آسیب‌های بتن
عوامل موثر بر دوام و پایایی بتن: 7 عامل مؤثر
آذر
سؤالی که بیشتر اوقات با آن روبه‌رو هستیم این است که بتن بادوام چه نوع بتنی است؟ در پاسخ به این سؤال باید گفت، بتن بادوام بتنی است که در شرایط محیطی سخت، دوام، پایایی و مقاومت خود را حفظ کند. حال سؤال این‌جاست عوامل موثر بر دوام و پایایی بتن چیست؟ در این مقاله به بررسی عواملی که بتن باید در برابر آن‌ها مقاومت کند تا پایایی کافی داشته باشد، می‌پردازیم. پس تا انتها همراه ما باشید.
دوام و پایایی بتن چیست؟
دوام بتن، توانایی بتن در مقابله با عوامل مختلف جوی، سایش، فرسایش، حملات اسیدی و هر گونه عامل مخربی است که باعث تخریب، زوال و کاهش عمر خدمت‌دهی بتن می‌شود. در واقع طبق تعریف ACI 201، دوام و پایایی بتن به توانایی بتن حاوی سیمان پرتلند جهت مقابله با عوامل فیزیکی، مانند هوازدگی، سایش، تهاجم شیمیایی یا هر فرآیندی که باعث آسیب‌دیدگی بتن شود، اطلاق می‌گردد. از این رو، بتن پایا و بادوام بتنی است که بتواند شکل اولیه، کیفیت و قابلیت خدمت‌رسانی خود را در شرایط محیطی حاکم حفظ کند.
اهمیت دوام و پایایی بتن
امروزه در طراحی سازه‌ها توجه به دوام مصالح مانند سایر مشخصات و ویژگی‌های بتن از نظر خواص مکانیکی، هزینه و قیمت اولیه اهمیت ویژه‌ای یافته است. در واقع توسعه ساخت سازه‌های بتنی در محیط‌های آسیب‌رسان مانند سکوهای فراساحل، مخازن نگهداری گازهای مایع در دماهای سرمازا و راکتورهای تحت فشار بالا در صنایع هسته‌ای، باعث شده مسأله حفظ دوام و پایایی بتن اهمیت بیشتری پیدا کند.
از سوی دیگر شکست پروژه‌های بزرگ سازه‌های فولادی فراساحل در نروژ نشان داد توجه به عوامل موثر بر دوام و پایایی بتن بسیار مهم است، زیرا عدم توجه به آن می‌تواند تلفات جانی و خسارات مالی بسیاری به بار آورد.
7 عامل موثر بر دوام و پایایی بتن
در مجموع 15 عامل مخرب فیزیکی و شیمیایی، بیشترین تأثیر را بر میزان کاهش دوام و پایایی بتن دارند. این عوامل شامل درجه حرارت و میزان نفوذ رطوبت، تأثیر آب‌های مخرب، حملات زیستی و بیولوژیکی، کیفیت سنگدانه‌ها، سایش، فرسایش و… می‌شوند. در ادامه این مقاله به بررسی 7 عامل از مهم‌ترین عوامل موثر بر دوام و پایایی بتن می‌پردازیم.
1) کربناته شدن بتن
همان‌طور که می‌دانید کربناته شدن بتن با کاهش قلیاییت خمیر سیمان شروع می‌شود؛ اما آنچه حائز اهمیت است اینکه در حضور اکسیژن و آب، زنگ‌زدگی در فلز یا میلگردِ مدفون شده در بتن رخ می‌دهد و این اتفاق، باعث انبساط میلگرد و در نهایت، تخریب بتن اطراف آن می‌شود.
2) خردگی ناشی از یون‌های کلریدی
دومین عامل مؤثر بر دوام بتن، خردگی ناشی از یون‌ها کلریدی است. یون‌های کلریدی به دو شکل وارد بتن می‌شوند:
- اجزای تشکیل‌دهنده بتن (بتن تازه)
- نفوذ رطوبت به درون بتن ساخته شده (بتن سخت شده)
بعد از رسیدن یون‌های کلریدی به بتن، همان ساز و کار شرایط کربناته شدن بتن حاکم می‌شود و بدین‌ترتیب این یون‌ها باعث کربناتاسیون بتن شده و با تخریب میلگرد، موجب تخریب سازه بتنی می‌گردند.
3) حملات سولفاتی
در حملات سولفاتی، یون‌های سولفاتی از طریق آب یا خاک مجاور بتن به سطح بتن نفوذ کرده و مقدار مواد منبسط شونده در سطح بتن افزایش می‌یابند. این پدیده باعث تخریب سطح بتن و در نهایت، پیشروی به بخش‌های داخلی‌تر بتن می‌شود.
بیشتر بخوانید: روش های افزایش مقاومت بتن
4) رویارویی بتن با آب دریا
چهارمین عاملی که در کاهش دوام بتن تأثیر بالایی دارد، رویارویی بتن با آب دریا است. آب دریا حاوی یون کلر و سولفات است. این دو یون می‌توانند با یکدیگر هم‌افزایی داشته و تخریب بتن را تشدید کنند. بنابراین آب دریا تأثیر به شدت قوی‌تری روی کاهش دوام و پایی بتن دارد و انجام اقدامات پیشگیری در پروژه‌های نزدیک ساحل بسیار مهم و حیاتی است.
5) چرخه ذوب و یخبندان
قرار گرفتن متوالی بتن در توالی‌های یخ‌زدن و آب شدن (چرخه‌های ذوب و یخبندان)، یکی از عوامل کاهش دوام و پایایی بتن است. در این چرخه‌ها زمانی که آب درون بتن یخ می‌زند، بخصوص زمانی که درجه اشباع بتن بالای 80% باشد، انبساط پیش‌رونده درون بتن رخ می‌دهد. این انبساط باعث تنش، تخریب و ترک درون بتن می‌شود.
6) واکنش قلیایی سنگدانه
واکنش قلیایی سنگدانه، یکی از واکنش‌های شیمیایی مهم محسوب می‌شود و به دلیل میزان آسیب‌زایی بالایش، توجه به آن بسیار حائز اهمیت است. مهم‌ترین راه برای جلوگیری از این نوع واکنش‌ها، انتخاب سنگدانه مناسب برای بتن است. در واقع در این پدیده، قلیایی سیمان با کانی‌های واکنش‌زا وارد واکنش شده و در مرز سنگدانه و خمیر سیمان که همان ناحیه انتقال است، ایجاد انبساط می‌کند. در نهایت این انبساط باعث ترک خوردگی و متلاشی شدن بتن از درون می‌گردد.
7) سایش
سایش در اثر عوامل متعددی مانند عبور و مرور وسایل نقلیه روی سطح بتن، حرکت آب‌های حاوی عناصر ریزدانه روی بتن یا حرکت و برخورد بادهای حاوی مواد ریزدانه و ساینده به سطح بتن رخ می‌دهد. تکرار پیوسته این پدیده، باعث جدا شدن ذرات از سطح بتن و در نهایت، تخریب سطح و لایه‌های زیرین بتن می‌گردد.
سایر عوامل موثر بر دوام و پایایی بتن
عوامل مخرب بسیاری وجود دارند که باعث از بین رفتن یا کاهش دوام بتن می‌شوند؛ عواملی از جمله:
- افزایش ناشی از تبلور بعضی نمک‌ها در بتن
- حملات اسیدی
- ترک‌خوردگی ناشی از تنش حرارتی، آتش‌سوزی و افزایش دمای بتن
- خلأزایی یا حفره‌زایی در بتن
- ترک‌خوردگی ناشی از جمع‌شدگی در بتن سخت شده
- ترک‌خوردگی ناشی از تر و خشک شدن پی‌درپی
- و…
همان‌طور که در این مقاله به آن پرداختیم، عوامل متنوعی باعث کاهش دوام و پایایی بتن می‌شوند که عدم توجه به هر یک از آن‌ها می‌تواند باعث خسارات جبران‌ناپذیری به سازه بتنی شود. در این مقاله به بررسی 7 مورد از مهم‌ترین عوامل موثر بر میزان دوام و پایایی بتن، چون: کربناته شدن بتن، خردگی ناشی از یون‌های کلریدی، حملات سولفاتی، رویارویی بتن با آب دریا، چرخه ذوب و یخبندان، واکنش قلیایی سنگدانه و سایش به صورت مختصر و کاربردی پرداختیم. علاوه بر آن، سایر عوامل فیزیکی و شیمیایی موثر بر میزان دوام بتن، مانند حملات اسیدی، خلأزایی در بتن، ترک‌خوردگی ناشی از جمع‌شدگی بتن سخت شده و… را معرفی نمودیم. در نهایت خواهشمندیم در صورتی که در پروژه‌های خود با عوامل شیمیایی مخرب دیگری برخورد کرده‌اید، در بخش نظرات با ما به اشتراک بگذارید.
1) کربناته شدن بتن
2) خردگی ناشی از یون‌های کلریدی
3) حملات سولفاتی
4) رویارویی بتن با آب دریا
5) چرخه ذوب و یخبندان
6) واکنش قلیایی سنگدانه
7) سایش
دوام بتن، توانایی بتن در مقابله با عوامل مختلف جوی، سایش، فرسایش، حملات اسیدی و هر گونه عامل مخربی است که باعث تخریب، زوال و کاهش عمر خدمت‌دهی بتن می‌شود.
