فرسودگی و تخریب سازه های بتنی

علل مختلفی كه باعث فرسودگی و تخریب سازه های بتنی می شوند علائم هشدار دهنده كه كار مرمت را الزامی می دارند

بخش ا ول

علل مختلفی كه باعث فرسودگی و تخریب سازه های بتنی می شوند – علائم هشدار دهنده كه كار مرمت را الزامی می دارند.

1- علل فرسودگی و تخریب سازه های بتنی(CAUSES OF DETERIORATIONS)

علل مختلفی كه باعث فرسودگی و تخریب سازه های بتنی می شود همراه با علائم هشدار دهنده دیگری كه كار تعمیرات را الزامی می دارند، در نخستین بخش از كتاب مورد بررسی و تحلیل قرار می گیرند:

1-1- نفوذ نمكها (INGRESS OF SALTS)

نمكهای ته نشین شده كه حاصل تبخیر و یا جریان آبهای دارای املاح می باشند و همچنین نمكهایی كه توسط باد در خلل و فرج و تركها جمع می شوند، هنگام كریستالیزه شدن می توانند فشار مخربی به سازه ها وارد كنند كه این عمل علاوه بر تسریع و تشدید زنگ زدگی و خوردگی آرماتورها به واسطه وجود نمكهاست. تر وخشك شدن متناوب نیز می تواند تمركز نمكها را شدت بخشد زیرا آب دارای املاح، پس از تبخیر، املاح خود را به جا می گذارد.

1-2- اشتباهات طراحی (SPECIFICATION ERRORS)

به كارگیری استانداردهای نامناسب و مشخصات فنی غلط در رابطه با انتخاب مواد، روشهای اجرایی و عملكرد خود سازه، می تواند به خرابی بتن منجر شود. به عنوان مثال استفاده از استانداردهای اروپایی و آمریكایی جهت اجرای پروژه هایی در مناطق خلیج فارس، جایی كه آب و هوا و مواد و مصالح ساختمانی و مهارت افراد متفاوت با همه این عوامل در شمال اروپا و آمریكاست، باعث می شود تا دوام و پایایی سازه های بتنی در مناطق یاد شده كاهش یافته و در بهره برداری از سازه نیز با مسائل بسیار جدی مواجه گردیم.

1-3- اشتباهات اجرایی (CON STRUCTION ERRORS)

كم كاریها، اشتباهات و نقصهایی كه به هنگام اجرای پروژه ها رخ می دهد، ممكن است باعث گردد تا آسیبهایی چون پدیده^ء لانه زنبوری، حفره های آب انداختگی، جداشدگی، تركهای جمع شدگی، فضاهای خالی اضافی یا بتن آلوده شده، به وجود آید كه همگی آنها به مشكلات جدی می انجامند.

این گونه نقصها و اشكالات را می توان زاییده^ء كارآئی، درجه^ء فشردگی، سیستم عمل آوری، آب مخلوط آلوده، سنگدانه های آلوده و استفاده غلط از افزودنیها به صورت فردی و یا گروهی دانست.

1-4- حملات كلریدی (CHLORIDE ATTACK)

وجود كلرید آزاد در بتن می تواند به لایه^ء حفاظتی غیر فعالی كه در اطراف آرماتورها قرار دارد، آسیب وارد نموده و آن را از بین ببرد.

خوردگی كلریدی آرماتورهایی كه درون بتن قرار دارند، یك عمل الكتروشیمیایی است كه بنا به خاصیتش، جهت انجام این فرآیند، غلظت مورد نیاز یون كلرید، نواحی آندی و كاتدی، وجود الكترولیت و رسیدن اكسیژن به مناطق كاتدی در سل (CELL)خوردگی را فراهم می كند.

گفته می شود كه خوردگی كلریدی وقتی حاصل می شود كه مقدار كلرید موجود در بتن بیش از 6/0 كیلوگرم در هر متر مكعب بتن باشد. ولی این مقدار به كیفیت بتن نیز بستگی دارد.

خوردگی آبله رویی حاصل از كلرید می تواند موضعی و عمیق باشد كه این عمل در صورت وجود یك سطح بسیار كوچك آندی و یك سطح بسیار وسیع كاتدی به وقوع می پیوندد كه خوردگی آن نیز با شدت بسیار صورت می گیرد. از جمله مشخصات (FEATURES ) خوردگی كلریدی، می توان موارد زیر را نام برد:

(الف) هنگامی كه كلرید در مراحل میانی تركیبات (عمل و عكس العمل) شیمیایی مورد استفاده قرار گرفته ولی در انتها كلرید مصرف نشده باشد.

(ب) هنگامی كه تشكیل همزمان اسید هیدروكلریك، درجه PH مناطق خورده شده را پایین بیاورد. وجود كلریدها هم می تواند به علت استفاده از افزودنیهای كلرید باشد و هم می تواند ناشی از نفوذیابی كلرید از هوای اطراف باشد.

فرض بر این است كه مقدار نفوذ یونهای كلریدی تابعیت از قانون نفوذ FICK دارد. ولی علاوه بر انتشار (DIFFUSION) به نفوذ (PENETRATION) كلرید احتمال دارد به خاطر مكش موئینه (CAPILLARY SUCTION) نیز انجام پذیرد.

1-5- حملات سولفاتی (SULPHATE ATTACK)

محلول نمكهای سولفاتی از قبیل سولفاتهای سدیم و منیزیم به دو طریق می توانند بتن را مورد حمله و تخریب قرار دهند. در طریق اول یون سولفات ممكن است آلومینات سیمان را مورد حمله قرار داده و ضمن تركیب، نمكهای دوتایی از قبیل:THAUMASITE و ETTRINGITEتولید نماید كه در آب محلول می باشند. وجود این گونه نمكها در حضور هیدروكسید كلسیم، طبیعت كلوئیدی(COLLOIDAL) داشته كه می تواند منبسط شده و با ازدیاد حجم، تخریب بتن را باعث گردد. طریق دومی كه محلولهای سولفاتی قادر به آسیب رسانی به بتن هستند عبارتست از: تبدیل هیدروكسید كلسیم به نمكهای محلول در آب مانند گچ (GYPSUM) و میرابلیت MIRABILITE كه باعث تجزیه و نرم شدن سطوح بتن می شود و عمل LEACHING یا خلل و فرج دار شدن بتن به واسطه یك مایع حلال، به وقوع می پیوند

1-6- حریق (FIRE)

سه عامل اصلی وجود دارد كه می توانند مقاومت بتن را در مقابل حرارت بالا تعیین كنند. این عوامل عبارتند از:

(الف) توا
نایی بتن در مقابله با گرما و همچنین عمل آب بندی، بدون اینكه ترك، ریختگی و نزول مقاومت حاصل گردد.

(ب) رسانایی بتن (CONDUCTIVITY)

(ج) ظرفیت گرمایی بتن(HEAT CAPACITY)

باید توجه داشت دو مكانیزم كاملاً متضاد انبساط (EXPANSION) و جمع شدگی مسؤول خرابی بتن در مقابل حرارت می باشند. در حالی كه سیمان خالص به محض قرار گرفتن در مجاورت حرارتهای بالا، انبساط حجم پیدا می كند، بتن در همین شرایط یعنی در معرض حرارتهای (دمای) بالا، تمایل به جمع شدگی و انقباض نشان می دهد. چون حرارت باعث از دست دادن آب بتن می گردد، نهایتاً اینكه مقدار انقباض در نتیجه عمل خشك شدن از مقدار انبساط فراتر رفته و باعث می شود جمع شدگی حاصل شود و به دنبال آن ترك خوردگی و ریختگی بتن به وجود می آید .به علاوه در درجه حرارت 400 درجه سانتی گراد، هیدروكسید كلسیم آزاد بتن كه در سیمان پر تلند هیدراته شده موجود است، آب خود را از دست داده و تشكیل اكسید كلسیم می دهد. سپس خنك شدن مجدد و در معرض رطوبت قرار گرفتن باعث می شود، تا از نو عمل هیدراته شدن حاصل شود كه این عمل به علت انبساط حجمی موجب بروز تنشهای مخرب می گردد. هچنین انبساط و انقباض نا هماهنگ و متمایز (DIFFERENTIAL EXPANSION AND CONTRACTION)مواد تشكیل دهنده بتن مسلح مانند آرماتور، شن، ماسه و … می توانند در ازدیاد تنشهای تخریبی نقش مؤثری داشته باشند.

1-7- عمل یخ زدگی (FROST ACTION)