความน่าเชื่อถือมากที่สุดคือการต่อสายเข้าเหล็กเสริมและการทำผิวให้ชื้น

  1. หาแนวเหล็กเสริม — ใช้ Cover Meter / Rebar Scanner หาตำแหน่งเหล็กและระยะหุ้ม เพื่อเลือกจุดเปิดผิวและวางกริด
  2. สกัดเปิดคอนกรีตหนึ่งจุด แล้วต่อสายเข้าเหล็กเสริม — ขัดเหล็กให้ถึงเนื้อโลหะก่อนหนีบสาย และตรวจว่าเหล็กในพื้นที่ทดสอบต่อเนื่องทางไฟฟ้าถึงกัน
  3. ตีกริดจุดวัดบนผิว — เช่น ทุก 0.5–1.0 ม. ขึ้นกับขนาดชิ้นส่วนและความละเอียดที่ต้องการ
  4. ทำผิวคอนกรีตให้ชื้น — เพื่อให้วงจรวัดสมบูรณ์และค่าที่อ่านได้นิ่ง
  5. วางขั้วอ้างอิงทีละจุดกริด แล้วบันทึกค่า mV — รอให้ค่านิ่งก่อนบันทึกทุกจุด
  6. ทำแผนที่ศักย์และแปลผล — แบ่งช่วงสีตามเกณฑ์ แล้วเลือกจุดเปิดสำรวจเพื่อยืนยันสภาพเหล็กจริง

อ่านค่า Half-Cell Potential ยังไง?

ค่าศักย์แปลผลเป็นช่วงความน่าจะเป็นของการกัดกร่อน โดย ASTM C876 ให้เกณฑ์อ้างอิงเมื่อใช้ขั้วอ้างอิงทองแดง/คอปเปอร์ซัลเฟต (Cu/CuSO₄ หรือ CSE) ดังนี้

← เลื่อนดูตารางทั้งหมด →

ค่าศักย์ (mV, เทียบ CSE)ความน่าจะเป็นของการกัดกร่อน
เป็นบวกกว่า −200โอกาสกัดกร่อนต่ำ (น้อยกว่า 10%)
−200 ถึง −350ไม่แน่นอน (Uncertain)
เป็นลบกว่า −350โอกาสกัดกร่อนสูง (มากกว่า 90%)

สิ่งสำคัญคือ Half-Cell Potential บอก "ความน่าจะเป็น" ที่กำลังเกิดกัดกร่อน ไม่ได้บอก "อัตราการกัดกร่อน" หรือปริมาณเหล็กที่สูญเสียไป การแปลผลควรดูรูปแบบการกระจายของค่า (Gradient) ประกอบด้วย ไม่ใช่ยึดตัวเลขเดี่ยว และถ้าใช้ขั้วอ้างอิงชนิดอื่นต้องแปลงค่าให้อยู่บนฐาน CSE ก่อนเทียบกับเกณฑ์ในตาราง

💡 ดูการกระจาย ไม่ใช่ตัวเลขเดี่ยว

บริเวณที่ค่าศักย์เปลี่ยนแปลงชัน (Gradient สูง) มักบ่งชี้ขอบเขตของการกัดกร่อนได้ดีกว่าการดูค่าจุดเดียว จึงควรวัดเป็นตารางกริดแล้วทำแผนที่ศักย์เพื่อประเมินภาพรวม

ตัวอย่างแผนที่ศักย์ Half-Cell Potential จากการวัดเป็นตารางกริด พร้อมขอบเขตระดับค่า และรูปตัดแสดงตำแหน่งเหล็กที่กัดกร่อน ภาพซ้ายบนเป็นแผนที่ศักย์ตัวอย่างบนพื้นคอนกรีต วัดเป็นตารางกริด 8 คอลัมน์ 4 แถว หน่วยมิลลิโวลต์เทียบขั้วอ้างอิง CSE ค่าบริเวณขอบอยู่ราว ลบ 120 ถึง ลบ 190 เป็นช่องสีเขียว ค่าเข้าใกล้กลางแผ่นติดลบมากขึ้นเป็นช่องสีเหลือง และกลางแถวที่สามมีค่า ลบ 360 ลบ 420 และ ลบ 380 เป็นช่องสีแดง เส้นประสีส้มตามขอบช่องคือขอบเขตค่า ลบ 200 และเส้นทึบสีแดงคือขอบเขตค่า ลบ 350 บริเวณที่ค่าเปลี่ยนชันหรือ Gradient สูงบอกขอบเขตการกัดกร่อน ภาพซ้ายล่างเป็นรูปตัดตามแนว A–A ผ่านแถวที่สาม เหล็กเสริมใต้กลุ่มค่าติดลบมากเป็นสนิมและมีรอยร้าวจากผิว ส่วนเหล็กใต้ช่องสีเขียวยังปกติ ภาพขวาเป็นเกณฑ์ ASTM C876 ค่าบวกกว่า ลบ 200 โอกาสกัดกร่อนต่ำกว่าร้อยละ 10 ลบ 200 ถึง ลบ 350 ไม่แน่นอน ลบกว่า ลบ 350 โอกาสสูงกว่าร้อยละ 90 และข้อควรจำ ผลเป็นความน่าจะเป็นไม่ใช่อัตราการกัดกร่อน ต้องยืนยันจุดวิกฤตด้วยการเปิดสำรวจ แถบด้านล่างคือ วัดเป็นกริดเช่นทุก 0.5 ถึง 1.0 เมตร ทำผิวให้ชื้นก่อนวัด และแปลผลร่วมกับคลอไรด์ คาร์บอเนชัน และความต้านทานไฟฟ้าของคอนกรีต แผนที่ศักย์: ดูรูปแบบและ Gradient ไม่ใช่ตัวเลขจุดเดียว แผนภาพไม่ตามมาตราส่วน ตัวอย่างแผนที่ศักย์ (mV เทียบ CSE · ค่าตัวอย่าง) −120 −130 −140 −150 −170 −160 −140 −130 −130 −150 −180 −240 −290 −260 −180 −150 −140 −170 −230 −360 −420 −380 −230 −170 −130 −150 −190 −260 −310 −280 −190 −150 A A รูปตัด A–A เหล็กเป็นสนิมใต้กลุ่มค่าติดลบมาก · ใต้ช่องสีเขียวยังปกติ ขอบ −200 ขอบ −350 Gradient สูง = ขอบเขตกัดกร่อน เกณฑ์ ASTM C876 บวกกว่า −200 mV โอกาสกัดกร่อนต่ำ (< 10%) −200 ถึง −350 mV ไม่แน่นอน (Uncertain) ลบกว่า −350 mV โอกาสกัดกร่อนสูง (> 90%) ผลเป็น “ความน่าจะเป็น” ไม่ใช่อัตรากัดกร่อน หรือเหล็กที่เสียไป ค่าไวต่อความชื้น ผิวเคลือบ / สี รบกวนการวัด จุดวิกฤต → เปิดสำรวจ ยืนยันสภาพเหล็กจริง ก่อนตัดสินใจซ่อม 1 วัดเป็นตารางกริด เช่น ทุก 0.5–1.0 ม. 2 ทำผิวให้ชื้นก่อนวัด ตามวิธีมาตรฐาน 3 แปลผลร่วมกัน คลอไรด์ · คาร์บอเนชัน · ความต้านทาน
แผนที่ศักย์จากการวัดเป็นตารางกริด — การดูรูปแบบการกระจายและ Gradient ช่วยชี้ขอบเขตบริเวณกัดกร่อนได้ดีกว่าการยึดตัวเลขจุดเดียว — เส้นขอบบนแผนที่แบ่งช่วงค่าตามเกณฑ์ ASTM C876 และรูปตัด A–A แสดงเหล็กที่เป็นสนิมใต้กลุ่มค่าติดลบมาก

Half-Cell Potential ใช้เมื่อไหร่?

Half-Cell Potential ใช้เมื่อสงสัยว่าเหล็กเสริมกำลังเป็นสนิมแต่ยังมองไม่เห็นความเสียหายทั้งหมดจากผิว กรณีที่พบบ่อยมีดังนี้

  • อาคารหรือโครงสร้างที่มีคราบสนิมไหลออกมาตามผิว หรือคอนกรีตกะเทาะเห็นเหล็ก
  • โครงสร้างริมทะเลหรือสัมผัสไอเกลือ ซึ่งเสี่ยงคลอไรด์แทรกซึม
  • ที่จอดรถ ดาดฟ้า สะพาน และพื้นที่เปียกสลับแห้งเป็นประจำ
  • การประเมินสภาพอาคารเก่าก่อนซ่อมแซมหรือปรับปรุง

ควรใช้ Half-Cell ร่วมกับการทดสอบอะไร?

Half-Cell บอกว่า "ตรงไหนเสี่ยง" แต่ไม่ได้บอกสาเหตุ การประเมินการกัดกร่อนให้ครบจึงใช้หลายวิธีประกอบกัน แต่ละวิธีตอบคำถามต่างกัน

← เลื่อนดูตารางทั้งหมด →

การทดสอบตอบคำถามอะไรลักษณะการทดสอบ
Half-Cell Potentialบริเวณไหนมีโอกาสที่เหล็กกำลังกัดกร่อนไม่ทำลาย เปิดผิวเฉพาะจุดต่อสาย
Carbonation Testคอนกรีตเสียสภาพด่างลึกถึงระดับเหล็กหรือยังกึ่งทำลาย ต้องมีผิวแตกใหม่
Chloride Content Testมีคลอไรด์สะสมที่ระดับเหล็กมากน้อยเพียงใดกึ่งทำลาย เก็บผงคอนกรีตไปวิเคราะห์
Cover Meterเหล็กอยู่ตรงไหน ระยะหุ้มเหลือเท่าไรไม่ทำลาย
เปิดสำรวจ (กะเทาะตรวจ)เหล็กเป็นสนิมจริงไหม หน้าตัดเหลือเท่าไรทำลายเฉพาะจุด ใช้ยืนยันผล

นอกจากนี้ยังอาจวัดความต้านทานไฟฟ้าของคอนกรีตประกอบ เพื่อช่วยประเมินระดับความรุนแรงของการกัดกร่อน

Half-Cell Potential มีข้อจำกัดอะไร?

ข้อจำกัดหลักคือค่าที่อ่านได้ไวต่อสภาพของคอนกรีต และผลบอกเพียงความน่าจะเป็น ไม่ได้ยืนยันว่าเหล็กเสียหายไปเท่าไร ปัจจัยที่ต้องระวังมีดังนี้

  • ความชื้นของคอนกรีต — คอนกรีตแห้งมากหรือความต้านทานสูงทำให้ค่าคลาดเคลื่อน จึงต้องทำผิวให้ชื้นตามวิธีมาตรฐาน
  • ผิวเคลือบหรือสี — ชั้นเคลือบที่ไม่นำไฟฟ้ารบกวนการวัด ต้องเปิดผิวถึงเนื้อคอนกรีตที่จุดวัด
  • เหล็กเสริมไม่ต่อเนื่องทางไฟฟ้า — ค่าที่ได้จะไม่สะท้อนเหล็กทั้งพื้นที่ ต้องตรวจความต่อเนื่องก่อนวัด
  • ไม่บอกอัตราและปริมาณ — ไม่รู้ว่าเหล็กกัดกร่อนเร็วแค่ไหน หรือสูญเสียหน้าตัดไปเท่าไร

ดังนั้นในจุดวิกฤตควรเปิดสำรวจ (กะเทาะตรวจ) เพื่อยืนยันสภาพเหล็กจริง และให้วิศวกรประเมินร่วมกับข้อมูลอื่น

⚠️ ผลเป็น "ความน่าจะเป็น" ไม่ใช่คำตัดสิน

Half-Cell Potential ชี้บริเวณเสี่ยงได้ดี แต่ไม่ได้บอกว่าเหล็กสูญเสียหน้าตัดไปเท่าไร การยืนยันจุดวิกฤตด้วยการเปิดสำรวจและการประเมินโดยวิศวกรที่มีใบอนุญาตจึงจำเป็นก่อนตัดสินใจซ่อมแซม

SPN ให้บริการวัด Half-Cell Potential พร้อมแผนที่ศักย์ และรายงานรับรองโดยวิศวกรโยธาที่มีใบอนุญาต (กว.) สภาวิศวกร พร้อมลายเซ็นและเลขทะเบียน