آسیب­ دیدگی­ ها و مکانیزم­ های کاهنده پایایی بتن

تعریف پایایی و دوام بتن

یکی از مهمترین مواردی که در ساخت سازه­ های بتنی باید در نظر داشت، پایداری بتن در برابر شرایط محیطی و حفظ کیفیت و قابلیت بهره ­برداری بتن است. به مقاومت سازه­ های بتنی در برابر عوامل جوی، خوردگی­های شیمیایی، هوازدگی، سایش و فرسایش و سایر فرآیندهایی که باعث تخریب بتن می­شوند، دوام یا پایایی بتنمی­گویند.

انواع آسیب­ دیدگی­های بتن

پایایی یا دوام بتن در برابر شرایط محیطی انواع مختلفی دارد که از جمله آن­ها می­توان به پایایی در برابر عوامل فیزیکی (مانند دوره ­های یخ­بندان و آب­شدگی)، مقاومت در برابر حملات شیمیایی (مانند واکنش سنگدانه­ های بتن با محیط­های قلیایی)، پایایی در برابر عوامل مکانیکی (مانند سایش و برخورد ضربه) و دوام سازه بتنی در برابر خوردگی میلگردهای مدفون در بتن اشاره نمود.

عوامل موثر در کاهش پایایی بتن

• دوره ­های متوالی یخ­بندان و آب­شدگی

در مناطق سردسیر، برودت هوا باعث یخ زدن مواد مورد استفاده در بتن شده و پس از آن، با گرمتر شدن هوا در طول روز، یخ مواد آب می­شود. در صورت ادامه این روند به صورت متوالی، سنگدانه ­های بتن دچار خردشدگی شده و از مقاومت آن­ها به شدت کاسته می­شود. علاوه بر اینکه روند یخ زدن و آب شدن متوالی اتفاق افتاده برروی آب موجود در بتن نیز به تخریب سریع­تر آن کمک می­کند.

برای برطرف کردن این مشکل راه­ حل­های مختلفی وجود دارد از جمله استفاده از مواد حباب­زا در طرح اختلاط بتن اولیه که با تولید حباب­های هوا از میزان انقباض و انبساط پیش آمده در بتن کاسته شده و در نتیجه تاثیر تخریبی را بر بتن کاهش می­دهد. روش­های دیگر مورد استفاده در این مورد نیز استفاده از سنگدانه های مناسب با شرایط جوی موجود، استفاده از نسبت آب به سیمان پایین­تر در طرح اختلاط اولیه بتن و در نظر گرفتن میزان نفوذ هرچه کمتر برای بتن مورد نظر است.

• عوامل شیمیایی خورنده

در ترکیبات خاک املاح و مواد مضری مانند عوامل شیمیایی خورنده وجود دارند که بسته به نوع خاک درجه خورندگی آن نیز متفاوت است. این در حالیست که آب برخی مناطق نیز به دلیل داشتن مواد شیمیایی خورنده، از جمله سولفات­ها، در ترکیب خود برای بتن مضر هستند و باید روش­هایی برای پیش­گیری از خوردگی بتن در این شرایط اتخاذ گردد.

مهمترین نکته در حفاظت از بتن در برابر خوردگی، استفاده از سیمان مقاوم در برابر خوردگی در طرح اختلاط اولیه بتن است. بنا به شرایط محیطی که سازه بتنی قرار است در آن احداث شود، اگر سولفات موجود در محیط در حد متوسط باشد باید از سیمان پرتلند نوع ۲، و اگر سولفات موجود در محیط در حد شدید باشد باید از سیمان پرتلند نوع ۵ استفاده کرد. البته ساخت بتن با نفوذپذیری پایین و استفاده از افزودنی­های بتن در طرح اختلاط هم در جلوگیری از خوردگی بتن بسیار موثر است.

 

• سایش و فرسایش

معمولا استفاده از بتن برای کف سطوح صنعتی و محیط کارخانه­ها، با مشکل سایش و در نهایت فرسایش بتن به کار رفته همراه است. مشکل سایش را می­توان در سازه­های بتنی مورد استفاده در آب­های جاری، سدها و سرریزها نیز مشاهده کرد. در این موارد، برخورد آب و شن و ماسه ­هایی که همراه با آب جابجا می­شوند دلیل بروز سایش در سازه بتنی است.

برای مقابله با مشکل سایش و فرسایش در بتن، می­توان از سنگدانه­ های با مقاومت بالا و نیز مواد افزودنی ضدسایش در طرح اختلاط اولیه بتن استفاده کرد.

 

• سنگدانه های واکنش ­زا

به طور کلی، بتن مخلوطی از سیمان، آب و سنگدانه است که در اثر واکنش­های شیمیایی که در زمان گیرش بین آن­ها رخ می­دهد، بتن نهایی حاصل می­شود. با این حال، مواد شیمیایی موجود در برخی سنگدانه ­ها ممکن است با مواد قلیایی موجود در سیمان پرتلند مصرفی واکنش داده و موجب افزایش حجم (انبساط) بتن و در نهایت فروپاشی آن شوند. به این مشکل، سرطان بتن گفته می­شود.

برای جلوگیری از بروز این مشکل، دقت در انتخاب منابع سنگدانه مصرفی، استفاده از سیمان کم قلیا و استفاده از مواد پوزولانی در طرح اختلاط اولیه بتن پیشنهاد می­شود.

 

• خوردگی آرماتور

در صورتی که آرماتور مدفون در بتن مسلح بدنه سازه، شروع به واکنش با مواد شیمیایی کرده و دچار خوردگی شود، باعث پکیدگی و قلوه کن شدن سطح بتن می­گردد. خوردگی آرماتورها به دلیل نفوذ یون کلرید یا گاز دی­اکسید کربن به درون سازه بتنی و رسیدن به سطح فولادی آرماتور ایجاد می­شود که برای جلوگیری از بروز این مشکل، انتخاب کاور مناسب برای میلگرد، استفاده از بتن با نفوذپذیری کم، استفاده از مواد افزودنی مناسب و سایر روش­های محافظت از نفوذ یون کلرید و گاز دی­اکسید کربن به بتن می­توان بهره برد.