ترک های شیمیایی بتن: ترک‌های ناشی از حملات شیمیایی

واکنش‌های شیمیایی مضر در بتن ممکن است باعث ایجاد ترک‌خوردگی در بتن شوند. همان‌طور که می‌دانید معمولاً دلیل ایجاد این نوع واکنش‌ها حضور مواد موجود در بتن یا موادی است که پس از سخت شدن بتن در تماس با بتن هستند. از آن‌جا که این واکنش‌ها با ایجاد ترک باعث کاهش دوام و مقاومت سازه بتنی می‌شوند، شناخت انواع واکنش‌ها، دلیل ایجاد آن‌ها، روش شناسایی و روش‌های جلوگیری از ایجاد ترک های شیمیایی بتن از موارد مهم و اساسی است. تا انتهای این مقاله همراه ما باشید تا به صورت تخصصی و کاربردی با هر آنچه گفته شد، آشنا شوید.

انواع واکنش‌های شیمیایی

حملات شیمیایی در بتن انواع مختلفی دارند. مهم‌ترین اثرات واکنش‌های شیمیایی در بتن به صورت ترک های شیمیایی است که می‌توان آن را به 4 دسته اصلی تقسیم کرد.

• ترک‌های ناشی از حملات سولفاتی به سیمان
• ترک‌های ناشی از زنگ زدن و فساد آرماتور ناشی از حملات کلریدی در بتن
• ترک‌های ناشی از واکنش سیمان و سنگدانه فعال در بتن
• ترک‌های ناشی از کربناته شدن بتن

در ادامه این مقاله به بررسی هر یک از این ترک‌ها و مکانیزم ایجاد آن‌ها می‌پردازیم.

ترک‌های ناشی از حملات سولفاتی به سیمان

حملات سولفاتی یکی از عوامل بسیار مضر برای بتن است. سولفات‌های موجود در آب و خاک، یکی از فاکتورهای مضر در بحث دوام بتن هستند. وقتی سولفات‌ها خود را به بتن و خمیر هیدراته سیمان می‌رسانند، در تماس با آلومینات کلسیم هیدراته واکنش داده و تبدیل به سولفوآمومینات کلسیم می‌شوند. با این اتفاق، انبساط رخ داده و این انبساط باعث می‌شود بتن از درون دچار ترک‌خوردگی شده و متلاشی شود.

ترک‌های ناشی از زنگ زدن و فساد آرماتور (حملات کلریدی در بتن)

یکی دیگر از عوامل مخرب شیمیایی که می‌تواند باعث ایجاد ترک‌خوردگی در بتن شود، یون کلر است. یون کلر در محیط‌ها و محصولات متفاوتی مانند: محیط‌های دریایی، جاهایی که از یخ‌زداهای شیمیایی روی جاده‌ها و پل‌ها و در برخی از افزودنی‌های زودگیر که تحت عنوان ضد یخ بتن در بازار است، به کار می‌رود. این یون در خاک هم حضور دارد و به راحتی می‌تواند خود را به فوندانسیون‌های بتنی برساند.

زمانی که یون کلر وارد بتن می‌شود و درون بتن نفوذ می‌کند، خود را به آرماتور و لایه‌ی محافظتی روی آرماتور می‌رساند. رسیدن یون کلر به این لایه (که به خاطر چسبندگی قلیایی سیمان دور آرماتور تشکیل شده) باعث از بین رفتن لایه محافظتی روی آرماتور می‌شود. با از بین رفتن این لایه، آرماتور استعداد فساد و زنگ‌زدگی بیشتری پیدا می‌کند. وقتی آرماتور زنگ می‌زند، محصولات حاصل از زنگ‌زدگی حجم بیشتری نسبت به فلز اصلی داشته که این باعث انبساط درون بتن شده و در نهایت منجر به ایجاد ترک‌خوردگی و پوسته پوسته شدن بتن می‌شود.

بیشتر بخوانید: دلایل تاب خوردگی تایل ها

ترک‌های ناشی از واکنش سیمان و سنگدانه فعال در بتن

یکی دیگر از عوامل مخرب شیمیایی که باعث ایجاد ترک در بتن می‌شود، واکنش سنگدانه‌های فعال سیلیکاتی و کربناتی با قلیاییت سیمان است که به آن واکنش‌های قلیایی سیلیسی و واکنش‌های قلیایی کربناتی می‌گویند. زمانی که سنگدانه‌های سیلیکاتی با قلیاییت سیمان وارد واکنش می‌شوند، ژلی تولید می‌شود که این ژل در معرض رطوبت منبسط شده و از درون بتن را متلاشی می‌کند و باعث ایجاد ترک در بتن می‌گردد. نمونه بارز این رویداد زمانی دیده می‌شود که سنگدانه‌های آهکی دولومیتی رس‌دار با ساختار بسیار ریزدانه بلوری یا کریپتوکریستالی در تماس با قلیاییت سیمان قرار می‌گیرند. در این شرایط می‌توانید شاهد واکنش‌های قلیایی کربناتی و ترک‌های این نوع در بتن باشید.

ترک های شیمیایی ناشی از کربناته شدن بتن

ترک‌های ناشی از کربناته شده بتن، آخرین عامل شیمیایی ایجادکننده‌ی ترک‌ های شیمیایی است که در این مقاله به آن می‌پردازیم. همان‌طور که می‌دانید در خمیر هیدراته سیمان، کلسیم سیلیکات هیدراته و هیدروکسید کلسیم وجود دارد. این عناصر با دی اکسید کربن موجود در هوا واکنش داده و باعث تولید کربنات کلسیم می‌شوند که اصطلاحاً می‌گویند بتن کربناته شده است. از آن‌جا که کربناته شدن بتن باعث ایجاد انقباض برگشت‌ناپذیر بتن می‌شود، احتمال ترک‌خوردگی در بتن زیاد می‌گردد.

بررسی نکات مهمی که به تشخیص نوع ترک های شیمیایی بتن کمک می‌کند.

حال سؤال مهم این‌جاست که اگر یکی از پروژه‌ها دچار مشکل شد و ترک‌خوردگی در آن به وجود آمد، از کجا متوجه شویم این ترک ناشی از عوامل مخرب شیمیایی است؟ از آن‌جا که از روی ظاهر ترک‌ها نمی‌توان 100% تشخیص داد دلیل ترک‌خوردگی چیست، نیاز است برای بررسی بازدید میدانی انجام شود تا مشخص گردد آیا بتن در معرض حملات مخرب شیمیایی قرار داشته یا خیر. دو نمونه ساده از بازدیدهای میدانی که به شناسایی نوع فاکتورهای شیمیایی در بتن کمک می‌کنند، در ذیل آمده است:

• نمایش طرح شبکه‌ای در سطح بتن: عموماً ترک‌های ناشی از انبساط درونی به صورت شبکه‌ای در سطح بتن ظاهر می‌شوند.
• نمایش رسوبات سطحی ژل سیلیسی: تنها ترک‌های ناشی از واکنش قلیایی سیلیسی سنگدانه‌ها، باعث ایجاد رسوبات ژله‌ای سیلیسی در سطح بتن می‌شود.

روش‌های جلوگیری از ایجاد ترک های شیمیایی بتن

رعایت نکاتی که در ادامه مقاله ترک های شیمیایی بتن گفته می‌شود، به شما کمک می‌کند احتمال بروز ترک‌های ناشی از حمله عوامل شیمیایی را به حداقل برسانید.

• حذف یا کاهش مقدار سنگدانه‌های فعال از بتن
• استفاده از سیمان‌هایی با قلیاییت پایین یا استفاده از انواع پوزولان‌ در کنار سیمان. این امر باعث ایجاد سیلیکات کلسیم هیدرات قلیایی بدون انبساط می‌شود که طبیعتاً ترک‌خوردگی را در پی نخواهد داشت.
• کاهش Dmax سنگدانه یا استفاده از سیمان پرتلند تیپ 2 یا تیپ 5 که تری کلسیم آلومینات کمتری دارند. این امر در نهایت باعث کاهش تولید سولفوآلومینات کلسیم می‌شود که در کاهش حملات سولفاتی که پیش از این به آن اشاره شد، کمک بسیار بزرگی است.
  نکته: انواع سیمان‌های مقاوم در برابر سولفات را می‌توانید طبق استاندارد ASTM C 595 و استاندارد ASTM c1157 مشاهده کنید.
• کاهش نسبت آب به سیمان: این عمل نسخه‌ای عمومی برای بتن است تا خواص آن بهبود یابد، زیرا کاهش این نسبت به شدت جلوی حملات سولفاتی و کلریدی را در بتن می‌گیرد.
• و…

در این مقاله سعی شد علاوه بر مطالعه دقیق، کاربردی و اصولی 4 نوع رایج ترک های شیمیایی بتن، به بررسی نکات و راهکارهای عدم ایجاد این نوع ترک‌ها و روش تشخیص آن‌ها در بازدیدهای میدانی پرداخته شود. در نهایت خوشحال می‌شویم با بیان سؤالات یا نظرات خود در همین صفحه، ما را در افزایش کیفیت مقالات یاری کنید.