آب را می توان یکی از مهمترین عامل آسیب رسان به بتن و سازه های بتنی برشمرد . آب ، عنصر اولیه بوجود آوردن و تخریب کردن بسیاری از مصالح طبیعی و همچنین منشا اغلب مسائل مربوط به دوام بتن می باشد . آب به عنوان عامل بسیاری از انواع فرایند های فیزیکی کاهنده کیفیت نیز در اجسام متخلخل شناخته شده است . همچنین آب ، به عنوان وسیله ای برای انتقال یون های مهاجم ، می تواند سر چشمه فرآیند های شیمیایی کاهش دهنده کیفیت نیز باشد .
دومین نکته این است که عامل نعیین کننده و کنترل کننده پدید ه های فیزیکی – شیمیایی مرتبط با حرکات آب در اجسام متخلل ، نفوذ پذیری جامدات است . به عنوان مثال ، میزان آسیب ددیگی شیمیایی به این بستگی دارد که آیا حمله شیمیایی محدود به سطح بتن است و یا اینکه به داخل آن نیز رسوخ کرده است .
آب ف در انواع صورت های آب دریا ، اب زیر زمینی ، رودخانه ، دریاپچه ، باران ، برف و بخار ، بدون شک فراوانترین مایع در طبیعت است . مولکول های آب ، به دلیل کوچک بودن ، قادر به نفوذ به حفره های خیلی ریز می باند . آب ، به عنوان حلال ، قادر به حل کردن مواد زیادتری ، در مقایسه با سایر مایعات شناخته شده دیگر ، تشخیص داده شده است . این خاصیت ، به دلیل وجود یون ها و گازهای زیادی در بعضی از آب ها است که آب بیشترین گرمای تبخیر را در بین مایعات معمولی داراست . بنابراین در دماهای معمولی ، آب تمایل دارد که به جای آنکه تبخیر شده و مواد جامد را بر جای بگذارد ، در حالت مایع باقی بماند .
اسیب دیدگی بر اثر واکنشهای شیمیایی
آسیب های شیمیایی وارد بر بتن و آرماتور را می توان عمده ترین و وسیع ترین آسیب ها بر شمرد و. مهمترین این آسیب ها که خسارات بسیار وسیعی را به دنبال دارد ،خوردگی آرماتور بر اثر تهاجم کلراید است .
از نظر تئوری ، هر محیطی با PH کمتر از 5/12 را می توان مهاجم نامید ، زیرا کاهش درجه قلیایی بودن مایع منفذی ، در نهایت منجر به ناپایدار شدن محصولات سیمانی ناشی از هیدراسیون می گردد .
از نقطه نظر تهاجم به بتن دارای سیمان پرتلند ، اغلب آبهای صنعتی و طبیعی می توانند در گروه مهاجم قرار گیرند . باید گفت که میزان حمله شیمیایی به بتن ، تابعی از PH مایع مهاجم و تراوایی بتن خواهد بود . وقتی که تراوایی بتن کم و PH آب مهاجم بالای 6 است ، میزان حمله شیمیایی آن قدر کند است که جدی تلقی نمی شود .
CO آزاد در آب سبک و آب های راکد ، یونهای اسیدی مثل یون سولفات ( SO ) و یون کلراید ( CI ) در آب زیر زمینی و آب دریا و یون H در بعضی از آبهای صنعتی ، که اغلب عامل پایین آوردن PH به زیر 6 می باشند . برای بتن حاوی سیمان پرتلند زیان آور محسوب می شوند .
تاکید می شود که واکنشهای شیمیایی به صورت آثار فیزیکی زیان آور ، مثل افزایش تخلخل و تراوایی ، کاهش مقاومت ، ترک خوردگی و پکیدن ظاهر می شوند . در عمل ، چندین فرآیند فیزیکی و شیمیایی آسیب دیدگی ، همزمان با هم عمل کرده و حتی ممکن است یکدیگر را نیز تقویت نمایند .
نفوذ پذیری یا تراوایی
نفوذ پذیری ، از جمله مهمترین پارامتر های بتن از نظر دوام است . بسیاری از مواد مهاجم به بتن ، که عموما محلول در آب هستند . از طریق منافذ مختلف بتن به داخل آن وارد می شوند . همچنین ، بتن با منافذ کمتر از کیفیت بهتری ، چه از نظر دوام و چه از نظر مقاومت ، برخوردار است .
بنا به دلایل فوق ، آزمایش های نفوذ پذیری به عنوان یکی از شاخص های مهم دوام بتن در نظر گرفته می شوند .
نفوذ پذیری اساسا به ساختار متراکم خمیر سیمان و ناحیه انتقال و پیوند داخلی قوی ساختار بتن سخت شده بستگی دارد .
توصیه می شود که حتی المکان نسبت آب به سیمان از 45% کمتر اختیار شود . در این حالت خمیر سیمان دارای تخلخل کمتر خواهد بود . در شرایط مساوی ، چنانچه نسبت آب به سیمان از 45% به 8 % افزایش یابد ، ضریب نفوذ پذیری بتن ، 100 برابر افزایش می بابد .
یادآوری می شود که استفاده از نسبت آب به سیمان کمتر ، نیازمند توجه جدی تر و بیشتری به تراکم وعمل آوری است وگرنه ممکن است نتایج معکوسی از آن نیز حاصل شود .
نفوذ پذیری بتن ، عامل عمده موثر برفرایند خوردگی میلگرد ها در بتن بشمار می آید . در بتنی با نفوذ پذیری کم ، آب نمی تواند به راحتی نفوذ کند . چنین بتنی احتمالا مقاومت الکتریکی بیشتری نیز دارد . بتنی با این ویژگی در مقابل جذب نمک ها و تاثیر آن ها بر میلگرد مقاومت می کند و مانع نفوذ اکسیژن نیز می شود .
هر چند بتن های معمولی ، کاملا غیر قابل نفوذ نیستند ، لیکن رعایت دقیق نسبت های اختلاط استفاده از نیروی ماهر انشانی و عمل آوری صحیح بتن ، نفوذ پذیری را بسیار کم می کند .
از جمله عوامل مهم موثر بر کاهش نفوذ پذیری بتن عبارتند از :
- کاهش و محدود نمودن نسبت آب به مواد سیمانی ( شامل سیمان و پوزولان و مواد جایگزینی سیمانی )
- عمل آوری مناسب و دقیق و کافی بویژه در سنین اولیه بتن ، بت روش های مناسب
- استفاده از پوزولان ها
- استفاده از مواد افزودنی کاهنده آب
- استفاده از سیمان مناسب
- تامین حداکثر تراکم با وسایل و روشهای مناسب
- انتخاب صحیح و مناسب نسبت ها ی اختلاط بتن
انواع شرایط محیطی { 5 و 6 }
طبق آیین نامه بتن ایران و مقررات ملی ساختمان ، انواع شرایط محیطی موثر بر بتن به 5 دسته تقسیم می شود :
الف ) شرایط محیطی ملایم : به شرایطی اطلاق می شود که در آن هیچ نوع عامل مهاجمی از قبیل رطوبت ، تعریق تر و خشک شدن متناوب ، یخ زدن و ذوب شدن ، سرد و گرم شدن متناوب ، تماس با خاک مهاجم یا غیر مهاجم ، مواد خورنده ، فرسایش شدید ، عبور وسایل نقلیه یا ضربه موجود نباشد . یا عضو بتنی در مقابل این گونه عوامل مهاجم به گونه ای مطلوب محافظت شده باشد .
ب ) شرتیط محیطی متوسط : به شرایطی اطلاق می شود که در آن قطعات بتنی ، در معرض رطوبت و گاهی تعریق قرار می گیرند .
قطعاتی که بطور دائم با خاک های غیر مهاجم یا آب تماس دارند یا زیر آب با PH بیشتر از 5 قرار می گیرند دارایی شرایط محیطی متوسط تلقی می شوند .
ج ) شرایط محیطی شدید : به شرایطی اطلاق می شود که در آن قطعات بتنی در معرض رطوبت یا تعریق شدید یا تر و خشک شدن متناوب یا یخ زدن و آب شدن و سرد شدن و گرم شدن متناوب نه چندان شدید قرار می گیرند .
قطعاتی که در معرض پاشش آب دریا باشند یا در آب غوطه ور شوند ، به گونه ای که یک وجه آن ها در تماس یا هوا قرار گیرند ، قطعات واقع در هوای دارای یون های نمک و نیز قطعاتی که سطح آن ها در معرض خوردگی شدید ناشی از مصرف مواد یخ زدا قرار می گیرند دارای شرایط محیطی شدید محسوب می شوند .
د) شرایط محیطی بسیار شدید: به شرایطی اطلاق می شود که در آن قطعات بتنی در معرض گازها ، آب و فاضلاب ساکن با PH حداکثر 5 ، مواد خورنده ، یا رطوبت همرا ه با یخ زدن و آب شدن سدید قرار می گیرند . همچنین د رنمونه های ذکر شده در مورد شرتیط محیطی شدید ، در صورتی که عوامل مذکور حادتر باشند در این دسته جای می گیرند .
ه ) شرایط محیطی بسیار شدید : به شرایطی اطلاق می شود که در آن قطعات بتنی در معرض فرسایش شدید ، عبور وسایل نقلیه ، یا آب فاضلاب جاری با PH حداکثر 5 قرار می گیرند . رویه بتنی محافظت نشده پارکینگ ها و قطعات بتنی در معرض آب هایی که اجسام صلبی را با خود جابجا می کند . دارای شرایط محیطی فوق العاده شدید تلقی می شوند . شرایط محیطی جزایر و حاشیه خلیج فارس و دریای عمان به طور عمده جزء این شرایط محیطی قرار می گیرند .