مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی و قطعات جانبی بتن _ ارائه دهنده خدمات فنی و مهندسی بتن

Produce & Repconsultant, producer of concrete products providing engineering and technical services
خوردگی بتن در خلیج فارس

جستجوی کلمه خوردگی بتن در خلیج فارس در سایت کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران با کد 1462


خوردگی بتن در خلیج فارس

با سلام و شادباش ، امروز توجه به مبحث دوام در سازه هیا بتنی اهمیت بسیاری یافته است . یکی از شایع ترین موارد تخریب بتن و خوردگی بتن می باشد.

بسیاری از کارشناسان و متخصصین اذعان دارند که سواحل خلیج فارس به لحاظ شرایط منحصر به فرد دارای شدیدترین پتانسیل در خوردگی بتن می باشد. از جمله این موارد می توان به رطوبت بالا ، دمای بالا ، یون کلر و سولفات موجود در محیط اشاره کرد.

از این رو توجه به مبحث خوردگی و راهکارهای مقابله با آن در سواحل خلیج فارس از منظر اقتصادی ، بهره برداری و دوام  از اهمیت بالایی برخوردار می باشد.



عوامل موثر در خوردگی بتن ، راه های اندازه گیری و جلوگیری از خوردگی میلگرد در بتن


 عوامل موثر در خوردگي و نكات اجرائي براي پيشگيري از خوردگي زودرس ميلگردها

همان طوركه مي دانيم زمان شروع خوردگي، شدت خوردگي و سن تخريب بتن ناشي از خوردگي ميلگردها به عوامل مختلفي بستگي دارد كه اهم آن ها در زير ملاحظه مي گردد.

1-     نفوذ پذيري بتن در برابر يون كلر (به ويژه  بتن سطحي در منطقه پوشش روي ميلگردها)

2-     ضخامت بتن روي ميلگردها

3-     وجود درزها و ترك ها در پوشش بتن روي ميلگردها

4-     نوع ميلگردها و شرايط سطحي آن

5-     پوشش سطحي روي بتن

6-      پوشش حفاظتي روي ميلگردها

7-     شرايط محيطي (دما، اكسيژن، رطوبت، ميزان يون كلر، وزش باد، تري و خشكي مكرر و...)

8-     وجود يون كلر در بتن اوليه و مصالح مصرفي

9-     تدابير حفاظت كاتديك

در اجراي يك قطعه بتني مي توان به نحوي عمل نمود كه از خوردگي زودرس ميلگردها جلوگيري كرد و به عبارتي شروع خوردگي را به تأخير انداخت و شدت (آهنگ) خوردگي را كند نمود. هم چنين با انجام برخي اقدامات ممكن است باعث تسريع در خوردگي و كاهش زمان شروع فعاليت خوردگي شد.

بندهاي 1 تا 4 مي تواند تحت تأثير نوع اجراء و دقت هاي مربوط به آن قرار گيرد كه بدان مي پردازيم.

q       عوامل موثر بر نفوذ پذيري بتن در برابر يون كلر

ابتدا بايد دانست كه نفـوذ پـذيري بتــن داراي مفاهيم مختلفي است. نفــوذ پــذيري در برابر آب و مايـعات مختلف، نفوذ پذيري در برابر هوا و نفوذ پذيري در برابر يون كلر از جمله اين نفوذ پذيري ها مي باشد كه هر چند در ارتباط و وابسته به يكديگر هستند اما الزاماً  هم سو و منطبق بر يكديگر نمي باشند. طبيعتاً هدف ما كاهش نفوذ پذيري بتن در برابر يون كلر و تا حدودي هوا و آب است.

نفوذ پذيري بتن به واسطه حفرات و لوله هاي موئينه و ريز موجود در خمير سيمان آن مي باشد. هر چند نفوذ از طريق سنگدانه ها نيز امكان پذير است اما عمدتاً  نفوذ از طريق خمير سيمان و وجه مشترك خمير سيمان و سنگدانه (ناحيه انتقالي) صورت مي پذيرد. نفوذ پذيري يون كلر و يون هاي مختلف ديگر كمي متفاوت است و به تحرك يوني وابسته مي باشد و صرفاً  به تخلخل و حفرات موجود  (مقـدار و اندازه آن ها) وابستگي ندارد.

نفوذ پذيري خمير سيمان و بتن و وجه مشترك خمير و سنگدانه عمدتاً  به عوامل زير بستگي دارد.

الف : نسبت آب به سيمان

ب : عيار سيمان (نسبت سنگدانه به سيمان)

ج : اسلامپ و رواني بتن (بدون افزودني)

د : حداكثر اندازه سنگدانه، بافت دانه بندي سنگدانه ها و مواد ريز دانه سنگدانه ها

ه : بافت سطحي سنگدانه ها و شكل آن ها

و : نوع سنگدانه وتخلخل آن

ز : حباب هواي عمدي در خمير سيمان

ح : پوزولان ها، سرباره ها و ميكرو سيليس

ط : نوع سيمان (تركيبات اصلي و 0000)

ي : سن بتن و خمير سيمان

ك : عمل آوري

ل : دماي بتن و ملات در هنگام ريختن آن و در هنگام گيرش

م : دماي بتن و ملات در هنگام نگهداري و عمل آوري

ن : نوع پرداخت سطح بتن و آب انداختن

س : گيرش سيمان و كار كردن با آن

ع : مصرف افزودني هاي مختلف

برخي از عوامل فوق مربوط به طراحي و انتخاب نوع و مقادير مصالح مصرفي بستگي دارد و برخي نيز تا حدودي به نوع اجرا مربوط مي شود.

  الف) نسبت آب به سيمان

نسبت آب به سيمان عامل بسيار مهمي در نفوذ پذيري بتن و ملات و خمير سيمان است و با افزايش آن، نفوذ پذيري به شدت بالا مي رود. آيين نامه ها محدوديت هايي را براي مناطق خورنده قائل مي شوند كه رعايت آن ها لازم مي باشد. براي بتن داخل آب دريا (كاملاً مغروق) حداكثر نسبت آب به سيمان 45/0 و براي بتن هايي كه در ناحيه جزر و مد، پاشش آب دريا و بالاي سطح آب تا صدها متر بيرون آب (در ساحل) قرار دارند نسبت آب به سيمان بايد كمتر از 4/0 باشد. هر چند بايد گفت رعايت اين موضوع صرفاً  بتن مطلوبي را بدست نمي دهد اما شرط بسيار مهمي است از طرفي ممكن است بتن نفوذ ناپذير و خوبي را بتوان با نسبت آب به سيمان بيشتر نيز بدست آورد اما بهتر است ضوابط فوق مد نظر قرارگيرد. با فاصله گرفتن از دريا و كاهش يون كلر در هوا مي توان حداكثر نسبت آب به سيمان را 5/0 در نظر گرفت به شرط آن كه با خاك و آب هاي حاوي يون كلر در تماس نباشد.

تغيير در نسبت آب به سيمـان در حين ساخت و اختلاط همواره امكــان پذير است. عدم رعــايت نسبت آب به سيمان گاه، ناآگاهانه صــورت مي گيرد و اين امر به واسطه وجود رطوبت در سنگدانه ها و عدم دقت در تنظيم و اصلاح آب بتن حاصل مي شود. در طرح هاي اختلاط بايد مقدار آب كل و يا آب آزاد و آب سنگدانه ها تا حد اشباع با سطح خشك مشخص گردد تا بتوان در هنگام ساخت بتن با بدست آوردن رطوبت سنگدانه و كسر آن از آب كل، آب مصرفي براي ساخت (اختلاط) بتن را تعيين كنيم تا در نهايت نسبت آب به سيمان طرح اختلاط را مراعات كرده باشيم. اگر در طرح اختلاط اسلامپ بتن با در نظر گرفتن همه موارد منجمله نسبت آب به سيمان، عيار سيمان، مقدار دقيق سنگدانه ها و افـزودني ها مشخص شده باشد (كه حتماً  بايد اين طور باشد) در هنگام ساخت بايد سعي نمود اسلامپ بتن فراتر از مقدار پيش بيني شده نگردد. با فرض اين كه ساير اجزاء و مصالح بتن با دقت توزين يا پيمانه شده باشد، افزايش اسلامپ نشانه مصرف آب بيش از حد است. لذا كنترل اسلامپ يك كنترل سريع براي نسبت آب به سيمان مي باشد.

امروزه بكارگيري وسايل رطوبت سنجي در دستگاه هاي بتن ساز مركزي و تصحيح مقادير سنگدانه مصرفي و آب اختلاط كمك موثري در كنترل نسبت آب به سيمــان و كاهش نوسانات مقاومتي و دوام (نفوذپذيري) مي باشد.

در برخي پروژه ها به دليل كاهش اسلامپ در طول حمل و نقل و يا تبخير آب از بتن، نياز به افزايش آب بتن وجود دارد. اين كار بايد با كنترل خاص انجام شود و بهتر است افزايش آب در طول حمل و يا در هنگام بتن ريزي ممنوع گردد زيرا كاهش اسلامپ ممكن است به دليل شروع گيرش يا افزايش مدت حمل (بدون تبخير) حاصل شده باشد و افزايش آب موجب افزايش شديد نسبت آب به سيمان خواهد شد.

يك سنت ناپسند، افزايش آب به بتن در هنگام ريختن بتن در قيف مخزن ورودي پمپ بتن است. اين امر همواره به افزايش نسبت آب به سيمان منجر مي شود. اگر قرار است بتن به وسيله پمپ و با اسلامپ بالاتري حمل و ريخته شود بهتر است در طرح اختلاط، اسلامپ مورد نياز را منظور كرد و در كارگاه از آن تخطي ننمود.

 وقتي بحث از نسبت آب به سيمان به ميان مي آيد نسبت آب آزاد (موثر) به كل مواد سيماني و چسبنـــده در نظر گرفته مي شود لذا وجود انواع پوزولان ها، سرباره ها، ميكروسيليس و مواد معدني ريز دانه كه در چسبندگي نقش ايفا مي كنند بايد به عنوان بخشي از سيمان در مخرج كسر نسبت آب به سيمان منظور گردد. برخي به غلط مقدار آب كل بتن را به سيمان (مواد سيماني) تقسيم مي كنند و به عنوان نسبت آب به سيمان مطرح مي نمايند كه كاملاً غلط مي باشد. مقدار ميكروسيليس گاه با ضريب بزرگتر از يك در مخرج كسر با مقدار سيمان جمع مي شود. در حالي كه برخي پوزولان ها يا سرباره ها با ضريب كوچكتر از يك بكار مي روند.

ب) عيار سيمان

افزايش عيار سيمان تا حدودي مي تواند به كاهش نفوذپذيري منجر شود اما همواره عامل مثبتي به شمار نمي آيد. افزايش شديد عيار سيمان (افزايش نسبت سيمان به سنگدانه يا كاهش نسبت سنگدانه به سيمان) مي تواند به جمع شدگي بيشتر و ايجاد تــــرك يا موي ترك ها منجر گردد. به همين دليل آيين نامه ها حداقل و حداكثر عيار سيمان بتن را مشخص كرده اند. در آيين نامه بتن ايران براي مناطق ساحلي جنوب كشور حداقل 350 و حداكثر 450 كيلوگرم سيمان در متر مكعب بتن را مجاز شمرده است. محافظه كاري بيش از حد و تأكيد برمصرف سيمان بيشتر در اين شرايط ابداً  توصيه نمي شود. در برخي كشورها حداكثر سيمان را 415 كيلوگرم بر متر مكعب بتن دانسته اند.

توصيه مي شود به ويژه وقتي از موادي مانند ميكروسيليس استفاده مي شود مجموع عيار سيمان و ميكروسيليس محدود تر گردد (مثلاً 425 در نظر گرفته شود) تا كنترل بيشتري بر جمع شدگي اعمال شود. زيادي عيار سيمان گاه به حبس گرما در مغز بتن هاي ضخيم منجر مي گردد و تنش حرارتي بوجود مي آورد ضمن اين كه كيفيت بتن از نظر نفوذ پذيري در مغز بتن كاهش مي يابد. لذا كنترل عيار سيمان از اين نظر نيز اهميت دارد.

اصولاً كاهش عيار سيمان (كاهش نسبت سيمان به سنگدانه) به نحوي كه نسبت آب به سيمان و رواني مورد نظر تأمين گردد موجب بهبود كيفي بتن خواهد بود.

            وقتي مقدار سيمان زياد شود و نسبت آب به سيمان ثابت فرض شود حجم خمير سيمان در بتن زياد مي شود و در واقع مقدار خلل و فرج بيشتر مي گردد. اصولاً  وظيفه خمير سيمان در بتن چسبانندگي است و تبديل خمير سيمان به جسم پركننده كاملاً  نامطلوب بوده و ترك هاي آشكار يا پنهاني را به ويژه در منطقه اتصال با سنگدانه بوجود مي آورد.

            در آيين نامه پايايي بتن در سواحل جنوبي كشور حداكثر مواد سيماني در حالت عادي 425 داده شده است اما افزايش آن با كنترل هاي خاص امكان پذير مي باشد.

ج) اسلامپ و رواني بتن

براي بتن ريزي با توجه به نوع قطعه، انبوهي ميلگردها و قدرت و نوع وسايل تراكمي و هم چنين وسايل حمل و ساير محدوديت هاي فني مانند جدا شدگي، آب انداختن، جمع شدگي و غيره رواني خاصي را براي بتن در نظر مي گيرند. افزايش رواني بر كيفيت مقاومتي و دوام و نفوذ پذيري بتن ها اثر منفي باقي مي گذارد. افزايش جدا شدگي، آب انداختن  و جمع شدگي از جمله نتايج افزايش اسلامپ و رواني بتن مي باشد مشروط بر اين كه اين رواني صرفاً  با آب تأمين شود. محدود كردن اسلامپ بتن به 75 تا 100 ميلي متر در اين مناطق خورنده توصيه مي شود مگر اين كه مواد روان كننده در آن ها بكار رود كه در اين حالت مي توان اسلامپ هاي بيشتر را بكار برد.

به هرحال تجربيات موجود نشان مي دهد رواني زياد باعث نفوذ پذيري بتن در برابر يون كلر مي باشد.

د) حداكثر اندازه سنگدانه ها، بافت دانه بندي آن و مواد ريزدانه سنگدانه

تجربيات نشان مي دهد كه با بالا رفتن حداكثر اندازه سنگدانه ها به دليل ايجاد ضعف در ناحيه انتقالي و ايجاد قيد كم در برابر جمع شدگي خمير سيمان، نفوذپذيري بتن بيشتر مي شود. توصيه مي گردد حداكثر اندازه سنگدانه ها از 40 ميلي متر بيشتر نشود. در اغلب آيين نامه ها محدوديت خاصي را عنوان ننموده اند. خوشبختانه اكثراً  از حداكثر اندازه 20 تا 25 ميلي متر استفاده مي گردد كه كاملاً مطلوب مي باشد. در آيين نامه پايايي بتن حداكثر اندازه 20 ميلي متر توصيه شده است.

درشت بودن بافت دانه بندي و پايين تر بودن منحني دانه بندي مخلوط سنگدانه ها موجب مي شود قيد داخلي بتن كمتر شود و خمير سيمان بيشتر جمع شده و داراي ترك گردد. وجود سنگدانه هاي ريز بيشتر به ويژه ذرات ريزتر از 6 /0   ميلي متر مي تواند نفوذپذيري بتن را (به ويژه در برابر آ ب) كاهش دهد. افزايش دفعات شست و شوي سنگدانه ها به ويژه ريزدانه (ماسه) و بالا بردن مقدار نتيجه معادل (ارزش) ماسه به هيچ وجه توصيه نمي گردد و لازم است ماسه هاي ريز در مخلوط بتن حضور داشته باشند كه به افزايش مقاومت، صرفه جويي در مصرف سيمان، افزايش كارآيي در كنار كاهش اسلامپ و        هم چنين افزايش نفوذ ناپذيري بتن منجر مي شود.

امروزه در آيين نامه هاي معتبر محدوديتي براي معادل ماسه (SE) وجود ندارد و صرفاً  درصد گذشته از الك 75/0  ميلي متر به شرط رسي نبودن ملاك رد يا قبول سنگدانه هاي ريــــز و درشت مي باشد. در سنگدانه هاي شكسته اجازه داده مي شود ذرات گذشته از الك شماره 200 بيشتر شود. رعايت حداكثر مجاز ذرات گذشته از الك شماره 200 با فرض وجود شرايط فرسايشي در منطقه جنوبي كشور توصيه مي گردد تا دوام بتن بهبود يابد.

برخي دست اندر كاران از ريز شدن بافت دانه بندي مخلوط سنگدانه هاي بتن واهمه دارند و آن را موجب كاهش مقاومت مي دانند در حالي كه در همه بتن ها اين امر صادق نيست و به ويژه وقتي عيار سيمان زياد باشد بافت ريزتر به افزايش مقاومت نيز منجر مي گردد.

 وقتي عيار سيمان زياد مي شود حداكثر اندازه كوچكتر و بافت دانه بندي ريزتر مناسب تر مي باشد (از نظر مقاومت و دوام).

ه) شكل و بافت سطحي سنگدانه ها

شكل (گردگوشه گي و تيزگوشه گي) سنگدانه ها و بافت سطحي (صافي و زبري) آن نيز مي تواند بر نفوذپذيري بتن اثر گذارد. درگيري بيشتر خمير سيمان با سنگدانه ها (به ويژه درشت دانه) و بهبود ناحيه انتقالي مي تواند به افزايش مقاومت و دوام بتن منجر گردد. سنگدانه درشت نيمه شكسته يا شكسته با سطح زبر توصيه مي شود هر چند آيين نامه هاي معتبر در اين مورد توصيه و محدوديت خاص را عنوان ننموده اند. به هر حال وجود گل و لاي چسبيده به سطح سنگدانه ها (به ويژه درشت دانه) مي تواند تأثير بدي بر مقاومت و دوام بتن باقي گذارد. استفاده از سنگدانه ريز گردگوشه در اغلب اوقات بر ماسه تيز گوشه و شكسته ارجحيت دارد.

و) نوع سنگدانه و تخلخل آن (ظرفيت جذب آب)

سنگدانه هاي پر تخلخل و پوك قاعدتاً  آب بيشتري را در درون خود جاي مي دهند و جذب مي كنند. البته ميزان ظرفيت جذب آب به نوع حفرات و ارتباط آن ها با يكديگر بستگي دارد. سنگدانـــه هاي سبك وزن با چگــالي كم معمولاً  داراي جذب آب زيادي هستند كه گاه به بيش از 30 درصد مي رسد در حالي كه سنگدانه هاي معمولي از جذب آب حدود 1 تا 5 درصد برخوردار هستند. با اين حال عليرغم ادعاي نغوذ پذيرتر بودن بتن حاوي سنگدانه هاي سبك يا داراي جذب آب زياد، هنوز اين مسئله ثابت نشده است و حتي در مورد سبكدانه ها عكس اين مدعا نيز مشاهده مي شود.

در برخي از آيين نامه هاي موجود (مانند آبا) حداكثر ظرفيت جذب آب سنگدانه هاي بتن براي مناطق خورنده محدود شده است. حداكثر 5/2 درصد براي درشت دانه ها و 3 درصد براي ريز دانه ها در آبا پيش بيني مي شود. به هرحال ضمن توصيه براي بكارگيري اين محدوديت بايد گفت اين محدوديت را نبايد اجباري كرد زيرا در بكارگيري سنگدانه ها به ويژه به واسطه محدوديت معادن، مشكل جدي بوجود مي آيد و كاهش دوام به اين دليل نيز قطعي نمي باشد.

            جنس و نوع سنگدانه از نظر منشأ پيدايش و نوع كاني ها چندان مهم نيست مگر اين كه ضعف خاص مانند        واكنش زايي با قليايي هاي سيمان مطرح باشد.

ز) پوزولان ها، سر باره ها، ميكرو سيليس

وجود مواد معدني پودري ريز كه نقش چسباننده دارند مي تواند به نفوذ ناپذيري خمير سيمان و بتن كمك نمايند. برخي اعـتقاد دارنـــد كه با مصرف اين مواد نفوذ پذيري خمير سيمان كاهش مي يابد و برخي بر اين عقيده اند كه كيفيت ناحيه انتقالي بهبود مي يابد و باعث مي شود نفوذ پذيري بتن كم شود در حالي كه نفوذ پذيري خمير سيمان كاهش نيافته است. هر چند درنحوه و مكانيسم نفوذ نا پذيري بتن حاوي مواد پوزولاني و سر باره ها اختلاف نظر وجود دارد اما نتيجه امر   نفوذ نا پذيري خواهد بود.

پوزولان ها و ميكروسيليس با آهك موجود در خمير سيمان تركيب مي شود و ژل چسباننده مي دهد و تا حدودي از قليائيت محيط بتن مي كاهد اما ساختار ريزي بوجود مي آيد. سرباره هاي كوره ذوب آهن در مجاورت آهك با آب تركيب      مي شود و باعث چسبندگي مي گردد.

براي تأثير مناسب لازم است پوزولان مصرفي بيش از 25 درصد وزن سيمان باشد و سر باره ها بايد درصد قابل توجهي از سيمان را تشكيل دهد كه برخي استانداردها ميزان سر باره را تا حدود 70 درصد مناسب مي دانند. به هر حال ميزان سر باره بهتر است از حدود 35 درصد وزن سيمان بيشتر باشد. سيمان هاي پرتلند پوزولاني ايران 5 تا 15 درصد پوزولان دارند و      نمي تواند تأثير جدي را در اين رابطه بوجود آورند. بديهي است سيمان هاي پرتلند پوزولاني ويژه با 15 تا40 درصد پوزولان موثرتر واقع خواهند شد. سيمان هاي پرتلند سرباره اي ايران به جهت نوع سرباره و ميزان آن نمي توانند در اين شرايط چندان موثر واقع شوند.

ميكرو سيليس به ميزان 5 تا 12 درصد وزن سيمان مي تواند تأثير مثبتي را بر نفوذ نا پذيري بتن داشته باشد. به ويژه نفوذ پذيري در برابر يون كلر با مصرف ميكرو سيليس به شدت كاهش مي يابد كه برخي اعتقاد دارند كه ميكرو سيليس تحرك يون كلر را كاهش مي دهد و از اين نظر به مراتب بهتر از ساير پوزولان ها و سرباره ها است.

 مصرف ميكرو سيليس به ميزان بالاتر علاوه بر ايجاد هزينه زياد (قيمت ميكرو سيليس و فوق روان كننده مورد نياز) ممكن است تأثير مثبتي را ايجاد نكند بلكه باعث افزايش نفوذ پذيري نيز باشد  (افزايش جمع شدگي و كاهش قليائيت محيط بتن). مقدار ميكروسيليس امروزه بنا به دلايل مختلف بين 6 تا 8 درصد وزن سيمان براي مناطق خورنده ايران توصيه مي شود.

مقاومت الكتريكي بتن حاوي ميكروسيليس به مراتب بالاتر از بتن هاي مشابه و بدون ميكروسيـليس مي باشد و اين امر نشانه خوبي براي دوام و نفوذ ناپذيري بيشتر در برابر يون كلر است.

بكارگيري ميكروسيليس بدون فوق روان كننده ها مي تواند باعث افت كيفي مقاومتي و دوام بتن گردد زيرا         ميكرو سيليس توزيع مناسبي را در خمير سيمان نخواهد داشت و ممكن است ترك خوردگي و نفوذپذيري بيشتري را نيز بوجود آورد. لذا از اين نظر توصيه مي شود ميكرو سيليس به صورت دوغاب به بتن اضافه شود. براي اين كار لازم است فوق روان كننده به همراه بخشي از آب و ميكروسيليس به خوبي با يك همزن با دور بالا مخلوط شود و دوغاب مورد نظر بدست آيد. 

ح) حباب هواي عمدي

بتن هاي حباب دار (Air Entrained Con.) معمولاً  نفوذ پذيري كمتري در مقايسه با بتن هاي معمولي مشابه دارند زيرا حباب هاي ريز ايجاد شده، موئينگي ها را تنگ يا قطع و مسدود مي نمايد. ميزان نفوذ آب و جذب آب را كم مي كند و دوام در برابر نفوذ كليـــه عوامل مضر شيميايي را بهبود مي بخشد. ميزان مناسب حباب و ريزي آن نقش عمده اي در اين رابطه دارد و بايد از ايجاد حباب مورد نياز و  فاصله حباب ها در بتن مطمئن شد. خنكي بتن و هوا و دقت در ساخت اين نـــــوع بتن    مي تواند كمك موثري بر كيفيت و دوام آن داشته باشد. متأسفانه به دليل گرمي هوا و بتن و عدم كنترل ميزان حباب عملاً  استفاده از مواد حباب زا در اين مناطق توصيه نمي شود مگر اين كه شرايط لازم براي مصرف اين مواد فراهم گردد.

ط) نوع سيمان

تجربيات متعدد نشان مي دهد كه نوع سيمان تأثير قابل ملاحظه اي بر نفوذ يون كلر در خمير سيمان و بتن دارد. قبلاً  تصور مي شد كه براي محيط هاي حاوي يون سولفات و يون كلر قابل ملاحظه، سيمان نوع 5 مناسب تر است در حالي كه تجربيات و تحقيقات نشان داد در اين گونه محيط ها سيمان نوع 2 بهتر از سيمان نوع 5 مي باشد. سيمان هايي كه C3A كمي دارند باعث تحرك بيشتر يون كلر و نفوذ آن خواهند شد. سيمان نوع 5 معمولاً كمتر از 5 درصد C3A دارد، در حالي كه سيمان نوع 2، حاوي C3A بيشتر از 5 درصد و كمتر از 8 درصد مطلوب تر است. به هر حال سيمان نوع 1 با مقادير C3A بيشتر از 10 و تا حدود 15 درصد مي تواند به دليل وجود سولفات به ويژه در محيط هاي غير اشباع به همراه يون كلر قابل توجه مضر باشد و بتن آسيب پذير خواهد بود. اما مصرف سيمان تيپ 1 با C3A بين 5 تا 10 درصد توصيه مي شود. به ويژه اگر بتن همواره داخل آب دريا باشد.

در مورد سيمان هاي مخلوط (آميخته) قبلا"ً بحث شد. در سيمان هاي آميخته معمولاً كلينكر سيمان پرتلند نوع 1 بكار مي رود. بديهي است اگر كلينكر سيمان نوع 2 در ساخت اين سيمان ها بكار رود محدوديت هايي كه ذكر شد مرتفع مي گردد. برخي معتقدند كه وجود مقدار كمي پوزولان به همراه سيمان نوع 2 كيفيت آنرا از نظر دوام در برابر سولفات ها و نفوذ يون كلر چندان بهبود نمي بخشد.

در استانداردهاي موجود دنيا (به ويژه ASTM و ايران) براي سيمان نوع 2 حداقل C3A مشخص نشده است كه اميدواريم در آينده حداقل 5 درصد C3A نيز قيد گردد تا وقتي سيمان نوع 2 در مناطق جنوبي كشور توصيه مي گردد با مشكل مواجه نشويم.

ي) سن بتن و خمير سيمان

هر چه از عمر خمير سيمان بگذرد به شرط وجود رطوبت و دماي مناسب، هيدراسيون پيشرفت كرده و ژل بيشتري توليد مي شود و نفوذ پذيري بتن (خمير سيمان) كم مي شود. بديهي است نفوذ پذيري در برابر يون كلر نيز كاهش مي يابد بنابراين هر چقدر بتن را ديرتر رو يا رو با محيط حاوي يون كلر قرار دهيم بهتر است. اما بايد دانست از نظر اجرايي به هر حال دير يا زود بايد اين محدوديت را مرتفع نمود و افزايش مدت حفاظت و عمل آوري بتن، هزينه ها را بيشتر كرده و مشكلات اجرايي بوجود مي آورد. افزايش سن بتن به هرحال تأثير مثبت خود را بر كاهش نفوذ پذيري خواهد داشت.

ك) نگهداري و عمل آوري بتن (Curing)

همان گونه كه در بخش قبلي اشاره شد پيشرفت هيدراسيون و تشكيل ژل و پر شدن فضاي موجود توسط اين مواد، نفوذ پذيري را كاهش مي دهد. پيشرفت هيدراسيون نيازمند وجود رطوبت و دماي مناسب (بالاتر از 0C5) مي باشد. اين دما معمولاً  در سواحل جنوبي كشور فراهم است.  محيط مورد نظر معمولاً  داراي رطوبت مناسبي است و در اكثر روزها درصد متوسط رطوبت نسبي محيط از 50 درصد بيشتر مي باشد. وجود تابش آفتاب شديد و وزش باد مي تواند عمل آوري مناسب را با مشكل مواجه سازد لذا لازم است ضمن فراهم آوردن محيط مرطوب و بدون تابش آفتاب و وزش باد به ويژه در روزهاي اوليه، پيشرفت مطلوبي از هيدراسيون را باعث شويم. لازم به ذكر است كه در روزهاي بعد نيز  با توجه به شرايط محيطي، پيشرفت هيدراسيون قابل توجهي را شاهد خواهيم بود كه موجب كاهش نفوذ پذيري مي گردد.

            عمل آوري به كمك آب به صورت مستقيم و يا با استفاده از پوشش هاي جاذب توصيه مي شود و بهتر است در مورد رطوبت رساني دقت لازم به عمل آيد. در صورتي كه آب كافي براي عمل آوري در دسترس باشد استفاده از روش ممانعت از تبخير به كمك پوشش نايلوني يا مواد شيميايي عمل آوري در اين مناطق توصيه نمي شود مگر اين كه شيوه هاي ديگر عمل آوري عملاً  امكان پذير نباشد و يا رعايت دقيق آن ها ميسر نگردد.

ل) دماي بتن در هنگام عمل آوري

همان طور كه در بالا ذكر شد افزايش دما مانند هر واكنش ديگر سرعت واكنش هيدراسيون سيمان را بالا مي برد و مسلماً  در سنين پايين تر درجه هيدراسيون بيشتري را خواهيم داشت. بنابراين به نظـــر مي رسد بالا بردن دماي نگهداري و عمل آوري بتن مي تواند موجب كاهش نفوذ پذيري شود. بايد گفت هرچند در سنين اوليه چنين امري صحيح است اما در دراز مدت و در مقايسه با بتن عمل آوري شده در دماي كمتر، نفوذ پذيري بتن بيشتر خواهد بود.

به هرحال گاه شرايط ساخت ايجاب مي كند كه مقاومت بيشتري را در زمان كوتاهتري بدست آوريم اما بايد بدانيم در دراز مدت افزايش نفوذ پذيري را بدنبال دارد. حاصل تجربيات موجود محدود كردن دماي عمل آوري در آيين نامه هاي اروپايي است. توصيه مي شود در بتن هاي بدون پوزولان و سرباره، دماي بتن در عمل آوري به °C55 و دماي بخار در محيط به °C65 محدود گردد. در بتن هاي حاوي پوزولان و سرباره مي توان از اين مقادير تجاوز نمود.

م) دماي بتن در هنگام ريختن و گيرش

مسلماً  هر چه دماي بتن به هنگام ريختن و تا زمان گيرش بيشتر باشد گيرش زودتر حاصل مي شود و مقاومت بيشتري در زمان كوتاه تر حاصل مي گردد. تجربه نشان مي دهد كه نفوذ پذيري بتني كه با دماي بيشتر ريخته شده است بيشتر از بتني است كه در دماي كمتر ريخته و خود را گرفته است. براي اين امر دلايل مختلفي ارائه شده است كه عمدتاً  به رشد بلورهاي هيدرات حاصل از هيدراسيون در دماي بالا اشاره دارند و نفوذ پذيري بيشتر را باعث مي شود. اغلب آيين نامه هاي معتبر دنيا دماي بتن را در هنگام ريختن و تا زمان گيرش محدود مي نمايند. اين محدوديت بسته به نوع آيين نامه 28 تا 32 درجه سانتي گراد است. آبا در تجديد نظر اول دماي °C30 را به °C 32 تبديل نموده است.

 در محيط هاي گرم سواحل جنوبي كشور، دماي بتن ساخته شده در اغلب روزهاي سال به ويژه در ساعات گرم روز بيش از30 درجه است و تا هنگام ريختن و گيرش معمولاً  بيش از 32 درجـه مي باشد كه امري مردود است و متأسفانه رايج مي باشد.

ن) گيرش سيمان و كاركردن با آن

به هرحال دير يا زود خمير سيمان (بتن) در شرايط محيطي سرد يا گرم دچار گيرش مي شود زيرا هيدراسيون در حال انجام است و مسلماً  در هواي گرم، بتن خيلي سريعتر مي گيرد. كار كردن با بتني كه به مرحله گيرش اوليه رسيده است       مي تواند آثار سوئي از قبيل كاهش مقاومت و دوام و افزايش نفوذپذيري را به دنبال داشته باشد. همان گونه كه اگر با ملات گچ زنده كار كنيم و آن را ورز دهيم مقاومت و دوام آن كاهش مي يابد، خمير سيمان نيز به همين صورت خواهد بود.

در هواي گرم بسيار اتفاق مي افتد كه بتن به مرحله گيرش اوليه برسد كه مسلماً  به مراتب سفت تر از حالت ابتدايي مي شود. به هم زدن بتن در اين حالت كمي رواني بوجود مي آورد و مصرف كنندگان غالباً  به اين حربه متوسل مي شوند. بدتر  از آن وقتي است كه براي شل كردن بتن در اين هنگام به آن آب اضافه مي كنيم و نسبت آب به سيمان را هم بالا مي بريم و خسارت را دو چندان مي كنيم. ساخت بتن به صورت خنك، استفاده از سيمان هاي كندگيرتر، مصرف افزودني هاي كندگير، بكارگيري عيارسيمان كمتر و... مي تواند زمان گيرش را طولاني تر كند. به هر حال تسريع در عمليات حمل و نقل، ريختن، تراكم مي تواند باعث شود به مرز گيرش اوليه بتن نرسيم و نفوذ ناپذيري بتن تضمين گردد.

س) پرداخت سطح بتن و آب انداختن

در پرداخت سطح بتن مشكل اصلي آب انداختن آن مي باشد. آب انداختن يا رو زدن آب، نسبت آب به سيمان     بخش هاي فوقاني را افزايش مي دهد. پرداخت سريع سطح بتن قبل از آب انداختن و هم چنين پرداخت سطح بتن بلافاصله پس از آب انداختن موجب مي شود يك لايه ضعيف و با نسبت آب به سيمان بالا و شديداً  نفوذ پذير را در سطح بتن داشته باشيم. نفوذ يون كلر و حمله مواد مضر و مزاحم همواره از سطح بتن آغاز مي شود و به عمق مي رسد. اگر اين بخش سطحي به ويژه تا نزديكي ميلگرد نفوذ پذير و ضعيف باشد زمان شروع خوردگي زودتر آغاز مي شود و آهنگ خوردگي نيز سريعتر ميگردد.      بنابر اين بايد سعي شود پس از ايجاد پديده آب انداختن، اجازه دهيم آب رو زده تبخير شود و يا زدوده گردد و سپس با ماله چوبي و نهايتاً در صورت لزوم با ماله فلزي يا لاستيكي سطح را پرداخت و ليسه اي نماييم. ليسه اي كردن صحيح و بدون افزايش آب به سطح بتن و يا بدون اضافه كردن پودر سيمان به آب رو زده مي تواند لايه اي نازك اما نفوذ ناپذيرتر از ساير قسمت هاي داخلي را بوجود آورد و مانع نفوذ راحت و سريع مواد مضر به ويژه يون كلر گردد.

ع) مصرف افزودني هاي مختلف شيميايي و الياف

در بخش هاي قبلي با علل مصرف افزودني ها به اجمال و در ارتباط با بحث هاي مربوط به عوامل موثر بــر نفوذ پذيري بتن آشنا شديم. مصرف مواد روان كننده، كندگير كننده، زودگير كننده، آب بند كننده و نم بند كننده، منبسط كننده، حبابزا، مواد پليمري معمولاً  در كشور ما مشاهده مي شود. مصرف مواد ضد خوردگي نيز به تازگي آغاز شده است. هر چند الياف را افزودني قلمداد نمي نماييم اما به هرحال در اين بخش به اثر آن ها بر بتن مي پردازيم.

مواد روان كننده ممكن است براي افزايش كارآيي و يا كاهش نسبت آب به سيمان وثابت نگهداشتن كارآيي  يا تركيبي از اين دو بكار رود كه حسب نوع استفاده گاه به اين مواد كاهش دهنده (تقليل دهنده) آب بتن نيز مي گويند. مصرف اين مواد براي ساخت بتن هايي با نسبت آب به سيمان كمتر از 45/0 و حتي كمتر از 4/0 تقريباً الزامي است و بايد از اين مواد بصورت صحيح استفاده نمود.

جايگاه مصرف مواد كندگير كننده نيز قبلاً تشريح شد كه معمولاً در مناطق گرم و يا قطعات ضخيم (بتن حجيم و  نيمه حجيم) و هم چنين در بتن ريزي زير آب با لوله ترمي بكار گيري آن ها مطلوب و اكثراً  الزامي است. خوشبختانه اغلب  روان كننده ها، كندگير نيز مي باشند و مصرف مواد روان كننده كندگير مي تواند در ساخت بتن سهولت بوجود آورد.

مواد زودگير كننده در هواي سرد به عنوان ضد يخ بكار مي رود. در هواي گرم معمولاً  كمتر بكار مي رود اما ممكن است به دلايلي نياز به گيرش سريعتر و يا افزايش مقاومت زود هنگام داشته باشيم. به هر حال مصرف مواد زود گير كننده در هواي گرم بايد در قطعات نسبتاً نازك و با احتياط انجام شود.

مواد آب بند كننده و نم بند كننده اغلب مي تواند باعث كاهش نفوذ پذيري به ويژه در برابر آب گردد اما بايد دانست همان گونه كه هر ماده آب بند الزاماً  نم بند نيست، اين گونه مواد الزاماً  باعث كاهش نفوذ يون كلر نمي گردند و بايد     آزمايش هاي مخصوصي بر روي آن ها انجام داد كه معمولاً پر هزينه و وقت گير است. لذا بايد موادي را مصرف كرد كه قبلاً  در كاهش نفوذ يون كلر عملاً  موثر  بوده اند و امتحان خود را پس داده اند. مواد آب بند كننده در اين مناطق بايد الزاماً             نم بند كننده نيز باشند، وگر نه نم موئينه مي تواند دوام را كاهش دهد.

مواد منبسط كننده (انبساط زا) اغلب در كارهاي تعميراتي و يا تزريق ملات و دوغاب به زير صفحه كف ستون و يا  محل هاي مشابه بكار مي رود. به هرحال در اغلب اوقات اين مواد ممكن است اثر مثبتي را بر كاهش نفوذ يون كلر داشته باشند اما همواره نمي توان چنين انتظاري را از اين مواد داشت. اغلب مواد انبساط زا كه در ايران مصرف مي شود پايه پودر آلومينيوم را دارند و حباب و گاز توليد مي كنند كه انبساط جزئي در بتن بوجود مي آورند. در هواي گرم ممكن است حباب ها بزرگ شده و از بين بروند و نتيجه مثبتي از نظر انبساط و كاهش نفوذ پذيري عملاً  بدست نيايد. مصرف مواد انبساط زا با پايه اكسيد آهن خشك (بدون آب) مي تواند در اين شرايط مثمر ثمرتر باشد.

در مورد ايجاد حباب عمدي با حبابزاها قبلاً  بحث شد و اثر آن ها روشن گرديد به هر حال لازم به ذكر است كه مصرف اين مواد در هواي گرم با مشكل همراه است و گاه اثر مثبت حاصل نمي گردد و نتايج منفي نيز ممكن است ببار بياورد لذا بايد همواره از بتن خنك تر از 25 و در هواي خنك از اين مواد استفاده كرد تا نتيجه مناسب حاصل گردد.

مواد پليمري مانند لاتكس اكريليكي يا SBR (بوتادين استيرين) و يا مواد مشابه در داخل بتن مي تواند به آب بندي و نم بندي منجر شود هم چنين معمولاً اين مواد مانع نفوذ يون كلر نيز مي گردند اما مصرف آن ها هزينه گزافي را به پروژه تحميل مي كند لذا از اين مواد به صورت محدود و در مناطق كم وسعت و تعميرات استفاده مي شود.

مواد ضد خوردگي مي تواند در داخل بتن مصرف شود. مصرف اين مواد امروزه به تدريج گسترش مي يابد برخي    نمك ها مانند نيتريت كلسيم امروزه كاربرد وسيعي يافته است. اين مواد شروع خوردگي را به تأخير انداخته و آهنگ خوردگي را كند مي كنند. در ايران هنوز مصرف اين مواد رايج نشده است. تحقيقات داخلي نمايان گر آن بوده كه مصرف نيتريت كلسيم نتوانسته است اثر چشمگيري را در افزايش عمر بتن و جلوگيري از خوردگي داشته باشد.

اطلاعات كمي در مورد اثر مصرف الياف در بتن از نظر ايجاد دوام در برابر خوردگي وجود دارد. الياف پليمري و الياف فولادي از الياف پر مصرف هستند. وجود اين الياف معمولاً ترك هاي ناشي از جمع شدگي را به حداقل مي رساند لذا مي توان انتظار داشت كه نفوذ پذيري بتن نيز كاهش يابد هر چند بهبودي در كيفيت خمير سيمان بوجود نمي آورد. برخي، الياف فولادي را يك نوع قرباني براي ميلگردهاي مدفون در بتن منظور و محسوب مي نمايند. به هر حال مصرف الياف در ايران به منظور مقابله با نفوذ يون كلر و جلوگيري از خوردگي زودرس توسعه نيافته است و مستلزم تحقيقات وسيعتري مي باشد. الياف پليمري مناسبي در ايران با هزينه كم توليد مي شود و مصرف آن مي تواند مفيد باشد.

q       ضخامت (پوشش) بتن روي ميلگردها

 مواد مضر به ويژه  يون كلر براي رسيدن به ميلگردها بايد از پوشش بتني روي آن بگذرد. تجربه نشان داده است كه زمان رسيدن يون كلر به ميلگردها تابع تواني از ضخامت است (مثلاً مجذور ضخامت) بنابراين اگر مثلاً ضخامت پوشش دو برابر شود زمان شروع خوردگي 4 برابر مي گردد. مدل هاي مختلفي براي اين امر ارائه شده است كه معمولاً شباهت هاي عمده اي دارند.

در اجرا بايد سعي شود پوشش مورد نظر ايجاد شود. آيين نامه هاي معتبر در محيط هاي خورنده پوشش هاي 50 تا 90 ميلي متر را براي قطعات مختلف توصيه كرده اند. افزايش ضخامت پوشش روي ميلگردها به ويژه  در قطعات خمشي مي تواند موجب ترك خوردگي شود اما چاره خاصي تا كنون براي اين امر انديشيده نشده است.

براي ايجاد اين پوشش گاه از لقمه و خرك استفاده ميشود. لقمه بايد با دوام بوده و نفوذ ناپذيري مناسبي در برابر يون كلر داشته باشد. ترجيحاً  بكارگيري لقمه هاي بتني با نسبت آب به سيمان مساوي يا كمتر از بتن اصلي توصيه مي شود. استفاده از لقمه هاي پلاستيكي نيز كاربرد و سيعي يافته است هر چند برخي از علماي تكنولوژي بتن با استفاده از اين لقمه ها مخالفند و مشاهدات آن ها حاكي از تأثير منفي اين نوع لقمه بر خوردگي ميلگردها مي باشد اما آيين نامه ها منعي را در ايـــن رابطه قيد ننموده اند.  

يکی از مشکلات عمده اجرايي وجود سيم آرماتوربندی در پوشش بتنی روی ميلگردها است که موجب تسريع در شروع خوردگی ميگردد. توصيه می شود سر سيم در بخش داخلی بتن قرار گيرد.

استفاده از قطعات مدفون فولادی نيز مشابه ميلگردها است. اگر مجبور شويم اين قطعات را در قسمت های سطحی قرار دهيم بايد آن ها را در برابر خوردگی محفوظ نماييم. حفاظت ميلگرد بتن در برابر خوردگی عمدتاً به دليل قرار گيری در محيط قليائی و با PH بيشتر از 2/11 و تا حدود 13 می باشد. بنابراين محيط قليائی بتن بهترين محافظ است. معمولاً خوردگی در قطعات مدفون که قسمت خارج از بتن دارند در منطقه مــرز مشترک سطح بتن و قطعه فولادی (ميلگرد) اتفاق می افتد و گسترش می يابد.

            براي كاهش ضخامت پوشش بتن روي ميلگرد مي توان كيفيت بتن را افزايش داد. هم چنين استفاده از پوشش روي سطح بتن، پوشش روي ميلگرد، استفاده از ميلگرد گالوانيزه و يا ضد زنگ توصيه مي شود. حفاظت كاتديك نيز روشي براي ايجاد تأخير در شروع خوردگي و كاهش آهنگ خوردگي است.

q       ترک های سطحی بتن و درزها

ترک های سطحی بتن به دلايل مختلف ايجاد می شود. علت عمده ترک های سطحی جمع شدگی بتن به دليل تبخير، گيرش يا کمبود رطوبت و يا حركت لرزشي ميلگردها و داغ بودن آن ها در هنگام بتن ريزي می باشد. بتن هايی با جمع شدگی زياد مستعد ترک خوردگی هستند به ويژه  اگر ميلگردهای موجود نتواند جلوی ترک خوردگی را بگيرد. استعداد جمع شدگی بتن دلايل مختلفی دارد که قبلاً بدان اشاره شده است اما عامل تبخير و يا کاهش رطوبت در زمان گيرش و يا پس از کسـب مقاومت مي تواند به ترتيب به جمع شدگی خميری، جمع شدگی خود به خود و جمع شدگی ناشي از خشک شدگی منجر گردد.

کاهش دمای بتن، کاهش دمای هوا، کاهش سرعت وزش باد و افزايش رطوبت نسبی محيط، کاهش تابش آفتاب      مي تواند به کاهش تبخير و ترک خوردگی مربوط به جمع شدگی خميری ناشی از آن منجر شود. شروع نگهداری رطوبتی در اسرع وقت نيز عامل موثری در کاهش ترکها است. توصيه می شود پس از ايجاد ترک ها و تا زمانی که هنوز بتن کاملاً خود را نگرفته است با اعمال فشار و ضربه توسط ماله ترک ها را مجدداً ببنديم.

برخی اوقات ترک ها در اثر عدم تعبيه درزهای کنترل (انقباض) و يا درزهای انبساط و حتی عدم تعبيه درزهای اجرايي در محل صحيح حاصل می گردد.

نفوذ يون کلر از محل ترک ها و درزهايي که به خوبی اجرا نشده اند به راحتی انجام می شود و به زمان زيادی نياز ندارد و لذا شروع خوردگی بسيار زود هنگام خواهد بود.

معمولاً محل های نفوذ يون کلر، درزهای اجرايي بد اجرا شده و هم چنين درز سرد که در اثر اجراي غلط حاصل      می شود می باشد. محل درز اجرايي بايد آماده سازی و زبر شود، سپس اشباع با سطح خشک گردد و با ريختن بتن يا ملات مناسب واسطه (به ويژه  در سطوح افقی) بتن ريزی ادامه يابد. عدم اجراي صحيح می تواند درز اجرايي را به محل مناسبی برای نفوذ يون کلر تبديل نمايد.

درز سرد Cold Joint)) وقتي حاصل می گردد که در هنگام بتن ريـــزی، لايه زيرين (قبلی) دچار گيرش شده باشد. اين اتفاق معمولاً در شرايط هوای گـرم به وفور مشاهده می شود. زمان گيرش کوتاه، ضخامت لايه بتن زياد، قدرت توليد و حمل بتن کم و گستردگی سطح بتن ريزی از جمله عواملی است که به ايجاد درز سرد می انجامد. عدم توجه به اين امر و ساماندهی حساب نشده کارگاه و وسايل ساخت وحمل و ريختن بتن بسيار رايج بوده و آفت بزرگی برای بتن ريزی در کشور ما قلمداد    می شود. افزايش زمان گيرش بتن با بکار گيری سيمآن های ديرگيرتر، کاهش دمای بتن، بکار گيری مواد کندگيرکننده و کاهش دمای مجاور حاصل می گردد. کاهش ضخامت لايه به نحوی که مغايرتی با  آيين نامه ها و اصول اقتصادی اجرايي نداشته باشـد از جملـه راه حل ها است. در نهايت افزايش توان ساخت و حمل و ريختن و تراکم بتن می تواند به اين مشکل خاتمه دهد. درز سرد يکی از بهترين   محل ها برای نفوذ يون کلر می باشد و شايد با ترک های موجود از اين نظر برابری کند.


q       نوع ميلگردها و شرايط سطحی آن

به طور کلی برخی فولادها برای خوردگی مستعدتر هستند. فولادهای پر مقاومت، فولادهای سرد نورد شده و فولادهای گرم نورد شده سرد اصلاح شده (مانند ميلگردهای سرد اصلاح شده به روش پيچاندن) از جمله فولادهايی هستند که سريعتر دچار خوردگی می شوند. ميلگردهايی با مقاومت کم تا متوسط  S220،  S300، S350 و S400 به ترتيب دارای استعداد خوردگي کم تا زياد می باشند. به هرحال چون اکثر فولادهای مصرفی در پروژه های معمول در ايران  S300تا S400 هستند بايد گفت استعداد خوردگی متوسطی را از اين نظر شاهد هستيم. اگر ميلگرد S400 در اثر اصلاح سرد حاصل شده باشد مسلماً آسيب پذيرتر خواهد بود.

محل های خم شده ميلگرد به نوعی دارای خواص ميلگرد سرد نورد شده يا سرد اصلاح شده هستند. در محيط    کارگاه ها شاهد زنگ زدگی سريعتر اين محل های خم شده هستيم. ترک در محل خم موجب می شود زنگ زدگی، خيلی سريع ميلگرد را از بين ببرد.

همواره اين سؤال مطرح می شود که زنگ روی ميلگردها چه نقشی را در زنگ زدگی آتی در بتن ايفا می کند. وقتی بتن اطراف ميلگرد را می گيرد اعتقاد بر اين است که يک لايه انفعالی از اکسيد آهن ايجاد می شود که مانع خوردگی در محيط قليايی مي گردد. عواملی که مانع ايجاد اين لايه انفعالی و تماس ميلگرد با محيط قليايی بتن شود راه را برای خوردگی هموار  می نمايد. زنگ زدگی زياد به نحوی که نتوان با ناخن آنرا از سطح ميلگرد زدود مانع تشکيل لايه انفعالی می گردد. مسلماً    زنگ زدگی در حد پوسته شدن نيز چنين است و باعث خوردگی در بتن ميشود.

وجود موانعی مانند رنگ های معمولی، ضد زنگ، روغن ها، دوغاب و ملات سيمان سخت شده در اثر برخورد اين مواد به ميلگردها، آب و يخ در اطراف ميلگرد، جمع شدن آب در زير ميلگردها در اثر رو زدن آب، قير و چربي ها علاوه بر اين که مانع چسبندگی و اتصال خوب با بتن ميشود موجب زنگ زدگی آن در داخل بتن می گردد.

رنگ های خاص مانند اپوکسی، پوشش گالوانيزه و برخی پوشش های خاص می تواند به نوعی مانند خوردگی ميلگردها گردد. يکی از راه هايی که امروزه بدان توجه می شود استفاده از ميلگردهای فولادی ضد زنگ هستند. با بکارگيری اين فولادها و يا فولادهای دارای پوشش خاص می توان ضخامت پوشش روی ميلگرد را کاهش داد و عمر سازه را نيز بالا برد. عليرغم گرانی ميلگردهای فولادی ضد زنگ برخی معتقدند که استفاده از آن ها اقتصادی و مقرون به صرفه است.

q       پوشش سطحی روی بتن

يک راه حل برای کاهش نفوذ يون کلر در بتن به ويژه  در هنگامی که با بتن های مشکوک به ضعف (نفوذ پذير بودن) مواجه هستيم استفاده از پوشش سطحی بر روی بتن می باشد.

پوشش های سطحی دارای انواع مختلفی هستند. دسته اول ايجاد يک پوشش رنگ مانند بر روی بتن مي نمايند مانند اپوکسی ها، دسته دوم هم مــوادی هستند که سوراخ های سطحی را تا مقدار زيادی مسدود و پر می کنند (مانند مواد سيمانی دارای پليمر و پلي اورتان)، دسته سوم آن هايی هستند که بدون پر کردن ريزه سوراخ های سطحی بتن جهت جريان رطوبت را معکوس می نمايند و  به جای اين که رطوبت حاوی يون کلر به داخل بتن نفوذ کند رطوبت داخل بتن به خارج منتقل مي شود که اصطلاحاً به آن ها مواد قابل تنفس می گويند (مانند SiloxanSilan).

برخی شرکت ها مدعی هستند موادی را توليد کرده اند که می تواند چندين سانتی متر به داخل بتن نفوذ کرده و ريزه سوراخ ها را پر نمايد وآن را آب بندی کند. اين ادعاها اغراق آميز و توسط مجامع علمی مستقل تأييد نشده است. به هر حال موادي كه نفوذ نم موئينه و ارتفاع موئينگي را عليرغم آب بندي تشديد نمايند، معمولاً مواد مناسبي براي ايجاد پوشش تلقي  نمي شود.

q       پوشش حفاظتی روی ميلگردها

جدا کردن ميلگرد از محيط و عايق سازی آن از نظر تماس با عوامل خورنده (هوا، رطوبت و يون کلر) يکی از راه حل های جلوگيری از خوردگی زودرس و با دوام کردن بتن مسلح می باشد. بکارگيری اپوکسی، اپوکسی غنی شده با روی و ساير مواد مناسب ديگر از نوع پوشش های حفاظتی می باشند.

اپوکسی ها روی ميلگردهای عاری از زنگ پاشيده يا ماليده شوند در حالي که برخی مواد پوششی نيازی به زنگ زدايی سطح ميلگرد ندارند.

برخی مواد مانند اپوکسی بايد به صورت کامل و بدون نقص استفاده شوند. در بستن ميلگردها و خمکاری ممکن است برخی بخش ها فاقد اپوکسی شوند که موجب خوردگی شديد و موضعی می گردد. در حالي که برخی مواد ديگر حتی اگر دارای نقص باشند (مثل فولاد گالوانيزه) در نزديکی محل نقص باز هم فولاد تا حدود زيادی از زنگ زدگی مصون می باشد.

اپوکسـی های غنی شده با روی، عايق الکتريکی نيستند لذا در تعميرات زمانی که ميلگردهای اپوکسی دار غني شده با روي در کنار ميلگردهای بدون پوشش قرار می گيرند کاتد و آند در روی دو نوع ميلگرد تشکيل نمي گردد زيرا اين پوشش ها 90 تا 95 درصد حاوی روی هستند. در حالي كه اگر از اپوكسي تنها استفاده نماييم، خوردگي در ميلگردهاي بدون پوشش به شدت تسريع مي گردد.

q       شرايط محيطی

خوردگی ميلگردها يک فرآيند شيميايی و يا بهتر است بگوييم الکتروشيميايی است. مانند ساير فرآيندهای شيميايی و الکترو شيميايی، اين فعاليت تابع شرايط محيطی به ويژه  دمــــای محيط و بتن می باشد. در هوای گرم اين فعاليت تشديد می گردد. رطوبت لازمة خوردگی است يون OH نقش مهمی را در خوردگی و تشکيل هيدروکسيد آهن بازی ميکند و آب موجود نقش الکتروليت را بازی می کند و موجب تحرک يونی نيز می شود. به همين دليل مقاومت الکتريکی بتن مرطوب و اشباع به مراتب کمتر از بتن خشک شده در هوا و آون است. البته اشباع بودن دائمی باعث کاهش نفوذ اکسيژن می گردد و صرفاً مقدار کمی اکسيژن حل شده در آب، به درون خمير سيمان (بتن) راه می يابد. در يک محيط خشک خوردگی عمـــلاً اتفاق نمی افتد. هم چنين بدون وجود اکسيژن، زنگ زدگی ميلگردها امکان پذير نيست. نفوذ اکسيژن معمولاً به عنوان نفوذ هوا در اين موارد شناخته می شود. هر چند گاز CO2 هوا نيز عامل کربناسيون خمير سيمان سخت شده و تازه مي گردد ولی در محيط خورنده نقش اکسيژن چشمگيرتر است. به هرحال بايد گفت نفوذ CO2 به همراه رطوبت موجود در خمير سيمان عامل کربناسيون می باشد. عمل کربناسيون به دليل کاهش قليائيت محيط و ناپايداری بلورهای ژل (C-S-H) صورت مي گيرد. كاهش PH در محيط قليايی به خودی خود استعداد خوردگــی را افزايش می دهد بنابراين در برخی موارد عامل خوردگی ميلگردها را کربناسيون بتن می دانند.

وقتی بتن کاملاً غرقاب است و معمولاً از آب دريا خارج نمی شود اکسيژن زيادی برای زنگ زدگی ميلگردها در محيط بتن حضور نخواهد داشت و خوردگی با تأخير قابل ملاحظه و سرعت کـم اتفاق می افتد. به همين دليل آيين نامه ها حداکثر نسبت آب به سيمان بتن مغروق در آب دريـا را 45/0  می دانند در حالي که در ساير شرايط در محيط خورنده اين حداکثر به 4/0 محدود می شود.

بالاتر بودن يون کلر در محيط اطراف بتن، نشت بيشتر آن را به داخل خمير سيمان و بتـن ميسر می سازد که امری بديهی و طبيعی قلمداد می شود. به هرحال برخی معتقدند که ساير شرايط محيطی مانند وجود سولفات می تواند باعث نفوذ بيشتر يون کلر گردد و بتن مدفون در خاک مرطوب حاوی سولفات و يون کلر شرايط بدتری نسبت به بتن مغروق در آب دريای شور دارد که يک علت آن را نيز می توان وجود اکسيژن و کاملاً اشباع نبودن بتن دانست.

به هرحال آزمايش ها و تجربيات نشان می دهد برای شروع فعاليت خوردگی و ادامه يافتن آن نياز به ميزان خاصی از يون کلر در محيط قليايی اطراف ميلگرد مدفون در بتن داريم. اين ميزان يون کلر از 25/0 درصد وزن سيمان بتن تا 5/0 قيد شده است و در مورد آن در منابع مختلف با توجه به تجربيات و مشاهدات گوناگون اختلاف نظر وجود دارد. اما اکثراً مقدار 35/0 تا 4/0درصد را ذکر می کنند که آستانه يون کلر برای خوردگی نام دارد و برحسب يون كلر محلول در آب به صورت درصدي از وزن سيمان قيد مي گردد. اين مقدار را با مقادير مجاز يون کلر در بتن اوليه و تازه نبايد اشتباه گرفت.

وزش باد می تواند باعث نفوذ يون کلر موجود در هوا به ويژه  در سمت خاصي از بتن گردد.

تری و خشکی مکرر مانند آن چه در منطقه جزر و مد و يا در محلی که در معرض پاشش آب دريا می باشد به شدت بر خوردگی ميلگردها تأثير می گذارد و آن را تشديد می کند. افزايش غلظت نمک ها در اين منطقه و در اختيار قرار گرفتن رطوبت و اکسيژن می تواند از علل تشديد کننده آن باشد.

q       وجود يون کلر در بتن اوليه و مصالح مصرفی

برای اين که خوردگی را به تأخير بيندازيم لازم است مقدار يون کلر محلول در آب موجود در بتن اوليه به ويژه در مناطق خورنده و برای بتن مسلح از 15/0 درصد وزن سيمان بتن کمتر باشد. اين مقدار بايد با تعيين يون کلر پودر بتن حاصله از نمونه 28 روزه نگهداری شده در آزمايشگاه و در تانک آب استاندارد بدست آيد. آبا اجازه داده است تا از جمع مقادير يون کلر موجود در مصالح (سنگدانه، آب و سيمان) درصد يون کلر بتن نيز بدست آيد (مانند BS). در حالي كه مقدار حاصله از جمع  يون هاي كلر با يون كلر موجود در بتن ابداً يكسان نخواهد بود و مقايسه آن با ميزان يون كلر اوليه محلول در آب موجود در بتن صحيح به نظر نمي رسد؛ اما به خاطر سهولت اين اجازه در آبا داده شده است.

به هرحال هر چه از اين حد فاصله بگيريم زمان شروع خوردگی را به تعويق می اندازيم. حداکثر مجاز ميزان يون کلر مصالح (سنگدانه و آب) در استاندارد  ISIRI 302 ايران (تجديد نظر مرداد 81) و آبا قيد شده است اما مهم آن است که سر جمع آن از مقدار مورد نظر تجاوز نکند. به دليل محدوديت شديد يون كلر در اين منطقه جايي براي يون كلر افزودني وجود ندارد.


بررسی کيفيت بتن با دوام در برابر خوردگی ميلگردها


محسن تدين، عضو هيئت علمي دانشگاه بوعلي سينا

مدرس دانشگاه علم و صنعت و انجمن بتن ايران

 تلفن: 1272993- 0912، نمابر: 22901355- 021، پست الكترونيكي: tadayonmoh@yahoo.com


برای مشخص کردن بتن با دوام در برابر خوردگی ميلگردها روش های مختلفی ارائه شده است که هر آزمايش و روش پيشنهادی به پارامتر معينی توجه دارد. آزمايش های بسيار ساده تا بسيار مشکل و پر هزينه در اين مجموعه قرار دارد و معمولاً آزمايش های دقيق رتر و معتبر تر پر هزينه و زمان بر می باشند. دست اندر کاران همواره به دنبال آزمايش های ساده، کم هزينه و سريع هستند هر چند از دقت کمتری ممکن است  بر خوردار باشند.

معمولاً آزمايش هايی معتبر تلقی می گردند که مستقيماً به مسئله خوردگی ميلگردها می پردازند. آزمايش های     غير مستقيم همواره غير معتبرتر تلقی ميشوند ولی کاربرد آن ها در دنيا رواج زيادی دارد.

آزمايش های زير از جمله اين موارد است و در هر بررسی بايد مشخص کرد که از کدام آزمايش زير بهره گرفته ايم.

1-   آزمايش جذب آب حجمی اوليه 5/0 ساعته يا بيشتر (کوتاه مدت) و نهايي 24 ساعته يا بيشتر (دراز مدت) بتن طبق BS1881 Part 122 و ASTM C 642

2-     آزمايش جذب آب سطحی (ISAT) بتن طبق BS 1881

3-     آزمايش جذب آب موئينه بتن طبق RILEM

4-     آزمايش مقاومت الكتريكي بتن

5-     آزمايش نيم پيل (پتانسيل خوردگی)   ASTM C 876

6-      آزمايش پتانسيل و شدت خوردگی) G 109) به روش گالوانيک

7-     آزمايش شدت خوردگی به روش گالواپالس

8-     آزمايش درجه نفوذ يون کلر بتن       AASHTOT259

9-     آزمايش تعين عمق نفوذ يون کلر در بتن

10-     آزمايش تعين پروفيل يون کلر و ضريب نفوذ آن طبق  C114  و C1218  و ASTM C1152

11-     آزمايش شاخص الکتريکی توانايي بتن برای مقابله با نفوذ يون کلر طبقASTM 1202 

12-     آزمايش نفوذپذيري آب تحت فشار طبق EN 12390-8 و DIN 1048 Part 5

13-     آزمايش نفوذپذيري هوا تحت فشار

هرچند عنوان برخی استانداردها و يا شماره آن در بالا ذکر شده است اما اين آزمايش ها ممکن است با تغييرات اندک و يا زياد در استانداردهای ديگر نيز انجام شود که نتيجه آن الزاماً مشابه به استانداردهای ديگر نيست و از مفهوم واحد برخوردار نمی باشند.

q       آزمايش جذب آب حجمی اوليه کوتاه مدت و دراز مدت

انواع آزمايش جذب آب حجمی وجود دارد. شکل و ابعاد نمونه، طرز خشک کردن (دما و مدت)، نحوه قرارگيری در آب، دمای آب (معمولی و جوشان)، مدت قرار گرفتن در آب و نحوه گزارش نتيجه از موارد اختلاف استانداردهای مختلف     می باشد. بسياری از استانداردها برای کنترل کيفيت قطعات بتنی پيش ساخته از اين آزمايش استفاده می نمايند. مکعبی    10 ×10 و استوانه ای کوچک به قطر 5/7 تا 10 سانتی متر از اشکال و ابعاد رايج است. دمای خشک کردن نمونه ها از 40 تا 110 درجه متغير می باشد. مدت خشک کردن از 24 ساعت (دمای 110) تا 14 روز (دمای 40 تا 50) پيش بينی شده است. در برخی استانداردها نحوه خاصی برای قرارگيری در آب و ارتفاع آب روی نمونه در نظر گرفته اند. دمای آب از 20 تا جوشانيدن آب منظور می شود. مدت قرار گيری در آب قرائت های مربوط به 10 دقيقه، 30 و 60 دقيقه تا بيش از سه روز می باشد. در اکثر استانداردها تعريف جذب آب حجمی نسبت وزن آب جذب شده به وزن نمونه خشک اوليه است. لازم به ذکر است اگر بخواهيم اين ويژگی را در بتن های سبک با بتن معمولی مقايسه کنيم بهتر است نسبت حجم آب جذب شده به حجم نمونه را مد نظر قرار دهيم، به هرحال مقايسه نتايج جذب آب حاصله از آزمايش طبق استانداردهای مختلف کاملاً گمراه کننده است. برخی کتب، بتن ها را از نظر ميزان جذب آب طبقه بندی می نمايند. بطور مثال گفته می شود جذب آب اوليه مربوط به 30 دقيقه طبق BS1881 بهتر است کمتر از 2 درصد باشد تا بتنی با دوام داشته باشيم. معمولاً گفته می شود جذب آب کوتاه مدت برای کنترل دوام بتن معتبر تر است زيرا خصوصيات سطحی بتن را به نمايش می گذارد.

آيين نامه پايايي ايران حداكثر جذب 5/0 ساعته بتن 28 روزه را طبق روش انگليسي در شرايط مختلف جنوب كشور بين 2 تا 4 درصد داده است.

q       جذب آب سطحی

اين آزمايش عمدتاً در انگليس کاربرد دارد و جذب يک جهته را در روی نمونه خاص در منطقه محدود اندازه گيری   می نمايند. نوع خشک کردن اوليه بتن، زمان و وسايل مربوطه در اين استاندارد مشخص شده است. اين آزمايش عملاً در ايران کاربرد کمی دارد.

q       جذب آب موئينه بتن

بسياری معتقدند مکانيسم جذب آب بتن در مناطق مرطوب، جزر و مد و پاشش آب يا شالوده های واقع در منطقه خشک و بالای سطح آب با مکانيسم جذب موئينه شباهت دارد. Rilem آزمايش جذب آب موئينه را بر روی نمونه های مکعبی 10 سانتی متری بصورت زير توصيه ميشود.

نمونه ها در دمای 40 تا 50 در آون خشک می شوند سپس چنان در بالای سطح آب قرار می گيرد که 5 ميلی متر آن داخل آب باشد. در زمان های مختلف و ترجيحاً پس از 3، 6، 24 و 72 ساعت وزن نمونه اندازه گيری و وزن آب جذب شده تعيين می شود. سپس وزن آب (حجم آب) بر سطح نمونه (حدود Cm2100) تقسيم می گردد تا ارتفاع معادل آب جذب شده بدست آيد. i برحسب ميلي متر مي باشد.                                                                                         

                                                                                         

 Cثابت جذب موئينه و S ضريب جذب موئينه است.





 اين مقادير از برازاندن خطی بر نقاط بدست آمده در صفحه مختصات  بدست می آيد.

هر کدام از اين پارامتر ها دارای مفهوم خاصی است ولی S اهميت بيشتری دارد و آهنگ جذب را نشان می دهد و هر چه کمتر باشد بهتر است. در انتهای آزمايش گاه نمونه را شکسته و ارتفاع واقعی جذب آب را بطور متوسط بدست می آورند و برای اين منظور در آب ماده رنگی (مانند لاجورد) می ريزند. ارتفاع زياد موئينه نشانه خوبی برای بتن نيست. در واقع بتن هايی که خلل و فرج ريزي دارند ممکن است ارتفاع موئينه زيادی داشته باشند و اين نکته مهمی است که معمولاً در مفهوم نفوذ پذيری در برابر آب، خلل و فرج ريزتر مطلوب تر تلقی می شوند.

q       آزمايش مقاومت الکتريکی بتن

خوردگی پديده الکترو شيميائی است. عملاً ميلگرد به صورت آند و بتن کاتد می شود و يک جريان الكتريکی بين ميلگرد و سطح بتن بوجود می آيد. مسلماً در اين حالت تحرک يون ها را شاهد هستيم. هر چه اين حرکت بيشتر و سهل تر انجام شود به مفهوم آنست که مقاومت در برابر تحرک يونی کمتر است و با هدايت الکتريکی بتن بيشتر می باشد. بنابراين بايد گفت يکی از راه های ساده آزمايش دوام بتن، تعيين مقاومت ويژه الکتريکی آن می باشد.  مقاومت الکتريکی بتن نيز مانند مقاومت هر جسم مرکب ديگر تابع اجزاي آن و ارتباط اجزا با يکديگر است. مقاومت الکتريکی سنگدانه ها و خمير سيمان سخت شده و نسبت مقدار هر يک در بتن و هم چنين کيفيت وجه مشترک (ناحيه انتقالی) و مصرف افزودني های پودری معدنی تأثير زيادی در مقاومت الکتريکی بتن دارد. وجود رطوبت و اشباع بودن مقاومت الکتريکی را کم می کند. وجود ترک های ريز که با آب پر شود به شدت مقاومت الکتريکی را کاهش می دهد. حتی اگر به جای آب از محلول آب نمک يا آب دريا استفاده کنيم افت شديدی در مقاومت الکتريکی مشاهده خواهيم نمود. بنابراين سعی می شود مقاومت الکتريکی بتن های اشباع با آب نمک يا آب دريا اندازه گيری شود. اندازه گيری مقاومت الکتريکی ساده است. کافی است دو صفحه برنجی يا مسی را کاملاً در تماس با سطح نمونه بتن قرار دهيم و با يک اهم متر مخصوص، مقاومت الکتريکی را بدست آوريم. اما اين مقاومت الکتريکی بايد بدون توجه به اثر ابعاد گزارش شود يعنی بايد مقاومت ويژه الکتريکی تعيين و اعلام گردد تا بتوان آن را با ساير بتن ها مقايسه نمود. برای اين منظور از رابطه زير استفاده می شود.

                                                                                                                                       

rc مقاومت ويژه الکتريکی بتن بر حسب اهم متر ، R مقاومت الكتريكي قرائت شده از دستگاه ، A سطح نمونه (سطح تماس صفحه برنجي با بتن) و L  فاصله بين دو صفحه تماس (طول نمونه) مي باشد.

اعتقاد بر آن است که هرچه مقاومت ويژه الکتريکی بيشتر باشد بتن با دوام تر و مطلوب تری داريم.        


مقاومت ويژه الکتريکی (اهم متر)  بتن اشباع

نوع بتن از نظر دوام در برابر خوردگی

بيشتر از 200

عالی

200 -120

خوب

  120- 50

متوسط

کمتر از 50

ضعيف



برای اتصال مناسب صفحه برنجی با بتن معمولاً لايه نازکی از خميــر سيمان نسبتاً شل را بکار می برند و صفحه را با فشار به خمير سيمان و سطح بتن چسبانيده و اندازه گيری را به انجام می رسانند.

مي توان گفت هيچ آزمايشی به سادگی و اعتبار اين آزمايش برای تعيين کيفيت بتن به ويژه از نظر تحرک يون کلر و OH در داخل بتن نمی باشد. اما جالب است بدانيم اين آزمايش هنوز دارای دستورالعمل استانداردی نيست. هم چنين اختلاف نظر علماي بتن برای اندازه گيری R  (مقاومت اهمی) و Z (مقاومت ظاهری با در نظر گرفتن اثر القائی و خازنی) بحث برانگيز است. برخی اعتقاد دارند کافی است R را به سادگی اندازه گيری کنيم و برخی معتقدند که در بتن اثر خازنی وجود دارد و بايد وسايلی را بکار برد که بتواند Z را مشخص نمايد (به ويژه در بتن های ميکروسيليس دار)، برخی نيز معتقدند که تفاوت چندانی بين Z و R عملاً وجود ندارد.

اميد است در آينده بتوان برای کنترل دوام بتن از اين آزمايش سريع و کم هزينه استفاده نمود و بايد دانست الزاماً مقاومت فشاری بيشتر به معنای مقاومت ويژه الکتريکی نمی باشد.

بتن های حاوی ميکروسيليس بسته به ميزان ميکروسيليس، مقاومت الکتريکی 3 تا 10 برابر مقاومت الکتريکی بتن مشابه ولی بدون ميکروسيليس را دارا است در حالي که مقاومت فشاری بتن ممکن است  فقط 5 تا 15 درصد افزايش يابد. البته بايد گفت اندازه گيری مقاومت ويژه الکتريکی بتن سخت شده داخل قطعه کار دشواری است.

اگر ميلگرد و بتن را مانند يک مدار برقی در نظر بگيريم اختلاف پتانسيل، مقاومت و شدت جريان در آن وجود دارد. بديهی است هر چه مقاومت الکتريکی بيشتر شود شدت جريان کمتر می گردد و شدت خوردگی نيز کم می شود. ضمن اين که مقاومت الکتريکی بيشتر، آغاز خوردگی را به تأخير می اندازد.

برخی اعتقاد دارند بايد مقاومت الکتريکی بتن سطحی (پوشش روی ميلگرد) را اندازه گيری کرد که منطقی بنظر می رسد.

q       آزمايش نيم پيل (Half Cell)

همان گونه که گفته شد واقعاً يک جريان الکتريکی در بتن مسلح وجود دارد. پس بايد بتوان آن را اندازه گيری نمود. اگر يک سر سيم را به ميلگرد وصل کنيم و سر ديگر سيم را به کمک يک الکترود به سطح بتن مرطوب بچسبانيم و در اين فاصله ولت متری را قرار دهيم، اختلاف پتانسيل را بر صفحه دستگاه مشاهده می نماييم که در حدود چند ده تا چند صد    ميلی ولت است.

بسته به نوع الکترود مصرفی، ولتاژ قرائت شده متفاوت خواهد بود و قابل تبديل به يکديگر می باشند، آزمايش نيم پيل دارای دستور العمل استاندارد برای کارگاه می باشد اما دستور استاندارد آزمايشگاهی ندارد. در کارگاه ASTM الکترود          مس ـ سولفات مس را توصيه کرده است و در آزمايشگاه معمولاً از الکترود کالومل اشباع استفاده ميشود. در اين حالت حدود 75 ميلي ولت بايد به نتايج اضافه كرد تا ولتاژ معادل الكترود مس ـ سولفات مس بدست آيد.

ASTM  C876 شروع فعاليت خوردگی را به صورت احتمالی و بشرح ذيل مشخص کرده است.


احتمال شروع فعاليت خوردگی

اختلاف پتانسيل V با الکترود مس ـ سولفات مس (mv)

بيش از 90 درصد

350< V

حدود 50 درصد

200< V <350

کمتر از 10 درصد

V < 200



در اين آزمايش بايد ميلگردها تداوم داشته باشند و قطع در آن ها باعث اختلال در نتايج می گردد. بايد دانست که اين آزمايش فقط اختلاف پتانسيل موجود را به دست می دهد که پتانسيل خوردگی نام دارد و به هيچ وجه آهنگ خوردگی يا ميزان خوردگی ميلگرد را به نمايش نمی گذارد.

در آزمايش های آزمايشگاهی معمولاً ميلگردی را داخل يک استوانه بتنی قرار می دهند و بخش عمده ای از بتن را در داخل آب دريا يا آب نمک (با غلظت های متفاوت) می گذارند و يک سر سيم را به ميلگرد خارج از آب و الکترود را داخل آب دريا يا آب نمک قرار می دهند و ولتاژ را قرائت می کنند.

اين آزمايش مستقيماً کيفيت بتن را بدست نمی دهد فقط می توان کيفيت بتن را در مقايسه با يکديگر ارزيابی کرد ونشان داد کدام نمونه زودتر و کدام يک ديرتر فعاليت خوردگی را آغاز می نمايند.

آزمايش نيم پيل و ارقام ذکر شده فقط برای ميلگردهای بدون پوشش (گالوانيزه، اپوکسی و....) کاربرد و مفهوم دارند و برای ميلگردهای پوشش دار و ضعيت متفاوت خواهد بود.

q       آزمايش پتانسيل و شدت خوردگی گالوانيکی (ASTM  G109)

هر چند دستور آزمايشگاهی فوق به صورت استاندارد برای تعيين تأثير افزودني ها بر خوردگی ميلگرد ارائه شده است اما اين آزمايش را با تغييرات خاص می توان برای تعيين کيفيت دوام بتن نيز به خوبي بکار برد.

در يک منشور بتنی دو رديف ميلگرد در بالا و پائين قرار داده می شود که سر و ته آن ها مارپيچ شده است و بين آن ها يک مقاومت 100 اهمی قرار دارد. در بالای منشور يک حوضچه چسبانيده مي شود و داخل آن با آب نمک (غلظت 3 درصد و بيشتر) می ريزيم. نفوذ آب نمک باعث آند شدن ميلگرد فوقانی و کاتد شدن ميلگرد تحتانی می شود و خوردگی گالوانيکی رخ می دهد.

بين دو ميلگرد مي توان اختلاف پتانسيل و مقاومت الکتريکی را بدست آورد (با وجود مقاومت 100 اهمی يا بدون آن) هم چنين می توان اختلاف پتانسيل و مقاومت الکتريکی بين حوضچه و ميلگرد فوقاني (بدون مقاومت 100 اهمي) و مانند آن اختلاف پتانسيل و مقاومت الكتريكي بين حوضچه و ميلگرد تحتاني را تعيين نمود. برای اين کار از الکترود کالومل اشباع در داخل حوضچــه استفاده می گردد.  ضمن اين که هر اندازه گيری حاوی مفهوم خاصی است اما دستور استاندارد ASTM G109 فقط در هر زمان شدت جريان عبوری بين ميلگردها را با توجه به وجود مقاومت 100 اهمی بر حسب mA بدست می آورد (از تقسيم اختلاف پتانسيل به مقاومت) و سپس مقدار کل جريان بر حسب کولن با عنايت به رابطه زير بدست می آيد. از تقسيم شدت جريان به سطح جانبی ميلگرد نيز شدت خوردگی بر حسب mA/Cm2 حاصل می شود. بالا بودن شدت خوردگی و        هم چنين کل جريان می تواند نشان دهنده کيفيت پائين بتن باشد.

آزمايشG109 در اصل از يك بتن فاقد ريز دانه بهره مي گيرد كه بسيار نفوذ پذير است (مانند آبكش سوراخ مي باشد) و لذا اطراف نمونه با اپوكسي اندود ميگردد. در حالي كه در آزمايش تغيير يافته، بتن مورد نظر طبق طرح اختلاط پروژه ساخته مي شود و مي توان از اپوكسي براي اندود كردن سطوح جانبي بهره گرفت و يا بدون اپوكسي آزمايش را به انجام رساند.

به هرحال اين آزمايش قابليت هاي زيادي را براي به نمايش گذاردن كيفيت بتن در امر خوردگي دارد و تفسير نتايج آن هم جالب و مشكل مي باشد.

q       آزمايش پتانسيل و شدت خوردگي به روش گالواپالس

در اين آزمايش نيز نمونه هايي شبيه به آزمايش نيم پيل تهيه ميشود و يا مي توان در محل كارگاه بر روي قطعات موجود اين آزمايش را انجام داد. ضمن تعيين اختلاف پتانسيل خوردگي، افزايش هاي جزئي در پتانسيل ايجاد شده و        شدت جريان مربوطه اندازه گيري مي شود. در اين آزمايش مقاومت الكتريكي نيز بدست مي آيد و با توجه به روابط موجود  شدت خوردگي (آهنگ خوردگي) ميلگردها تعيين مي گردد. اين آزمايش بسيار مهم و معتبر مي باشد اما انجام آن مشكل و نتيجه گيري از آن نياز به تبحر و تخصص دارد.

q       آزمايش تعيين عمق نفوذ يون كلر

در اين آزمايش نمونه هايي كه در معرض يون كلر بوده اند (آزمايشگاهي يا كارگاهي) را بريده و مقطع را در معرض پاشش محلول نيترات نقره قرار مي دهند. پس از مدتي محل حاوي يون كلر سفيد شيـــري شده و با گذشت زمان سياه       مي شود و مي توان عمق نفوذ يون كلر را با دقت كمتر از 2/0 ميلي متر اندازه گيري نمود. مسلماً در اين آزمايش بايد نمونه هاي اوليه تقريباً فاقد يون كلر باشند و يا ميزان آن از آستانه حساسيت عملكرد محلول نيترات نقره كمتر باشد يا بتوان نفوذ يون كلر را مشاهده نمود. در اين آزمايش مقادير يون كلر در بتن بدست نمي آيد. پروفيل يون كلر و ضريب نفوذ آن قابل تعيين نيست.

q       آزمايش تعيين پروفيل يون كلر و تعيين ضريب نفوذ

اين آزمايش يكي از مهمترين و مشكل ترين آزمايش هاي موجود است كه به تعيين پروفيل يون كلر و ضريب نفوذ آن مي انجامد. وقتي نمونه اي در آزمايشگاه يا محل و هم چنين قطعه بتني در محل در معرض يون كلر به ويژه در مدت طولاني قرار گيرد مي توان اين آزمايش را با دقت خوب انجام داد.

براي اين منظور در زمان معين و مورد نظر، پودر نمونه بتني كه مربوط به عمق معيني است تهيه شده و مقدار يون كلر موجود در بتن طبق ASTM C114 تعيين مي شود. براي تهيه پودر بتن و آمـاده سازي آن از دستور ASTM C1152 (يون كلر محلول در اسيد) و يا ASTM C1218 (يون كلر محلول در آب) استفاده ميشود. در اين آزمايش از روش پتانسيو متري براي تيتر كردن با محلول نيترات نقره استفاده مي شود. اين روش بسيار دقيق است و تا كنون روش ديگري با اين دقت ابداع نشده است.

معمولاً نتيجه اين آزمايش به صورت درصد يون كلر در بتن و يا درصد يون كلر بتن نسبت به وزن سيمان گزارش     مي گردد. محدوديت يون كلر در بتن اوليه و يا گزارش يون كلر بتن قديمي، به صورت درصد نسبت به وزن سيمان بيان مي شود و بايد مشخص گردد طبق كدام روش (محلول در اسيد يا محلول در آب) انجام شده است.

براساس نتيجه حاصله، پروفيل يون كلر رسم مي گردد. محور افقي عمق نمونه (متوسط) و محور قائم درصد يون كلر است.

با توجه به نتايج حاصله و ميزان يون كلر اوليه در بتن طبق قانون دوم Fick، مي توان ضريب نفوذپذيري (انتشار) بتن در برابر يون كلر را بدست آورد (Diffusivity Coeficient). اين ضريب با ديمانسيون L2/T  بيان ميشود. حل معادلات مربوط به قانون دوم فيك با تقريب ها و روش هاي خاص انجام مي شود كه نتايج متفاوتي را بدست مي دهد. افزايش ضريب انتشار نشانه نفوذپذيري بيشتر بتن در برابر يون كلر است.

q       آزمايش درجه نفوذ (مقاومت) بتن در برابر يون كلر

طبق AASHTO T259 كه يكي از قديمي ترين روش هاي آزمايش مربوط به نفوذ يون كلر مي باشد صرفاً مقاومت و درجه نفوذ در برابر يون كلر بدست مي آيد و نمي تواند معيار كمي براي عمر مفيد بهره برداري از قطعه را ارائه دهد. نمونه هاي بتن چهار دال به ابعاد 305×305 ميلي متر و ضخامت 76 ميلي متر است در اين روش بالاي نمونه هاي بتني پس از 28 روز (يا هر سن مورد نظر) در حدود 3 ميلي متر سائيده شده و يك حوضچه كوچك روي آن قرار مي گيرد. نمونه ها 14 روز در محيط مرطوب نگهداري و 14 روز خشك شده است و سن 28 روزه دارند. در حوضچه محلول نمك طعام 3 درصد ريخته و 90 روز در آن مي ماند. پس از 90 روز، دال ها خشك شده و نمك روي آن پاك مي شود. از دال ها سه نمونه بايستي از عمق هاي 6/1 تا 13 ميلي متر و 13 تا 25 ميلي متر تهيه شود و طبق AASHTO T260 مقدار يون كلر آن بدست آيد.

مقدار متوسط يون كلر در هر عمق مورد نظر بايد تعيين شود (قبل از نفوذ يون كلر و پس از آن). اختلاف اين دو بايد محاسبه شود. مقدار متوسط يون كلر جذب شده و حداكثر آن بايد گزارش گردد.

q       آزمايش شاخص الكتريكي قابليت مقابله بتن در برابر نفوذ يون كلر

در آزمايش ASTM C1202 مقدار جريان الكتريكي عبوري از استوانه ها با مغزه هاي بتني به قطر 102 ميلي متر و ضخامت 51 ميلي متر در مدت 6 ساعت با اختلاف پتانسيل ثابت 60 ولت (جريان مستقيم) بدست مي آيد. يك نمونه در محلول نمك طعام و ديگري در سود سوز آور قرار دارد. مقدار كل جريان برحسب كولمب نمايانگر مقاومت بتن در برابر نفوذ يون كلر است و به صورت زير طبقه بندي مي شود.



نفوذ پذيري بتن در برابر يون كلر

جريان عبوري (كولمب)

زياد

بيش تر از 4000

متوسط

4000-2000

كم

2000-1000

خيلي كم

1000-100

ناچيز

كمتر از 100



در آيين نامه پايايي ايران حداكثر مقدار جريان بسته به شرايط حاكم بر محيط 3000-2000 كلمب داده شده است.

q       نفوذ آب تحت فشار

در اين روش نمونه مكعبي به مدت معيني تحت فشار معين در معرض نفوذ آب قرار مي گيرد و سپس مقدار نفوذ آب بر حسب ميلي متر در بتن خشك پس از شكستن آن بدست مي آيد. روش آلماني و اروپايي تفاوت هاي مختصري با يكديگر دارند. آيين نامه پايايي ايران حداكثر نفوذ آب را در شرايط محيطي مختلف جنوب كشور 50-10 ميلي متر داده است.

q       نفوذ هوا تحت فشار

در اين آزمايش نمونه استوانه اي با قطر و ارتفاع مشخص تحت فشار هوا يا گازهاي خاص قرار مي گيرد و ميزان نفوذ اين گازها اندازه گيري مي شود و ضريب نفوذپذيري بدست مي آيد.

به جاي هوا يا گاز از نفوذ جيوه نيز در بتن بهره گيري مي شود. اين آزمايش ها به وسايل خاصي احتياج دارد و در ايران رايج نيست.

در پايان همان گونه كه ديده مي شود آزمايش هاي متعددي براي كنترل دوام بتن به ويژه  در برابر يون كلر ابداع شده است كه بخشي از آن ها در ايران رايج تر مي باشد. آزمايش هاي ديگري نيز در كشورهاي مختلف دنيا مانند ژاپن و كشورهاي اسكانديناوي وجود دارد و هنوز اين آزمايش ها در مراحل گسترش و توسعه هستند. از جمله مشكلات كار اين است كه هنوز ارتباط دقيقي بين نتايج آزمايش ها و بحث خوردگي بدست نيامده است تا بتوان عمر قطعه را تعيين كرد. ضريب نفوذ يون كلر و يا  آزمايش هاي شدت خوردگي از همه آزمايش ها كاربردي تر هستند و مي توان بر اساس آن ها عمر را تخمين زد.

با اين حال خوردگي نياز به سه عنصر يون كلر، رطوبت و اكسيژن دارد و وجود هر كدام به تنهايي نمي تواند خوردگي در ميلگرد بتن بوجود آورد. برخي معتقدند  قليائيت بتن نيز در شروع خوردگي موثر است كه منطقي به نظر مي رسد بنابراين با نتايجي كه از اين آزمايش ها بدست مي آيد نمي توان دقيقاً دوام را تخمين زد.

توصيه مي شود تا دستيابي به پيشرفت هاي علمي بيشتر در اين زمينه از ضوابط آئين نامه اي استفاده گردد. سعي شده است نرم افزارهايي براي تخمين عمر سازه هاي بتن مسلح تهيه شود كه در آن ها اطلاعات جغرافيايي و محيطي وجود دارد و با دادن اطلاعاتي در مورد قطعه، ميلگرد و بتن موجود (خصوصيات بتن شامل نوع سيمان، نسبت آب به سيمان، عيار سيمان و افزودني ها) بتوان عمر سازه را حدس زد. در ايران نيز اقداماتي براي تهيه اين نرم افزار با توجه به شرايط محيطي موجود و اطلاعات ديگر محلي و داده هاي لازم در حال انجام است و سعي مي شود نقايص نرم افزارهاي قبلي اصلاح گردد.


امروزه بدلیل گسترش و اهمیت فعالیتهای نفتی  حمل و نقل دریایی و همچنین توجه به استخراج معادن در بستر دریاها ، فعالیتهای ساختمانی مانند ساخت اسکله ها ، سکوها و ... در مناطق ساحلی و اقیانوسی افزایش چشمگیری داشته است . گر چه در گذشته ، از ملاتهای آبی در ساخت سازه های دریایی استفاده می شد ، اما امروزه ، قسمت اعظم این بناها با بتن ساخته می شود البته بتن با کیفیت مطلوب ، در محیط های دریایی عملکرد نسبتا خوبی دارد . اما هنوز پزوهشگران تلاش می کنند که به راه حلهای جدیدی برای افزایش ایمنی و عمر مفید این سازه هادست یابند .

خرابیهای سازه های بتنی مخصوص در سواحل و بنادر جنوبی کشور باعث خسارات جبران ناپذیر گشته است . تعمیرات چنین سازه هایی بسیار پر خرج بوده و در صورتی که با مواد مناسب و با استفاده از روشهای صحیح انجام نشود این خرابیها مجددا در زمانهای کوتاهی ظاهر می شوند .

در کار تحقیقاتی و آزمایشگاهی اخیر مواد تعمیراتی با استفاده از افزودنیهای فوق روان کننده و مواد پوزولانی طبیعی و مصنوعی مورد بررسی قرار گرفته اند .

خواص مکانیکی این مخلوطها اندازه گیری شده و میزان انقباض آنها معین شده است . پیوستگی بتن جدید و قدیم نیز با استفاده از روشهای متداول و اصلاح شده با و بدون استفاده از مواد فوق در بتن ها ی جدید با یکدیگر مقایسه گشته است.

نتایج حاصل از تحقیقات فوق نشان می دهد که بتن معمولی نمی تواند خواص دلخواه بتن تعمیراتی  از نقطه نظرهای مقاومت ، انقباض و پیوستگی را تامین نماید. استفاده از مواد افزودنی فوق روان کننده و مواد پوزولانی سبب بهبود مقاومت و انقباض و همچنین پیوستگی بتن قدیم و جدید گشته و قطعا دوام بتن های تعمیراتی فوق از بتن های معمولی در شرایط بسیار خورنده و در سازه های کنار ساحل و دریایی بیشتر خواهد بود .

چکیده

مهمترین بنادر ایران در حاشیه خلیج فارس قرار گرفته اند . به علت شرایط نا مساعد در این منطقه ، وسعت تخریب ساختمانهای بتنی و تعمیر آنها کاملا قابل ملاحضه میباشد . بررسی جامعی در این زمینه در ارتباط با مواد تعمیری توسط مولفین انجام شده است .

در ارتباط با خصوصیات مواد تعمیری خصوصا مسئله با نظر به خوردگی فولاد ، به پوزولانهای محلی توجه خاص شده است .

آزمایش های مواد تعمیری در این تحقیق عبارت بوده است از :

مقاومت فشاری نمونه های ساخته شده با مواد تعمیر

مقاومت خمشی نمونه های ساخته شده با مواد تعمیر

مقاومت برشی نمونه های ساخته شده با مواد تعمیری

تعیین جمع شدگی و انبساط

تعیین میزان نفوذ کلر در بتن سخت شده

تعیین نفوذ پذیری نمونه های ساخته شده با مواد تعمیری ( تحت فشار آب )

تعیین جذب سطحی نمونه های ساخته شده با مواد تعمیری

بیرون کشیدن فولاد برای تعیین پیوستگی فولاد به مواد تعمیری

تعیین چسبندگی بتن قدیم و جدید

تاریخچه ی بتن در محیط دریایی

عموما تصور بر این است که بتن یکی از مصالح بسیار با دوام است . ولی تاریخچه ی بتن در محیط دریایی حاکی از آن است که در مقابل آب دریا به عنوان یکی از خورنده ترین محیط های طبیعی در جهان ، بتن از نقطه نظر دوام در معرض مشکلات جدی قرار دارد .

بسیاری از سازه های دور از دریا در اروپا که توسط رومی ها با استفاده از سیمان پوزولان – آهک ساخته شده اند ، طی دو هزار سال گذشته در مقابل عوامل محیطی مقاوم بوده اند .

از طرف دیگر تعدا اندکی از سازه های قدیمی متعددی که در اثر نیروهای مخرب در اقیانوسها کاملا ویران شده اند ، اطلاعات کاملی در دست نداریم . در مکتوبات مربوط به بتن ، در خصوص دوام بتن در محیط دریایی حداکثر گزارشاتی دویست ساله وجود دارد .

در سال 1756 جان اسمیتون یک مهندس انگلیسی که براساس گزارشات ، اولین شخصی است که خود را مهندس سیویل نامیده ، ماموریت ساخت یک فانوس دریایی بر روی ادیستون راک واقع در دهانه ی غربی کانال انگلیس را به عهده گرفت .

به لحاظ شدت عمل موج و حمله ی شیمیایی توسط آب دریا ، نیاز به سیمانی مقاوم تر و بادوام تر از مخلوط های سنتی شامل آهک مرده و پوزولان که از زمان رومی ها تا آن تاریخ در اروپا رایج بود ، احساس گردید . سیمان سنتی برای تهیه ی ملات مقاوم در مقابل آب از دو قسمت آهک مرده مخلوط شده با یک قسمت پوزولان زئولیتی تشکیل می شد که پس از کوبیده شدن با هم ، طی ترکیب با آب ملات ساخته می شد . از آنجا که اسمیتون به سیمان مورد نظر با مقاومت مناسب در مقابل آب دریا دست نیافت ، با چندین نمونه آهک از منابع مختلف آزمایشاتی انجام داد . وی نتیجه گرفت که آهک مناسب برای ساخت بهترین ملات ، از تکلیس سنگ آهکی که شامل مقدار قابل ملاحضه ای مواد رسی باشد ، به دست می آید . احتمالا شناخت آهکی هیدرولیکی به عنوان پیش زمینه ی شکل گیری سیمان پرتلند به همین زمان بر می گردد. به همین خاطر فانوس دریایی ادیستون نقطه ی تحول مهمی در تاریخ توسعه ی سیمان پرتلند به علاوه حمل و نقل دریایی است .

این فانوس دریایی تا زمان بروز گسیختگی در پی آن حدود 120 سال عمر داشته است . در سال 1818 مطالعات ال جی ویکات در فرانسه بر روی آهک هیدرولیکی منجر به تولید آهک هیدرولیکی ترکیبی با استفاده از تکلیس مخلوطی مصنوعی از سنگ آهک با درجه ی خلوص بالا و رس گردید . این تکنیک مقدمه ی تکنولوژی جدید سیمان پرتلند گردید که در سال 1824 توسط جوزف آسپدین بنای انگلیسی به ثبت رسید.

نتیجتا در سازه های بندری و ساحلی ، مصالح ساختمانی سنتی مانند چوب و سنگ طبیعی به تدریج جای خود را به بتن سیمان پرتلند داد که به عنوان مصالحی با فرم پذیری بیشتر و کار پذیری سهل تر شناخته می شد.

ظهور بتن مسلح در پایان قرن نوزدهم محرک واقعی برای گسترش سریع سازه های دریایی در سراسر جهان را فراهم آورد و این امر باعث رشد بیشتر صنعت سیمان و بتن نیز گردید.

البته در توسعه ی صنعت سیمان و بتن و صنعت دریایی در قرن نوزدهم ملتهای اروپایی به ویژه انگلیسی ها  و فرانسوی ها نقش هدایت کننده داشتند ، زیرا برای گسترش انقلاب صنعتی در داخل و خارج ، اقیانوس نوردی یکی از ضروریات اساسی بود.

براساس تحقیقات لی ، ویکات اولین فردی بود که تخریب شیمیایی ملات آهک در اثر آب دریا را ناشی از فعل و انفعال بین هیدرو کسید کلسیم ترکیب نشده در ملات و سولفات منیزیم موجود در آب دریا اعلام نمود .

ویکات بررسیهای آزمایشگاهی بسیار دقیق خود را در سال 1812 زمانی آغاز کرد که به عقیده ی وی در رابطه با موضوع ، یک هرج و مرج در نظریات وجود داشت .

اولین نتایج این مطالعات در سال 1818 انتشار یافت ولی نتایج کامل آنها تحت عنوان « تحقیق بر روی علل تخریب فیزیکی ملات ها ی هیدرو لیکی توسط آب دریا » در سال 1857 به زبان فرانسوی منتشر شد .وی برای این کار ارزشمند بر روی دوام ملات های سیمانی در سازه های دریایی جوایزی نیز دریافت نمود . ویکات مشاهده ی عمیق خود را چنین بیان کرد :

« براساس آزمایشها ، بخش های تخریب شده ی ملات مقدار آهک خیلی کمتری نسبت به سایر بخش ها را دارا هستند . این کمبود آهک ناشی از حل شدن و از بین رفتن آن است ، که در واقع در ترکیب سیمان اضافی بوده است . آنچه مشاهده می کنیم این است که کارگران طبیعت برای رسیدن به نسبت های اختلاط واقعی ، اشتباهات طراح نسبت های اختلاط اولیه را اصلاح می کنند .

بنابراین اثراتی که ما تشریح می کنیم و مواردی که به آنها اشاره داریم ، انحراف ما را از نسبت های اختلاط واقعی محسوس تر و قابل ملاحضه تر می کنند .»

علاوه بر تخریب بتن در آب دریا ، گسیختگی های ناشی از تجزیه ی ملات ها و بتن ها در خاک های سولفاته نیز در جنوب فرانسه و الجزایر مشاهده گردیده بود . جایگزینی سیمان پرتلند به جای مخلوط های آهک – پوزولان نیز مشکل را حل نکرده بود ، زیرا هیدراتاسیون سیمان پرتلند مقدار قابل ملاحضه ای هیدرو کسید کلسیم آزاد می کرد .

یک مهندس فرانسوی دیگر به نام جی باید در ادامه ی ایده های ویکات یک نوع سیمان بدون سیلیکات کلسیم اختراع کرد که در اثر هیدراتاسیون آن هیچگونه هیدروکسید کلسیم تولید نمی شد . ترکیب اصلی این سیمان که سیمان پر آلومینیم نامیده می شود ، مونوکلسیم آلومینات است . این نوع سیمان مقاومت بسیار خوبی در مقابل آب دریا و سایر آبهای سولفات دار از خود نشان داد . اما افت مقاومت فشاری آن در شرایط محیطی گرم و مرطوب باعث شد کاربرد سازه ای آن در اکثر کشورهای جهان ممنوع گردد.

در سال 1880 بررسی انجام شده توسط پرازیر بر روی علل تخریب بتن در بندر آبرین اسکاتلند یافته های ویکات را مورد تایید قرار داد . وی نتیجه گرفت که سیمان های هیدرولیکی استفاده شده در بتن های در معرض آب دریا از طریق فعل و انفعال تغییر یونی آهک را از دست می دهند و منیزیم را از آب دریا جذب می کنند ، که نهایتا باعث تخریب بتن می گردد.

در سال 1924 آتوود و جانسون پس از مرور جامع تجربیات جهانی طی صد سال قبل از آن در زمینه ی بتن در مقابل آب دریا ، آنچه را ویکات بیش از صد سال قبل کشف کرده بود مجددا به طور اساسی مورد تایید قرار دادند .

تحقیقات جدیدتر بر روی سازه های دریایی تخریب شده حاکی از آن است که بتن نفوذ پذیر علاوه بر حمله ی سولفات منیزیم حمله ی اسید کربنیک ( ناشیco2 از محلول در آب دریا ) نیز عامل مهمی است . براساس گزارش فلد در سال 1955 شمع ها و سرشمع های بتنی پل رودخانه ی جیمز در نیوپورت نیوز ویرجینیا پس از 21 سال بهره برداری 4/1 میلیون دلار هزینه ی تعمیرات داشته است که شامل 70 درصد از 2500 شمع آن می شود .

به طور مشابه در سال 1957 حدود 750 شمع پیش ساخته در نزدیکی اوشن سیتی نیوجرسی پس از 25 سال بهره برداری به دلیل افت شدید وزنی نیاز به تعمیر پیدا کردند . قط بعضی از این شمع ها از مقدار 550 میلیمتر اولیه به 300 میلیمتر کاهش یافته بودند .

در هر دو مورد مکور تجزیه ی بتن و افت مصالح اساسا به غلظت غیر عادی و بالایco 2 محلول در آب دریا نسبت داده شده است . ph  آب دریا به جای 2/8 تا 4/8 که مقدار معمول برای آب دریاست نزدیک به 7 بوده است .

همچنین فلد نوع دیگری از تخریب بتن را تشریح کرده است که اهمیت نفوذ پذیری را جدی تر می نماید . در دو پایه از ده پایه ی پل رودخانه ی شروبری نیو جرسی ساخته شده در سال 1913 پس از یک سال بهره برداری علائم گسیختگی ظاهر شده است . پس از برداشتن بتن تخریب شده که توسط قیف و لوله اجرا شده بود لایه های متناوب بتن سالم خوب و بتن خمیر مانند ( مواد بتونه ای شامل نمک های کریستاله شده ) مشاهده گردید .

جمع شدن لایه هایی از شیره ی بتن به ضخامت 50 تا 75 میلیمتر در 5 متر عمق بتن ریزی یده می شد و به نظر می رسد بروز گسیختگی تا حذف کامل این لایه ها باعث ایجاد درزهای نفوذ پذیر در بتن شده بود که به راحتی در معرض حمله ی آب دریا قرار می گیرد .

مهتا و هاینز 18 بلوک آزمایشگاهی بتنی غیر مسلح به ابعاد 1 *8/1 * 8/1  متر را مورد مطالعه قرار داده اند که از سال 1905 در  آب دریا در بندر سن پدرو نزدیک لوس آنجلس ، کالیفرنیا نیمه  غوطه ور بوده  اند. براساس آزمایشاتی در سال 1972 پس از 67 سال قرار گرفتن در معرض آب دریا ، مشاهده گردید که بلوک های بتنی متراکم ( با نسبت سیمان ، ماسه و شن به ترتیب 1 و 2 و 4 ) در شرایط عالی قرار داشتند . گر چه برخی از آنها با استفاده از سیمان پرتلند دارایC3A  بالا ( 14 درصد C3A) ساخته شده بودند . از سوی دیگر بلوک های بتنی کم مایه ( 6 : 3 : 1 ) دچار افت وزنی شده و سطح نرم داشتند که توسط گیاهان دریایی پوشیده شده بودند . آنالیز کانی شناسی بتن تخریب شده حاکی از وجود مقادیر قابل ملاحظه هیدرو کسید منیزیم ، گچ ( سولفات کلسیم ) ، اترینگایت ، آراگونیت ( کربنات کلسیم ) و هیدرو کالو مینات ( هیدرات کربو آلومینات )بوده است و محصولات اولیه ی هیدراتاسیون سیمان پرتلند شامل هیدرو سیلیکات کلسیم و هیدرو کسید کلسیم بر اثر حمله ی سولفات منیزیم وco2 از بین رفته بودند .

آزمایش های دراز مدت کارگاهی انجام شده توسط ریگورد و یورو منجر به نتایج مشابهی گردیده است . از بررسی و مطالعه ی نمونه های تاریخی تشریح شده ی مذکور می توان چنین نتیجه گرفت که بتن نفوذ پذیر در اثر حمله ی شیمیایی آب دریا عاقبت تخریب خواهد شد و در محاسبه ی دوام دراز مدت بتن ، نفوذ پذیری آن مهم تر از تفاوت در ترکیب سیمان پرتلند است .

تجارب کارگاهی در خصوص دوام سازه های دریایی بیانگر آن است که حمله ی شیمیایی تنها مسئله نیست . بتن موج شکن ها ، اسکله ها ، شمع ها و سایر سازه های دریایی باید ضربه ها و فشارهای بسیار بزرگی را خصوصا هنگام طوفان ها تحمل نمایند .

آیدورن به تخریب تعدادی از موج شکن ها طی سالهای 1970 در مدیترانه اشاره می کند از جمله آنتالیا در ترکیه ( 1971 ) ، آرزیوال جدید در الجزایر (1979 ) ، تریپولی در لیبی ( 1977 و 1980 ) ، سانیز در پرتقال (1978 ) و بیل بائو و سن سیپریان در اسپانیا (1980 ). ناکافی بودن مقاومت های کششی و خمشی بتن حجیم غیر مسلح جهت مقاومت در مقابل عمل موج باعث چنین گسیختگی هایی شده است . در نتیجه امروزه اکثر سازه ها توسط فولاد در آب شور در معرض خوردگی قرار میگیرد. به علاوه بسیاری از سازه ها در مناطق آب و هوایی سرد بوده و در معرض سیکل های یخ زدن و آب شدن قرار دارند .

در اینجا چند نمونه ی تاریخی از اجرای سازه های بتن مسلح هم در آب و همای معتدل و هم سرد را مورد بررسی قرار می دهیم .

در سال 1912 در بندر لس آنجلس برای تحمل یک بارانداز 800 متری از شمع های بتنی مسلح پیش ساخته استفاده شده است . پس از 12 سال بهره برداری در برخی از شمع ها ترک های طولی در تراز میانی جزر و مد ظاهر گردید که نهایتا منجر به کندن بتن شد .

بتن زیر تراز تحتانی جزر و مد سالم مانده بود . به نظر می آید ریز ترک های ناشی از حمله ی سولفاتی باعث نفوذ آب دریا شده و نتیجتا خوردگی میلگردها اتفاق افتاده است . براساس تجربه ی دیگری سایر عوامل ایجاد ریز ترک ها در بتن از جمله گرادیان های حرارتی یا مقاومت بالا در مقابل شمع کوبی را می توان نادیده انگاشت .

فلاس و گرمن وضعیت شمع ها و تیرهای حمال بتنی مسلح ساختمان پل سان فرانسیسکو ساخته شده در سال 1912 را پس از 46 سال عمر مورد مطالعه قرار دادند . گزارش های حاکی از آن است که بتن مربوطه شامل سیمان پرتلند باc3a بالا ( حدود 14 تا 17 درصدC3A ) و عیار سیمان زیاد  ( تقریبا 400 کیلوگرم در متر مکعب ) بوده است .

اکثر شمع ها در شرایط خوبی قرار داشتند ولی برخی از شمع ها و تیرهای عرضی دوتا از پایه ها ترک خورده بودند .اعتقاد بر این است که اجرای ضعیف  و تغییر شکل های اضافی ناشی از بار می تواند منشا ترک های ریز در این بتن ها بوده که میلگردها را در معرض خوردگی توسط آب دریا قرار داده اند .

طی سالهای 1953 تا 1955 بیش از 400 سازه ی ساحلی با عمر 20 تا 50 سال در دانمارک مورد بررسی قرار گرفته و طی گزارشی توسط آیدورن در سال 1967 ارائه گردیده است .

حدود 40 درصد سازه های مطالعه شده قدری تخریب داشته اند . از بین مواردی که با تخریب شدید روبرو بوده اند می توان پایه ی هفتم پل ادسوند یک پل بزرگراهی در جاتلند شمالی و یک سد بتنی در لیم فورد را نام برد .

بتن پایه ی هفتم پل ادسوند در اثر ترکیب سیکل های یخ زدن و آب شدن واکنش قلیایی – سیلیسی و حمله ی سولفاتی دچار  ترک خوردگی و افت مقاومت گردید . گزارش سوابق سازه نشانگر ترک خوردگی اولیه ی پایه ناشی از تنش های حرارتی می باشد که به عقیده ی آیدورن افزایش نفوذ پذیری بتن در مقابل آب دریا را باعث گردیده و متعاقب آن حمله ی شیمیایی اتفاق افتاده است . این پایه پس از 8 سال بهره برداری  تعمیر گردیده است . سازه ی دوم پل بزرگراهی در جاتلند شمالی دارای ترک خوردگی شدید و قلوه کن شدن بتن در پایه های پل بوده است . افت وزنی در تراز میانی جزر و مد حداکثر بوده و به شکل ساعت شنی در ستون ها بروز کرده است . خوردگی میلگردها به شکل متداول در تیرهای حمالی طولی اتفاق افتاده است . ضعف کیفیت ( نسبت آب به سیمان بالا ) در بررسی نمونه های بتنی هویدا بوده است . همچنین سایر عوامل موثر در ترک خوردگی بتن  از  جمله پدیده ی یخ زدن و آب شدن و واکنش قلیایی – سیلیسی نیز در خوردگی میلگردها تاثیر داشته اند .


سازه ی سوم در یکی از بخش ها با استفاده از بتن نفوذ پذیر و کم مقاومت با عیار سیمان 220 kg / m3  ساخته شده که برای مقاومت در مقابل سیکل های متعد د تر و خشک شدن و عمل امواج سنگین ( ضربه ی شن و ماسه ی امواج ساحلی ) مناسب نبوده است . بعضی از بلوک های بتنی در طول 20 سال قرار گرفتن در معرض آب دریا کاملا تخریب شده بودند .

طی سالهای 1962 تا 1964 بیش از 700 سازه ی بتنی در طول خط ساحلی نروز توسط یورو مورد مطالعه قرار گرفته است .

60 درصد این سازه ها بار اندازهای بتن مسلح با پایه های لاغر ساخته شده توسط بتن با ترمی بوده است .

حدود 3/2 این سازه ها در زمان بررسی عمر 20 تا 50 ساله داشته اند . گزارش این بررسی ها حاکی از آن است که به طور کلی پایه های بتنی در زیر تراز جزر و بالای تراز مد در شرایط خوبی بوده اند. اما در ناحیه ی تر و خشک شدن پایه های زیادی دچار آسیب شده اند به گونه ای که سطح  مقطع حدود 14 درصد  آنها به میزان 30 درصد یا بیشتر و سطح مقطع حدود 24 درصد آنها به میزان 10 تا 30 درصد کاهش داشته اند .

خرابی بتن در ناحیه ی تر و خشک شدن اساسا ناشی از اثر سیکل ها ی یخ زدن و آب شدن بر روی بتن بدون حباب هوا بوده است .

آسیب دیدگی شدید ناشی از خوردگی میلگردها در 20 درصد تیرهای عرشه نیز مشاهده گردیده است .

براساس گزارش مهتا و گرویک در سال 1980 تعدا د از تیرهای پیشانی پل ماتئو هیوارد در نزدیکی سانفرانسیسکو ، کالیفرنیا به علت ترک خوردگی شدید بتن که احتمال می رفت ناشی از خوردگی میلگردها ی فولادی باشد ، نیاز به تعمیر با هزینه ی زیاد پیدا کردند .

هفده سال قبل از آن این تیرها با استفاده  از بتنی با کیفیت بالا ( عیار سیمان 370 kg/m3  و نسبت آب به سیمان 45/0 ) ساخته شده بودند . بعضی از تیرها پیش ساخته بود ه و با خار عمل آوری شده بودند .

هیچگونه خوردگی و ترک در تیرهای بتن در جا مشاهده نمی شد ، اما تمامی تیرهای عمل آوری شده با بخار در وجه بیرونی و به طرف باد که مستقیما در معرض پاشش آب دریا بوده اند ، دچار خوردگی و ترک شده بودند .

اعتقاد این محققین بر این بوده است که به علت ابعاد بزرگ تیرها ( تقریبا 8m *3/75m*1/8m   ) ترکیبی از حجم آرماتور زیاد و سرعت خنک شدن متفاوت ( منتجه از سیکل های گرمایی در عمل آوری با بخار ) باعث بروز ریز ترک های نامرئی شده است .

سپس در بخشی از تیر که در معرض شرایط محیطی شدید بوده ریز ترکها به هم پیوسته و ممتد شده اند .

بنظر می رسد در چنین شرایطی محیطی که به نام محیط دریایی خوانده شده ، بتنی که ابتدائا غیر قابل نفوذ بوده است ، می تواند نفوذ پذیر شده و بنابراین تحت سیکل های خوردگی – ترک – خوردگی آسیب دیده و نهایتا دچار تخریب سازه ای جدی شود .

محققین زیادی با بررسی های دراز مدت بر روی دوام سازه های بتنی در محیط دریایی دریافته اند که در آب و هوای گرم خوردگی الکترو شیمیایی میلگردهای فولادی در بتن به طور جدی اتفاق می افتد . نتیجتا یک مخلوط بتنی با عملکرد مناسب در آب و هوای سرد ممکن است در آب و هوای گرم رضایت بخش عمل ننماید. براساس مطالعه انجام شده توسط گرویک ، تونل دبی ساخته شده در سالهای 1973 تا 1975 نیاز به تعمیر کامل درسال 1986 با هزینه ای دو برابر هزینه ی ساخت اولیه پیدا کرد . شرایط محیطی خاورمیانه چنان شدید است ( شب های سرد به دنبال روزهای گرم ) که برخی آن را به عنوان ناحیه ی تشدید شده با مقیاس کامل در نظر گرفته اند . در پروزه ی کانال خنک کننده ی آب دریا حتی قبل از بهره برداری کامل از کانال به دلیل خوردگی و ترک ، بتن نیاز به تعمیر پیدا کرده است . تعمیرگاه خشک کشتی ابوظبی شدیدا آسیب دیده است . به نظر می رسد تر و خشک شدن متناوب در هوای گرم باعث ایجاد شرایط سخت خاصی می گردد.

بررسی های نرمند بر روی سازه های دریایی ساحلی در ناحیه ی خلیج طی سالهای 1974 تا 1986 نشان داد که بسیاری ا سازه های بتنی مسلح در اثر خوردگی میلگردها دچار اسیب های مختلف از ترک های کوچک سطحی تا فرو ریختگی های بزرگتر هستند .

آسیب ها طی یک عمر نسبتا کوتاه بین 3 تا 10 سال پس از ساخت اتفاق افتاده اند . در مقایسه با استانداردهای امروزی ، این سازه ها با استفاده از بتن نسبتا ضعیف ( < 30 mpa )  و حدود 50 mm  پوشش بتنی روی میلگردها ساخته شده اند .

در برخی موارد خصوصا در جاهایی که کنده شدگی در بتن مشهود است ، کاهش قابل ملاحظه ای در سطح مقطع میلگردها اتفاق افتاده است . نورمند مشاهده نمود که در سازه های بتنی حجیم غیر مسلح میزان تخریب نسبت به بتن مسلح با کیفیت مشابه خیلی کمتر است ، گرچه آثار نمک بر روی سطح این سازه ها هویداست .

در نتیجه ایشان پیشنهاد نموده که برای سازه های دریایی در این مناطق ، امکان بکارگیری بتن حجیم قبل از تصمیم گیری نسبت به بتن مسلح بررسی شود .

با توجه به اطلاعات بیشتر و دقیق تر در خصوص دوام بتن که به ویژه طی دو دهه ی اخیر در استانداردهای مختلف وارد شده است ، می توان انتظار داشت که سازه های بتنی مسلح ساخته شده از  دهه ی 1980 به بعد عملکرد رضایت بخشی از نقطه نظر دوام بتن داشته باشند .

انواع قرار گرفتن بتن در معرض عوامل مخرب و روشهای تخریب

بر حسب موقعیت قرار گیری سازه در آب دریا ، می توان روشهای تخریب بتن را به سه صورت زیر دسته بندی کرد :

الف ) بتن هایی که بالاتر از جزر و مد قرار گرفته و در معرض آب نیستند .

اما این بتن ها در معرض جریان هوایی هستند که نمکهای دریا در آن وجود دارد . حمله هایی که روی این قسمت بتن رخ می دهد ، ممکن است به خوردگی آرماتور بتن منجر گردد.

ب ) بتن های قرار گرفته در ناحیه جزر و مد ، می توان تحت تاثیر تر و خشک شدن متناوب ، خوردگی آرماتور ، واکنشهای شیمیایی که باعث از بین رفتن محصولات هیدراتاسیون می شوند و فرسایش ناشی از برخورد امواج و ماسه قرار گیرند .

ج ) قسمتی از سازه بتنی که زیر خط جزر و مد قرار دارد ، برای انجام واکنشهای شیمیایی آمادگی کامل دارد ولی نسبت به خوردگی فولاد کمتر آسیب می بیند .

ترکیبات آب دریا

به طور کلی فرایند تخریب بتن هایی که در مجاورت آب دریا ها هستند ، ناشی از چندین عامل فیزیکی و شیمیایی است .

پیش بینی عملکرد بتن در حضور آب دریا کار آسانی نیست ، زیرا تعداد زیادی واکنشهای شیمیایی در شرایط غیر تعادلی ، در حال انجام است و اطلاعات حاصل از شرایط تعاد ل ترمودینامیکی در بهترین شرایط ، تنها می تواند به عنوان یک راهنما مورد استفاده قرار گیرد .

آب دریا دارای یونهای مخرب زیادی است که هر یک جداگانه اثر نامطلوبی بر روی بتن  دارند ، اما ممکن است اثر تخریبی ترکیب آنها ، کمتر از اثر هر کدام به صورت جداگانه باشد .

به طور کلی آب دریا دارای 3/5 درصد وزنی نمکهای محلول است .

نتایج تحقیقات به عمل آمده نشان داده است که میزان یونهای موجود در آب خلیج فارس نسبت به دریاهای مدیترانه ، شمال ، آتلانتیک و بالتیک بیشتر است به دلیل ماهیت نیمه بسته خلیج فارس که تنها دروازه خروجی آن تنگه هرمز است و همچنین به دلیل جزر و مد بسیار محدود آبهای خلیج فارس و دریای عمان ، تبادل خیلی کم دارند .

تبخیر آب باعث می شود که لایه هایی از نمک بر روی سطوح جزرو مد باقی بماند . نمک باقیمانده پس از سالها تبخیر متوالی در سطوح قابل توجهی افزایش یافته است . در ضمن در طول سال که رطوبت نسبی هوا از  5 تا 90 درصد متغیر است و تحت تاثیر وزش باد که حاوی یون کلر است ، اثر خوردگی تشدید می گردد.

فرایند های شیمیایی تخریب کننده بتن

ترکیب اصلی یک خمیر سیمان هیدراته شده که با سیمان های نوع 1 و 2 ساخته شده ، میکرو کریستالهای سیلیکات کلسیم آبدار ، با فرمول تقریبی2/7-3/5CAO.2sio2.3-4H2O  است .

همچنین ترکیبات دیگری مانند : هیدرو کسید کلسیم ، کلسیم منوسولفات آلومینات آبدار     { 3CAO.AL2O3.CASO4.18H2O }دریا و ترکیبات آهن دار در آن وجود دارد . نقش اصلی ترکیبات مهاجم آب دریا  { MGSO4,MGCL2,CO2 }در تخریب بتن ، از بین بردن   Ca( OH)2است .

CO2می توان نخست با CA ( OH )2واکنش داده  و CACO3  در شکلهای آراگونیت یا کلسیت تولید کند و سپس بی کربنات کلسیم  CA( HCO3)تولید شود . همچنین  CO2می تواند با سولفات در حضور  CA ( OH )2واکنش داده و تولید کربوآلومینات و گچ نماید . همچنین  CO2می تواند با سیلیکات کلسیم آبدار واکنش داده و آراگونیت و سیلیس تولید کند .

گر چه میزان کلرید و سولفات منیزیم در آب دریا کم است اما آنها می توانند در پیشرفت واکنشهای زیان آور نقش مهمی داشته باشند . این ترکیبات  با  CA ( OH )2واکنش داده و تولید کلرید کلسیم و سولفات کلسیم میکنند که هر دو محلول هستند .

کلرید سدیم بسیار غلیظ موجود در آب دریا ، تاثیر زیادی روی حلالیت بعضی از ترکیبات دارد .

برای مثال حلالیت سولفات کلسیم آبدار را افزایش می دهد و از کریستاله شدن سریع آن جلوگیری می کند .

همچنین این ترکیب حلالیت CA ( OH )2و  MG ( OH )2را افزایش می دهد که نتیجه آن کاهش مقاومت بتن است .

سولفات منیزیم می تواند با کلسیم منو سولفات آلومینات در حضور  CA ( OH )2واکنش داده و تشکیل اتر نگایت دهد که واکنش انبساطی است . گزارش شده است که این واکنش در حضور CO2کلرید سدیم به کندی و در حضور اصلا صورت نمی پذیرد . زیرا CO2  نخست با  CA(OH)2 واکنش می دهد . یون MG +2 سولفات منیزیم می تواند جانشین  CA +2سیلیکات کلسیم آبدار شده و تولید سیلیکات منیزیم آبدار نماید . این واکنش به دلیل افزایش تخلخل بتن ، منجر به ضعف آن می شود .

به طور کلی اتر نگایت تولید شده در بتن در معرض آب دریا متغیر بوده و دارای حداکثر 5 درصد سلیس و 2/0 درصد کلرید می باشد و دارای سوزنهای کوچک هگزاگونال برآمده از میان فاز  C-S-Hمی باشد . اتر نگایت به صورت گلوله های دارای میله های هگزاگونال یا رشته هایی از سوزنهای بسیار بلند می باشد . و این عقیده وجود دارد که تشکیل این نوع اتر نگایت می تواند موجب تخریب بتن گردد.

کلر و آلومینات به ندرت تشکیل می شود ، زیرا در حضور سولفات ، اتر نگایت فاز برتر است .

زمانی که کلر و آلومینات کلسیم تشکیل می شود ، به شکل ورقه های هگزاگوتال رشد کرده و داخل ریزه سوراخها جا میگیرد . از این رو مقاومت بتن را کاهش نمی دهد .

در مورد تشکیل توماسیت { CaCO3.CaSO4.CaSIO3.15H2O } نیز گزارشاتی وجود دارد .

این ترکیب زمانی تشکیل می شود که اتر نگایت در تماس با  CO2 و سیلیس ، فعال باشد . نقش این ترکیب هنوز بدرستی شناخته نشده است ، اما ظاهرا هیچگونه خاصیت چسبندگی ندارد .

دی اکسید کربن موجود در آب دریا با سطح معمولی بتن واکنش داده و آراگونیت تولید میکند و تشکیل این ماده نفوذ ناپذیری بتن را افزایش می دهد .

از آنجا که میزان CO2 در آب دریا بسیار بالا می باشد ، آراگونیت نیز تبدیل به بی کربنات شده و از سطح بتن شسته می شود . در بتن های متراکم ، CO2تاثیر به سطح بتن محدود می شود . زیرا لایه آراگونیت در ناحیه حمله یون  MG+2است و این یونها موجب تغییر شکل آهک بهCACL2 یا   CASO4شده و منیزیم به صورت  Mg (oh )2رسوب می کند.

حال در بتن های متراکم ، دو لایه آراگونیت  caco3و  Mg (OH )2موجب افزایش مقاومت بتن در برابر حمله آب دریا می شود . کلرید و سولفات منیزیم باقیمانده ، به داخل بتن بیشتر نفوذ کرده و شاید موجب تشکیل اتر نگایت و  Caco4شوند . یونهای cl- می توان در بتن بیشتر نفوذ کنند .

تاثیر ترکیب و نرمی سیمان

در مورد تاثیر آب دریا بر روی ترکیبات مختلف سیمان ، نمی توان به خوبی قضاوت کرد . زیرا همزمان ترکیبات و عوامل محیطی دیگری نیز فعالیت دارند . اما ثابت شده است که وجود مقادیرC3A در حد 13 درصد یا بیشتر می تواند بسیار زیان آور باشد . این ترکیب به ویژه در حضور مقادیر زیادC3S ، مقاومت بتن را در مقابل حمله آب دریا بسیار کاهش می دهد . این عامل را می توان از روی میزان انبساط سیمان به خوبی نشان داد .

در سیمانهای نرم ، ذراتC3A نیز ریزتر بوده و در نتیجه اثر نگایت به طور یکنواخت توزیع شده ، بنابراین تنشها آسانتر جذب می شوند .

خوردگی بتن های مسلح

خوردگی فولاد در بتن ناشی از واکنشهای الکترو شیمیایی است که به وسیله مقاومت الکتریکی در سطح فولاد ،  phخمیر سیمان مجاور با فولاد و نفوذ الکترولیتهای مانند کلریدها و اکسیژن درون بتن قابل کنترل است .

برای اینکه الکترو شیمیایی انجام شود ، بتن باید به اندازه کافی نفوذ پذیر بوده و رسیدن اکسیژن به فولاد را تامین کند ، در حالی که در همان زمان اجازه می دهد مقدار یون هیدرو کسیل به وسیله عمل شسشتشو و واکنش بین یونهای  mg+2و  co2یابد ورود یون کلر تاثیر لایه پوشش محافظ اکسید آهن در آن را کاهش می دهد .

نسبت آستانه  cl-/oh-برای شروع خوردگی اولیه 0/63 گزارش شده است . بنابراین در منطقه جزر و مد که اکسیژن به مقدار زیادی وجود دارد ، سرعت خوردگی فولاد در بتن بستگی به غلظت یون کلر و PHبتن مجاور فولاد دارد .

شایان ذکر است که نفوذ پذیری لایه پوشش آرماتور ، مهمترین عامل تعیین شده در دوام دراز مدت بتن است . بنابراین طرح اختلاط مناسب بتن و اجرای صحیح بتن ریزی از عوامل مهم در دوام دراز مدت می باشد . در زیر منطقه جزر و مد به دلیل اینکه اکسیژن وجود ندارد و همچنین لایه های محافظتی تشکیل می شوند ، وضعیت به بحرانی منطقه جزر و مد نیست . در بالای منطقه جزر و مد عامل دیگری که باعث تخریب بتن می شود ، سایش است . در این شرایط استفاده از بتن کاملا متراکم شده ، مناسب می باشد . در ضمن موادی مانند میکرو سیلیس نیز به مقدار قابل توجهی مقاومت در برابر سایش بتن را افزایش می دهند.

با به وجود آمدن ترکهای خمشی در بتن ، سرعت نفوذ یون کلر و سایر یونها افزایش می یابد و در نتیجه خوردگی تشدید می شود . در این حالت خوردگی نیز موجب افزایش ترک در بتن می شود . به طور کلی بدون پوشش کافی هر بتنی حتی اگر مقادیر زیادی سیمان در ساخت آن مصرف شده باشد ، از بین رفته و خوردگی گسترش می یابد .

گالوانیزه کردن فولاد مسلح کننده ، روشی خوب برای محافظت است . اما در ناحیه پاشیدگی گاهی ممکن است این عمل تاثیری نداشته باشد .

بارگذاری متناوب عامل دیگری برای تشدید خوردگی است . این نوع بارگذاری باعث به وجود آمدن ترکهای زیادی می شود که خود خوردگی را گسترش می دهند .

مواد آلی دریایی

جانوران دریایی شامل نرم تنان غالبا روی سطح بتن متخلخل که قلیاییت آن توسط شسته شدن کاهش قابل توجهی یافته پیدا می شوند . از آنجا که رشد این جانوران از عواملی چون حرارت ، اکسیژن ، میزان ph  ، جریان دریایی و شرایط نور تاثیر می پذیرد ، عموما به عمق حدود 20 متر از سطح دریا محدود می شوند ودر آب و هوای سرد مسئله ساز نیستند .

نرم تنان اسیدهای مترشحه ای هستند که باعث ایجاد سوراخهایی در بتن و حفرات زنگ زدگی روی سطح فولاد مدفون در بتن می شوند . همانگونه که لی گزارش داده است بعضی از نرم تنان تولید کربنات آمونیوم می کنند که به بتن آسیب زیادی می رساند . براساس نظر گرویک یک نوع جانور نرم تن مهاجم که می تواند در سنگدانه های آهکی سخت بتن سوراخ ایجاد نماید در سطح آب خلیج فارس یافت شده است .

باکتریهای تولید کننده h2s   در رسوبات شامل نفت یافت شده اند . آنها به بتن ضعیف و نفوذ پذیر حمله می نمایند و نهایتا باعث خوردگی فولاد داخل بتن میشوند . حضور باکتریهای اکسید کننده گوگرد باعث تبدیل H2S  به اسید سولفوریک می شوند که خوردگی شدیدی هم برای بتن و هم آرماتورهای فولادی به دنبال خواهد داشت .

طبق نظ هاف ، جانور دریایی ممکن است از دیدگاه دیگری نیز یک مسئله جدی باشد ، زیرا می تواند باعث افزایش قطر پایه ها و حجم سیال جابجا شده گردد که منجر به افزایش بارگذاری هیدرودینامیکی می شود .

زبری سطح اضافی ایجاد شه توسط جانوران دریایی ضریب اصطکاک را افزایش داده و بارگذاری دینامیکی را شدت می بخشد . در نتیجه بر روی پایداری سازه ای تاثیر می گذارد . ( به عنوان مثال در سازه های بزرگ  مقدار 50 میلیمتر جانور دریایی به راحتی می تواند چندین هزار تن وزن مرده را افزایش دهد ) .جانوران دریایی همچنین باعث می شوند که نتوان با مشاهده عینی و بررسی ظاهری سطوح بتنی ، سایر عیب و نقصهای موجود را بررسی نمود .

درجه حرارت

دمای سطحی آب دریا از کمترین مقدار -2 C ( نقطه یخ زدگی آب دریا ) در مناطق سرد تا بالاترین مقدار حدود 30 C  در مناطق گرمسیر تغییر می کند. وقتی دمای سطح زیاد باشد افت سریع دما در عمق مشاهده می شود تا آنجا که دما به یک حالت یکنواخت حدود 2 -5C در اعماق 100 تا 1000 متری می رسد .

علاوه بر تاثیر بر روی رشد مواد آلی دریایی ، درجه حرارت آب دریا تعیین کننده میزان و سرعت واکنشهای شیمیایی و الکترو شیمیایی در بتن می باشد . طبق نظر « آیدورن » برای سازه های بتنی ، واقع در آب و هوای گرم ، حرارت ممکن است به عنوان یک عامل تشدید کننده عمل کند ، زیرا گرما یک منبع محرک انرزی است که هم آغاز حمله و هم پیشرفت آن را در جریان مکانیزم خرابیها شتاب می بخشدد .

قانون عمومی حاکم بر رابطه متقابل گرما و میزان واکنشهای شیمیایی دو برابر می گردد . قابل ذکر است که دمای هوا مقادیر بیشتر و بحرانی تری را نسبت به درجه حرارت آب دریا نشان می دهد . در آب و هوای گرمسیری درجه حرارت روزانه هوا غالبا به  40 Cمی رسد و در نواحی نیمه محدود مانند خلیج فارس ، دمای هوا ممکن است به 50 C  هم برسد .

تحت چنین شرایطی میزان تبخیر بالا بوده و منجر به رطوبت زیاد می گردد . کرانه مقابل ناحیه فوق ، ناحیه منجمد شمالی است جایی که دما ممکن است به کمترین مقدار -40 C تا 050 C  برسد . چنین دماهای پایینی ممکن است زیر حد دمای انتقالی بعضی  از انواع فولاد باشد که باعث شکست ترد و شکننده فلز تحت ضربه می شود . اثرات جزر و مد در ترکیب با اختلاف دمای بین هوا و آب دریا ، ممکن است ، بعضی از بخشهای بتن سازه دریایی را در معرض سیکلهای گرم و سرد شدن ، یخ زدن و آب شدن و تر و خشک شدن قرار دهد . اثر انرژی زایی این سیکلها می تواند حتی قویترین مصالح را نهایتا تخریب نماید . به منظور تمرکز بر اثرات شرایط آب و هوایی بر روی دوام سازه های بتنی دریایی ، فوکس و همکارانش آب و هوای جهان را به چهار دسته تقسیم کرده اند :

1- سرد ( با دماهای یخ زدگی ذر آب )

2- معتدل ( حدود میانگین حرارت سالانه 10 تا 20 درجه سانتیگراد ، دماهای یخ زدگی به ندرت ، بارندگی متوسط )

3- گرم و خشک ( مانند آب و هوای بیابان ها با دماهای تابستانی متجاوز از 45 C  درجه  و بارندگی کم )

4- گرم و مرطوب ( مانند آب و هوای گرمسیری با دماهای متوسط سالیانه معمولا کمتر از  30 C  درجه)

با توجه به تاریخچه ی اجرای سازه های دریای بتن مسلح در هر یک از چهار ناحیه آب و هوایی ، وی نتیجه گیری کرده است که حدود 10 سال پس از ساخت ، میزان خرابی در نواحی گرم و خشک و گرم و مرطوب در مقایسه با سایر نواحی بیشتر بوده است . ضمنا سه سال پس از ساخت ، تفاوت ها ناچیز بوده است .

از آنجا که میزان خرابی بخشهای مختلف از یک سازه بتنی بستگی به موقعیت آنها نسبت به ناحیه جزر و مد ی نیز دارد ، یک ایده کلی از درجه خرابی بتن با توجه به جزر و مد و نواحی آب و هوایی ارائه شده است . تجربیات جهانی در خصوص سازه های بتنی دریایی عموما در توافق با این ایده می باشند .

فشار هیدرو استاتیکی

فشار هیدرو استاتیکی آب دریا برروی بخش غوطه ور یک سازه از رابطه ساده زیر تبعیت می نماید .

P = P . H  که در آن P  فشار ، P  دانسیته سیال و H   عمق آب است . میانگین چگالی آب دریا برابر با ( 64 IB / FT 3 )    1026 KG / M3   می باشد ، ولی برای مقاصد عملی می توان فرض کرد که فشار هیدرو استاتیکی برابر با یک تن بر متر مربع بر متر عمق است .









فشار هیدرواستاتیکی به عنوان یک نیروی موثر برای راندن آب دریا از میان ماده نفوذ پذیر عمل می نماید .در بتن های خیلی متخلخل عمل کاپیلاریته ( موئینگی ) در اثر  فشار هیدر و استاتیکی افزایش یافته ، می تواند باعث انتقال آب شور به بخشهای خارج از آب ( غیر غوطه ور ) سازه شود ، که در آنها سرعت تبخیر سطحی باعث ایجاد فشارهای نمک کریستاله شده می گردد.

همانگونه که گرویک تاکید نمود ه ، مهم است که مهندس ساختمان به خاطر داشته باشد که فشار هیدرو استاتیکی کامل می تواند حتی در یک سوراخ نسبتا کوچک مانند یک مجرای باز پیش تنیدگی یا حفره بجا مانده از برداشتن یک میله بالا رونده ی قالب لغزان اعمال گردد.

اثر جزر و مد

جزر و مد به بالا آمدن و پایین رفتن آب اقیانوسها با برنامه منظمی به صورت دوبار در روز اطلاق می شود . جاذبه ماه نزدیک ترین آب به خود را به میزان کمی از بخش جامد زمین جدا می کند . در همان زمان ماه قسمت جامد طرف دیگر کره زمین را به میزان کمی از آب دور می کند . در این حرکات جاذبه ماه به طور ثابت دو برامدگی روی سطح آب در طول گردش روزانه خود به دور زمین ایجاد می کند . این دو برامدگی در حقیقت پدیده مد را به وجود می آورند .

در مناطق ساحلی فاصله زمانی بین دو مد کامل 12 ساعت و 25 دقیقه است . چون زمین می گردد ، جزر و مد در هر نقطه اقیانوس پدید می آید و بعد از هر مد ، جزر پیش می آید که فاصله آنها 6 ساعت و 13 دقیقه است . جزر و مد با نظم خاصی صورت می پذیرد ، بدین ترتیب که آب دریا از پایین ترین حالت خود تدریجا و پس از 6 ساعت به بالاترین سطح می رسد و دوباره در مدت 6 ساعت بعدی به پایین ترین سطح می رسد .

بنابراین در نتیجه عمل جزر و  مد یک سازه دریایی در منطقه جزر و مد ( بین بالاترین و پایین ترین سطح آب ) دوبار در روز تحت تر و خشک شدن قرار می گیرد و یا تحت گرم شدن و سرد شدن ( به علت اختلاف دما بین هوا و آب ) و یا احتمالا یخ زدن و اب شدن ( در مناطق سرد سیر ) واقع می شود .

اختلاف سطح آب در یک جزرو مد از حد 5/0 متر در بعضی مناطق تا حتی 15 متر در مناطق دیگری می رسد . در مصب های قیفی شکل و خلیج ها این میزان اختلاف بسیار بالاست . بعنوان مثال در خلیج فوندی واقع در ساحل شرقی کانادا ، اختلاف جزر و مد گاه بیش از 15 متر می باشد . اندازه ، عمق و فراخی یک اقیانوس نیز بر میزان جزر و مد اثر دارد .

اقیانوسهای آرام و اطلس جزر و مد منظمی دارند در حالی که دریای مدیترانه جزر و مد نسبی کوچکی دارد . میزان جزر و مد در اقیانوسهای عمیق نسبتا کوچک بوده و معمولا کمتر از یک متر است . به هر حال در نزدیکی ساحل این میزان می تواند تا 4 یا 5 متر افزایش یابد .

اثر امواج طوفان

نیروهایی که توسط امواج اقیانوس ایجاد می شوند ، اغلب بسیار بزرگ بوده و تاثیر آنها بر سازه های ثابت دریایی مبنای طراحی قرار می گیرد . موجها معمولا به علت عمل باد بر سطح آب به وجود می آِیند . که به علت اصطکاک انرژی باد به انرزی موج تبدیل می شود . در منطقه ی ویک اسکاتلند در اثر طوفان دریا بلوکهای بتنی مهار شده 800 تنی از جا کنده شده و جابجا گردید . در سالهای اخیر نیز طی حوادث مختلف شکست موج شکنهای بتنی در جنوب اروپا ، شمال آفریقا و ترکیه گزارش شده است .

طوفانها ، تند بادهای سهمگین و لغزشهای بزرگ و زلزله ها قادرند موجهای بزرگی با قدرت بالا به وجود آورند که این به علت ارتباطی است که بین کل انرژی موج با مربع ارتفاع موج وجود دارد .

بررسی ها نشان داده است که نیروی ظربه ی یک موج بر یک سازه ممکن است به 30 تن بر مربع برسد . قسمتی از سازه ی بتنی که تحت تاثیر چنین موجهای عظیمی قرار می گیرد به ناحیه ی پاشش معروف شده و این ناحیه در اثر عمل ماسه و شن و یخهای شناو.ر و سایر مواد جامد معلق در آب تحت فرسایش شدید قرار دارد .

اثر مه و رطوبت هوا

در تابستانها به علت هوای گرم  خشکی از روی اقیانوس سرد ، مه ساحلی تشکیل می شود . اما در زمستانها هوای سردتر خشکی از روی محیط دریای گرمتر و مرطوب تر عبور می کند . به هر حال در هر دو حالت رطوبت بالایی در مه یا ابرهای استراتوس پایین نتیجه می شود . مه ساحلی اغلب حمل کننده ذرات آب دریا که در اثر عمل پاشش به وجود آمده اند می باشند.

ذرات فوق در اثر عمل پاشش ناشی از عمل باد بر  روی موجها به وجود می آیند . امواجی که به سازه برخورد می کنند . در ساحل می توانند مقادیر زیادی ذرات آب دریا را در هوا بفرستند که این ذرات توسط باد حمل می شوند . بادهای شدید در یک هوای طوفانی قادرند ذرات آب دریا را تا فواصل دور در ساحل حمل نمایند . بنابراین می توان نتیجه گرفت که مسائل دوام بتن در اثر خوردگی آب دریا در بتن تنها محدود به سازه های دریایی و سازه های کنار ساحل نیست .

اثر ضربه و سایش یخ

در نواحی قطب شمال ضربه های پی در پی سبب از بین رفتن تدریجی سطح بتن در سازه های بتنی می شود . مکانیزم سایش یخ معمولا به صورت زیر بیان می شود :

قطعات یخ که توسط جریانها و باد حرکت می کنند دارای انرژی جنبشی  بالایی شده که مقدار زیادی از آن در برخورد این قطعات با سازه های بتنی افت پیدا کرده و مستهلک می شود . به مرور زمان در اثر تکرار چنین برخوردهایی که منجر به اعمال نیرو و بار متناوب بر سازه بتنی می شود ، امکان دارد پیوستگی سنگدانه و خمیر در سطح بتن از بین برود و سبب بروز و گسترش ریز ترکها در خمیر سیمان سخت گردد.

در تحقیقات به عمل آمده حدود 300 میلیمتر سایش در عرض 30 سال در هلسینکی و بین 15 تا 50 میلیمتر سایش در طول 24 سال در خلیج بوتینا گزارش داده شده است . در حال حاضر عمق سایش می تواند از روی مقاومت فشاری بتن و حرکت صفحات یخی تخمین زده شود .

امروزه بتنهای مقاوم در مقابل یخها و فرسایش ناشی از آن باید مقاومتی بیش از 700 کیلو گرم بر سانتیمتر مربع داشته باشد .


برخی دیگر از عوامل فیزیکی و شیمیایی خرابیهای بتن

بررسی تاریخچه اجرای بتن در آب دریا مبین حضور بسیاری از عوامل فیزیکی و شیمیایی تخریب بتن در محیط دریایی است . می توان نتیجه گرفت که سازه های بتنی در محیط اقیانوسی در معرض یکی از مخرب ترین محیط های طبیعی در جهان قرار گرفته اند .

باید توجه داشت که دسته بندی عوامل  تخریب بتن در گروههای کاملا مجزا از هم دارای محدودیتهایی می باشد . آنالیز شکست بتنی که حالت تخریب پیشرفته ای را داراست ، عموما نمایانگر رفتار تداخلی و پیچیده عوامل فیزیکی و شیمیایی وابسته به هم بوده و متقابلا یکدیگر را تشدید می نمایند .

به عنوان مثال انبساط و ترکهای ریز میکرونی ناشی از تاثیر فیزیکی فشار ایجاد شده و زمینه را برای اندرکنش شیمیایی زیان اور بین آب دریا و محصولات هیدراتاسیون سیمان فراهم می کند .

همچنین تجزیه شیمیایی و شستشوی اجزا ء تشکیل دهنده خمیر سیمان هیدراته شده و موجب اثرات فیزیکی زیان آور مانند افزایش تخلخل و در نتیجه افت مقاومت می شود .

تقسیم بندی مراحل خرابیهای بتن به فیزیکی و شیمیایی به بررسی پدیده های متفاوت موجود به منظور درک علل و عوامل و در نتیجه کنترل آنها را ساده تر می کند . ولی برای بررسیها ی کارگاهی نادیده گرفتن تاثیرات متقابل عوامل فیزیکی و شیمیایی کار اشتباهی است خصوصا وقتی مسئله پیش بینی عمر مفید سازه ای بتنی در شرایط محیطی مخرب مدنظر باشد .



به نظر می رسد که مراحل تخریب فیزیکی ، شیمیایی ناشی از آب دریا به صورت ترک خوردگی یا افت جرم آن خود را ظاهر می سازند . گرچه چندین پدیده مختلف وجود دارند که قادر به ایجاد ترک در بتن هستند ولی همگی آنها دارای اهمیت یکسان نیستند .

در شرایط واقعی کارگاهی مشاهده شده که سازه های بتنی بیشتر در اثر ترکیب تنش های ناشی از سیکل های گرم و سرد شدن ، تر و خشک شدن ، یخ زدم و آب شدن و خوردگی میلگردهای فولادی تخریب می شوند . در سازه های بتن مسلح ، پدیده الکترو شیمیایی خوردگی میلگردها تقریبا همیشه با ترک خوردگی و فرو ریختن پوشش بتنی همراه می باشد .

سازه های موجود در آب و هوای سرد ممکن است در هر زمستان در معرض سیکلهای متعدد یخ زدن و آب شدن واقع شوند و بتن های دارای میزان هوای ناکافی معمولا دچار انبساط و ترک می شوند . در مناطق گرم و خشک ، بتن واقع در ناحیه تر و خشک شدن به واسطه سیکلهای تر و خشک شدن به علاوه گرم و سرد شدن ممکن است ترک بخورد .

بسیاری از سازه های بتنی که قبل از 1930 ساخته شده اند . احتمالا با مخلوطهای بتن نسبتا نفوذ ناپذیر ساخته شده و بنابراین مستعد انواع خرابیهای شیمیایی در آب دریا از جمله حمله سولفات منیزیم ، حمله دی اکسید کربن و انبساط ناشی از واکنش قلیایی سنگدانه ها هستند . باید یاد آور شد که تجزیه شیمیایی خمیر سیمان هیدراته شده در اثر حمله سولفات منیزیم و دی اکسید کربن باعث کاهش مقاومت شده و منجر به کاهش جرم در اثر سایش بتن توسط عمل امواج دریا خواهد گردید .

سازه های دریایی جدید از قبیل سکوهای بتنی دریای شمال با بتن های نسبتا نفوذ ناپذیر ساخته شده اند و بنابراین در مقایسه با سازه های قدیمی در مقابل حملات شیمیایی آسیب پذیری کمتری دارند .

فشار حاصل از تبلور نمکها

در مواد متخلخل فشار حاصل از تبلور نمکها در محلولهای فوق اشباع شده تنش هایی می نمایند که ممکن است باعث ترک خوردگی و پوک شدگی گردند . چنین حالاتی در پوشش دیواره تونل ها و قطعات یا دیواره های بتن نفوذ پذیر رخ می دهد ، خصوصا زمانی که یک وجه عنصر سازه ای در معرض آب حاوی نمک ( آب دریا ) و وجوه دیگر در معرض هوای گرم ( به عنوان مثال پدیده تبخیر ) قرار می گیرد. به طور کلی هر چه درجه فوق اشباع بالاتر باشد . فشار کریستاله شدن نیز بیشتر خواهد بود .

حتی برای درجه فوق اشباع پایین مانند 2 ، بلوری شدن کلرید سدیم می تواند فشاری معادل 600 اتمسفر اعمال نماید . در این حالت تنش حاصل به حدی خواهد بود که اغلب سنگها را می شکند .

بنا به گفته فیگ ، اب حاوی نمک قادر است از طریق خاصیت موئینه داخل بتن نفوذ نماید و بدین ترتیب در محدوده تبخیر ( معمولا 3/0 تا 5/0 متر بالای سطح آب ) کریستاله شدن نمک باعث تخریب بتن می گردد که این تخریب مشابه خرابی ناشی از عمل یخبندان است .

در نتیجه در محدوده پاشش آب دریا تخریب بتن تا حدی در اثر فشار حاصل از تبلور نمک است . در بخشهایی از قطعات افقی بتنی که آب به صورت چاله راکد بماند امکان بروز آسیب دیدگی ناشی از تبلور نمک وجود دارد . در مواردی که سیکلهای متعدد تبلور نمک رخ دهد تخریب و کنده شدن بتن از نوع « پوسته پیاز » صورت می گیرد که این پدیده به نام حلقه های لیز گنگ نیز معروف است.

کیفیت سطحی بتن نقش مهمی در تعیین سرعت رسوب گذاری نمک بر سطح سازه بتنی واقع در محیط دریایی ایفا می نماید . بنابراین در بتن ریزی مناسب ، دستیابی سطح صاف و غیر قابل نفوذ در درجه اول اهمیت می باشد . این مسئله خصوصا در مورد مخلوط های بتن حاوی میکرو سیلیس حائز اهمیت است ، زیرا این مخلوط ها چسبنده اند و پرداخت سطح آن ها مشکل می باشد .

حمله توسط میکروار گانیسمها

حضور هر نوع گوگرد در محیط هوازی باعث رشد میکرو ارگانیسمها یی به نام تیوباسیلها می گردد. تیوباسیلها که شامل گروه متنوعی از باکتریها می شوند ، قادرند سولفور را به سولفات تبدیل نموده ، نهایتا تشکیل اسید سولفوریک دهند و این ماده برای بتن و فولاد بسیار خورنده می باشد .

کولپا و بکر سه رده تیوباسیل ها را موثر در تخریب میکروبی بتن دانستند . بدین ترتیب لوله های بتنی و سازه های بتنی دیگری که حاوی نفت باشند در معرض حمله تیوباسیلها قرار دارند . بنا به نظر محققان ، به غیر از گوگرد ، برای رشد این باکتریها تنها به اکسیژن و کربن نیاز  می باشد . 


مراحل تعمیر بتن تخریب شده

در گذشته چنین تصور می شد که سازه های بتنی عمر نا محدود دارند و بتن سازه ها به مرمت و نگه داری نیازی ندارد . این باور در دهه های گذشته به لحاظ خرابی های بوجود آمده در سازه های بتنی و ضرورت ترمیم اینگونه سازه ها و اعمال اقدامات پیشگیرانه تغییر کرده است .

1 ) برداشتن بتن از محل مورد نظر

2 ) آماده کردن سطح

روشهای متداول برای آماده کردن سطح عبارتند از :

ماسه پاشی

جت آب با فشار زیاد

پاشیدن ماسه

حرارت دهی

3 ) انتخاب و بکارگیری مواد چسبنده سطح زیرین قبل از ترمیم

4 ) انتخاب و بکارگیری مواد متداول جایگزین بتن اولیه

این مواد عبارتند از :

ملات ماسه سیمان سنتی

بتن با دانه بندی نرم

ملات سیمان تقویت شده با مواد پلیمری

ملاتها و بتن های پلیمری

ملات و بتن مسلح به الیاف

ملات و بتن معمولی با استفاده از مواد پوزولانی

توصیه های لازم برای افزایش دوام سازه ها ی بتنی در محیط دریایی و شرایط جنوب ایران


کلیات

آنچه تاکنون از بررسی مدارک و گزارشات تهیه شده پیرامون مسائل مربوط به دوام بتن در محیط دریایی و مطالعه بر روی عوامل بروز تخریب و فساد در بتن های مناطق فوق بر می آید این است که گرچه یک برنامه تحقیقاتی منسجم و همه جانبه بر روی مشکلات موجود و وصول راه حلهای اساسی به ویزه برای این مناطق صورت نگرفته است ولیکن آنچه به طور پراکنده انجام شده بسیار ارزشمند و قابل تقدیر است .

اما مطالب فوق توجه این که علی رغم معلوم بودن راه حلهای مشکلات موجود به صورت کلی و علاوه بر این که کلیه استانداردهای جهانی آنها را بیان داشته اند و در تمامی بررسیهای پراکنده فوق الذکر نیز اشاره به راه حلهای کلی و خاص منطقه ای شده است ، ولی متاسفانه در بعد اجرا و رعایت این ضوابط و مقررات به هیچ وجه قدمی برداشته نشده است .

در حالی که اگر حتی بعضی از اصول ابتدایی تکنولوزی بتن نیز به دقت رعایت گردد ، می تواند بخش قابل توجهی از خرابیها و خسارات وارده به سازه ها را کاهش دهد . بنابراین آنچه که باید تاکید اساسی بر روی آن صورت گیرد ، وجود یک ضمانت اجرایی از سوی مسئولین می باشد وگرنه این مشکل هیچگاه حل نخواهد شد . اغلب کسانی که امور اجرایی را در این مناطق عهده دار هستند ، همواره کیفیت را فدای کمیت کرده اند و این اختصاص به پیمانکاران خصوصی هم ندارد ، بلکه حتی بخشهای اجرایی دولتی نیز کاملا به مسئله کیفیت بی توجه هستند . البته جلسات ، سمینارها و کنفرانسها در باب این مسائل زیاد  برگزار می شود و همه از احساس مشکلات سخن می گویند ، ولی مع الاسف یک هزارم این سخنها در عمل پیاده نمی شود . در نتیجه در حالی که دنیا با استفاده از مصالح و روشهای مختلف در حال ساخت بتن با مقاومت های بیش از 1000 کیلو گرم بر سانتیمتر مربع است ، غالب بتن های ساخته شده در کشورهای جهان سوم مقاومت های کمتر از 300 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع را دارا بوده و از نقطه نظر دوام نیز بسیار ضعیف هستند . ذکر این نکته ضروری است که علی رغم تصورات عامه ، خواص بتن در زمان کوتاه مثلا 28 یا 90 روز و حتی پس از یک سال مطرح نبوده و بتن ساخته شده باید بتواند در شرایط محیطی مخرب دوام کافی داشته باشد .

در این مدت های کوتاه به آسانی می توان مقاومت های مورد نیاز را به دست آورد ، ولی لازم است دوام بتن در شرایط محیطی و جوی نا مساعد مد نظر قرار گیرد تا بتن تحت تاثیر واکنشهای شیمیایی نا مطلوب واقع نشده و مقاومت آن روند نرمال خود را طی نماید و در دراز مدت از هم پاشیده نشود . بتن بادوام را نیز می توان از طریق انتخاب دقیق و انجام عملیات اصلاحی بر روی سنگدانه ها ، تجزیه و کنترل خواص مصالح ف انتخاب سیمانهای مناسب و به کار گرفتن روشهای صحیح مربوط به بتن ریزی و نگهداری آن در مناطق خورنده تولید نمود . البته باید توجه داشت که در شرایط حاد محیطهای دریایی استفاده از مصالح خاص و روشهای ویزه حفاظتی نیز از ضروریات تامین دوام در مناطق است . قابل توجه است که همانگونه که قبلا ذکر شد ، هزینه این عملیات به مراتب کمتر از هزینه مداوم تخریب و دوباره سازی است که هم اکنون در این مناطق تا حدودی جریان دارد .

در رابطه با عوامل فوق الذکر لازم است که توصیه های چندی ارائه گردد که ذیلا به اختصار و فقط در ارتباط با مسائل خاص محیط دریایی بیان می گردد و اصول کلی تکنولوژی بتن و تفصیل روشهای اجرایی را به استانداردها و کتب معتبر ارجاع می دهیم ، با آن امید که با رعایت دقیق ضوابط و تمهیدات خاص منطقه بتوان از خسارات بیشتر جلوگیری کرد .

الف - مصالح سنگی

1- سنگدانه های مصرفی در بتن شامل مصالح درشت دانه و ریز دانه و یا مخلوطی از آنها باید دارای چنان کیفیتی باشند که بتوان از آنها بتنی مرغوب ، مقاوم و بادوام ساخت ، آنها باید تمیز ، سخت و مقاوم بوده و از مواد شیمیایی جذب شده ، پوششهای رس و مصالح ریز دیگر در مقادیری که روی هیدراته شدن و چسبندگی خمیر سیمان تاثیر می گذارند عاری باشند . مواد زیان آور موجود در آنها به ویژه میزان کلر و سولفات نباید از حداکثر مقادیر مجاز مذکور در استانداردها تجاوز کند . مقادیر حداکثر مجاز در آیین نامه بتن ایران به تفصیل ذکر شده است .


2- شستن دانه های سنگی درشت و ریز موجب می شود تا گرد سنگ شکسته و لای و سایر مصالح ریز از بین رفته و بتن به صورت یک توده پیوسته و محکمی تولید گردد.

3- با توجه به داشتن آب و هوای گرم در مناطق دریایی کشور ما لازم است در فصل تابستان ، مصالح سنگی را قبل از مصرف در بتن خنک کرد . محدود کردن درجه حرارت دانه های سنگی بیشترین تاثیر در به حداقل رساندن درجه حرارت بتن تازه را به وجود می آورند . جلوگیری از تابش اشعه خورشید توسط سایبانها و خنک کردن آنها توسط آب از بهترین روشهاست . برای بازده حداکثر باید آب را به صورت قطرات بسیار ریز پیوسته بر روی توده دانه های سنگی پاشید که بر آب پاشی متناوب ترجیح دارد زیرا در این روش آب قادر است هر یک از دانه های سنگی را به وسیله ی عمل توام تبخیر و هدایت حرارت موثرتر از روش دیگر خنک نماید .

البته سایه انداختن و آب پاشی توده دانه های سنگی انبار شده در اغلب اوقات صرفا به خاتطر ابعادشان غیر عملی است معهذا می توان در بسیار از موارد با محدود کردن مقادیر دانه های سنگی به ابعاد ی عملی کاهش داد . مثلا مقادیر مورد نیاز جهت مصرف در بتن ریزی روز بعدذ را می توان در زیر سایه قرار داد و یا با آب پاشی خنک کرد .

4- جهت طرح مناسب نسبتهای اختلاط بتن ، باید دانه بندی مصالح سنگی با استانداردها مطابقت داشته و چنان نسبتهایی از دانه های درشت و ریز انتخاب گردد که توده متراکم تری را ایجاد نماید .

ب - سیمان

1- بتنی که در معرض غلظتهای زیان آور سولفاتهای خاک و اب باشد باید با استفاده از یک سیمان مقاوم در برابر سولفات ها ساخته شود . آیین نامه بتن ایران طی جداول مفصلی انواع سیمان و حداقل عیار سیمان و حداکثر نسبتهای آب به سیمان را برای شرایط محیطی گوناگون ارائه داده است . در انتخاب سیمانی که بتواند در مقابل سولفات ها مقاومت نماید ، نکته اصلی میزان سه کلسیم آلومینات است که با تعیین مقدار حداکثر مجاز در شرایط مختلف محدود می شود اما نکته بسیار مهم دیگر وجود یون کلرید در بتن است که در مناطق جنوبی ایران که دارای آب و هوای گرم و مرطوب است می تواند مسئله آفرین باشد .

سیمان ضد سولفات نوع 5 به دلیل همین خاصیت پایین بودن سه کلسیم الومینات در آن احتمالا موجب آزادی عمل یون کلرید گشته و منجر به خوردگی آرماتور می شود . لذا وقتی مسئله پایایی بتن از نظر سولفات ها و کلریدها به طور توام مطرح باشد استفاده از یک سیمان متوسط از نظر مقاومت در برابر سولفات ها مانند سیمان نوع 2 می تواند یک راه حل خوب به شمار آید و ممکن است حفاظ بهتری را از جهت خوردگی آرماتور در اثر تهاجم کلریدها ارائه نماید . استفاده از سیمانهای پوزولانی نیزز از راه حلهای موثر می باشد که در نتایج بدست آمده از تحقیقات می توان نوع و درصد مناسب آن را برای منطقه حاشیه خلیج فارس یافت .

2- آز آنجا که سیمان به خوبی و سریعا با آب ترکیب شده و فعل و انفعال شیمیایی ایجاد می کند لذا با بخار موجود در محیط میل ترکیبی دارد و درجه حرارتهای زیاد محیطی سرعت ترکیبات را افزایش می دهد به حدی که بخار مزبور می تواند از میان دیواره کیسه سیمان منتشر شده و با محتویات آن ترکیب شود . این مطب در مورد دی اکسید کربن موجود در جو نیز صادق است . برای جلوگیری از این امر و طولانی کردن عمر انباری سیمان ، کیسه ها باید در یک انبار تهویه شونده خشک و با کمترین درجه حرارت ممکن نگه داری شود .

سیمان فله انبار شده در یک سیلو احتمالا در مقابل نفوذ بخار آب دی اکسید کربن بهتر محافظت می شود ، ولی اگر سیلو مدت مدیدی در معرض تابش شدید خورشید قرار گیرد سیمان گرما به خود می گیرد . بنابراین سیلوها باید در مقابل گرما محافظت شوند و البته بهتر است جهت محافظت از تابش آفتاب در سایه قرار گیرند یا با پوششی از رنگ سفید و یا سایر رنگهای منعکس کننده رنگ آمیزی شوند و در موارد ممکن پوشانده شوند .


ج - آب

1- آبی که برای بتن استفاده می شود باید تمیز باشد و عاری از مقادیر مضر روغنها ، اسیدها ، بازها ، نمکها ، مواد آلی و یا مواد دیگری که ممکن است برای بتن یا آرماتور مضر باشند . عموما آب آشامیدنی برای ساخت بتن رضایت بخش تلقی می گردد. به هر حال مقادیر مواد زیان آور در آب مصرفی بتن نباید از مقادیر مجاز مذکور در استانداردها بیشتر باشد.

2- در فصل گرما لازم است که آب اختلاط را سرد نماییم و این امر در منطقه گرم حاشیه خلیج فارس دارای اهمیت ویژه ای است . دفن لوله های آب رسانی در زیر زمین یا عایق کاری آنها و نیز استفاده از یخ خورد شده به عنوان قسمتی از آب اختلاط از روشهای بسیار مناسب است . از مصرف آبی که در نتیجه نگه داری در مخازن محافظت نشده در مقابل گرما داغ هستند باید اجتناب کرد . پوشاندن مخازن و قرار دادن آنها در سایه و رنگ آمیزی با رنگ سفید از راه حلهای جلوگیری از گرم شدن آب هستند .

د - نسبت آب به سیمان

1- نسبت آب به سیمان یکی از عوامل بسیار موثر بر دوام بتن است . در تهیه بتن متراکم باید نسبت آب به سیمان به حداقل ممکن کاهش داده شود . خصوصا در شرایطی مانند مناطق حاشیه خلیج فارس که حمله صولفاتها و کلریدها شدید است طبق توصیه های آیین نامه های از 0/4 نباید تجاوز نماید . بدیهی است چون در چنین نسبتهایی بتن دارای روانی کافی جهت ریختن در قالب و تراکم به میزان لازم نخواهد بود ، لذا لازم است از مواد افزودنی کاهش دهنده آب یا روان کننده های قوی استفاده شود . مواد افزودنی روان کننده قوی که هر دو خاصیت تاخیر در گیرش و کاهش آب را تواما داشته باشند وجود دارند که می توان با استفاده از آنها نسبت آب به سیمان را به میزان لازم پایین نگه داشت .

البته تاکید می شود که مواد افزودنی نمی توانند میزان تخریب آب را در شرایط گرم کاهش دهند و یا امکان توسعه اختلاف درجه حرارت بین داخل و خارج بتن را از بین ببرند و لذا ضروری است که با روشهای مناسب حفاظت در زمان مخلوط کردن ، جا دادن و عمل آوردن تبخیر را به حداقل رساند .

ه - اختلاط و بتن ریزی

1- حتی در شرایط مطلوب نباید تاخیر بی مورد بین ساختن مخلوط بتن و جا دادن ان وجود داشته باشد . در هوای گرم به حداقل رساندن این تاخیرات اهمیت بیشتری دارد ، چون ممکن است ترکیب دو عامل تبخیر آب و گیرش سریع بر اثر درجه حرارتهای زیاد رخ دهد . هیچکدام از این دو عامل را نمی توان متوقف کرد و تنها راه مبارزه با آنها جا دادن بتن بلافاصله پس از اختلاط است . لذا کارگران و وسایل کافی به منظور حمل و ریختن بتن بلافاصله پس از اختلاط باید در کارگاه در دسترس باشد .

2- در هنگام بروز وقفه قابل ملاحضه بین عملیات بتن ریزی و پرداخت بتن باید با پوششهای موقتی مانند نایلون محافظت شوند . ماله کشی و پرداخت بتن باید بلافاصله پس از ناپدید شدن درخشندگی ناشی از آب انداختن انجام گیرد .

و - عمل آوردن بتن

1- تحت هر شرایطی هدفهای عمل آوردن این است که آب در میان بتن به قسمی محبوس شود که بتواند با سیمان ترکیب گردد و بتن را در درجه حرارتی نگهدارد که عمل ترکیب به میزان قابل قبولی پیشرفت نماید . وجود شرایط خشک کننده ( هوای گرم ) عمل آوردن لازم را اهمیتی خاص می بخشد . بتن باید برای حداقل 7 روز پس از ریختن در دمای بیش از 10 درجه سانتیگراد و در شرایط مرطوب نگه داشته شود .

2- بیشترین نیاز برای مرطوب عمل آوردن کافی در خلال چند ساعت اول بعد از پرداخت است که حداقل تا 24 ساعت باید ادامه یابد . بلافاصله پس از بتن ریزی و بعد از اینکه بتن به اندازه کافی سخت گردید باید سطح بتن را با حصیر ، گونی یا برزنت پوشانده و با آب پاشی رطوبت کافی برای عمل آوردن تامین گردد. بعنوان جلوگیری از تبخیر از بعضی روشهای عمل آوردن نظیر پوشش با ماسه نم دار یا خاک اره خیس نیز می توان استفاده کرد . البته مراقبت دائمی برای محافظت در مقابل خشک شدن لایه های محافظ فوق و جلوگیری از بیفایده شدن آنها لازم است . درجه حرارت آب استفاده شده باید با دمای بتن اختلاف زیادی نداشته باشد .

3- قالبهای محافظ در جا نمی توانند به عنوان جایگزین مناسبی برای عمل آوردن در هوای گرم در نظر گرفته شوند . این قالبها باید تا حد الامکان هر چه سریعتر بدون اینکه خسارتی به بتن وارد آید ، شل شوند . سپس آب در سطوح نمایان بالایی اعمال گردد و اجازه داده شود تا از درون قالبها به پایین ریخته شود .

ز- میلگردها و حفاظت از آنها در مقابل خوردگی

1- در نگه داری میلگردها در محوطه کارگاه دقت لازم باید به عمل آید به نحوی که مستقیما بر روی مصالح و خاک الوده به کلریدها و رطوبت خاک قرار نگیرد و در صورت مشاهده آثار ظاهری و لکه های املاح و زنگ زدگی اولیه روی سطح آرماتور قبل از مصرف توسط برس از سطح میلگردها زدوده شوند .

2- میلگردها باید حتی الامکان در زیر سایه نگهداری شده و قبل از بتن ریزی خنک شوند.

3- حفاظت از فولاد دربتن در برابر نمکها به نحو قابل ملاحضه ای منوط به پوشش بتنی روی آنهاست . بطور کلی در نزدیکی تر از آب دریا ، ناحیه ترشح آب ، سازه های دریایی و دیگر محیطهای خورنده پوشش بتنی در مقایسه با شرایط عادی مورد نیاز است . برای این قبیل شرایط حداقل پوشش 75 میلیمتر توصیه می شود

4- به دلیل مخاطراتی که کلریدها برای بتن مسلح در محیطهای دریایی ایجاد می کنند توصیه می شود مواد متشکله بتن حاوی کلرید نباشد . بدین ترتیب نباید از آب دریا برای ساخت بتن استفاده شود و همچنین نباید سنگدانه ها را با آب دریا شستشو داد البته چون کلریدها به وفور در طبیعت یافت می شوند محدود کردن آن در مواد متشکله بتن به صفر عملا غیر ممکن است .

لذا بهترین راه این است که جمع مقدار کلرید موجود در سنگدانه ها ، سیمان ، آب اختلاط و مواد مضاف به میزانی باشد که موجب تسریع در فرایند خوردگی نشود . مقدار مجاز در استانداردها مشخص گردیده است .

همچنین باید توجه نمود که علاوه بر اینکه میزان مواد مضر در سنگدانه ها باید طبق مشخصات ذکر شده باشد نباید مقدار کل سولفات و کلرید در بتن از مقادیر ارائه شده در جدول بیشتر باشد .

ح - پیشنهادهای ویژه ی افزایش دوام بتن در محیطهای دریایی

1- از آنجا که پارامتر اصلی در دوام بتن در محیطهای خورنده نفوذ پذیری است لذا با هر روشی که بتوان نفوذ پذیری بتن را کاهش داد می توان بر دوام آن افزود . برای کم کردن نفوذ پذیری به غیر از استفاده از آب کم در طرح اختلاط بتن و تراکم کامل بتن برای خروج حبابها و عمل آوری مناسب به منظور ادامه واکنشهای سیمان و تشکیل ژل جدید ، برای پر کردن حفرات خالی می توان از موادی یا به سیمان اضافه و یا جایگزین سیمان می شوند استفاده نمود . این مواد که با نام پوزولانها در ترکیبات سیمان شرکت می کنند قادرند به تدریج از طریق سیلیس فعال خود هیدرو کسید کلسیم سیمان را که عامل ضعف در ترکیبات سیمان است تبدیل به سیلیکات کلسیم نمایند . با تشکیل سیلیکات کلسیم به عنوان ژل جدید فضاهای خالی بتن پر شده و نفوذ پذیری کاهش و دوام افزایش می یابد . در این عمل زل جدید فضاهای خالی و کاستن تخلخل و نفوذ پذیری بتن عامل مخرب در ترکیبات سیمان یعنی هیدرو کسید کلسیم که اغلب واکنشهای شیمیایی خراب کننده ی بتن ناشی از آن است کاهش یافته یا کاملا ترکیب می شود . پوزولانها به صورت طبیعی و مصنوعی سالهاست که در بتن مصرف و در موارد زیادی سبب بهبودی کیفیت بتن و افزایش دوام آن شده اند . از متداولترین پوزولانهای مصنوعی در جهان سرباره ی کوره های آهنگدازی ، خاکستر بادی ، دوده سیلیس و خاکستر پوسته ی برنج را می توان نام برد.در حال حاضر کشور ما نیز این مواد را تولید می کند و در صورت تایید کیفیت می توانند تا حدی مسائل دوام در کشور را حل کنند .

2- سرباره ی کوره های آهنگدازی که از سرد کردن سریع روباره ها به دست می آید دارای خاصیت سیمانی پوزولانی بوده و با واکنش با سیمان عمل پر کردن فضاهای خالی و کاهش نفوذ پذیری و افزایش دوام را انجام می دهد . سازه ها بسیاری در جهان در مناطق آب و هوای مختلف و مخرب برای بتن با استفاده از سیمان سرباره ای ساخته شده است . به عنوان مثال در بزرگراه بین عربستان و بحرین که 25 کیلومتر پل خلیج فارس اجرا شده است سیمان سرباره ای با جایگزینی 65 درصد سرباره بکار رفته است که عملکرد دراز مدت آن مناسب بوده و خرابی عمده ای گزارش نشده است . همچنین در پاره ای از  پروژه های دریایی کشور انگلستان و پروزه هایی در مناطق با محیط خورنده در آمریکا و کانادا این نوع سیمان با موفقیت مصرف شده است .

در کشور ما نیز در پروژه ی عظیم راکتور انرژی اتمی در بوشهر و در اسکله های بندر شهید رجایی این سیمان وارد و مصرف شده است .

عملکرد بتن ساخته شده با این سیمان ضمن رعایت اصول بتن سازی در پروزه راکتور اتمی مناسب بوده و خرابی قابل ملاحظه ای گزارش نشده است . همچنین در اسکله های مجتمع بندری شهید رجایی بتن در معرض محیط شدیدا خورنده دوام خوبی داشته است و در پاره ای موارد اجرای ناصحیح سبب بروز خرابیهایی شده است .

این مطلب در گزارش کاملی قابل ارائه شده است . در مجموع بررسیهای زیاد و کنکاش در عملکرد واقعی سازه های بتنی با سیمان سرباره ای در محیطهای مختلف نشان داده است که سیمان های سرباره ای در محیطهای با سولفات بالا نظیر یک سیمان ضد سولفات عمل می کنند . همچنین در محیطهای کلرید ( شرایط جنوب کشور ) با داشتن نفوذ پذیری کم پایداری خوبی در خوردگی آرماتور در بتن مسلح از خود نشان داده است . در صورت کاربرد سرباره های مناسب و مطابق استاندارد می توان به آنچه که جهانیان در افزایش دوام بتن با این ماده دست یافتند ، نائل شد .

3- از معروفترین و جدید ترین پوزولانهای مصنوعی که در بتن کاربرد وسیعی پیدا کرده است دوده سیلیس می باشد . به دلیل داشتن خلوص بالا ( بیش از 90 درصد سیلیس غیر بلوری ) و ریزی بیش از حد ( قطر متوسط 1/0 میکرون و سطح ویژه 20000 متر مربع در کیلوگرم به عنوان فعالترین پوزولان شناخته شده است . واکنش سریع با هیدرو کسید کلسیم سیمان و پر کردن فضاهای خالی با تشکیل ژل سیلیکات کلسیم در کوتاه مدت و ایجاد  بتنهایی با نفوذ پذیری حدود 10 تا 100 برابر کمتر نسبت به شرایط مشابه با سیمان معمولی از خصوصیات بارز این ماده است . با آنکه امروزه در محل و ر پروژه هایی توانسته اند بتنهای با مقاومت بالا و بیش از 1200 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع با استفاده از این ماده بسازند لیکن اهمیت بالای این ماده تولید بتن توانمند و با دوام بالا با استفاده از آن می باشد .

این ماده به صورت وسیع و به منظور ساخت بتنهای با نفوذ پذیری بسیار کم در سطح جهان مصرف شده است . پیشتاز این کشورها نروژ بوده است که تولید کننده ی اصلی دوده سیلیس جهان در کاخانه های فرو آلیاژ خود می باشد . مصرف سیمان با جایگزینی تا حداکثر 20 رص دوده سیلیس در پروژه های بزرگی چون سازه های ریایی و سکوهای دریایی در دریای شمال و متعاقب آن در اکثر پروژه های مهم در محیطهای خورنده نظیر تونل زیر دریای اتصال دهنده ی فرانسه و انگلستان نشان دهنده ی اهمیت و نقش این ماده در افزایش دوام در بتن می باشد .

نتایج تحقیقات گسترده و به خصوص در سالهای اخیر بر روی ماده و همچنین بررسی عملکرد سازه های بتنی مسلح ساخته شده با یمانها ی دارای دوده سیلیس نشان داده است که این ماده توانسته است سیمانی با عملکرد قابل قبول دئر محیطهای خورنده سولفاتی ارائه نماید . همچنین با نفوذ پذیری بسیار کم بتن حاوی دوده سیلیس خوردگی کلریدی و زنگ آرماتور بسیار کم و ناچیزی در مقایسه با سایر بتنها  در محیطهای واقعی و شرایط بسیار خورنده از خود نشان داده است . در پدیده ی واکنش قلیایی سنگدانه ها یا سرطان بتن هم که ممکن است در محیطهای مرطوب و  ریایی توام با خوردگی کلریدی حاصل شود عملکرد بتن دارای دوده سیلیس بسیار بهتر از سیمانهای معمولی بوده است و توانسته است تا حدی از بروز این خرابی جلوگیری نماید . در تحقیقات روز خاطر نشان شده است که مصرف این ماده در جایگزینی با سیمان حداکثر تا 10 رصد وزنی محدود شود و برای حصول بتنهای دارای کارایی مناب و بالا و نسبت آب به سیمان کم از فوق روان کننده های سازگار با دوده سیلیس استفاده شود .

در کارهای تحقیقاتی گسترده ی مولفین ز نمونه های مختلف سیمان و سیمان دارای وده سیلیس در شرایط آزمایشگاه و آزمایشگاهی تسریع شده و هم در محیط واقعی جنوب کشور و شرایط جوی فوق استفاده نموده اند که نتایج گرفته شده تا کنون نشان دهنده عملکرد خوب بتن های ساخته شده با دوده سیلیس بوده است . در حال حاضر پس از خاتمه ی پروژه ی آزمایشگاهی و روشهای تسریع شده ی بتنهای دارای دوده سیلیس ایران ، این ماده در ساخت نمونه هایی در جنوب کشور در بند عباس و عسلویه به کار رفته و عملکرد بتنها در شرایط مختلف داخل آب دریا و ناحیه ی تر و خشک و محیط کنار ساحل با روشهای مختلف ارزیابی و نتایج به جامعه ارائه می گردد.

4- با آنکه ساخت بتنهای با کیفیت بالا و نفوذ پیری کم می تواند مساله دوام بتن در محیطهای بسیار خورنده را تا حد بالایی حل نماید لیکن گاه برای اطمینان بیشتر از روشهای مختلف حفاظتی نظیر اعمال پوششهایی به سطح بتن برای جلوگیری از خوردگی و ترک و بالخره حفاظت کاتدیک استفاده می شود .

5- در روش حفاظت کاتدیک با القاء جریان به کمک یک منبع جریان الکتریکی و استفاده از آند می توان آرماتورهای فولادی را در مقابل خوردگی حفاظت نمود. این روش بعنوان یک سیستم کارآمد برای بسیاری از سازه های بتنی مسلح از جمله سازه های ساحلی و همچنین در پلها در کشورهای پیشرفته ی نیا مورد استفاده قرار گرفته است. در کشورهای حاشیه ی خلیج فارس نیز در پاره ای سازه های ساحلی و نیز سازه های کنار آب به صورت محدود این روش به کار گرفته شده است . به هر حال در صورت کنترل برقراری جریان سیستم و نگهداری منظم می تواند روش مناسبی در کنترل خوردگی باشد.

6- استفاده از پوششهایی بر روی آرماتور نظیر پوشش روی برای گالوانیزه کردن و پوششهای اپوکسی تا حدودی رایج بوده و هنوز هم گاهی استفاده می شود . در حال حاضر این روشها را نمی توان کاملا کنار گذاشت با آنکه در دراز مدت در پاره ای سازه ها به دلایل اجرایی که غیر قابل اجتناب است این پوششها آسیب دیده و خوردگی از همان مناطق آسیب دیده آغاز گشته است . بنابراین لازم است در انتخاب این روشها به عنوان حفاظت در برابر خوردگی دقت لازم به عمل آمده و شرایط بتن و آرماتور و محیط دقیقا در نظر گرفته شود.

7- استفاده از فولادهای آلیاژی نیز در بتن به عنوان آرماتور چند سالی است که مورد تحقیق و گاه کاربرد قرار گرفته است . به علت مقاومت بسیار بالای فولادهای ضد زنگ نسبت به خوردگی راه حل مناسبی تشخیص داده شده است . لیکن به لحاظ قیمت این فولادها در مقایسه با آرماتورهایی با روکش ضد زنگ که از نظر قیمت بسیار ارزانتر از فولادهای ض زنگ می باشد ، در سالهای اخیر در محیطهای دریایی به کار رفته است و در مقابل خوردگی عملکرد مناسبی داشته است . مصرف آنها در شرایط خورنده ی دریایی توصیه می شود.

8- آرماتورهای ساخته شده از مواد پلیمری به صورت مجموعه الیاف و چسب نیز چند سالی است کهئ مورد تحقیق و آزمایش بوده و در مواردی نیز در محیطهای خورنده بکار گرفته شده است . عملکرد خوب این نوع آرماتور ها در محیطهای خورنده و شرایط جنوب کشور می تواند امکان جایگزین شدن آن را با آرماتور فولادی فراهم نماید. اما باید توجه داشت که خواص دیگر این نوع آرماتور تحت بررسی است و به خصو ص رفتار تنش تغییر شکل آن حائز اهمیت می باشد. مساله هزینه و قیمت این محصول هم در مقایسه با آرماتور معمولی باید در محاسبات ملحوظ شود.

9- استفاده از الیاف پلیمری در بتن در کنترل و محدودیت ترک در بتن که در صورت ایجاد ترک نفوذ پذیری در بتن در کمی دوام را به دنبال داشته است نیز در مواردی توصیه شده است. در سازه های با اعمال بارهای سیکلی و دینامیکی و جهت افزایش نرمی و بخصوص در اتصالات عملکرد خوبی نشان داده اند. به هر حال مساله اقتصادی این الیاف و با تولید مناسب داخلی که در حال حاضر آغاز شده است ، می تواند در مواردی در بتن به کار گرفته شود.

10 – ممانعت کننده های خوردگی که کاربرد وسیعی در صنعت خوردگی دارند در بتن نیز به صورت محدود مورد آزمایش و گاه استفاده قرار گرفته اند . بازدارنده ها با جلوگیری از انجام واکنشهایی شیمیایی و الکتروشیمیایی و یا کند نمودن آنها در بتن ( عمل الکترو شیمیایی یونهای کلرید ) تا حدی خوردگی را به تاخیر انداخته اند . در حال حاضر پاره ای از نیتریتها و بنزواتها به تولید رسیده و در مواردی مصرف شده اند. نیتریت کلسیم معایب نیتریت سدیم یا بنزوات را نداشته و با قیمتی پایین تر کاربرد بیشتری یافته است. به هر حال نتایج دراز مدت و عملکرد واقعی ر سازه های ساخته شده درمحیطهای بسیار خورنده به صورت قاطع بیان نشده است.

11- به منظور جلوگیری از نفوذ گازها و آبهای مضر به داخل بتن پوششهای سطحی رایج شده است . این پوششها در انواع مختلف برای جلوگیری از یون کلرید ، برای جلوگیری از نفوذ آب و همچنین کنترل کننده ی نفوذ گاز دی اکسید کربن و پدیده ی کربناتاسیون معرفی شده اند. این پوششها باید قادر باشند از بیرون به داخل بتن غیر قابل نفوذ بوده لیکن بتوانند از داخل به خارج رطوبت و بخار آب را خارج نمایند. همچنین در استفاده ی آنها در محیطهای مختلف با رطوبت های مختلف و دماهای متغیر و تابش خورشید بایستی انواعی انتخاب شوند که دچار خوردگی، پوسیگی و شکستگی و تجزیه ی شیمیایی نشده و پیوستگی خوبی با بتن داشته باشند.

پوششهای با پایه ی رزین اپوکسی به صورت 2 یا 3 جزئی عملکرد مناسبی در پاره ای شرایط داشته اند . بایستی در انتخاب نوع اپوکسی و ضخامت پوشش دقت کافی مبذول داشت زیرا پاره ای از اپوکسی ها در یک محیط عملکرد مناسبی داشته اند ولی در محیط دیگر با تغییرات دما و رطوبت و اسعه ی ماوراء بنفش ( uv) دوان نداشته و از بین رفته اند . این امر ر محیطهای جنوب ایران حائز اهمیت خاصی است و اپوکسیها ی امتحان شده در چنین شرایط محیطی اپوکسی ها نیز دوام محدود داشته و لازم است چند سال یکبار در روی سطح بتن تجدید شوند.

در بررسیها ی انجام شده در محیطهای کلریدی و سولفاتی پوششهایی به شرح زیر توصیه شده اند. در محیطهایی که در مقابل نفوذ یون کلرید و خوردگی آرماتور قرار دارند پوششهایی نظیر ماده ترکیبی سیلن به علاوه سیلوکسان همراه با اندود نهایی اکریلیک ، پلی یوریتان و پوشش اپوکسی بر روی بتن هایی با نسبت کم آب به سیمان و حدود4/0 قادر به کاهش نفوذ یون کلریدها بوده اند. در محیطهایی که در مقابل تهاجم یون سولفات قرار دارند همان پوششهای مقاوم در مقابل نفوذ یون کلرید و نیز پوشش اپوکسی- قطران به صورت ماده ترکیبی بر روی بتن های با آب به سیمان 4/0 و کمتر توصیه شده است. 

  نتیجه گیری:

1- در مورد سازه های آبی ، نفوذ پذیری مهمترین عامل در دوام دراز مدت بتن است .

2 - برای ساخت بتن با نفوذ پذیری کم سه نکته مهم زیر باید رعایت گردد :

الف ) طرح اختلاط و عمل آوری مناسب

ب ) اجرای خوب

ج ) تمهیدات لازم برای جلوگیری از ترک خوردگی بتن پس از اجرا

3- مخلوطهایی که دارای مقاومت بالا می باشند ، از خود نفوذ پذیری کمی نشان می دهند . توصیه می شود نسبت آب به سیمان در نواحی زیر آب 45 / 0 و در نواحی پاشیدگی و در معرض شرایط جوی  0/4 باشد .

همچنین برای ساخت مخلوط از سنگدانه های با کیفیت خوب و مواد افزودنی و مضاف ( فوق روان کننده و پوزولان ) استفاده می شود . برخلاف اینکه به نظر می رسد هزینه ساخت این بتن ها زیاد است ، اما با توجه به دوام بیشتری که دارند ، ساخت آنها توجیه پذیر است .

4- در نواحی پاشیدگی و در معرض شرایط جوی ، توصیه می شود . سیمانهای مصرفی دارای کمتر از 4 درصد نباشد .این مقدار برای حفاظت آرماتور لازم است . مقدار حداکثر درصد توصیه می شود .

5 - حداقل مقاومت فشاری بتن ( نمونه های استوانه ای 28 روزه ) برای تمام نواحی توصیه می شود و در جایی که خطر سایش وجود دارد ، مقاومت حداقل لازم است .

تاریخ: 1394/08/05      بازدید:8456
فایل ندارد

شرکت کلینیک بتن ایران

شرکت کلینیک بتن ایران

کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران در قالب دو شرکت بازرگانی رایحه بتن سبز و مهندسی ژرف تابان مهر در سال 1385 ، با اندیشه ایجاد مرکزی تخصصی و کاربردی در زمینه ارائه خدمات فنی مهندسی ، بازرگانی و آموزشی در سطح کشور و منطقه با محوریت بتن راه اندازی گردیده است . کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران در قالب دو شرکت بازرگانی رایحه بتن سبز و مهندسی ژرف تابان مهر در سال 1385 ، با اندیشه ایجاد مرکزی تخصصی و کاربردی در زمینه ارائه خدمات فنی مهندسی ، بازرگانی و آموزشی در سطح کشور و منطقه با محوریت بتن راه اندازی گردیده است . کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران، اولین و تنها مجموعه فنی و مهندسی با محوریت بتن در سطح کشور می باشد که توانسته با ارائه خدمات متنوع و تخصصی گامی نو و البته کارآمد در عرصه صنعت بتن کشور بردارد. این امر باعث گردیده تا کارفرمایان ، کارشناسان و مهندسین فعال در عرصه بتن کشور با در اختیار داشتن تیم کارآمد و تخصصی ، در کنار خود ، راه سخت اجرای پروژه عمرانی را با اطمینانی بیشتر و با کیفیت تر بردارند. کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران، با به کارگیری تیم های کارشناسی ، اجرایی ، تخصصی ، بازرگانی و آموزشی از میان فعالان و متخصصین بتن برجسته کشور و همکاری اساتید برجسته ، همواره سعی دارد تا با اولویت قراردهی کیفیت و تخصص باعث ارتقاء سطح کیفی ، مهندسی و اجرایی پروژه ها و با رفتن سطح عملی دست اندرکاران گردد. در این راستا ، کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران فعالیت خود را در سه شاخه کارشناسی - فنی و مهندسی ، آموزش و بازرگانی هدف دهی و پیگیری نموده و خواهد نمود و در این راستا موفق به اخذ ایزو 9001 ، ایزو 14001 ، ایزو 28001 و ایزو 29001 گردید است. هيات مديره اين شركت با اعتقاد و انديشه هميشگي به حضوري كارآمد و مثمر ثمر در جريان خروشان آباداني ايران عزيز و با بهره گيري از تجارب چندين ساله كارشناسان خود در پروژه های بزرگ عمراني در سطح كشور از يك سو و نيز تلفيق توامان آن با علوم روز مهندسي و اجرايي از سوي ديگر همواره سعي مي نمايد با حضور موثر خود در گستره پهناور عمران ايران ، گامي هر چند كوچك در راستاي ارتقا سطح كيفي پروژه هاي عمراني بردارد. از اين رو اميد است بتوانيم در اين راه حركتي درخور انجام نمايم.

با احترام-مدير عامل ايمان غلامي نيگچه


افراد آنلاین : 185   نفر    بازدید امروز : 12950   نفر    بازدید دیروز : 15410   نفر    بازدید  این ماه :  298205   نفر    بازدید ماه گذشته : 396139   نفر    بازدید کل : 6092053   نفر   
.کليه حقوق اين وب سایت متعلق به کلینیک بتن ایران است © توسعه دهنده:پرشیاداده