مقالات

 

از آنجا که خوردگی بتن یک پدیدۀ مخرب در ساختمان می باشد و می تواند خسارات غیر قابل جبرانی را در زمینه جانی و مالی بر افراد تحمیل کند ، در جوامع امروز بیش از پیش مورد توجه مهندسان و معماران طراح قرار گرفته است . اهمیت این مسأله تا بدانجاست که « درس خوردگی ساختمان » برای دانشجویان رشته عمران در دانشگاه ها و مؤسسه های آموزش عالی مورد تدریس قرار می گیرد . با هدف آشنایی بیشتر در زیر به علت های مختلفی که باعث فرسودگی و تخریب سازه های بتنی می شوند و علائم هشدار دهنده ای که کار تعمیرات را الزام می آورند ، می پردازیم .

1- نفوذ نمک ها

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 و بر تسریع و تشدید زنگ زدگی و خوردگی آرماتورها تأثیر گذار باشند . 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 .

2- اشتباهات طراحی

به کارگیری استانداردهای نامناسب و مشخصات فنی غلط در رابطه 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 هایی در مناطق خلیج فارس به عنوان 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 و در بهره برداری از سازه نیز با مسائل بسیار جدی مواجه گردیم .

3- اشتباهات اجرایی

کم کاری ها ، اشتباهات و نقص هایی که به هنگام اجرای پروژه ها رخ می دهد ، ممکن است باعث شود تا آسیب هایی چون پدیده لانه زنبوری ، حفره های آب انداختگی ، جداشدگی ، ترک های جمع شدگی ، فضاهای خالی اضافی یا بتن آلوده شده به وجود آید که همگی آنها به مشکلات جدی می انجامند .

اینگونه نقص ها و اشکالات را می توان زاییده کارائی ، درجه فشردگی ، سیستم عمل آوری ، آب مخلوط آلوده ، سنگدانه های آلوده و استفاده غلط از افزودنی ها به صورت فردی و یا گروهی دانست .

4- حملات کلریدی

وجود کلرید آزاد در بتن می تواند به لایه حفاظی غیر فعالی که در اطراف آرماتورها قرار دارد ، آسیب وارد نموده و آن را از بین ببرد .

خوردگی کلریدی آرماتورهایی 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 و رسیدن اکسیژن به مناطق کاتدی در سل خوردگی را فراهم می کند .

گفته می شود که خوردگی کلریدی وقتی حاصل می شود که مقدار کلرید موجود در بتن بیش از 6/0 کیلوگرم در هر 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 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 نفوذیابی کلرید از هوای اطراف باشد .

فرض بر این است که مقدار نفوذ یون های کلریدی تابعیت از قانون نفوذ دارد . ولی علاوه بر انتشار به نفوذ کلرید احتمال دارد به خاطر مکش موئینه نیز انجام پذیرد .

5- حملات سولفاتی

محلول نمک های سولفاتی از قبیل سولفات های سدیم و منیزیم به دو طریق می توانند بتن را مورد حمله و تخریب قراردهند .در طریق اول یون سولفات ممکن است آلومینات سیمان را مورد حمله قرارداده و ضمن ترکیب ، نمک های دوتایی از قبیل : ETTRINGITE, THAUMASITE تویلد نماید که در آب محلول می باشند . وجود اینگونه نمک ها در حضور هیدروکسید کلسیم ، طبیعت کلوئیدی داشته که می تواند منبسط شده و با ازدیاد حجم ، تخریب بتن را باعث گردد .

طریق دومی که محلول های سولفاتی قادر به آسیب رسانی به بتن هستند عبارتست از تبدیل هیدروکسید کلسیم به نمک های محلول در آب مانند گچ و میرابلیت که باعث تجزیه و نرم شدن سطوح بتن می شود و عمل یا خلل و فرج دار شدن بتن به واسطه یک مایع حلال به وقوع می پیوندد .

6-  حریق

سه عامل اصلی وجود دارد که می توانند مقاومت بتن را در مقابل حرارت بالا تعیین کنند . این عوامل عبارتند از :

الف ) توانایی بتن در مقابله با گرما و همچنین عمل آب بندی بدون اینکه ترک ، ریختگی و نزول مقاومت حاصل گردد .

ب ) رسانایی بتن

ج ) ظرفیت گرمایی بتن

باید توجه داشت دو مکانیزم کاملاً متضاد انبساط و جمع شدگی مسؤل خرابی بتن در مقابل حرارت می باشند . در حالی که سیمان خالص به محض قرار گرفتن در مجاورت حرارت های بالا ، انبساط حجم پیدا می کند ، بتن در همین شرایط یعنی در معرض حرارت های ( دمای ) بالا، تمایل به جمع شدگی و انقباض نشان می دهد . چون حرارت باعث از دست دادن آب بتن می گردد ، نهایتاً اینکه مقدار انقباض در نتیجه عمل خشک شدن از مقدار انبساط فراتر رفته و باعث می شود جمع شدگی حاصل شود و به دنبال آن ترک خوردگی و ریختگی بتن به وجود می آید . به علاوه در درجه حرارت 400 درجه سانتی گراد ، هیدروکسید کلسیم آزاد بتن که در سیمان پرتلند هیدراته شده موجود است ، آب خود را از دست داده و تشکیل اکسید کلسیم می دهد . سپس خنک شدن مجدد و در معرض رطوبت قرار گرفتن باعث می شود ، تا از نو عمل هیدراته شدن حاصل شود که این عمل به علت انبساط حجمی موجب بروز تنش های مخرب می گردد . همچنین انبساط و انقباض ناهماهنگ و متمایز مواد تشکیل دهنده بتن مسلح مانند آرماتور ، شن ، ماسه و ... می توانند در ازدیاد تنش های تخریبی نقش مؤثری داشته باشند .

7- عمل یخ زدگی

برای بتن های خیس ، عمل یخ زدگی یک عامل تخریب می باشد ، چون آب به هنگام یخ زدن ازدیاد حجم پیدا کرده و باعث تولید تنش های مخرب درونی شده و لذا بتن ترک می خورد . ترک ها و درزهائی که نتیجه یخ زدگی و ذوب متناوب می باشند ، باعث می گردند سطح بتن به صورت پولکی درآمده و بر اثر فرسایش ، خرابی عمق بیشتری یابد بنابراین عمل یخ زدگی بتن و میزان تخریب حاصله ، بستگی به درجه تخلخل و نفوذپذیری بتن دارد که این موضوع علاوه بر تأثیر ترک ها و درزهاست .

8- نمک های ذوب یخ

اگر برای ذوب نمودن یخ بتن ، از نمک های ذوب یخ استفاده شود ، علاوه بر خرابی های حاصله از یخ زدگی ، ممکن است همین نمک ها نیز باعث خرابی سطحی بتن شوند . چون باور آن است که خرابی های حاصل از نمک های ذوب یخ ، در نتیجه یک عمل فیزیکی به وقوع می پیوندد . غلظت نمک ها ، موجود بودن آبی که قابلیت یخ زدگی داشته باشد ، در کل فشارهای هیدرولیکی و غشایی نقش بسیار مهمی در دامنه و وسعت خرابی ها ایفا می کنند .

9- عکس العمل قلیایی سنگدانه ها

در این قسمت می توان از واکنش های « قلیایی- کربنات ها » نام برد .

عکس العمل قلیایی- سیلیکا عبارت است از: ژلی که از عکس العمل بین هیدروکسید پتاسیم و سیلیکای واکنش پذیر موجود در سنگدانه حاصل می شود . بر اثر جذب آب ، این ژل انبساط پیدا کرده و با ایجاد تنش هایی منجر به تشکیل ترک های درونی در بتن می شود . واکنش قلیایی – کربنات ، بین قلیاهای موجود در سیمان و گروه مشخصی از سنگ های آهکی که در شرایط مرطوبت قرار می گیرند ، به وقووع می پیوندد . در اینجا نیز انبساط حاصله باعث می شود تا ترک هایی ایجاد شود یا در مقاطع باریک خمیدگی های به وجود آید .