آشنایی با انواع آسیب‌های رایج بتن

انبساط سنگدانه‌ها و آسیب بتن

سنگدانه‌ها میتوانند در اثر رخ دادن واکنش‌های شیمیایی متعددی، افزایش حجم یابند که آسیب زننده می‌باشد و آسیب بتن را به دنبال دارد. عمده ترین واکنش شیمیایی منجر به انبساط، واکنش سنگدانه‌های حاوی سیلیس فعال با یون‌های قلیایی سیمان پورتلند میباشد. (این واکنش در حضور رطوبت انجام می‌گیرد) در نتیجه ی واکنش قلیایی – سیلیسی ( ASR) یک ژل انبساط زا تشکیل می‌شود که این ژل در مجاورت با رطوبت، باعث بروز ترک و خرابی در اعضای سازه میگردد. البته نوع دیگری از این واکنش نیز وجود دارد که به آن واکنش قلیایی – کربناتی (ACR) گویند اما واکنش ASR بسیار شایع تر میباشد زیرا سنگدانه‌های دارای سیلیس فعال به مراتب بیشتر یافت می‌شوند.

خوردگی فولاد مدفون در بتن

یکی دیگر از خرابی‌های بسیار شایع در اعضای بتن آرمه، خوردگی آرماتور ها می‌باشد که برای پیشگیری از آن از زینک ریچ اپوکسی استفاده می شود. زمانی که میلگرد‌ها دچار خوردگی می‌شوند، زنگ می‌زنند و حجم بیشتری نسبت به حالت عادی اشغال می‌کنند که این افزایش حجم، سبب ایجاد تنش کششی می‌شود که به دنبال آن، بتن دچار ترک خوردگی و قلوه کن شدن می‌شود. فولاد مشابه اکثر فلزات (به جز طلا و پلاتینیوم) در شرایط جوی معمول، به لحاظ ترمودینامیکی ناپایدار است و با آزاد کردن انرژی، زنگ می‌زند. برای وقوع پدیده خوردگی باید حداقل دو فلز با سطح انرژی متفاوت (میلگرد‌ها)  و همچنین یک ماده الکترولیت (بتن) حضور داشته باشند.

یون کلرید موجود در آب دریا نیز می‌تواند در صورت حضور رطوبت و اکسیژن، یکی از عوامل وقوع پدیده خوردگی بتن باشد. البته این که یون کلرید چگونه باعث خوردگی و آسیب بتن می‌شود، هنوز به طور کامل مشخص نیست اما مشهورترین فرضیه این است که یون کلرید در ترکیب با آب، اسید کلریدریک را تشکیل می‌دهد و با از بین بردن لایه نازک محافظ روی آرماتور، زمینه را برای وقوع خوردگی مهیا می‌سازد. برای آشنایی بیشتر با مبحث خوردگی مطالعه مقاله “خوردگی بتن و روش های پیشگیری از آن” را پیشنهاد می کنیم.

آسیب بتن بعلت کربناتاسیون

کربناتاسیون بتن زمانی رخ می‌دهد که کربن دی اکسید موجود در هوا از طریق منافذ و ترک‌ها، به داخل بتن نفوذ کرده و با هیدروکسیدهای موجود در آن (مانند کلسیم هیدروکسید) واکنش داده و کربنات‌ها را به وجود می‌آورد. فرم این واکنش به شکل زیر است:

CO2 + Ca(OH)2 → H2O + CaCO3

این واکنش PH آب حفره ای را به زیر 9 کاهش داده و سبب از بین رفتن لایه سطحی آرماتور میگردد که در نهایت وقوع پدیده خوردگی را تسهیل کرده و منجر به آسیب و خرابی بتن می‌گردد.

حمله سولفاتی

گاهی اوقات در خاک‌ها و آب‌های زیرزمینی، یون سولفات وجود دارد که یکی از عوامل آسیب بتن می‌باشد. این یون از طریق واکنش دادن با برخی فاز‌های سیمان پرتلند هیدراته، مانند کلسیم هیدروکسید، می‌تواند به بتن صدمه زده و مقاومت و دوام آن را کاهش دهد.

در این حمله، کلسیم سولفات به کلسیم آلومینات هیدراته شده حمله کرده و سبب تشکیل اترینگایت می‌شود. سدیم سولفات نیز با کلسیم هیدروکسید و کلسیم آلومینات هیدراته شده واکنش داده و سبب تشکیل اترینگایت و گچ می‌شود. منیزم سولفات نیز به مانند سدیم سولفات عمل کرده و سبب تشکیل اترینگاتی، گچ و ماده ای به نام بروسیت (منیزیم هیدروکسید) می‌شود. بررسی‌ها نشان می‌دهند که حمله سولفات منیزیم، در مقابل سولفات سدیم به شدت مخرب تر است.

یخ زدگی آب در بتن

زمانی که آب در حفرات و شکاف‌های بتن منجمد می‌شود، چیزی حدود 9 درصد افزایش حجم پیدا میکند که باعث ایجاد تنش فشار هیدرولیکی در بتن میگردد. یخ زدگی و آب شدن‌های متوالی در بتن، می‌تواند در نهایت سبب انبساط و ایجاد ترک و شکستگی در بتن گردد. برای افزایش مقاومت بتن در برابر این آسیب در بتن، میتوان از افزودنی‌های حباب هوا ساز استفاده کرد. این حباب‌های هوا، میتوانند فضای اضافی مناسبی را برای پوشش دادن افزایش حجم آب به وجود بیاورند. همچنین نفوذ پذیری بتن نیز تاثیر به سزایی در این خرابی فیزیکی دارد به نحوی که هرچه نفوذ پذیری کمتر باشد، بتن در مقابل این پدیده مقاوم تر است. برای رسیدن به نفوذ پذیری کمتر، می‌توان از نسبت آب به سیمان پایین تری استفاده نمود.

ساییدگی

زمانی که سطح بتن در معرض اصطکاک و سایش (بر اثر عبور و مرور وسایل نقلیه و …) قرار می‌گیرد، به مرور زمان لایه رویین بتن از بین می‌رود زیرا خمیر سیمان در مقابل سایش مقاومت چندانی ندارد. در این صورت سنگدانه‌ها در معرض سایش قرار میگیرند و پس از مدتی، با ساییده شدن و از دست دادن قفل و بست اولیه جدایش دانه‌ها آغاز می‌گردد و بتن آسیب می بیند. برای جلوگیری از این پدیده آسیب بتن، می توان مخلوط بتن را با نسبت آب به سیمان کم ساخت و در عوض از افزودنی های روان کننده با قدرت بالا استفاده نمود. در ادامه برای آشنایی بیشتر با راهکارهای ترمیم بتن مطالعه مقاله “بهترین راهکار ترمیم بتن  در ساختمان کدام است؟” را پیشنهاد می کنیم.