فن اسکلت بتنیفن ساخت و سازفن مصالح ساختمانی

مواد شیمیایی که باعث تخریب سازه های بتنی میشوند

ساخت ویلا در این مقاله بخوانید

مواد شیمیایی که باعث تخریب سازه های بتنی میشوند

مصالح بتنی معمولی معمولاً حاوی سیمان پرتلند، سنگدانه های درشت و ریز، مواد افزودنی معدنی یا شیمیایی و آب هستند. اگرچه چسبندگی و استحکام بتن از سیمان پرتلند و هیدراتاسیون شیمیایی آن به دست می آید، اما وجود مواد شیمیایی مختلف در سیمان پرتلند ممکن است مشکلات مضری را در طول عمر سازه های بتنی ایجاد کند. مواد مهاجم از منابع خارجی مانند گرد و غبار، سولفات ها، منیزیم و غیره نیز می توانند در هنگام نفوذ به داخل بتن در تخریب سازه های بتنی نقش داشته باشند.
در این مقاله علل مختلف شیمیایی تخریب بتن از جمله واکنش‌های کربناته شدن، واکنش قلیایی و سولفات را برای شما توضیح خواهیم داد.

بنابراین، نه تنها انتشار مواد شیمیایی خارجی تهاجمی باید بر روی این مصالح بتنی ریخته نشود، بلکه پتانسیل هرگونه تعامل مضر بین اجزای مصالح بتنی نیز باید توسط تیم طراحی در نظر گرفته شود. دوام سازه هایی که از بتن مسلح ساخته میشوند، به رفتار آنها در رابطه با شرایط اقلیمی و محیطی موجود در محیط هایی که در آن ساخته می شوند بستگی دارد.

این سازه های بتنی اغلب تحت یک فرآیند دائمی زوال فیزیکی و شیمیایی در نتیجه تهاجم خارجی قرار می گیرند.

تکنیک هایی برای تشخیص و ترمیم بتن آسیب دیده نیز توسعه یافته است. هنگامی که یک سازه بتنی در معرض مواد شیمیایی قرار می گیرد، دوام آن تحت تأثیر قرار می گیرد. مواد شیمیایی می توانند باعث ترک خوردن بتن، تغییر اندازه و تخریب ساختار شوند. عمر سازه کاهش می یابد و می تواند منجر به خرابی سازه شود . در ادامه انواع مختلف حملات شیمیایی و اثرات آنها بر سازه های بتنی توضیح داده می شود :

  1. حمله سولفات
  2. حمله کلرید
  3. واکنش قلیایی کل
  4. کربناته شدن بتن
  5. حمله اسیدی
  6. حمله نمک

۱- حمله سولفات به بتن:

بیشتر خاک ها حاوی سولفات هایی به شکل کلسیم، منیزیم، سدیم، آمونیوم و پتاسیم هستند. آنها در خاک یا آب های زیرزمینی وجود دارند. هنگامی که یک سازه بتنی بر روی این نوع خاک ها ساخته می شود، ممکن است به بتن حمله کنند. به طور کلی، سولفات ها در حالت جامد به بتن حمله نمی کنند، اما زمانی که به صورت مایع هستند از فضای خالی بتن عبور کرده و با محصولات آب سیمان واکنش نشان می دهند. سولفات کلسیم به دلیل حلالیت کم کمترین آسیب را ایجاد می کند در حالی که سولفات منیزیم بیشترین آسیب را بتن میزند.

بیشتر سولفات ها به هیدروکسید کلسیم و آلومینات کلسیم هیدراته در بتن حمله می کنند و باعث تغییر در حجم خمیر سیمان بتن می شوند. از این رو، خرابی سازه بتنی رخ می دهد. سولفات منیزیم علاوه بر هیدروکسید کلسیم با سیلیکات کلسیم هیدراته نیز واکنش داده و بتن را به صورت توده پودری در می آورد.

۱- اقدامات احتیاطی لازم در برابر حمله سولفات به بتن:

بتن با نسبت آب به سیمان پایین کمتر تحت تأثیر سولفات منیزیم قرار می گیرد در حالی که بتن با نسبت سیمان بالا به شدت تحت تأثیر  سولفات منیزیم قرار می گیرد. سیمان پرتلند مقاوم در برابر سولفات نیز باید در مواردی استفاده شود که سولفات ها در خاک، آب یافت می شوند و  سولفات منیزیم با بتن در تماس هستند. سیمان با گوگرد بالا، ساخته شده از سرباره کوره بلند، نیز می تواند مورد استفاده قرار گیرد، اگرچه به طور گسترده در دسترس نیست. به طوری که این سیمان می تواند در برابر بالاترین غلظت سولفات ها مقاومت کند.

۱)  حمله کلرید به بتن:

حمله کلرید به بتن یکی از جنبه های مهم دوام بتن است. عمدتاً بر تقویت بتن تأثیر می گذارد و باعث خوردگی می شود. کلریدها در حین ساخت و یا پس از ساخت وارد بتن میشود.

قبل از ساخت، کلریدها ممکن است به افزودنی های حاوی کلرید کلسیم، از طریق استفاده از آب آلوده به نمک یا سنگدانه های دریایی که به طور نامناسب شسته شده اند، وارد بتن شوند. پس از ساخت و ساز، کلریدهای موجود در نمک یا آب دریا، در رطوبت موجود در هوا و نمک های یخ زدا، می توانند به بتن نفوذ پذیر حمله کرده و باعث خوردگی آرماتور شوند. کلرید در حضور آب و اکسیژن با یک لایه محافظت شده قلیایی در اطراف آرماتور واکنش داده و آن را حذف می کند.

۲) حمله کامل واکنش قلیایی به بتن:

واکنش سنگدانه قلیایی یک واکنش شیمیایی بین قلیایی موجود در سیمان و محتوای سیلیس سنگدانه است. از این رو می توان آن را واکنش (سیلیکا قلیایی) نیز نامید. هنگامی که این واکنش رخ می دهد، ژلی تشکیل می شود که آب را جذب می کند و اندازه بتن افزایش می یابد. این افزایش حجم منجر به ترک خوردگی و متلاشی شدن بتن می شود. استفاده سازه ای از بتن و آیین نامه رویه طراحی و ساخت بیان می کند که واکنش سنگدانه های قلیایی تنها زمانی رخ می دهد که موارد زیر با هم وجود داشته باشند:

  1. بتن با سطح رطوبت بالا.
  2. زمانی که سیمان دارای درصد قلیایی بالایی در خود باشد.
  3. با اجزای قلیایی واکنش پذیر ترکیب می شود.

۱- اقدامات احتیاطی لازم در واکنش قلیایی کل روی بتن:

این کد توصیه می‌کند در صورت وجود عدم اطمینان، اقدامات احتیاطی زیر را انجام دهید:

  1. کاهش اشباع بتن.
  2. استفاده از سیمان پرتلند کم قلیایی
  3. استفاده از مواد سیمانی جایگزین مانند سرباره کوره بلند یا پودر خاکستر سوخت. اکثر سنگدانه های معمولی رفتار رضایت بخشی دارند.

۳) حمله کربناته به بتن:

هنگامی که دی اکسید کربن از اتمسفر به بتن نفوذ می کند و با هیدروکسید کلسیم واکنش می دهد و کربنات کلسیم تشکیل می دهد، به این فرآیند کربناته می گویند. به طور کلی بتن با محتوای قلیایی بالا یک لایه محافظ در اطراف آرماتور تشکیل می دهد. اما زمانی که دی اکسید کربن به اسید کربنیک رقیق تبدیل می شود، به دلیل خوردگی آرماتور، قلیایی بودن آن را کاهش می دهد. بتن کربنی دارای مقدار pH 8.3 است در حالی که غیرفعال سازی از pH 9.5 شروع می شود. عمق کربناته شدن در بتن با چگالی خوب در مراحل اولیه حدود ۳ میلی متر است و ممکن است پس از ۳۰-۴۰ سال به ۶-۱۰ میلی متر افزایش یابد. عمق کربنیزاسیون بتن تحتانی ممکن است پس از ۶-۸ سال به ۵۰ میلی متر برسد.

میزان کربناته شدن به عوامل زیر بستگی دارد:

  1. سن بتن
  2. عمق پوشش بتنی
  3. چگالی بتن
  4. محتوای سیمان
  5. نسبت آب به سیمان.
  6. وجود ترک در بتن.

عمق کربناته شدن با استفاده از محلول فنل فتالئین در الکل رقیق تعیین می شود. هنگامی که محلول استفاده می شود، نواحی بدون کربنات صورتی می شوند و قسمت بدون رنگ باقیمانده ناحیه کربناته نامیده می شود.

۴) واکنش اسید به بتن:

اسیدها به راحتی می توانند به بتن حمله کنند زیرا بتن کاملاً در برابر اسید مقاوم نیست. برخی از اسیدها مانند اسید اگزالیک و اسیدهای فسفریک برای بتن مضر نیستند. سنگ آهک نسبت به اسیدها حساس تر است در حالی که سیلیس مقاومت خوبی دارد. سطح آسیب کاملاً به pH محلول اسیدی بستگی دارد. اگر مقدار pH خیلی کم باشد آسیب بسیار شدید است. اگر از طریق ترک ها یا منافذ به آرماتور برسند، میله ها را خورده و بتن را ترک می کنند.

۱- جلوگیری از اسیدپاشی به بتن:

برای جلوگیری از اسیدپاشی، بتن متراکم خوب با پوشش مناسب مورد نیاز است و باید از سیمان مقاوم در برابر سولفات استفاده شود.

۵) حمله نمک به بتن:

حمله نمک زمانی اتفاق می افتد که سطح بیرونی سازه بتنی در معرض آب حاوی نمک قرار گیرد. پس از تبخیر آب، نمک روی سطح بتن باقی می ماند و باعث تنش و سایش می شود. استفاده از درزگیر بر روی سطح بتن و استفاده از بتن باکیفیت می تواند حمله نمک را کاهش دهد.

منبع :  فن ساختمان

 

رضا امیری

نوشتاری به آیندگان...

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا