آشنایی با عوامل تخریب بتن

اگر می خواهید با خرابی های شایع در بتن و عوامل تخریب بتن آشنا شوید، این مطلب را تا انتها مطالعه نمایید. سازه های بتنی همواره به دلایل مختلف و تحت تاثیر عوامل گوناگونی دچار آسیب های متفاوت می شوند. در این بخش از خانه معماری قصد داریم معم ترین و شایع ترین عوامل تخریب بتن را معرفی کنیم. با ما همراه باشید.

معرفی شایع ترین عوامل تخریب بتن

وجود عیوب در طراحی سازه

طراحی نادرست و وجود عیوب در طراحی یکی از عوامل تخریب بتن است. این عامل می تواند انواع بی‌شماری از آسیب‌های بتن را به وجود آورد. در ادامه به معرفی انواع عیوب در طراحی می پردازیم:

یکی از مهمترین و شایع ترین عوامل تخریب بتن در سازه‌های پل و بزرگراه ها و همچنین سازه های آبی و آبیاری، پوشش ناکافی بتن بر روی شبکه آرماتور است. پوشش ناکافی باعث می شود تا خوردگی در آرماتورها شروع شود. در نتیجه این خوردگی، اکسید آهن و محصولات جانبی ایجاد می شوند که به فضای بیشتری در بتن نیاز دارند. همین باعث ایجاد ترک و متورق شده بتن می شود. استفاده نکردن از مفاصل انقباضی کافی و یا رعایت نکردن فواصل درزهای انبساطی برای توزیع یکنواخت دما در دال بتنی منجر وارد آمدن آسیب به آن می شود. بدین ترتیب که بتن با مفاصل انقباض ناکافی دچار ترک خوردگی می شود. این ترک‌ها را می توان در نقاطی که نیاز به درز انبساط است ولی تعبیه نشده به وضوح مشاهده نمود.

استقرار قطعات فلزی‌ جاسازی شده از قبیل: خط لوله برق یا جعبه تقسیم در نزدیکی سطوح بیرونی سازه‌های بتنی یکی از عیوب طراحی است. در اطراف چنین محل‌هایی، بتن ترک می خورد و روند تخریب و فرایند انجماد و ذوب تسریع می یابد. بیس‌های فلزی راه آهن‌ها و گارد ریل‌ها که بیش از حد در نزدیکی لبه‌ی بیرونی دیوارهای قرار دارند، همچنین پیاده رو‌ها و نرده ‌های جان پناه نیز نتایجی مشابهی آنچه در بالا گفته شد را رقم می‌زنند‌.

لوله‌هایی که در بتن مورد استفاده قرار گرفته اند نیز در اثر تغییرات دما دچار انبساط و انقباض طولی می شوند. در صورتی که مفاصل لغزش کافی تعبیه نشده باشد، این انبساط و انقباض به عوامل ترک خوردگی در بتن می‌شود.

نکته

لازم است بدانید، تا زمانی که مشکلات طراحی و عیوب آن برطرف نشود، مرمت و بازسازی آسیب‌های ناشی از طراحی معیوب امری بیهوده خواهد بود. از جمله روش ها رفع اشکالات طراحی می توان به: برداشتن قطعات فلزی جاسازی شده، مجهز کردن نرده‌ها به مفاصل لغزشی مناسب و همچنین انتقال بیس پلیت‌های گارد ریل به محل‌هایی که مقاومت بتن در آنجا در برابر نیروهای کششی کافی است، اشاره کرد. برای جبران کمی کاور بتن روی شبکه آرماتوربندی که امری بسیار دشوار است، می‌توان از مواد مناسبی برای تعمیر و مقاومت در برابر انواع خاصی از خوردگی استفاده کرد. عملیات تعمیر با استفاده از مواد آب بندی بتن محافظت شده از نفوذ آب به بتن جلوگیری می کند. برای این منظور می توان از پوشش‌های آب بند استفاده کرد.

دال‌هایی که تعداد درز‌های انبساطی کمی دارند را با استفاده از کاتر می توان برش داد. بدین ترتیب تعداد درزهای انبساطی افزایش می یابد. همچنین می توان با افزایش عرض درز، آن را برای مقابله با اثرات انبساط گرمایی آماده کرد. آسیب های ناشی از اشکالات طراحی را می توان با استفاده از جایگزینی بتن توسط چسب اپوکسی و یا ترکیبی از چسب‌ و ملات‌های تعمیری اپوکسی برطرف ساخت.

عوامل تخریب بتن: وجود آب اضافه در مخلوط بتن

یکی از شایع ترین عوامل تخریب بتن، وجود آب اضافه در مخلوط بتن است. زمانی که در مخلوط‌های بتن بیش از حد از آب استفاده می شود، منجر به تخریب بتن می شود. چرا که مقاومت بتن کاهش پیدا می کند. آب اضافی خسارتی وارد می کند که به راحتی قابل تشخیص نیست، چون این آسیب توسط تخریب های علل دیگر پوشانده می شود. مثلاً: ترک خوردگی که در اثر انجماد و ذوب ایجاد می شود، رشد فرسودگی ناشی از سایش یا ترک‌های جمع شدگی که در اثر خشک شدن‌ به وجود می آشد، همگی از آسیب‌های بتن محسوب می شوند. ولی همانطور که گفته شد، آب اضافی، دوام و مقاومت بتن را کاهش می دهد. این باعث می شود تا اجازه اجاز‌ه حمله به بتن توسط سایر عوامل صادر شود.

عوامل تخریب بتن: کربناتی شدن

در صورتی که گاز دی اکسید کربن به جسم نفوذ کند، بتن و ترکیب آن با هیدرو کسید کلسیم واکنش شیمیایی می دهند. حاصل این فعل و انفعالات شیمیایی، کربنات کلسیم است که در اثر آن، بتن کربناتی شده و PH آن به کمتر از ۹ می‌رسد. اگر تمام بتنی که روی آرماتورها وجود دارد، کربناتی شود و کربنات به سطح میلگردها برسد، منجر به از بین رفتن لایه محافظ روی میلگرد و در نهایت زنگ زدگی میلگرد در مجاورت رطوبت و اکسیژن می شود.

برای جلوگیری از پدیده کربناتی شدن بتن، بتن باید از نفوذپذیری کم برخوردار باشد. برای این منظور باید بتن را با نسبت آب به سیمان کم ساخت. تراکم خوب آن و عمل آوردن مناسب بتن از چنین رخدادی جلوگیری خواهد کرد. همچنین ضخامت پوشش روی میلگرد‌ها نیز در این امر مهم است. به گونه ای که هر یک میلیمتر افزایش ضخامت پوشش، صدمات ناشی از کربناتی شدن را تا سالیان سال به تاخیر می اندازد. از این رو تامین پوشش کافی یکی از کارهای ضروری است.

وجود نقص در ساخت سازه

آسیب‌هایی از قبیل: کرمو و متخلخل شدن بتن و در رفتن قالب در اثر اجرای نادرست، اشتباهات محاسباتی و اندازه گیری و نقایص تکمیل کار ایجاد می شود. نقاطی از بتن، کرمو شدن و متخلخل می شود که فضاهای موجود در اطراف سنگدانه ها بر اثر ناتوانی ملات سیمان خالی بماند. اگر این نقص به صورت گسترده و عمده نباشد و همچنین از باز کردن قالب‌ها حداکثر ۲۴ ساعت نگذشته باشد، امکان استفاده از ملات سیمان وجود دارد. در صورتی که بیش از 24 ساعت از برداشتن قالب گذشته باشد و عملیات ترمیم با تاخیر انجام شود و یا سطح کرمو شده‌ بتن وسیع باشد، ابتدا باید بتن‌های معیوب را برداشت. سپس توسط ملات ترمیم آماده و چسب پیوند اپوکسی‌، آن را تعمیر نمود. روش دیگری هم وجود دارد که در آن بتن باید با یک بتن جدید جایگزین شود.

تخریب سولفاتی، واکنش قلیایی و کربناتی سنگدانه ها

در بتن هایی که با سیمان پرتلند ساخته می شوند، تخریب سولفاتی بر اثر ترکیب یون سولفات و تری کلسیم آلومینات ایجاد می شود. در این خرابی، سولفو آلونمینات کلسیم آبدار در اثر واکنش مذکور حاصل می‌شود که از نمک‌های مضاعف اسید آلومینیک می باشد که نوعی نمک مضاعف حجیم است که به غلظت محلول آن بستگی دارد. این اثر توسط تر و خشک شدن سطح بتن شدت می یابد. سطح بتن‌هایی که در معرض حمله سولفات‌ها قرار می‌گیرند، معمولاً با رنگ سفید مشخص می‌شوند. تخریب بتن در این موارد از لبه‌ها و گوشه‌ها آغاز می شود. در صورت پیشرفت خرابی، ترک و پکیدن بتن را شاهد خواهیم بود.

بعضی سنگ‌ها و مواد معدنی با قلیایی‌های سیمان از خود واکنش نشان می‌دهند که همراه با انبساط است. این واکنش ها منجر به ترک خوردگی سطح بتن می ‌شوند. واکنش قلیایی سنگدانه‌ها و زیاد بودن قلیاییت سیمان، رطوبت بتن و دمای محیط بین ۱۰ تا ۳۰ درجه سلسیوس زمینه انجام چنین واکنش هایی را ایجاد کرده و به آن شدت می بخشند.

سیکل انجماد و ذوب، سایش و فرسایش

یخ زدگی و ذوب مداوم آب درون بتن یکی دیگر از عوامل تخریب بتن و آسیب پذیری سازه‌های بتنی به خصوص در اقلیم‌های سردسیری است. زمانی تخریب بتن در اثر انجماد و ذوب صورت می گیرد که: سازه بتنی تحت تاثیر مداوم سیکل ذوب و انجماد باشد. خلل و فرج بتن موجود در هنگام یخ زدگی از آب اشباع بیش از ۹۰ درصد شده باشد.

سایش و فرسایش و خلازدایی نیز از جمله عوامل خرابی بتن در سازه های بتنی هستند. اصطکاک بین اجسام سخت و چرخ‌ها روی روسازی‌های بتنی و کف‌های صنعتی منجر به ایجاد سایش می شود. سیمان سخت شده به خصوص زیر اثر بارهای متناوب، در مقابل سایش از مقاومت کمی برخوردار است. بتن‌هایی که دارای تخلخل زیاد و مقاومت کم در مقابل سایش هستند، بسیار ضعیف می باشند. نسبت آب به سیمان کم دانه بندی مناسب شن و ماسه باید حداکثر ۲۵ میلیمتر باشد. بدین ترتیب، کارایی مناسب و حداقل منافذ در بتن قادر به افزایش مقاومت بتن در برابر سایش و کاهش آثار ناشی از آن خواهد بود.

فرسایش بتن نیز اغلب در اثر تماس ذرات معلق و مواد ریز جامد داخل آب با بتن کانال‌ها، سرریزها، لوله‌های انتقال آب و فاضلاب به وجود می آید. میزان فرسایش بسته به تخلخل، مقاومت فشاری بتن، اندازه، شکل‌، چگالی‌، سختی و سرعت مواد جامد در کانال متفاوت است. در مواردی که سایش و فرسایش شدید مطرح باشد، بهتر است از سنگدانه‌های سخت معادل ۴۲ مگاپاسکال استفاده شود. علاوه بر ان بتن باید حداقل ۷ روز تحت عمل آوری مرطوب قرار گیرد. برای مقاوم کردن سطوح بتنی در مقابل سایش و فرسایش، توصیه می شود بعد از آب انداختن و تبخیر بتن، پرداخت آن انجام شود.

عوامل تخریب بتن: خلازایی بتن

سطح بتن در اثر خلازایی دچار خوردگی موضعی و کندگی نامنظم می‌شود. توجه داشته باشید، تخریب ناشی از فرسایش، صاف و کاملاً متمایز است. حتی بتن‌های قوی که مقاومت زیادی دارند نیز در مقابل تخریب ناشی از خلازایی قدر به مقاومت نیستند. برای جلوگیری از این پدیده باید عوامل ایجاد کننده خلازایی را حذف کرد. به عبارتی باید از ایجاد سطوح ناصاف یا تغییرات شدید در مسیر آب جلوگیری نمود. برای این منظور می توان از بتن با مقاومت فشاری زیاد و سنگدانه‌هایی با قطر حداکثر ۲۰ میلیمتر استفاده کرد. با این کار می توان به مقاومت بتن در مقابل خلازایی تا حدی کمک کرد. به کارگیری پلیمرهای مختلف یا بتن الیافی نیز می تواند تا حدودی مقاومت بتن را در مقابل پدیده خلازایی افزایش دهد. استفاده از پوشش‌های نئوپرن و پلی یورتین که محکم به بتن چسبیده نیز روش دیگری برای افزایش مقاومت بتن در برابر پدیده خلازایی می‌باشد.

خوردگی شبکه آرماتور و قرارگیری در معرض اسید

زمانی که شبکه آرماتور دچار خوردگی می شود، معمولاً نشانه‌ی تخریب بتن به علت دیگری است. در چنین شرایطی بتن توسط علل مخرب ضعیف شده و خوردگی شبکه آرماتور رخ می دهد. به طور کلی در بتن های آسیب دیده، شبکه‌های آرماتور دارای خوردگی به صورت متدوال پیدا می شود.

قرار گرفتن بتن در معرض اسید برای سازه‌های بتنی که در مجاورت معادن زیرزمینی قرار دارند، بیشتر اتفاق می‌افتد. چرا که آب‌های زهکشی خارج شده از این معادن، اسیدی هستند و PH آن ها ممکن است بسیار پایین باشد. تخریب اسیدی در سطح بتن آغاز می‌شود و تحت تاثیر اسید گسترش پیدا می کند. میزان تخریب در نزدیکی هسته اصلی سازه و عمق بتن کمتر خواهد بود. در سطح بتن، غلظت اسید بالا می باشد. اسید با نفوذ بیشتر به داخل بتن خنثی می شود. این امر به دلیل واکنش با سیمان پرتلند است. ولی در هر حال سیمانی که در جسم بتن موجود است در اثر این واکنش‌ها تضعیف می شود.

برای ترمیم بتن تحت اثر اسید باید ابتدا بتن آسیب دیده را برداشت. میزان این بتن همواره بیش از چیزی است که انتظار می رود. در صورتی که تمامی بتن‌های آسیب دیده و ضعیف شده ناشی از عملکرد اسید برداشته و حذف نشود، چسبیدن مواد ترمیمی با مشکل مواجه خواهد شد.

خوردگی کلروری و نفوذ نمک‌های در بتن

در ساختمان‌های بتنی، پل‌ها و سازه‌های بتنی مجاور، و نزدیک سواحل دریا، خوردگی فولاد به عنوان مهمترین مسائل سازه‌های بتن آرمه در سال‌های اخیر شناخته و معرفی شده است. وجود یا نفوذ یون کلراید به داخل بتن، مهم ترین عامل زنگ زدگی و خرودگی آرماتور محسوب می شود. خوردگی کلریدی زمانی ایجاد می شود که: مقدار کلرید موجود در بتن از 0.6 کیلوگرم در هر متر مکعب بتن بیشتر باشد. لازم به ذ کر است، این مقدار به کیفیت بتن نیز بستگی دارد.

دی اکسید کربن و یون کلرید، دو عامل اصلی در ایجاد پدیده کربناتی شدن هستند. این دو منجر به تخریب و از بین رفتن لایه محافظ فولاد می‌شود. در نتیجه میلگرد‌ها دیگر در مقابل عوامل مخرب دفاعی ندارند. این نوع خوردگی از ویژگی و خصیصه الکتروشیمیایی برخوردار است. یعنی نقطه‌ای از فولاد که پوشش آن ز بین رفته، تبدیل به قطب مثبت و مابقی آن به صورت قطب منفی باقی می‌مانند. اختلاف پتانسیل موجود در مخلوط بتن، عامل اختلاف تمرکز یون‌ها در نقاط مختلف بتن است. این اختلاف با توجه به محیط قلیایی آن به عنوان الکترولیت، جریان الکتریسته را بین این دو قطب به وجود آورده و در نهایت یک رابطه الکتروشیمیایی بین دو قطب ایجاد می شود.

نفوذ نمک های بتن یکی دیگر از عوامل تخریب بتن است که در اثر نفوذ و ته نشین شدن نمک‌ها در خلل و فرج و ترک‌های سطح بتن توسط رطوبت‌، آب‌های زیرزمینی یا باد به وجود می آید. به علت تشکیل بلور و افزایش حجم، نمک های داخل بتن فشار زیادی را ایجاد کرده و تخریب سطح بتن را به همراه دارند. خوردگی میلگرد و زنگ زدگی داخل بتن نیز از اثرات این پدیده می باشد.

سایر علل تخریب در سازه های بتنی

در سال های اخیر، علل بسیار دیگری که باعث آسیب دیدگی و خرابی بتن می‌شوند مورد شناسایی قرار گرفته اند. برخی از آن ها ویژگی و مشخصات خاصی دارند و به صورت موضعی کاربرد دارند. از جمله این عوامل می توان به: چربی‌ها بر کف بتن کشتارگاه‌ها، مواد اولیه کارخانه‌ها و کارگاه‌های تولیدی، فاضلاب‌ها و مورد استفاده قرار دادن سازه‌هایی که برای منظورها و مقاصد دیگری ساخته شده باشند، نه آنچه که مورد بهره برداری است، اشاره کرد. این ها اثرات بسیار مخربی بر بتن سازه های مختلف دارند تمامی این عوامل را می‌توان در گروه‌های زیر دسته بندی کرد:

‌ضربات و بارهایی که به صورت ناگهانی وارد می شود. این در حالی به بتن آسیب وارد می کند که در زمان طراحی سازه پیش بینی های لازم برای چنین بارگذاری‌ها نشده باشد. ‌اثرات جوی و ‌اثرات نامطلوب مواد شیمیایی مخرب نیز گروه دیگری است که علل فوق الذکر در آن ها طبقه بندی می شوند.