خوردگی بتن
1. علل فرسودگی و تخریب سازه های بتنی
(CAUSES OF DETERIORATIONS)
علل مختلفی که باعث فرسودگی و تخریب ساز های بتونی می شود همراه با علائم هشدار دهنده دیگری که کار تعمیرات را الزامی می دارند در نخستین بخش از تحقیق مورد بررسی وتحلیل قرار می گیرند:
1.1. نفوذ نمک ها به بتن
(INGRESS OF SALTS)
نمک های ته نشین شده که حاصل تبخیر و یا جریان آب های دارای املاح می باشند و همچنین نمک هایی که توسط باد در خلل و فرج و ترک ها جمع می شوند. هنگام کریستالیزه شدن می توانند فشار مخربی به سازه ها وارد کنند که این عمل علاوه بر تسریع و شدید زنگ زدگی و خوردگی آرماتور ها به واسطه وجود مکهات، تر و خشک شدن متناوب نیز می تواند تمرکز نمک ها را شدت بخشد زیرا آب دارای املاح پس از تبخیر املاح خود را به جا می گذارد.
1.2. اشتباهات طراحی
(SPECIFICATIONERRORORS)
به کارگیری استاندارد های مناسب ومشخصات فنی غلط در رابه با انتخاب مواد روش های اجرایی و عملکرد خود سازه می تواند به خرابی بتن منجر شود. به عنوان مثال استفاده از استانداردهای اروپایی و آمریکایی جهت اجرای پروژه در مناطق خلیج فارس، جایی که آب و هوا و مواد و مصالح ساختمانی و مهارت افراد متفاوت با همه این عوامل در شمال اروپا و آمریکاست، باعث می شود تا دوام و پایایی سازه های بتنی در مناطق یاد شده کاهش یافته ودر بهره برداری از سازه نیز با مسائل بسیار جدی مواجه گردیم.
1.3. اشتباهات اجرایی
(CON STUCTION ERRORS)
کم کاری ها، اشباهات و نقص هایی که به هنگام اجرای پروژه ها رخ می دهد ممکن است باعث گرد تا آسیب هایی چون پدیده ی لانه زنبوری، حفره های آب انداختگی جدا شدگی، ترک های جمع شدگی، فضا های خالی اضافی یا بتن آلوده شده، به وجود آید که همگی آنها به مشکلات جدی می انجامند.
این گونه نقص ها و اشکالات را می توان زاییده ی کارایی در جه ی فشردگی سیستم عمل آوری،آب مخلوط آلوده، سنگدانه های آلوده و استفاده غلط از افزودنی ها به صورت فردی ویا گروهی دانست.
وجود کلرید آزاد در بتن می تواند به لایه ی حافاظتی غیر فعالی که در اطراف آرماتور ها قرار دارد آسیب وارد نموده و آن را از بین ببرد.
خوردگی کلریدی آرماتور هایی که درون بتن قرار دارند، یک عمل الکتروشیمیایی است که بنا به خاصیتش، جهت انجام این فرآیند، غلظت مورد نیاز یون کلرید، نواحی آندی و کاتدی، وجود الکترولیت ورسیدن اکسیژن به مناطق کاتد در سل (CELL) خوردگی را فراهم می کند.
گفته می شود که خوردگی کلریدی وقتی حاصل می شود که مقدار کلرید موجو در بتن بیش از 6/0 کلیوگرم درهر متر مکعب بتن باشد. ولی این مقدار به کیفیت بتن نیز بستگی دارد.
خوردگی آبله رویی حاصل از کلرید می تواند موضعی و عمیق باشد که این عمل در صورت وجود یک سطح بسیار کوچک آندی و یک سطح بسیار وسیع کاتدی به وقوع می پیوندد که خوردگی آن نیز با شدت بسیار صورت می گیرد از جمله مشخصات (FEATURES) خوردگی کلریدی، می توان موارد زیر را نام برد:
الف) هنگامی که کلرید در مراحل میانی ترکیبات (عمل و عکس العمل) شیمیایی مورد استفاده قرار گرفته ولی در انتها کلرید مصرف نشده باشد.
ب) هنگامی که تشکیل همزمان اسید هیدروکلریک، درجه PH مناطق خورده شده را پایین بیاورد. وجود کلریدها هم می تواند به علت استفاده از افزودنی های کلرید باشد و هم می تواند ناشی از نفوذ یابی کلرید از هوای اطراف باشد.
فرض بر این است که مقدار نفوذ یون های کلریی تابعیت از قانون نفوذ FICK دارد. ولی علاوه بر انتشار (DIFFUSION)به نفوذ (PENETRATION) کلرید احتمال دارد به خاطر مکش مویینه (CAPILARY SUCTION) نیز انجام پذیرد.
1.4. حملات سولفاتی
(SULPHATE ATTACK)
محلول نمک های سولفاتی از قبیل سولفات های سدیم و منیزیم به دو طریق می توانند بتن را مورد حمله و تخریب قرار دهند. در طریق اول یون سولفات ممکن است آلومینات سیمان را مورد حمله قرار داده وضمن ترکیب، نمک های دوتایی از قبیل: ETTRINGITE , THAUMASITE تولید نماید که در اب محلول می باشند. وجود این گونه نمک ها در حضور هیدروکسید کلسیم، طبیعت کلوئیدی (COLLOIDL) داشته که می تواند منبسط شده و با از دیاد حجم، تخریب بتن را باعث گردد. طریق دومی که محلول های سولفاتی قادر به اسیب رسانی به بتن هستند عبارتست از: تبدیل هیدروکسید کلسیم به نمک های محلول در آب مانند گچ (GYPSUM) و میر ابلیت MIRABILITE که باعث تجزیه و نرم شدن سطوح بتن می شود و عمل LEACHINGیا خل و فرج دار شدن بتن به واسطه یک مایع حلال، به وقوع می پیوندد.
1.5. علل دیگر
(OTHER CAUSES)
علل بسیار دیگری نیز باعث آسیب دیدگی و خرابی بتن می شوند که در سال های اخیر شناسایی شده اند. بعضی از این عوامل دارای مشخصات خاصی بوده و کاربرد بسیار موضعی دارند. مانند تاثیر مخرب چربی ها بر حاصله از عوارض مخرب فاضلاب ها و مورد استفاده قرار دادن سازه هایی که برای منظور ها و مقاصد دیگری ساخته شده باشند، نه آنچه که مورد بهره برداری است. مانند تبدیل ساختمان معمولی به سردخانه، محل شستشو، انباری، آشپزخانه، کتابخانه وغیره. با این همه اکثر آنها را می توان در گروه های ذیل طبقه بندی نمود :
الف) ضربات وبار های وارده (ناگهانی وغیره) در صورتی که موقع طراحی سازه برای این گونه بار گذاری ها پیش بینی های لازم صورت نگرفته باشد.
ب) اثرات جوی و محیطی
پ) اثرات نامطلوب مواد شیمیایی مخرب
راه حل ها :
فرسودگی بتن باید توسط کارشناسان با توجه به آزمایش های غیر مخرب بررسی گردد، استفاده از ترمیم کننده بتن و ملات ترمیمی بتن.
بتن حجیم: هر حجمی از بتن با ابعادی به اندازه کافی بزرگ که نیاز به تمهیداتی جهت جلوگیری از ایجاد ترک های حرارتی دارد.
درک بتن حجیم کلید کنترل دما و در نهایت حفظ زمن و هزینه های مصرفی می باشد.
مشخصات فنی عموما محدود کننده دمای بتن حجیم جهت جلوگیری از ترک خوردگی و مشکلات عدیده دوام آن می باشد. این طور که به نظر می رسد دمای بتن حجیم بر اساس تجربه و به طور دلخواه به صورت C57 به عنوان داکثر دمای مجاز بتن و C19 (F35) به عنوان حداکثر پیمانکار باید تمام مشخصات فنی و نیازمندی های آن را بدون چون وچرا رعایت نماید. ولی بدون درک صحیح و کامل از بتن حجیم نگهداری دمای بتن در ان محدوده تعیین شده کاری بسیار دشوار می باشد.
اغلب اوقات در هر پروژه ای مشخصات فنی آن، به خوبی تمهیدات وسیعی را در جهت کنترل دما و پاسخگویی به نیاز های آن مطرح کرده است. به هر حال، چنانچه به این موضوع توجه کافی نشود یا به خوبی درک نگردد. معین به مقدار قابل ملاحظه بیشتر است، شده و منجر به صدمه دیدن بتن و به تاخیر افتادن برنامه ساختمانی خواهد شد. به علاوه در روند امروزی، افزایش اندازه سطح مقطع بتن در نتیجه نیاز به حداقل مقدار سیمان مصرفی زیاد با نسبت آب به مواد سیمانی پایین می باشد و آن نیز کنترل دمای بتن را چندین برابر دشوارتر می نماید. درک بتن حجیم کلید کنترل دما و در نهایت حفظ زمان و هزینه های مصرفی می باشد.
بتن حجیم چیست؟
سوالی که اغلب اوقات مطرح می شود این است که به طور مشخص بتن حجیم به چه نوع بتنی اطلاق می شو. طبق آیین نامه موسسه بین المللی بتن Acl کمیته R116 Acl تعریف بتن حجیم بدین گونه است هر حجمی از بتن با ابعادی به اندازه کافی بزرگ باشد که نیاز به تمهیداتی جهت جلوگیری از ایجاد ترک های حرارتی که در بتن حجیم بر اثر حرارت زایی حاصل از واکنش شیمیایی هیدراسیون آب با سیمان و پیامد تغییرات حم شکل می گیرد دارد از آنجایی که که این تعریف از نظر تعدادی سازمان ها کافی اطلاق نشده بنابر این تعریف های خود را از بتن حجیم مطرح نموده اند. به طور مثال بعضی ها آن را بدین گونه تعریف نموده اند هر قطعه بتنی که بعاد آن حداقل بزرگتر از 90 سانتی متر باشد بتن حجیم نامیده می شود. طبق این تعریف یک پی بتنی با بزرگی ضخامت 90 سانتی متر بتن حجیم خوانده نمی شود، ولی یک پی بتنی با بزرگی ضخامت 1 متر بتن حجیم در نظر گرفته می شود.
در سازمان ها، حداقل ابعاد بکار گرفته در محدوده های 46/0 متر تا 2 متر را در نظر می گیرند که بستگی به تجارب کار گاهی گذشته آنان را در نظر می گیرند ک بستگی به تجارب کارگاهی گذشته آنان دارد توجه اینکه هیچ کدام از این تعاریف مقدار مواد سیمانی مصرفی در بتن مورد ملاحظه قرار نداده است.
آن چه با عملکرد بالا یا پایین وزود مقاومت رس در یک آلمان بتنی استفاده دمای این المان بسیار متفاوت تر از بتن مرسوم یک سازه بتنی باشد.
کنترل دمای بتن الزامی است؟
حرارت زایی بتن به علت واکنش شیمیایی هیدراسیون مواد سیمانی می شد بیشترین مقدار حرارت حاصل در روز های اولیه استقرار بتن می باشد مقاطع بتنی نازک همچون سس روکش کف ها تقریبا به مجرد ایجاد حرارت بتن به همان سرعت نیز درمحیط اطراف پراکنده می شود در مقاطع بتنی ضخیم تر (بتن حجیم) حرارت بسیار آهسته تر از تولید آن در اطراف پراکنده می شود در مقاطع بتنی ضخیم تر (بتن حجیم) حرارت بسیار آهسته تر از تولید آن در محیط اطراف پراکنده می شود و در نتیجه گرم شدن بتن حجیم را باعث می گردد.
مدیریت کنترل دما جهت جلوگیری از صدمات حاصل از ترک خوردگی، به حداقل رساندن تاخیر برنامه کاری و رعایت مشخصات فنی پروژه الزامی می باشد. به خاطر کمبود تعریف استاندارد متحد هر المانی بتنی را که ابعاد آن برابر 90 سانتی متر یا بزرگتر باشد به عنوان بتن حجیم مورد ملاحظه قرار می دهیم ملاحظات مشابه باید درباره المان های بتنی که تحت چنین تعریفی قرار نگرفته ولی دارای سیمان تیپ ااا با مواد سیمانی بیش از 355 کیلوگرم در هر متر مکتن می باشد، اعمال گردد.
2. در بسیاری مواقع، در المانهای بتنی غیر حجیم نیز مقدار قابل ملاحظه ای حرارت تولید می شود.
2.1. حد اکثر دمای بتن و اختلاف دمای آن
اغلب اوقات جهت اطمینان بهتر و برنامه ریزی مناسب قبل از استقرار بتن حداکثر دمای مجاز بتن و اختلاف دمای آن مشخص می شود. در بسیاری مواقع گستره های مشخص شده به طور اتفاقی و خود به خود انتخاب شده و مشخصات فنی پروژه را شامل نمی گردد. برای مثال، مشخصات فنی خاص از پروژه حداکثر دمای بتن را به (C75) 1354 و دمای بتن را به (35 (C19 محدود می نماید. محدودیت های دیگر اغلب شامل مواردی مثل محدودیت های حداکثر و حداقل دمای بتن در زمان تحویل باشد.
حداکثر دمای بتن
دمای بتن به دلایل بسیاری محدود شده است. دلیل اصلی آن برای جلوگیری از صدمه دیدن بتن می باشد. مطالعات نشان داده است که چنان چه حداکثر دمای بتن از استقرار آن صورت گیرد و بیش از اندازه محدوده 7 تا 68 درجه سانتیگراد 165 به 155 باشد دوام طولانی مدت بتن های خاصی مورد سازش قرار می گیرد. مکانیزم صدمه اولیه، شکل گیری اترینگایت تاخیر افتاده DFF می باشد، که باعث انبساط داخلی و ترک خوردگی بتن می شود که امکان مشاهده آن در سال های متمادی پس از استقرار بتن موجود می باشد.
از دلایل دیگر محدود کننده حداکثر دمای بتن شامل کاهش زمان خنک کردن، تاخیر های مرتبط و به حداقل رساندن پتانسیل ترک خوردگی مربوط به انقباض و انبساط حرارتی است. درجه حرارت بالای تراز c88 سانتی گراد (F1950) می تواند سبب کاهش مقاوم فشاری مورد نظر شود.
حداکثر اختلاف دما
حداکثر اختلاف دمای مجاز بتن اغلب مشخص کننده حداقل پتانسیل ترک خوردگی حرارتی می باشد. این اختلاف دما، تفاوت بین دمای گرم ترین بخش بتن و سطح آن می باشد. ترک خوردگی حرارتی و فنی که انقباض مربوط به خنک شدن در سطح بتن باعث تنش های کششی بیش از مقاومت کششی بتن باشد، ایجاد شود.
حداکثر اختلاف دمای مجاز c 19 سانتی گراد (f35) اغلب اوقات در اسناد پیمانکار مشخص شده است. این اختلاف دما یک راهنمای تجربی بر اساس بتن حجیم غیر مسلحی که در حدود 50 سال پیش در اروپا اجرا شده، تعیین گردیده است. در بسیاری موارد، محدودیت اختلاف دمای C19 سانتی گراد(f35) بیش از اندازه محدود شده است و ترک خوردگی حرارتی ممکن است حتی در اختلاف دمای بالا تر بوجود نیابد.
حداکثر اختلاف دمای مجاز تابعی از خواص مکانیکی بتن همچون انبساط حرارتی، مقاومت کششی، مادول الاستیسیته و نیز اندازه تنش های المان های بتنی می باشد. کمیته R/2/207/AC مهیا کننده دستور العمل جهت محاسبه حداکثر اختلاف دمای مجاز برای جلوگیری ترک خوردگی حرارتی مبتنی بر خواص بتن برای سازه های مشخص می باشد.
در زمانیکه بتن به مقاومت طراحی شده خود می رسد، حداکثر اختلاف دمای مجاز محاسبه شده بسیار بیشتر از C19 سانتی گراد (F35) می باشد. کاربرد حداکثر اختلاف دمای مجاز محاسبه شده می تواند سبب کاهش قابل ملاحظه مدت زمان تمهیدا محافظتی، همچون ایزوله کردن سطوح و نگهداری آن باشد.
2.2. پیش بینی دمای بتن
اغلب اوقات مشخصات فنی مربوط به بتن حجیم به نوع سیمان خاص، حداقل مقدار سیمان مصرفی وحداکثر مواد سیمانی جایگزین سیمان نیاز دارد به مجرد اینکه این اطلاعات جمع آوری شدند. فرآیند پیش بینی لازم جهت حداکثر دمای بتن و حداکثر اختلاف دمای آن شروع می شود. چندین روش پیش بینی حداکثر دما های بتن موجود می باشد.
منبع : کلینیک بتن ایران
