ترک در ستون بتنی
ترک های ستون های بتنی را می توان به دو نوع ترک های سازه ای و ترک های غیر سازه ای تقسیم بندی نمود. برخی از ترک ها در حسین اجرا بر اثر زود بازکردن قالب ، کیورینگ نامناسب ، جابجایی قالب و ... ایجاد می شوند و برخی از ترک در زمان بهره برداری و به علت مشکلات طرح و بهره برداری ایجاد می شوند. مانند ترک های ناشی از خوردگی و ترک های ناشی از ضعف ستون در برابر بارهای وارده یا ترک های ستون به علت ضربه یا زلزله اشاره کرد.
معمولا" خوردگی آرماتور در بتن و تهاجم سولفات ، از مهمترين عوامل آسيب ديدگی سازه های بتنی محسوب می شوند . بخصوص در نواحی خليج فارس به دليل وجود عناصر مخرب مانند کلريدها و سولفات ها ، اين نوع آسيب ديدگی ها بيشتر مشاهده می شود . همچنين شرايط اقليمی مانندگرما و رطوبت زياد باعث افزايش خرابی سازه ها می گردد ، زيرا دما سبب تشديد واکنش های شيميايی می شود و رطوبت برای انجام واکنش های تخريب ضروری است .
مکانيزم خوردگی آرماتور
معمولا" بتن شرايط مناسبی برای حفاظت آرماتور ايجاد می کند . انفعالی شدن فولاد در بتن به دلیل قليائيت زياد بتن است که حدود PH آن 13 تا 14 است . لايه محافظ يک قشر ميکروسکوپی است که بر سطح فولاد ايجاد می گردد . اين لايه محافظ که فقط در PH زياد پايدار می باشد از نوع اکمسيد است . قليائی بودن بتن به دليل وجود هيدروکسيد کلسيم است که در اثر هيدراتاسيون سيمان توليد می گردد .
دومين عاملی که از فولاد در بتن محافظت می کند ، پوشش بتن بر روی آرماتور است که يک مانع فيزيکی ايجاد می کند . اين مانع از نفوذ عناصر مخرب توليد کلريدها و دی اکسيد کربن جلوگيری بعمل می آورد . اثر پوشش بتن بعنوان يک مانع ، تابع ضخامت ، پوشش و کيفيت بتن است .
خوردگی فولاد در بتن يک فرآيند الکتروشيميايی است . در اين فرآيند ، يون ها و الکترون ها بين دو قسمت مختلف سطح فولاد که در پتانسيل الکترو شيميايی اختلاف دارند ، حرکت می کنند. اين دو بخش آند و کاتد را تشکيل می دهند ، بنابراين واکنش های الکتروشيميايی در فرآيند خوردگی را می توان به دو بخش آندی و کاتدی تقسيم نمود . در آند اکسيد شدن الکترو شيميايی صورت می پذيرد و در کاتد احياء الکتروشيميايی رخ می دهد .
فلز ( Fe ) در محل آند به يون های فروز (2+ Fe ) تجزيه می شود و الکترون ها ( ) آزاد می گردند . برای آنکه بين بارهای الکتريکی تعادل برقرار گردد ، الکترون ها در محل کاتد مصرف شده و با ترکيب شدن با اکسيژن ( O2 ) و آب ( H2O ) تشکيل يةون های هيدروکسيل ( OH ) را می دهند .
ترکيب 2+ Fe و يون های هيدروکسيل تشکيل هيدروکسيد فروز 2 ( OH ) Fe می شود که يک نوع زنگ به رنگ سفيد است . اين محصول اکسيده می شود و به صورت هيدروکسيد فريک به رنگ قرمز مايل به قهوه ای است ، همان رنگی که معمولا" در هنگام خوردگی مشاهده می شود .
قدرت انبساط و تخريب محصولات خوردگی بستگی بسته به نوع محصول است . برای مثال قدرت تخريبی 3 ( OH ) Fe بيشتر از 2 ( OH ) Fe است .
مهمترين عواملی که سبب تخريب لايه محافظ ميلگرد می گردد ، کربناته شدن بتن و نفوذ يون های کلريد است .
هوای معمولی دارای 3 % درصد گاز دی اکسيد کربن ( CO2 ) است . در صورت نفوذ CO2 به داخل بتن ، هيدروکسيد موجود در بتن و CO2 واکنش شيميايی انجام می دهند که منجر به تشکيل کربنات کلسيم می گردد . کربنات کلسيم باعث کاهش PH بتن می گردد و لايه انفعالی و محافظ فولاد تخريب می شود .
CO2 فقط از بتن کربناته شده می تواند عبور کند ، بنابراين تمام هيدروکسيد ها بايد تبديل به کربنات شوند ، پس از آن CO2 به حرکت خود ادامه می دهد و به منطقه بتن غير کربناته می رسد .
در حالی که روند کربناسيون ادامه می يابد ، تمام هيدروکسيد کلسيم ترکيب شده و در نتيجه H ـ S ـ C در حضور هيدروکسيد کلسيم آزاد می گردد تا به مصرف برسد . بنابراين در نهايت فقط سيليس هيدراته شده در بتن باقی می ماند . زيرا H ـ S ـ C در حضور هيدروکسيد کلسيم ثبات دارد و در غياب آن پايدار نبوده و تجزيه می شود . به دليل کربناسيون بقيه محصولات هيدراتاسيون نيز تجزيه می شوند و بنابراين فقط يک شبکه سيليس ، آلومين و اکسيد آهن همراه با کربنات کلسيم تشکيل می شود . اين شبکه دارای استحکام و مقاومت زياد است و نفوذ پذيری آن نسبت به بتن اوليه کمتر می باشد . به هر حال کربناسيون از نقطه نظر خوردگی زيان آور است و سبب خوردگی آرماتور از نوع يکنواخت می گردد .
يون های کلريد نيز مهمترين عوامل خوردگی آرماتور می باشند . يون های کلريد از طريق مصالح آلوده مانند سنگدانه به داخل بتن راه می يابند و يا از طريق نفوذ از محيط به داخل بتن وارد می شوند .
در نقاطی از سطح فولاد که کلريد حمله می کند ، خوردگی از نوع حفره ای ايجاد می شود که اين نقاط در نقش آند می باشند و بقيه سطح فولاد به عنوان کاتد عمل می کنند .
تمام کلريدها در بتن بصورت آزاد در منافذ وجود ندارند ، بلکه بخشی از يون ها با محصولات هيدروتاسيون سيمان پيوند فيزيکی و شيميايی برقرار می کنند . مهمترين محصولی که قابليت پيوند را با يون های کلريد دار دارد، C3A است . در اثر ترکييب C3A و يون های کلريد ، محصول نمک فريدل تشکيل می گردد که از نظر خوردگی بدون خطر است . همچنين بخشی ازيون های کلريد جذب فيزيکی محصولات هيدراتاسيون می شوند که مانند نمک فريدل برای خوردگی خطر ندارند . اما کلريد های آزاد سبب تخريب لايه محافظ و خوردگی آرماتور می شوند .
تهاجم سولفات ها
آسيب ديدگی بتن در معرض سولفاتها ممکن است همراه با واکنش های زير باشد :
1 – تبديل هيدروکسيد کلسيم به سولفات کلسيم که همراه با انبساط و تخريب بتن است .
2 – تبديل آلومينات ها به اترنيگايت که سبب انبساط تخريب بتن می شود .
3 – تجزيه H ـ S ـ C که سبب نرم شدن بتن و کاهش مقاومت آن می شود .
اگر سوافات کلسيم به بتن حمله کند فقط واکنش 2 رخ می دهد . اما چنانچه سولفات سديم به بتن حمله کند واکنش های 1 و 2 انجام می شود . اگر سولفات منيزيم به بتن حمله کند ، واکنش های 1 و 2 و 3 همراه با يکديگر رخ می دهد . وقتی که سولفات منيزيم به بتن حمله کند ، تمام هيدروکسيدکلسيم موجود در بتن به سولفات کلسيم تبديل می شود . به دليل فقدان هيدروکسيد کلسيم در بتن ، مقدار PH کاهش می يابد و ژل H ـ S ـ C ناپايدار می گردد . زيرا ژل هيدراته شده فقط در حضور هيدروکسيد کلسيم پايدار است و بنابراين قسمتی از آن تجزيه شده و مقدار بيشتری هيدروکسيد کلسيم توليد می گردد تا مقدار PH جبران شده و افزايش يابد . اگر سولفات منيزيم به اندازه کافی موجود باشد ، ساختارH ـ S ـ C بطور کامل تخريب می گردد و بتن نرم و اسفنجی می شود .
واکنش ديگری نيز بين سولفات منيزيم و بتن انجام می شود که واکنش بين C3A و سولفات است که منجر به تشکيل اترنيگايت می شود که سبب انبساط و تخريب بتن می گردد .
کنترل کيفيت در ساخت سازه ها برای کاهش آسيب ديدگی
مواد مصرفی
شرايط مصالح از نظر نوع ، کيفيت و آلودگی به عناصر زيان آور در ساخت بتن با دوام بسيار مؤثرند . برای مثال بر اساس آئين نامه بتن ايران ، مواد رد شده از الک نمره 200 که شامل رس و شيل است بايد به 3 و 5 درصد به ترتيب برای بتن های معمولی و تحت سايش محدود گردد . وجود رس و شيل در افزايش جمع شدگی و کاهش مقاومت مؤثرند . همچنين اين مواد در کارآيی بتن اثر گذاشته و سبب افزايش آب مخلوط برای رسيدن به اسلامپ مورد نظر می گردد . در نتيجه نسبت آب به سيمان افزايش يافته و دوام بتن کاهش می يابد .
دپوهای سنگدانه ها از نظر آلودگی به عناصر مخرب مانند کلريدها و سولفاتها بايد مورد آزمايش قرار بگيرند و مقدار اين مواد مخرب بايد در حد مجاز و صبق آئين نامه بتن ايران باشد .
مقدار رطوبت سنگدانه ها بايد بطور پيوسته مورد آزمايش قرار بگيرد . در اکثر مواقع ، تغييرات در کارآيی و مقاومت در پيمانه های مختلف به دليل منظور نکردن تغييرات رطوبت سنگدانه ها رخ می دهد .
وضعيت آرماتور نيز نقش عمده ای در دوام سازه دارد . اگر بر روی سطح ميلگردها قشر بسيار نازک زنگ به صورت يکنواخت مشاهده شود ، استفاده از آنها در سازه بدون اشکال است ، زيرا اين زنگ سبب افزايش پيوستگی بتن به آرماتور می شود ، از طرف ديگر ، خمير سيمان به دليل قليايی بودن قادر است که اين لايه را به قشر محافظ تبديل کند . اما در صورتی که قشر زنگ بر روی ميلگردها با ضخامت زياد باشد ، نه تنها از قطر ميلگردها کاسته می شود ، بلکه پيوستگی کاهش می يابد . از طرف ديگر بتن قادر نيست که قشر ضخيم زنگ را به لايه محافظ تبديل کند . بخصوص اگر خوردگی از نوع حفره ای باشد ، تحمل تنش در محل حفره ها کاهش يافته و پايداری سازه بطور جدی در معرض خطر خواهد بود .
انتخاب نوع سيمان نيز در دوام سازه اثر دارد . سيمان مصرفی بايد قادر باشد تا در شرايط مختلف سازگار باشد و مقاومت و دوام مورد نظر را تأمين کند . اگر شرايط محيطی معمولی باشد ، می توان با انتخاب نوع سيمان به خواص مورد نظر دست يافت ، اما در شرايط سخت ، نياز به اهرم های ديگر مانند کاهش نسبت آب به سيمان و استفاده از مواد افزومدنی معدنی ( پوزولان ها ) و شيميايی مناسب است .
ترکيب C3A در سيمان نقش مهمی در تهاجم سولفاتها ، ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی خميری و خوردگی آرماتور دارد . اما اين ترکيب به تنهايی نمی تواند با تمام عوامل تهديد کننده دوام مقابله کند ، بخصوص آنکه شرايط محيطی بسيار سخت باشد ، به همين دليل استفاده از يک سيستم دفاعی مانند پوزولان ها غير قابل اجتناب است .
اما برای بهبود خواص و دوام بتن نبايد بدون در نظر گرفتن نوع ، کيفيت و مقدار مناسب جايگزينی از پوزولان استفاده کرد . اگر ترکيبات و خواص پوزولان مورد نظر مورد بررسی قرار نگيرد ، نتيجه حاصل ممکن است عکس نتيجه مورد چرخش جام تراک ميکسر با سرعت مخلوط کن بايد به 100 دور محدود شود و چنانچه تعداد دور انتظار باشد .
ملاحظات اجرايی در هوای گرم و مرطوب
انتقال بتن آماده توسط تراک ميکسر در هوای گرم مشکلات خاصی را بهمراه دارد . بر اساس ASTM C 94 ، در دمای معمولی ( C 020 ) ، حداکثر تعداد چرخش جام تراک ميکسر با سرعت مخلوط کن بايد به 100 دور محدود شود و چنانچه تعداد دور بيشتر لازم باشد ، بايد سرعت را به سرعت بهم زن کاهش داد . سرعت مخلوط کردن و بهم زدن متفاوت است . سرعت سرعت بهم زن معمولا" 2 تا 6 دور در دقيقه و سرعت مخلوط کن بين 6 تا 18 دور در دقيقه است . طبق ASTM C 94 بايد قبل از 5/1 ساعت يا قبل از 300 دور چرخش جام ، بتن جاگذاری کرد.
در ASTM 305 توصيه شد ، که در هوای گرم تعداد چرخش جام و مدت چرخش محدود گردد ، در غير اين صورت افت اسلامپ افزايش قابل توجهی می يابد . در صورت افت شديد اسلامپ ، افزودن آب به مخلوط اجتناب ناپذير می گردد و در نتيجه افزايش نسبت آب به سيمان ، دوام بتن کاهش می يابد .
يکی از مهمترين عوامل آسيب رسان بتن در هوای گرم ، ترک خوردگی در اثر جمع شدگی خميری است . سطوح بتن تازه در معرض تبخير و افت آب مخلوط قرار می گيرند . ميزان تبخير تابع شرايط محيطی مانند دما ، سرعت باد و رطوبت نسبی است . معمولا" کاهش آب ناشی از تبخير با آب حاصل از آب انداختن جايگزين می گردد . اگر سرعت تبخير بيشتر از سرعت آب انداختن باشد ، در لايه سطحی بتن کاهش حجم ايجاد می شود . لايه زيرين بتن در مقابل کرنش حاصل از کاهش حجم ، مقاومت می کند . قيد ايجاد شده از لايه زيرين سبب ايجاد تنش های کششی در لايه سطحی شده و از آنجائی که مقاومت کششی بتن در سنين اوليه کم است ، بتن ترک می خورد.
بر اساس ASTM 305 چنانچه سرعت تبخير بيشتر از 1 کيلوگرم بر متر مربع بر ساعت باشد ، احتمال ترک خوردگی افزايش می يابد . برای کاهش جمع شدگی خميری موارد زير توصيه می شود :
مرطوب کردن سنگدانه
نصب موقت باد شکن و سايه بان
کاهش دمای بتن تازه با سرد کردن سنگدانه ها و آب مخلوط
محافظت از سطح بتن با پوشش های موقت مانند ورق پلی اتيلن پس از جاگذاری بتن و عمليات پرداخت
تراکم مجدد بتن
در هنگام استفاده از دوده سيليسی در بتن بايد توجه داشت که چسبندگی اين نوع بتن زياد و در نتيجه عارضه آب انداختن در آن کمتر از بتن معمولی است . بنابراين احتمال ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی خميری بيشتر است ، بويژه اگر سرعت تبخير آب زياد باشد . در هنگام استفاده از دوده سيليسی بايد عمل آوری بلافاصله پس از بتن ريزی آغاز گردد .
اجرای صحيح مراحل مختلف پرداخت ، در افزايش مقاومت سايشی و دوام لايه سطحی بتن نقش قابل توجهی دارد . از نظر دوام ، ماله کشی با ماله بايد قبل از مشاهده آب انداختن به اتمام برسد . بطور کلی ، اگر هر مرحله از پرداخت در زمان آب انداختن اجرا شود ، سبب پوسته شدن لايه سطحی بتن شده و مقاومت سايشی و دوام بتن کاهش می يابد . بنابراين ادامه عمليات پرداخت بايد پس از تبخير آب از سطح بتن صورت پذيرد .
برای آنکه بتن مقاومت و دوام مورد نظر را کسب کند ، عمل آوری بايد به نحو مطلوب صورت پذيرد . روشهای مختلفی برای عمل آوری بتن مورد استفاده قرار می گيرند که می توان آنها را به دو گروه تقسيم کرد . در روش عمل آوری با آب ، رطوبت اضافه به بتن اعمال و از افت رطوبت نيز جلوگيری می شود. برای اعمال آب بر سطح بتن از ايجاد حوضچه يا افشاندن و يا از پوشش های اشباع مانند چتايی خيس استفاده می شود . در روش عمل آوری عايقی ، از افت بتن جلوگيری می شود . از ورق های پلاستيک و مواد شيميايی غشايی می توان برای جلوگيری از کاهش رطوبت بتن استفاده کرد . قالبها نيز به صورت عايق عمل می کنند و مانع تبخير آب بتن می شوند . بر اساس توصيه ASTM 305 ، د هوای گرم و خشک ، قالب های چوبی نمی توانند از تبخير آب جلوگيری کنند و در صورت استفاده از اين نوع قالبها ، بايد آنها را با پوشش مناسب و مرطوب محافظت کرد .
به طور کلی در مواردی که بتن دارای نسبت کم آب به سيمان است و بخصوص از ميکروسيليس استفاده می شود ، روش عمل آوری با آب به عمل آوری عايقی ترجيح داده می شود زيرا در اين نوع بتن ها امکان خود جمع شدگی وجود دارد و در نتيجه امکان ترک خوردگی افزايش می يابد . اين عارضه بخصوص در هوای گرم بيشتر مشاهده می شو د.
به طور کلی در شرايط محيطی و اقليمی گرم و مهاجم ( از نظر مجود عناصر مخرب ) ، برای افزايش دوام سازه های بتن آرمه ، توصيه می شود موارد زير در هنگام ساخت رعايت گردد :
1. شستشوی مصالح سنگی برای کاهش مقدار رس و شيل
2. وجود عناصر مخرب مانند کلريدها و سولفاتها در مصالح در حد مجاز طبق آئين نامه ها
3. انتخاب نوع مناسب سيمان و مواد افزودنی معدنی و شيميايی
4. استفاده از ميلگردهای بدون زنگ يا با زنگ بسيار کم
5. سرد کردن مصالح مصرفی بتن بخصوص آب مخلوط
6. کاهش زمان انتقال بتن برای جلوگيری از افت اسلامپ
7. محافظت و عمل آوری مطلوب
علل و مرمت عيوب ايجاد شده در هنگام اجرا و ساخت
در اين قسمت، بر روي نقايص و خرابيهايي كه در مراحل ساخت و يا بعد از آن در يك سازه به علت عدم دقت در مراحل كار و عدم پيش‌بيني‌هاي لازم بروز مي‌كند به طور خلاصه اشاره مي شود.
اشكالاتي مانند درزهاي سرد و تركهاي ناشي از جمعشدگي پلاستيك در اين منطقه به علت دماي زياد هوا و بر اثر وزش باد معمولترند. همچنين پوشش كم روي ميلگرد و نيز عدم تراكم مطلوب بتن ميتواند سبب نفوذ سريعتر رطوبت، اكسيژن و نمكها به داخل بتن شده و خوردگي ميلگردها را در كوتاه مدت فراهم نمايد.
4-7-1- انواع تركهاي غير سازهاي
تركها و الگوي آنها ميتواند مشخصات متفاوت آنها را بسته به مكانيزم شكل‌گيري ارائه دهد. انواع مختلف تركها در زمانهاي مختلفي از عمر بتن ظاهر ميشوند و شكل و الگوي اين تركها و به خصوص زمان اولين پيدايش در تشخيص علت بروز آنها بسيار اهميت دارد. اطلاعات نسبتاً جامعي در ACI224.1R در زمينه حالتهاي عمومي تركها و راهكارهايي براي جلوگيري از آنها ارائه شده است. اين اطلاعات در جدول (4-1 ) فهرست بندي شده اند. سريعترين تركها از لحاظ زمان پيدايش عبارت از تركهاي ناشي از جمعشدگي پلاستيك و نيز تركهاي ناشي از نشست خميري بتن است كه معمولاً بعد از چند ساعت از زمان ريختن و جا دادن بتن، ظاهر ميشوند.
جدول 4-1- انواع ترك خوردگيهاي غير سازهاي بتن و زمان بروز آنها
نوع ترك
زمان پيدايش
حركت و تكان‌خوردن ميلگردها
ترك خوردگي ناشي از نشست خميري بتن
ترك خوردگي ناشي از جمع شدگي پلاستيك
تركهاي ناشي از انقباض حرارتي در كوتاه مدت
تركهاي ناشي از جمع شدگي در اثر خشك شدن در دراز مدت
ساعات اوليه
بين 10 دقيقه تا 3 ساعت بعد از ريختن
بين 30 دقيقه تا 6 ساعت بعد از جاي دادن بتن
1 روز تا 2 يا 3 هفته بعد از بتن ريزي
بين چند هفته تا چند ماه بعد از بتن ريزي
تركهاي ناشي از جمعشدگي پلاستيك
در هنگام ريختن بتن، به علت اينكه هنوز خاصيت خميري دارد، آب در آن به راحتي حركت مي‌كند. لذا مواد سنگين تمايل به ته‌نشيني دارند و لذا آب بيشتري نسبت به حالت يكنواخت بر روي مخلوط باقي مي‌ماند. در دماي هواي بالا و بخصوص هنگام وزش باد، تبخير شديدي از سطح بتن صورت مي‌گيرد. بر اثر اين تبخير لايه سطحي خشك شده و حجم آن كمتر ميشود. اين تغيير حجم در لايه سطحي باعث ايجاد تنشهاي كششي و گسترش آن در لايه سطحي شده و در حالتي كه بتن هنوز حالت خميري و مقاومت خيلي كمي دارد، باعث ترك‌خوردگي ميگردد. درصورتي كه سرعت تبخير بيش از 1 كيلوگرم بر مترمربع در ساعت باشد، احتمال ترك‌خوردگي كاملاً وجود دارد.
اين نوع تركها بين 1 تا 2 ميليمتر عرض و 300 تا 500 ميليمتر طول و 2 تا 50 ميليمتر عمق دارند. معمولاً الگوي شكل گيري آنها تصادفي است ولي گاهي ممكن است جهت آنها در جهتي كه بتن پرداخت شده است، تغيير كند.
تشكيل اين نوع تركها در بتن، درحالي كه هنوز خاصيت خميري دارد، از ميان خمير خواهد بود. اين نوع تركها هم در سازه‌هاي بتني مسلح و هم در سازه‌هاي بتني غير مسلح ايجاد ميگردد.
¨ تركهاي ناشي از نشست خميري بتن
نوع ديگري از ترك خوردگي وجود دارد كه ناشي از حركت ذرات سنگدانه به سمت پايين و بالا آمدن ذرات سيمان به بالا و جايگزين شدن آن با سنگدانه‌ها در سطح است. حركت رو به بالاي آب ميتواند باعث ترك‌خوردگي ناشي از نشست خميري بتن شود. ته نشيني و حركت مواد با وزن مخصوص بيشتر به سمت پايين با قيد شبكه ميلگردها و يا قالبها ممانعت ميگردد. بتن خميري ميتواند با تشكيل قوسهايي روي هر ميلگرد سطح را با كشش همراه كند. تركهايي ميتواند در ارتباط با فضاهاي خالي و حفره‌هاي زير ميلگرد نيز تشكيل شود. هنگامي كه ميلگردها با فاصله كمي نسبت بهم قرار مي‌گيرند، كل بتن روي آنها به صورت قوس در‌آمده و بتن زير نشست مي‌كند. اين حالت ميتواند سبب ايجاد جدايي و گسستگي زير ميلگردها گردد.
الگوي اين ترك‌خوردگي معمولاً بستگي به مانعي كه در برابر حركت رو به پايين و ته نشست مواد ايجاد ميشود، دارد. معمولترين قيد و مانع توسط لايه‌هاي فوقاني شبكه ميلگردها در دالها ايجاد ميشود. تركهاي ايجاد شده و گسترش يافته در سطوح فوقاني ظاهر شده و معمولاً در امتداد ميلگردها ادامه مي‌يابند و گاه تشكيل خطوط موازي با هم در راستاي ميلگردها ميدهند. البته گاهي تركهاي كوچكي نيز در جهت مخالف بوجود مي‌آيد. تركهاي ناشي از نشست خميري معمولاً از سطح بتن تا ميلگردها ادامه دارند و معمولاً حدود 1 ميليمتر عرض دارند و گاهي مي‌توانند عريض‌تر هم باشند.
براي جلوگيري از اين ترك‌خوردگي، استفاده از دوده‌سيليسي براي چسبندگي بيشتر مخلوط و نيز طرح مناسب دانه‌بندي، اختلاط و تراكم مجدد بتن، بعد از جايگذاري آن و قبل از گيرش نهايي بتن متداول است.
¨ ترك خوردگي ناشي از انقباض حرارتي
عمل هيدراتاسيون بين آب و سيمان يك واكنش گرما‌زا ميباشد، بدين معني كه توليد حرارت مي‌كند. ميزان حرارت توليد شده خصوصاً بستگي به نوع سيمان دارد. همچنين ميزان حرارت بستگي به شرايط محيطي و نيز شكل هندسي اعضا و ابعاد آن، حتي نوع قالبها دارد. دماي بالاي محيط، سرعت واكنش را افزايش ميدهد. دالها كه داراي سطح تماس زيادي با محيط هستند تبادل گرمايي بيشتري نسبت به عضوهاي كوچكتر دارند. اجزايي كه داراي ابعاد بزرگتري هستند گرماي بيشتري نسبت به مقاطع كوچكتر در آنها حبس ميگردد، در حالي كه مقاطع كوچكتر براي از دست دادن گرما آمادگي بيشتري دارند.
همچنين قالبهاي چوبي در هنگام تبادل گرمايي با محيط، خاصيت عايق‌بندي حرارتي بيشتري نسبت به قالبهاي فولادي دارند، لذا ميزان بيشينه دما در قالبهاي چوبي بالاتر ميباشد.
به هر حال، وقتي كه بتن بر اثر هيدراتاسيون گرم ميشود، شروع به انبساط مي‌كند. اگر هرگونه مقاومتي در برابر اين انبساط صورت گيرد (براي مثال، از طرف قسمتهاي ريخته شده قبلي) تنشهاي فشاري توليد ميشود. بعد از رسيدن به دماي بيشينه، بتن شروع به سرد شدن مي‌كند و حجمش كاهش مي‌يابد. مقاومت در برابر اين جمعشدگي باعث ايجاد تنشهاي كششي ميشود. در اين مرحله كه معمولاً چند روز بعد از ريختن بتن آغاز ميشود، بتن مقاومت كمي داشته و هنوز آمادگي تحمل اين تنشهاي كششي را ندارد و لذا احتمال ترك‌خوردن در اثر جمعشدگي وجود دارد.
از انواع تركهاي حرارتي ميتوان به تركهايي اشاره كرد كه در ديوارها و روي پي‌هاي نواري كه از زمان ريختن آنها چند روز مي‌گذرد، به وجود مي‌آيد. در اين حالت، تركهاي عمودي از پايه ديوارها در وسط ديوار شروع ميشود و از مقطع آن مي‌گذرند و در كناره ديوار داراي يك زاويه 45 درجه ميشوند. عرض شكاف و عمق آن بستگي به ميزان ميلگردها دارد و معمولاً در روشهاي طراحي كنترل حداقل ميلگرد به منظور كنترل اين تركها صورت مي‌گيرد.
¨ تركهاي ناشي از جمعشدگي بر اثر خشك شدن در دراز مدت
معمولاً مقدار آب موجود در مخلوط بتن، بيشتر از آنچه كه براي عمل هيدراتاسيون لازم است، ميباشد. اگر بتن در شرايطي قرار گيرد كه رطوبت نسبي محيط كم باشد، رطوبت بتن از طريق سطح كاهش مي‌يابد.
از دست رفتن رطوبت موجب كاهش حجم شده كه به انقباض ناشي از خشك شدن تعبير ميگردد. اگر عمل انقباض و جمع شدن با قيد خارجي يا داخلي روبرو شود، تنشهاي كششي ايجاد شده، باعث ترك خوردن بتن خواهد شد. اجزاي نازك و داراي سطوح بزرگ، مانند دالها مستعد اين نوع ترك‌خوردگي هستند. زمان پيدايش اين ترك‌خوردگي بستگي به ميزان خشك‌شدن كه آن را هم شرايط محيط تعيين مي‌كند، دارد. ولي معمولاً چندين ماه پس از ريختن بتن به وقوع مي‌پيوندد و اين ترك خوردگي در سطح بتن ظاهر ميشود، زيرا خشك شدن از لايه سطحي صورت مي‌گيرد.
خشك شدن لايه سطحي و كاهش حجم آن و مقاومت در برابر تغيير حجم توسط لايه‌هاي زيرين باعث ترك خوردن در لايه سطحي در دالها با سطوح بزرگ ميشود. معمولاً در گوشه دالها اولين ترك ها ظاهر ميشود، زيرا از 3 طرف خشك شدن صورت ميِ‌گيرد. الگوي مشخصي از تركهاي ناشي از جمعشدگي بر اثر خشك شدن وجود ندارد. عرض اين تركها نيز بستگي به ميزان خشك شدن بتن، هندسه عضو و نيز فاصله بين قيدهاي خارجي دارد. براي مثال، در دالهايي كه بر روي زمين قرار مي‌گيرند و يك بعد آن از بعد ديگر بزرگتر است، تركها در قسمت مياني و به موازات بعد كوچكتر شكل مي‌گيرند و تركهايي نيز به طور مورب در گوشه‌ها ايجاد ميشود. همچنين در دالهاي يك طرفه يا دو طرفه نيز اين وضعيت ايجاد ميشود. تركهايي در گوشه قسمتهاي خالي دال كه مثلاً براي پله‌ها در نظر گرفته شده نيز به وجود مي‌آيند.
4-7-2- معايب در سطوح بر اثر اجرا
به طور كلي، سطوح بتني نمايان ميتواند ترك‌خوردگي‌ها و عيب‌هاي ناشي از مشكلات اجرايي را نشان دهند. گاهي ممكن است بعضي از اين مشكلات بسيار به نظر رسد، اما در روند كلي و مسائل مربوط به دوام اثر چنداني نداشته باشند. گاهي نيز اين ترك ها و عيبها در عين اينكه محدود هستند و به سختي به چشم مي‌آيند قابليت زيادي براي تخريب سازه در برابر مسائل مربوط به دوام دارا هستند.
در جدول ( 4-2) تعدادي از اين عيوب و علل احتمالي آنها ذكر شده است.
عوامل موثر در خوردگي و نكات اجرائي براي پيشگيري از خوردگي زودرس ميلگردها :
همانطوركه مي دانيم زمان شروع خوردگي و سن تخريب بتن ناشي از خوردگي ميلگردها به عوامل مختلفي بستگي دارد كه اهم آنها در زير ملاحظه مي گردد :
1- نفوذ پذيري بتن در برابر نفوذ يون كلر ( بويژه بتن سطحي در منطقه پوشش روي ميلگردها )
2- ضخامت بتن روي ميلگردها
3- وجود درزها و تركها در سطح بتن روي ميلگردها
4- نوع ميلگردها و شرايط سطحي آن
5- پوشش سطحي روي بتن
6- پوشش حفاظتي روي ميلگردها
7- شرايط محيطي ( دما ، اكسيژن ، رطو.بت ، ميزان يون كلر ، وزش باد، تر و خشكي كلرر و . .. )
8- وجود يون كلر در بتن اوليه و مصالح مصرفي
در اجراي يك قطعه بتني مي توان به نحوي عمل نمود كه از خوردگي زودرس ميلگردها جلوگيري كرد وبه عبارتي شروع خوردگي را به تأخير انداخت و شدت ( آهنگ ) خوردگي را كند نمود . همچنين با انجام برخي اقدامات ممكنست باعث تسريع در خوردگي و كاهش زمان شروع فعاليت خوردگي شد .
بندهاي 1 تا 4 مي تواند تحت تأثير نوع اجراء و دقت هاي مربوط به آن قرار گيرد كه بدان مي پردازيم.
q عوامل نفوذ پذيري بتن در برابر يون كلر :
ابتدا بايد دانست كه نفـوذ پـذيري بتــن داراي مفاهيم مختلفي است . نفــوذ پــذيري در برابر آب و مايـعات مختلف ، نفوذ پذيري در برابر هوا و نفوذ پذيري در برابر يون كلر از جمله اين نفوذ پذيريهاست كه هر چند در ارتباط و وابسته به يكديگر هستند اما الزاما" هم سو و منطبق بر يكديگر نمي باشند . طبيعتا" هدف ما كاهش نفوذ پذيري بتن در برابر يون كلر و تا حدودي هوا و آب مي باشد .
نفوذ پذيري بتن بواسطه حفرات و لوله هاي ريز موجود در خمير سيمان آن مي باشد . هر چند نفوذ از طريق سنگدانه ها نيز امكان پذير است اما عمدتا" نفوذ از طريق خمير سيمان و وجه مشترك خمير سيمان و سنگدانه ( ناحيه انتقالي ) صورت مي پذيرد . نفوذ پذيري يون كلر و يون هاي مختلف كمي متفاوت است و به تحرك يوني وابسته مي باشد و صرفا" به تخلخل و خطرات موجود ( مقـدار و اندازه آنها ) وابستگي ندارد .
نفوذ پذيري خمير سيمان و بتن و وجه مشترك خمير و سنگدانه عمدتا" به عوامل زير بستگي دارد .
الف : نسبت آب به سيمان
ب : عيار سيمان ( نسبت سنگدانه به سيمان )
ج- اسلامپ و شلي بتن ( بدون افزودني )
د: حداكثر اندازه سنگدانه و بافت دانه بندي سنگدانه ها ، مواد ريز دانه سنگدانه ها
ز : بافت سطحي سنگدانه ها و شكل آنها
م : نوع سنگدانه وتخلخل آن
و : حباب هواي عمدي در خمير سيمان
هــ : پوزولانها ، سرباره ها و ميكرو سيليس
ح : نوع سيمان ( تركيبات اصلي و 0000)
ط : سن بتن و خمير سيمان
ي : عمل آوري
ك : دماي بتن و ملات در هنگام ريختن آن و گيرش
ل : دماي بتن و ملات در هنگام نگهداري و عمل آوري
ن : نوع پرداخت سطح بتن و آب انداختن
س : گيرش سيمان و كار كردن با آن
ع : مصرف افزودنيهاي مختلف
برخي از عوامل فوق مربوط به طراحي و انتخاب نوع و مقادير مصالح مصرفي بستگي دارد و برخي نيز تا حدودي به نوع اجزا، مربوط ميشود .
الف ) نسبت آب به سيمان :
عامل بسيار مهمي در نفوذ پذيري بتن و ملات و خمير سيمان است و با افزايش آن ، نفوذ پذيري به شدت بالا ميرود . آئين نامه ها محدوديت هائي را براي مناطق خورنده قائل ميشوند كه رعايت آنها لازم ميباشد . براي بتن داخل آب دريا (كاملا" مغروق) حداكثر نسبت آب به سيمان 45/0 و براي بتن هائي كه در ناحيه جذر و مد ، پاشش آب دريا و بالاي سطح آب تا صدها متر بيرون آب ( در ساحل ) قرار دارند نسبت آب به سيمان بايد كمتر از 4/0 باشد . هر چند بايد گفت رعايت اين موضوع صرفا" بتن مطلوبي را بدست نمي دهد اما شرط بسيار مهمي است از طرفي ممكنست بتن نفوذ ناپذير و خوبي را بتوان با نسبت آب به سيمان بيشتر نيز بدست آورد اما بهتر است ضوابط فوق مد نظر قرارگيرد.
تغيير در نسبت آب به سيمـان در حين ساخت و اختلاط همواره امكــان پذير است . عدم رعــايت آن نا آگاهانه صــورت مي گيرد و اين امر بواسطه وجود رطوبت در سنگدانه ها و عدم دقت در تنظيم و اصلاح آب بتن حاصل ميشود . در طرحهاي اختلاط بايد مقدار آب كل و يا آب آزاد و آب سنگدانه ها تا حد اشباح با سطح خشك مشخص گردد تا بتوان در هنگام ساخت با بدست آوردن رطوبت سنگدانه و كسر آن از آب كل ، آب مصرفي براي ساخت ( اختلاط ) بتن را تعيين كنيم تا در نهايت نسبت آب به سيمان طرح اختلاط را مراعات كرده باشيم . اگر در طرح اختلاط اسلامپ بتن با در نظر گرفتن همه موارد منجمله نسبت آب به سيمان ، عيار سيمان ، مقدار دقيق سنگدانه ها و افـزودني ها مشخص شده باشد ( كه حتما" بايد اين طور باشد ) در هنگام ساخت بايد سعي نمود اسلامپ بتن فراتر از مقدار پيش بيني شده نگردد . با فرض اينكه ساير اجزاء و مصالح بتن با دقت توزين يا پيمانه شده باشد ، افزايش اسلامپ نشانه مصرف آب بيش از حد است . لذا كنترل اسلامپ يك كنترل سريع براي نسبت آب به سيمان مي باشد .
امروزه بكارگيري وسايل رطوبت سنج در دستگاههاي بتن ساز مركزي و تصحيح مقادير سنگدانه مصرفي و آب اختلاط كمك موثري در كنترل نسبت آب به سيمــان و كاهش نوسانات مقاومتي و دوام ( نفوذپذيري ) مي باشد .
در برخي پروژه ها بدليل كاهش اسلامپ در طول حمل و نقل و يا تبخير آب از بتن ، نياز به افزايش آب بتن وجود دارد . اين كار بايد با كنترل خاص انجام شود و بهتر است افزايش آب در طول حمل و يا در هنگام بتن ريزي ممنوع گردد زيرا كاهش اسلامپ ممكنست بدليل شروع گيرش يا افزايش مدت حمل ( بدون تبخير ) حاصل شده باشد و افزايش آب موجب افزايش شديد نسبت آب به سيمان خواهد شد .
يك نسبت ناپسند ، افزايش آب به بتن در هنگام ريختن بتن در قيف مخزن ورودي پمپ بتن است . اين امر همواره به افزايش نسبت آب به سيمان منجر مي شود . اگر قرار است بتن بوسيله پمپ و با اسلامپ بالاتري حمل شود بهتر است در طرح اختلاط ، اسلامپ مورد نياز را منظور كرد و در كارگاه از آن تخطي ننمود.
وقتي بحث از نسبت آب به سيمان به ميان مي آيد نسبت آب آزاد (موثر) به كل مواد سيماني و چسبنـــده در نظر گرفته مي شود لذا وجود انواع پوزولانها ، سرباره ها ، ميكروسيليس و مواد معدني ريز دانه كه در چسبندگي نقش ايفا مي كنند بايد بعنوان بخشي از سيمان در مخرج كسر نسبت آب به سيمان منظور گردد . برخي به غلط مقدار آب كل بتن را به سيمان (مواد سيماني ) تقسيم مي كنند و بعنوان نسبت آب به سيمان مطرح مي نمايند كه كاملا" غلط مي باشد .
ب ) عيار سيمان :
افزايش عيار سيمان تا حدودي مي تواند به كاهش نفوذپذيري منجر شود اما همواره عامل مثبتي بشمار نمي آيد . افزايش شديد عيار سيمان ( افزايش نسبت سيمان به سنگدانه يا كاهش نسبت سنگدانه به سيمان ) ميتواند به جمع شدگي بيشتر و ايجاد تــــرك يا موي تركها منجر گردد . به همين دليل آئين نامه ها حداقل و حداكثر عيار سيمان بتن را مشخص كرده اند . در آئين نامه بتن ايران براي مناطق ساحلي جنوب كشور حداقل 350 و حداكثر 450 كيلوگرم سيمان در متر مكعب بتن را مجاز شمرده است . محافظه كاري بيش از حد و تأكيد برمصرف سيمان بيشتر در اين شرايط ابدا" توصيه نمي شود . در برخي كشورها حداقل سيمان را 415 كيلوگرم بر متر مكعب بتن دانسته اند .
توصيه مي شود بويژه وقتي از موادي مانند ميكروسيليس استفاده مي شود مجموع عيار سيمان و ميكروسيليس محدود تر گردد ( مثلا" 425 در نظر گرفته شود ) تا كنترل بيشتري بر جمع شدگي اعمال شود . زيادي عيار سيمان گاه به حبس گرما در مغز بتن هاي ضخيم منجر مي گردد و تنش حرارتي بوجود مي آورد ضمن اينكه كيفيت بتن از نظر نفوذ پذيري در مغز بتن كاهش مي يابد . لذا كنترل عيار سيمان از اين نظر نيز اهميت دارد .
اصولا" كاهش عيار سيمان ( كاهش نسبت سيمان به سنگدانه ) به نحوي كه نسبت آب به سيمان و رواني مورد نظر تأمين گردد موجب بهبود كيفي بتن خواهد بود .
ج ) اسلامپ و رواني بتن :
براي بتن ريزي با توجه به نوع قطعه ، انبوهي ميلگردها و قدرت و نوع وسايل تراكمي و همچنين وسايل حمل و ساير محدوديت هاي فني مانند جدا شدگي ، آب انداختن ، جمع شدگي و غيره رواني خاصي را براي بتن در نظر مي گيرند . افزايش رواني بر كيفيت مقاومتي و دوام و نفوذ پذيري بتن ها اثر منفي باقي مي گذارد . افزايش جدا شدگي ، آب انداختن و جمع شدگي از جمله نتايج افزايش اسلامپ و رواني بتن مي باشد مشروط بر اينكه اين رواني صرفا" با آب تأمين شود . محدود كردن اسلامپ بتن به 75 تا 100 ميلي متر در اين مناطق خورنده توصيه مي شود مگر اينكه مواد روان كننده در آنها بكار رود كه در اين حالت مي توان اسلامپ هاي بيشتر را بكار برد .
بهرحال تجربيات موجود نشان مي دهد رواني زياد باعث نفوذ پذيري بتن در برابر يون كلر مي باشد .
د ) حداكثر اندازه سنگدانه ها و بافت دانه بندي آن و مواد ريزدانه سنگدانه :
تجربيات نشان ميدهد كه با بالا رفتن حداكثر اندازه سنگدانه ها بدليل ايجاد ضعف در ناحيه انتقالي و ايجاد قيدكم در برابر جمع شدگي خمير سيمان نفوذپذيري بتن بيشتر ميشود. توصيه ميشود حداكثر اندازه سنگدانه ها از 40 ميلي متر بيشتر نشود. بهرحال اغلب آئين نامه ها محدوديت خاصي را عنوان ننموده اند. خوشبختانه اكثرا" از حداكثر اندازه 20 تا 25 ميلي متر استفده مي گردد كه كاملا" مطلوب مي باشد .
درشت بودن بافت دانه بندي و پائين تر بودن منحني دانه بندي مخلوط سنگدانه ها موجب ميشود قيد داخلي بتن كمتر شود و خمير سيمان بيشتر جمع شده و داراي ترك گردد. وجود سنگدانه هاي ريز بيشتر بويژه ذرات ريزتر از 6 /0 ميلي متر ميتواند نفوذپذيري بتن را (بويژه در برابر آ ب ) كاهش دهد. افزايش دفعات شستشوي سنگدانه ها بويژه ريزدانه ( ماسه) و بالا بردن مقدار نتيجه معادل (ارزش ) ماسه به هيچ وجه توصيه نمي گردد و لازمست ماسه هاي ريز در مخلوط بتن حضور داشته باشند كه به افزايش مقاومت ، صرفه جويي در مصرف سيمان ، افزايش كارآئي در كنار كاهش اسلامپ و همچنين افزايش نفوذ ناپذيري بتن منجر ميشود.
امروزه در آئين نامه هاي معتبر محدوديتي براي معادل ماسه ( SE ) وجود ندارد و صرفا" درصد گذشته از الك 75% ميلي متر به شرط رسي نبودن ملاك رد يا قبول سنگدانه هاي ريــــز و درشت مي باشد. در سنگدانه هاي شكسته اجازه داده ميشود در اثر گذشته از الك شماره 200 بيشتر شود.
برخي از ريز شدن بافت دانه بندي مخلوط سنگدانه هاي بتن واهمه دارند و آن را موجب كاهش مقاومت مي دانند در حاليكه در همه بتن ها اين امر صادق نيست و بويژه وقتي عيار سيمان زياد باشد بافت ريزتر به افزايش مقاومت نيز منجر مي گردد .
وقتي عيار سيمان زياد ميشود حداكثر اندازه كوچكتر و بافت دانه بندي ريزتر مناسب تر مي باشد ( از نظر مقاومت و دوام )
هـــ ) شكل و بافت سطحي سنگدانه ها :
شكل (گردگوشگي و تيزگوشگي) سنگدانه ها و بافت سطحي (صافي و زبري) آن نيز مي تواند بر نفوذپذيري بتن اثر گذارد. درگيري بيشتر خمير سيمان با سنگدانه ها (بويژه درشت دانه ) و بهبود ناحيه انتقالي مي تواند به افزايش مقاومت و دوام بتن منجر گردد. سنگدانه درشت نيمه شكسته يا شكسته با سطح زبر توصيه ميشود هر چند آئين نامه هاي معتبر در اين مورد توصيه و محدوديت خاص را عنوان ننموده اند. بهر حال وجود گل و لاي چسبيده به سطح سنگدانه ها ( بويژه درشت دانــــه ) مي تواند تاثير بدي بر مقاومت و دوام بتن باقي گذارد .
و ) نوع سنگدانه و تخلخل آن ( ظرفيت جذب آب ) :
سنگدانه هاي پر تخلخل و پوك قاعدتا" آب بيشتري را در درون خود جاي ميدهند و جذب مي كنند . البته ميزان ظرفيت جذب آب به نوع حفرات و ارتباط آنها با يكديگر بستگي دارد. سنگدانـــه هاي سبك وزن با چگــالي كم معمولا" داراي جذب آب زيادي هستند كه گاه بيش از 30 درصد مي رسد در حاليكه سنگدانه هاي معمولي از جذب آب كمتر از 1 درصد تا كمتر از 5 درصد برخوردار هستند . با اين حال عليرغم ادعاي نغوذ پذيرتر بودن بتن حاوي سنگدانه هاي سبك يا داراي جذب آب زياد ، هنوز اين مسئله ثابت نشده است و حتي در مورد سبكدانه ها عكس اين مدعا نيز مشاهده مي شود .
در برخي از آئين نامه هاي موجود ( مانند آبا ) حداكثر ظرفيت جذب آب سنگدانه هاي بتن براي مناطق خورنده محدود شده است . حداكثر 5/2 درصد براي درشت دانه ها و 3 درصد براي ريز دانه ها در آبا پيش بيني ميشود . بهرحال ضمن توصيه براي بكارگيري اين محدوديت بايد گفت اين محدوديت را نبايد اجباري كرد زيرا در بكارگيري سنگدانه ها بويژه بواسطه محدوديت معادن ، مشكل جدي بوجود مي آيد و كاهش دوام به اين دليل نيز قطعي نمي باشد .
ز ) پوزولانها ، سر باره ها ، ميكرو سيليس :
وجود مواد معدني پودري ريز كه نقش چسباننده دارند ميتواند به نفوذ ناپذيري خمير سيمان و بتن كمك نمايند . برخي اعـتقاد دارنـــد كه نفوذ پذيري خمير سيمان كاهش مي يابد و برخي بر اين عقيده اند كه كيفيت ناحيه انتقالي بهبود مي يابد و باعث مي شود نفوذ پذيري بتن كم شود در حاليكه نفوذ پذيري خمير سيمان كاهش نيافته است . هر چند درنحوه و مكانيسم نفوذ نا پذيري بتن حاوي پوزولاني و سر باره ها اختلاف نظر وجود دارد اما نتيجه امر نفوذ نا پذيري خواهد بود .
پوزولانها و ميكروسيليس با آهك موجود در خمير سيمان تركيب ميشود و ژل چسباننده مي دهد و تا حدودي از قليائيت محيط بتن مي كاهد اما ساختار ريزي بوجود مي آمد و سرباره هاي كوره ذوب آهن در مجاورت آهك با آب تركيب مي شود و باعث چسبندگي مي گردد .
براي تأثير مناسب لازم است پوزولان مصرفي بيش از 25 درصد وزن سيمان باشد و سر باره ها بايد درصد قابل توجهي از سيمان را تشكيل دهد كه برخي استانداردها ميزان سر باره را تا حدود 70 درصد مناسب مي دانند . بهر حال ميزان سر باره بهتر است از حدود 35 درصد وزن سيمان بيشتر باشد . سيمانهاي پرتلند پوزولاني ايران 5 تا 15 درصد پوزولان دارند و نميتواند تأثير جدي را در اين رابطه بوجود آورد . بديهي است سيمانهاي پرتلند پوزولاني ويژه با 15 تا 40 درصد پوزولان موثرتر واقع خواهد شد .
ميكرو سيليس به ميزان 7 تا 12 درصد وزن سيمان ميتواند تأثير مثبتي را بر نفوذ نا پذيري بتن داشته باشد . بويژه دنفوذ پذيري در برابر يون كلر با مصرف ميكرو سيليس به شدت كاهش مي يابد كه برخي اعتقاد دارند كه ميكرو سيليس تحرك يون كلر را كاهش مي دهد و از اين نظر بمراتب بهتر از ساير پوزولانها و سرباره هاست .
مصرف ميكرو سيليس بميزان بالاتر علاوه بر ايجاد هزينه زياد ( قيمت ميكرو سيليس و فوق روان كننده مورد نياز ) ممكن است تأثير مثبتي را ايجاد نكند بلكه باعث افزايش نفوذ پذيري نيز باشد (افزايش جمع شدگي و كاهش قليائيت محيط بتن ) .
مقاومت الكتريكي بتن حاوي ميكروسيليس به مراتب بالاتر از بتن هاي مشابه و بدون ميكروسيـليس مي باشد و اين امر نشانه خوبي براي دوام و نفوذ ناپذيري بيشتر در برابر يون كلر است .
بكارگيري ميكروسيليس بدون فوق روان كننده ها ميتواند باعث افت كيفي مقاومتي و دوام بتن گردد زيرا ميكرو سيليس توزيع مناسبي را در خمير سيمان نخواهد داشت و ممكن است ترك خوردگي و نفوذپذيري بيشتري را نيز بوجود آورد . لذا از اين نظر توصيه ميشود ميكرو سيليس بصورت دوغاب به بتن اضافه شود . براي اين كار لازم است فوق روان كننده به همراه بخشي از آب و همه ميكروسيليس به خوبي با يك همزن با دور بالا مخلوط شود و دوغاب مورد نظر بدست آيد .
ح ) حباب هواي عمدي :
بتن هاي حباب دار (Air Entrained Con. ) معمولا نفوذ پذيري كمتري در مقايسه با بتن هاي معمولي مشابه دارند زيرا حباب هاي ريز ايجاد شده ، موئينگي ها را تنگ يا قطع و مسدود مي نمايد . ميزان نفوذ آب و جذب آب را كم مي كند و دوام در برابر نفوذ كليـــه عوامل مضر شيميايي را بهبود مي بخشد . ميزان مناسب حباب و ريزي آن نقش عمده اي در اين رابطه دارد و بايد از ايجاد حباب مورد نياز و فاصله حباب ها در بتن مطمئن شد . خنكي بتن و هوا دقت در ساخت اين نـــــوع بتن مي تواند كمك موثري بر كيفيت و دوام آن داشته باشد .
طــ ) نوع سيمان :
تجربيات متعدد نشان مي دهد كه نوع سيمان تاثير قابل ملاحظه اي بر نفوذ يون كلر در خمير سيمان و بتن دارد . قبلا تصور ميشود كه براي محيط هاي حاوي وين سولفات و يون كلر قابل ملاحظه ، سيمان نوع 5 مناسب تر است در حاليكه تجربيات و تحقيقات نشان داد در اين گونه محيط ها سيمان نوع2 بهتر از سيمان نوع 5 مي باشد . سيمانهايي كه C3A كمي دارند باعث تحرك بيشتر يون كلر و نفوذ آن خواهند شد . سيمان نوع 5 معمولا" كمتر از 5 درصد C3A دارد ، در حاليكه سيمان نوع 2، بيشتر از 5 درصد و كمتر از 8 درصد مطلوبتر است . بهر حال سيمان نوع 1 با مقادير C3A بيشتر از 8 و تا حدود 15 درصد كاملا" مضر مي باشد و بتن آسيب پذير خواهد بود .
در مورد سيمان هاي مخلوط ( آميخته ) قبلا" بحث شد . در سيمان هاي آميخته معمولا" كلينكر سيمان پرتلند نوع 1 بكار مي رود . بديهي است اگر كلينكر سيمان نوع 2 بكار رود محدوديت هائي كه ذكر شد مرتفع ميگردد . برخي معتقدند كه وجود مقداري پوزولان بهمراه سيمان نوع 2 كيفيت آنرا از نظر دوام در برابر سولفاتها و نفوذ يون كلر چندان بهبود نمي بخشد .
در استانداردهاي موجود دنيا ( بويژه ASTM و ايران ) براي سيمان نوع 2 حداقل C3A مشخص نشده است كه اميدواريم در آينده حداقل 5 درصد C3A نيز قيد گردد تا وقتي سيمان نوع 2 در مناطق جنوبي كشور توصيه مي گردد با مشكل مواجه نشويم .
ي ) سن بتن و خمير سيمان :
هر چه از عمر خمير سيمان بگذرد بشرط وجود رطوبت ، هيدراسيون پيشرفت كرده و ژل بيشتري توليد مي شود و نفوذ پذيري بتن ( خمير سيمان ) كم مي شود . بديهي است نفوذ پذيري در برابر يون كلر نيز كاهش مي يابد بنابراين هر چقدر بتن را ديرتر رو يا رو با محيط كلردار قرار دهيم بهتر است اما بايد دانست از نظر اجرائي بهر حال دير يل زود بايد اين محدوديت را مرتفع نمود و افزايش مدت ، هزينه ها را بيشتر كرده و مشكلات اجرائي بوجود مي آورد . افزايش سن بهرحال تأثير مثبت خود را خواهد داشت .
ك ) نگهداري و عمل آوري بتن ( Cnring ) :
همانگونه كه در بخش قبلي اشاره شد پيشرفت هيدراسيون و تشكيل ژل و پر شدن فضاي موجود توسط اين مواد ، نفوذ پذيري را كاهش مي دهد. پيشرفت هيدراسيون نيازمند وجود رطوبت و دماي مناسب ( بالاتر از 0C5 ) مي باشد .اين دما معمولا" در سواحل جنوبي كشور فراهم است . محيط مورد نظر معمولا" داراي رطوبت مناسبي است و در اكثر روزها درصد متوسط رطوبت نسبي محيط از 50 درصد بيشتر مي باشد . وجود تابش آفتاب شديد و وزش باد ميتواند عمل آوري مناسب را با مشكل مواجه سازد لذا لازم است ضمن فراهم آوردن محيط مرطوب و بدون تابش آفتاب و وزش باد بويژه در روزهاي اوليه ، پيشرفت مطلوبي از هيدراسيون را باعث شويم . لازم به ذكر است كه در روزهاي بعد نيز با توجه به شرايط محيطي ، پيشرفت هيدراسيون قابل توجهي را شاهد خواهيم بود كه موجب كاهش نفوذ پذيري مي گردد .
ل ) دماي بتن در هنگام عمل آوري :
همانطور كه در بالا ذكر شد افزايش دما مانند هر واكنش ديگر سرعت واكنش هيدراسيون سيمان را بالا مي برد و مسلما" در سنين پائين تر درجه هيدراسيون بيشتري را خواهيم داشت . بنابراين به نظـــر مي رسد بالا بردن دماي نگهداري و عمل آوري بتن مي تواند موجب كاهش نفوذ پذيري شود . بايد گفت هرچند در سنين اوليه چنين امري صحيح است اما در دراز مدت و در مقايسه با بتن عمل آوري شده در دماي كمتر ، نفوذ پذيري بتن بيشتر خواهد بود .
بهرحال گاه شرايط ساخت ايجاب مي كند كه مقاومت بيشتري را در زمان كوتاهتري بدست آوريم اما بايد بدانيم در دراز مدت افزايش نفوذ پذيري را بدنبال دارد . حاصل تجربيات موجود محدود كردن دماي عمل آوري در آئين نامه هاي اروپائي است . توجه مي شود در بتن هاي بدون پوزولان و سرباره ، دماي بتن در عمل آوري به 0c55 و دماي بخار در محيط به 0c 65 محدود گردد . در بتن هاي حاوي پوزولان و سرباره مي توان از اين مقادير تجاوز نمود .
م ) دماي بتن در هنگام ريختن و گيرش آن :
مسلما" هر چه دماي بتن به هنگام ريختن و تا زمان گيرش بيشتر باشد گيرش زودتر حاصل مي شود و مقاومت بيشتري در زمان كوتاه تر حاصل مي گردد . تجربه نشان ميدهد كه نفوذ پذيري بتني كه با دماي بيشتر ريخته شده است بيشتر از بتني است كه در دماي كمتر ريخته و خود را گرفته است . براي اين امر دلائل مختلفي ارائه شده است كه عمدتا" به رشد بلورهاي هيدرات حاصل از هيدراسيون در دماي بالا اشاره دارند و نفوذ پذيري بيشتر را باعث مي شود . اغلب آئين نامه هاي معتبر دنيا دماي بتن را در هنگام ريختن و تا زمان گيرش محدود مي نمايند . اين محدوديت بسته به نوع آئين نامه 28 تا 32 درجه سانتي گراد است . آبا در تجديد نظر اول دماي 30 را به 0c 32 تبديل نموده است .
در محيط هاي گرم سواحل جنوبي كشور ، دماي بتن ساخته شده در اغلب روزهاي سال بويژه در ساعات گرم روز بيش از 30 درجه است و تا هنگام ريختن و گيرش معمولا" بيش از 32 درجـه ميباشد كه امري مردود است و متأسفانه رايج مي باشد .
ن ) گيرش سيمان و كاركردن با آن :
بهرحال دير يا زود خمير سيمان ( بتن ) در شرايط محيطي سرد يا گرم دچار گيرش ميشود زيرا هيدراسيون در حال انجام است و مسلما" در هواي گرم ، بتن خيلي سريعتر مي گيرد . كار كردن با بتني كه به مرحله گيرش اوليه رسيده است ميتواند آثار سوئي از قبيل كاهش مقاومت و دوام و افزايش نفوذپذيري را بدنبال داشته باشد . همانگونه كه اگر با ملات گچ زنده كار كنيم و آن را ورز دهيم مقاومت و دوام آن كاهش مي يابد و خمير سيمان نيز به همين صورت خواهد بود .
در هواي گرم بسيار اتفاق مي افتد كه بتن به مرحله گيرش اوليه برسد كه مسلما" بمراتب سفت تر از حالت ابتدائي مي شود . بهمزدن بتن در اين حالت كمي شلي بوجود مي آورد و مصرف كنندگان غالبا" به اين حربه متوسل مي شوند . بدتر از آن وقتي است كه براي شل كردن بتن در اين هنگام به آن آب اضافه مي كنيم و نسبت آب به سيمان را هم بالا مي بريم و خسارت را دو چندان مي كنيم . ساخت بتن بصورت خنك ، استفاده از سيمانهاي كندگيرتر، مصرف افزودنيهاي كندگير ، بكارگيري عيارسيمان كمتر و . . . مي تواند زمان گيرش را طولاني تر كند . بهر حال تسريع در عمليات حمل و نقل ، ريختن، تراكم مي تواند باعث شود به مرز گيرش اوليه بتن نرسيم و نفوذ ناپذيري بتن تضمين گردد .
س ) پرداخت سطح بتن و آب انداختن :
در پرداخت سطح بتن مشكل اصلي آب انداختن آن مي باشد . آب انداختن يا رو زدن آب ، نسبت آب به سيمان بخشهاي فوقاني را افزايش مي دهد . پرداخت سريع سطح بتن قبل از آب انداختن و همچنين پرداخت سطح بتن بلافاصله پس از آب انداختن موجب مي شود يك لايه ضعيف و با نسبت آب به سيمان بالا و شديدا" نفوذ پذير را در سطح بتن داشته باشيم . نفوذ يون كلر و حمله مواد مضر و مزاحم همواره از سطح بتن آغاز مي شود و به عمق مي رسد . اگر اين بخش سطحي بويژه تا نزديكي ميلگرد نفوذ پذير و ضعيف باشد زمان شروع خوردگي زودتر آغاز مي شود و آهنگ خوردگي نيز سريعتر ميگردد . بنابراين بايد سعي شود پس از ايجاد پديده آب انداختن ، اجازه دهيم آب رو زده تبخير شود و يا زدوده گردد و سپس با ماله چوبي و نهايتا" در صورت لزوم با ماله فلزي يا لاستيكي سطح را پرداخت و ليسه اي نمائيم . ليسه اي كردن صحيح و بدون افزايش آب به سطح بتن و يا بدون اضافه كردن پودر سيمان به آب رو زده مي توان لايه اي نازك اما نفوذ ناپذيرتر از ساير قسمتهاي داخلي را بوجود آورد و مانع نفوذ راحت و سريع مواد مضر بويژه يون كلر گردد .
ع ) مصرف افزودنيهاي مختلف شيميايي و الياف :
در بخشهاي قبلي با علل مصرف افزودنيها به اجمال و در پرده بحث هاي مربوط به عوامل موثر بــر نفوذ پذيري بتن آشنا شديم . مصرف مواد روان كننده ، كندگير كننده ، زودگير كننده ، آب بند كننده و نم بند كننده ، منبسط كننده ، حبابزا ، مواد پليمري معمولا" در كشور ما مشاهده مي شود . مصرف مواد ضد خوردگي نيز به تازگي آغاز شده است . هر چند الياف را افزودني قلمداد نمي نمائيم اما بهرحال در اين بخش به اثر آنها بر بتن مي پردازيم .
مواد روان كننده ممكن است براي افزايش كارآئي و يا كاهش نسبت آب به سيمان وثابت نگهداشتن كارآئي يا تركيبي از اين دو بكار رود كه حسب نوع استفاده گاه به اين مواد كاهش دهنده ( تقليل دهنده ) آب بتن نيز مي گويند . مصرف اين مواد براي ساخت بتن هايي با نسبت آب به سيمان كمتر از 45/0 و حتي كمتر از 4/0 تقريبا" الزامي است و بايد از اين مواد بصورت صحيح استفاده نمود .
جايگاه مصرف مواد كندگير كننده نيز قبلا" تشريح شد كه معمولا" در مناطق گرم و يا قطعات ضخيم (بتن حجيم و نيمه حجيم ) و همچنين در بتن ريزي زير آب با لوله ترمي بكار گيري آنها مطلوب و اكثرا" الزامي است . خوشبختانه اغلب روان كننده ها ، كندگير نيز مي باشند و مصرف مواد روان كننده كندگير مي تواند در ساخت بتن سهولت بوجود آورد .
مواد زودگير كننده در هواي سرد بعنوان ضد يخ بكار مي رود . در هواي گرم معمولا" كمتر بــــــكار مي رود اما ممكن است به دلائلي نياز به گيرش سريعتر و يا افزايش مقاومت زود هنگام داشته باشيم .
بهر حال مصرف مواد زود گير كننده در هواي گرم بايد در قطعات نسبتا" نازك و با احتياط انجام شود .
مواد آب بند كننده و نم بند كننده اغلب مي تواند باعث كاهش نفوذ پذيري بويژه در برابر آب گردد اما بايد دانست همانگونه كه هر ماده آب بند الزاما" نم بند نيست . اين گونه مواد الزاما" باعث كاهش نفوذ يون كلر نمي گردند و بايد آزمايشهاي مخصوصي بر روي آنها انجـــــــام داد كه معمولا" پر هزينه و وقت گير است لذا بايد موادي را مصرف كرد كه قبلا" در كاهش نفوذ يون كلر عملا" موثر بوده اند و امتحان خود را پس داده اند .
مواد منبسط كننده (انبساط زا ) اغلب در كارهاي تعميراتي و يا تزريق ملات و دوغاب به زير صفحه كف ستون و يا محلهاي مشابه بكار مي رود . بهرحال در اغلب اوقات اين مواد ممكن است اثر مثبتي را بر كاهش نفوذ يون كلر داشته باشند اما همواره نميتوان چنين انتظاري را از اين مواد داشت . اغلب مواد انبساط زا كه در ايران مصرف مي شود پايه پودر آلومينيوم را دارند و حباب و گاز توليد مي كنند كه انبساط جزئي در بتن بوجود مي آورند . در هواي گرم ممكن است حباب ها بزرگ شده و از بين بروند و نتيجه مثبتي از نظر انبساط و كاهش نفوذ پذيري عملا" بدست نيايد . مصرف مواد انبساط زا با پايه اكسيد آهن خشك (بدون آب ) مي تواند در اين شرايط مثمرثمرتر باشد .
در مورد ايجاد حباب عمدي با حبابزاها قبلا" بحث شد و اثر آنها روشن گرديد بهر حال لازم به ذكر است كه مصرف اين مواد در هواي گرم با مشكل همراه است و گاه اثر مثبت حاصل نمي گردد و نتايج منفي نيز ممكن است ببار بياورد لذا بايد همواره از بتن خنك تر از 25 و در هواي خنك از اين مواد استفاده كرد تا نتيجه مناسب حاصل گردد .
مواد پليمري مانند لاتكس اكريليكي يا SBR ( بوتادين استيريـــــن ) و يا مواد مشابه در داخل بتن مي تواند به آب بندي و نم بندي منجر شود همچنين معمولا اين مواد مانند نفوذ يون كلـــــــــر نيز مي گردند اما مصرف آنها هزينه گزافي را به پروژه تحميل مي كند لذا از اين مواد بصورت محدود و در مناطق كم وسعت و تعميرات استفاده ميشود .
مواد ضد خوردگي مي تواند در داخل بتن مصرف شود . مصرف اين مواد امروزه به تدريج گستـــــرش مي يابد برخي نمكها مانند نيتريت كلسيم امروزه كاربرد وسيعي يافته است . اين مواد شروع خوردگي را به تاخير انداخته و آهنگ خوردگي را كند مي كنند . در ايران هنوز مصرف اين مواد رايج نشده است.
اطلاعات كمي در مورد اثر مصرف الياف در بتن از نظر ايجاد دوام در برابر خوردگي وجود دارد . الياف پليمري و اليـــــــاف فولادي از الياف پر مصرف هستند . وجود اين الياف معمولا" تركهاي ناشي از جمع شدگي را به حداقل مي رساند لذا مي توان انتظار داشت كه نفوذ پذيري بتن نيز كاهش يابد هر چند بهبودي در كيفيت خمير سيمان بوجود نمي آورد . برخي الياف فولادي را يك نوع قرباني براي ميلگردهاي مدفون در بتن منظور و محسوب مي نمايند . بهر حال مصرف الياف در ايران بمنظور مقابله با نفوذ يون كلر و جلوگيري از خوردگي زودرس توسعه نيافته است و مستلزم تحقيقات وسيعتــــري مي باشد .
q ضخامت (پوشش ) بتن روي ميلگردها :
مواد مضر بويژه يون كلر براي رسيدن به ميلگردها بايد از پوشش بتني روي آن بگذرد . تجربه نشان داده است كه زمان رسيدن يون كلر به ميلگردها تابع تواني از ضخامت است ( مثلا" مجذور ضخامت ) بنابراين اگر مثلا" ضخامت پوشش دو برابر شود زمان شروع خوردگي 4 برابر مي گردد . مدلهاي مختلفي براي اين امر ارائه شده است كه معمولا" شباهت هاي عمده اي دارند .
در اجرا بايد سعي شود پوشش مورد نظر ايجاد شود . آئين نامه هاي معتبر در محيط هاي خورنده پوشش هاي 50 تا 90 ميلي متر را براي قطعات مختلف توصيه كرده اند . افزايش ضخامت پوشش روي ميلگردها بويژه در قطعات خمشي مي تواند موجب ترك خوردگي شود اما چاره خاصي تا كنون براي اين امر انديشيده نشده است .
براي ايجاد اين پوشش گاه لقمه و خرك استفاده ميشود . لقمه بايد با دوام بوده و نفوذ ناپذيري مناسبي در برابر يون كلر داشته باشد . ترجيحا" بكارگيري لقمه هاي بتني با نسبت آب به سيمان مساوي يا كمتر از بتن اصلي توصيه مي شود . استفاده از لقمه هاي پلاستيكي نيز كاربرد و سيعي يافته است هر چند برخي از علماء تكنولوژي بتن با استفاده از اين لقمه ها مخالفند و مشاهدات آنها حاكي از تأثير منفي اين نوع لقمه بر خوردگي ميلگردها مي باشد اما آئين نامه ها منعي را در ايـــن رابطه قيـــد ننموده اند .
يکی از مشکلات عمده اجرائی وجود سيم آرماتوربندی در پوشش بتنی روی ميلگردهاست که موجب تسريع در شروع خوردگی ميگردد . توصيه می شود سر سيم در بخش داخلی بتن قرار گيرد .
استفاده از قطعات مدفون فولادی نيز مشابه ميلگردهاست . اگر مجبور شويم اين قطعات را در قسمتهای سطحی قرار دهيم بايد آنها را در برابر خوردگی محفوظ نمائيم . حفاظت ميلگرد بتن در برابر خوردگی عمدتا" بدليل قرار گيری در محيط قليائی و با PH بيشتر از 2/11 و تا حدود 13 می باشد . بنابراين محيط قليائی بتن بهترين محافظ است . معمولا" خوردگی در قطعات مدفون که قسمت خارج از بتن دارند در منطقه مــرز مشترک سطح بتن و قطعه فولادی ( ميلگرد ) اتفاق می افتد و گسترش می يابد .
q ترکهای سطحی بتن و درزها :
ترکــهای سطحی بتن بدلائل مختلف ايجاد می شود . علت عمده ترکــهای سطحی جمع شدگی بتن بدليل تبخير ، گيرش يا کمبود رطوبت می باشد . بتن هائی با جمع شدگی زياد مستعد ترک خوردگی هستند بويژه اگر ميلگردهای موجود نتواند جلوی ترک خوردگی را بگيرد . استعداد جمع شدگی بتن دلائل مختلفی دارد که قبلا" بدان اشاره شده است اما عامل تبخير و يا کاهش رطوبت در زمان گيرش و يا پس از کسـب مقاومت ميتواند به ترتيب به جمع شدگی خميری ، جمع شدگی خود به خود و جمع شدگی ناشي از خشک شدگی منجر گردد .
کاهش دمای بتن ، کاهش دمای هوا ، کاهش سرعت وزش باد و افزايش رطوبت نسبی محيط ، کاهش تابش آفتاب ميتواند به کاهش تبخير و ترک خوردگی مربوط به جمع شدگی خميری ناشی از آن منجر شود . شروع نگهداری رطوبتی در اسرع وقت نيز عامل موثری در کاهش ترکهاست . توصيه می شود پس از ايجاد ترکها و تا زمانی که هنوز بتن کاملا" خود را نگرفته است با اعمال فشار و ضربه توسط ماله ترکها را مجددا"ببنديم .
برخی اوقات ترکها در اثر عدم تعبيه درزهای کنترل ( انقباض ) و يا درزهای انبساط و حتی عدم تعبيه درزهای اجرائی در محل صحيح حاصل می گردد .
نفوذ يون کلر از محل ترکها و درزهائی که بخوبی اجرا نشده اند براحتی انجام می شود و به زمان زيادی نياز ندارد و لذا شروع خوردگی بسيار زود هنگام خواهد بود .
معمولا" از محل های نفوذ يون کلر ، درزهای اجرائی بد اجرا شده و همچنين درز سرد که در اثر اجراء غلط حاصل می شود می باشد . محل درز اجرائی بايد آماده سازی و زبر شود ، سپس اشباع با سطح خشک گردد و با ريختن بتن يا ملات مناسب واسطه ( بويژه در سطوح افقی ) بتن ريزی ادامه يابد . عدم اجراء صحيح می تواند درز اجرائی را به محل مناسبی برای نفوذ يون کلر تبديل نمايد .
درز سرد Cold Joint) ) وقتي حاصل می گردد که در هنگام بتن ريـــزی ، لايه زيرين ( قبلی ) دچار گيرش شده باشد . اين اتفاق معمولا" در شرايط هوای گـرم به وفور مشاهده می شود . زمان گيرش کوتاه ، ضخامت لايه بتن زياد ، قدرت توليد و حمل بتن کم و گستردگی سطح بتن ريزی از جمله عواملی است که به ايجاد درز سرد می انجامد . عدم توجه به اين امر و ساماندهی حساب نشده کارگاه و وسايل ساخت وحمل و ريختن بتن بسيار رايج بوده و آفت بزرگی برای بتن ريزی ها در کشور ما قلمداد می شود . افزايش زمان گيرش بتن با بکار گيری سيمانهای ديرگيرتر ، کاهش دمای بتن ، بکار گيری مواد کندگيرکننده و کاهش دمای مجاور حاصل می گردد . کاهش ضخامت لايه به نحوی که مغايرتی با آئين نامه ها و اصول اقتصادی اجــــرائی نداشته باشـد از جملـه راه حلهاست . در نهايت افزايش توان ساخت وحمل و ريختن و تراکم بتن می تواند به اين مشکل خاتمه دهد . درز سرد يکی از بهترين محلها برای نفوذ يون کلر می باشد و شايد با ترکهای موجود از اين نظر برابری کند .
q نوع ميلگردها و شرايط سطحی آن :
بطور کلی برخی فولادها برای خوردگی مستعدتر هستند . فولادهای پر مقاومت ، فولادهای سرد نورد شده و فولادهای گرم نورد شده و سرد اصلاح شده ( مانند ميلگردهای سرد اصلاح شده بروش پيچاندن) از جمله فولادهايی هستند که سريعتر دچار خوردگی می شوند . ميلگردهائی با مقاومت کم تا متوسط به ترتيب دارای استعداد کم تا زيادتر می باشند . بهرحال چون اکثر فولادهای مصرفی در پروژه های معمول در ايران تا هستند بايد گفت استعداد خوردگی متوسطی را از اين نظر شاهد هستيم . اگر ميلگرد در اثر اصلاح سرد حاصل شده باشد مسلما" آسيب پذيرتر خواهد بود .
محلهای خم شده ميلگرد به نوعی دارای خواص ميلگرد سرد نورد شده يا سرد اصلاح شده هستند . در محيط کارگاهــــها شاهد زنگ زدگی سريعتر اين محلهای خم شده هستيم . ترک در محل خم موجب می شود زنگ زدگی ، خيلی سريع ميلگرد را از بين ببرد .
همواره اين سؤال مطرح می شود که زنگ روی ميلگردها چه نقشی را در زنگ زدگی آتی در بتن ايفا می کند . وقتی بتن اطراف ميلگرد را می گيرد اعتقاد بر اين است که يک لايه انفعالی از اکسيد آهن ايجاد می شود که مانع خوردگی در محيط قليائی ميگردد . عواملی که مانع ايجاد اين لايه انفعالی و تماس ميلگرد با محيط قليائی بتن شود راه برای خوردگی هموار می نمايد . زنگ زدگی زياد به نحوی که نتوان با ناخن آنرا از سطح ميلگرد زدود مانع تشکيل لايه انفعالی می گردد . مسلما" زنگ زدگی در حد پوسته شدن نيز چنين است و باعث خوردگی در بتن ميشود .
وجود موانعی مانند رنگ های معمولی ، ضد زنگ ، روغن ها ، دوغاب و ملات سيمان سخت شده در اثر برخورد اين مواد به ميلگردها ، آب و يخ در اطراف ميلگرد ، جمع شدن آب در زير ميلگردها در اثر رو زدن آب ، قير علاوه بر اينکه مانع چسبندگی و اتصال خوب با بتن ميشود موجب زنگ زدگی آن در داخل بتن می گردد .
رنگ های خاص مانند اپوکسی ، پوشش گالوانيزه و برخی پوشش های خاص می تواند به نوعی مانند خوردگی ميلگردها گردد . يکی از راههائی که امروزه بدان توجه می شود استفاده از ميلگردهای فولادی مانند ضد زنگ هستند . با بکارگيری اين فولادها و يا فولادهای دارای پوشش خاص می توان ضخامت پوشش روی ميلگرد را کاهش داد و عمر سازه را نيز بالا برد . عليرغم گرانی ميلگردهای فولادی ضد زنگ برخی معتقدند که استفاده از آنها اقتصادی و مقرون به صرفه است .
q پوشش سطحی روی بتن :
يک راه حل برای کاهش نفوذ يون کلــــــر در بتن بويژه در هنگامی که با بتن های مشکوک به ضعف ( نفوذ پذير بودن ) مواجه هستيم استفاده از پوشش سطحی بر روی بتن می باشد .
پوشش های سطحی دارای انواع مختلفی هستند . دسته اول ايجاد يک پوشش رنگ مانند بر روی بتن مي نمايند مانند اپوکسی ها ، دسته دوم هم مــوادی هستند که سوراخ های سطحی را تا مقدار زيادی مسدود و پر می کنند ( مانند مواد سيمانی دارای پليمر ) ، دسته سوم آنهائی هستند که بدون پر کردن ريزه سوراخهای سطحی بتن جهت جريان رطوبت را معکوس می نمايند و بجای اينکه رطوبت حاوی يون کلر به داخل بتن نفوذ کند رطوبت داخل بتن به خارج منتقل ميشود که اصطلاحا" به آنها مواد قابل تنفس می گويند ( مانند Siloxan – Silan ) .
برخی شرکت ها مدعی هستند موادی را توليد کرده اند که می تواند چندين سانتی متر به داخل بتن نفوذ کرده و ريزه سوراخها را پر نمايد وآنرا آب بندی کند . هرچند اين ادعاها اغراق آميز و توسط مجامع علمی مستقل تأئيد نشده است اما ممکنست اين امر در آينده اثبات و يا رد شود .
q پوشش حفاظتی روی ميلگردها :
جدا کردن ميلگرد از محيط و عايق سازی آن از نظر تماس با عوامل خورنده ( هوا ، رطوبت و يون کلر ) يکی از راه حلهای جلوگيری از خوردگی زودرس و با دوام کردن بتن مسلح می باشد . بکارگيری اپوکسی ، اپوکسی غنی شده با روی و ساير مواد مناسب ديگر از نوع پوشش های حفاظتی می باشند .
اپوکسی ها روی ميلگردهای عاری از رنگ پاشيده يا ماليده شوند در حاليکه برخی مواد پوششی نيازی به زنگ زدائی سطح ميلگرد ندارند .
برخی مواد مانند اپوکسی بايد به صورت کامل و بدون نقص استفاده شوند . در بستن ميلگردها و خمکاری ممکنست برخی بخشها فاقد اپوکسی شوند که موجب خوردگی شديد و موضعی می گردد . در حاليکه برخی مواد ديگر حتی اگر دارای نقص باشند ( مثل فولاد گالوانيزه ) در نزديکی محل نقص بازهم فولاد تا حدود زيادی از زنگ زدگی مصون می باشد .
اپوکســـــی های غنی شده با روی ، عايق الکتريکی نيستند لذا در تعميرات زمانی که ميلگردهای اپوکسی دار در کنار ميلگردهای بدون پوشش قرار می گيرند کاتد و آند در روی دو نوع ميلگرد تشکيل نگردد زيرا اين پوششها 90 تا 95 درصد حاوی روی هستند .
q شرايط محيطی :
خوردگی ميلگردها يک فرآيند شيميائی و يا بهتر است بگوئيم الکتروشيميائی است . مانند ساير فرآيندهای شيميائی و الکترو شيميائی ، اين فعاليت تابع شرايط محيطی بويژه دمــــای محيط و بتن می باشد . در هوای گرم اين فعاليت تشديد می گردد . رطوبت لازمة خوردگی است يون OH نقش مهمی را در خوردگی و تشکيل هيدروکسيد آهن بازی ميکند و آب موجود نقش الکتروليـــت را بازی می کند و موجب تحريک يونی نيز می شود . به همين دليل مقاومت الکتريکی بتن مرطوب و اشباع بمراتب کمتر از بتن خشک شده در هوا و آون است . البته اشباع بودن دائمی باعث کاهش نفوذ اکسيژن می گردد و صرفا" مقدار کمی اکسيژن حل شده در آب ، به درون خمير سيمان ( بتن ) راه می يابد . در يک محيط خشک خوردگی عمـــلا" اتفاق نمی افتد . همچنين بدون وجود اکسيژن ، زنگ زدگی ميلگردها امکان پذير نيست . نفوذ اکسيژن معمولا" بعنوان نفوذ هوا در اين مـــــوارد شناخته می شود . هر چند گاز CO2 هوا نيز عامل کربناسيون خمير سيمان سخت شده و تازه ميگردد ولی در محيط خورنده نقش اکسيژن چشمگيرتر است . بهرحال بايد گفت نفوذ CO2 بهمراه رطوبت موجود در خمير سيمان عامل کربناسيون می باشد . عمل کربناسيون بدليل کاهش قليائيت محيط و ناپايداری بلورهای ژل ( C_S_H ) صورت مي گيرد .كاهش PH در محيط قليائی به خودی خود استعداد خوردگــی را افزايش می دهد بنابراين در برخی موارد عامل خوردگی ميلگردها را کربناسيون بتن می دانند .
وقتی بتن کاملا" غرقاب است و معمولا" از آب دريا خارج نمی شود اکسيژن زيادی برای زنگ زدگی ميلگردها در محيط بتن حضور نخواهند داشت و خوردگی با تأخير قابل ملاحظه و سرعت کـم اتفاق می افتد . به همين دليل آئين نامه ها حداکثر نسبت آب به سيمان بتن مغروق در آب دريـا را 45/0 می دانند در حاليکه در ساير شرايط در محيط خورنده اين حداکثر به 4/0 محدود می شود .
بالاتر بودن يون کلر در محيط اطراف بتن ، نشت بيشتر آنرا بداخل خمير سيمان و بتـن ميسر می سازد که امری بديهی و طبيعی قلمداد می شود . بهرحال برخی معتقدند که ساير شرايط محيطی مانند وجود سولفات می تواند باعث نفوذ بيشتر يون کلر گردد و بتن مدفون در خاک مرطوب حاوی سولفات و يون کلر شرايط بدتری نسبت به بتن مغروق در آب دريای شور دارد که يک علت آن را نيز می توان وجود اکسيژن و کاملا" اشباع نبودن بتن دانست .
بهرحال آزمايشها و تجربيات نشان می دهد برای شروع فعاليت خوردگی و ادامه يافتن آن نياز به ميزان خاصی از يون کلر در محيط قليائی اطراف ميلگرد مدفون در بتن داريم . اين ميزان يون کلر از 25/0 درصد وزن سيمان بتن تا 4/0 قيد شده است و در مورد آن در منابع مختلف با توجه به تجربيات و مشاهدات گوناگون اختلاف نظر وجود دارد . اما اکثرا" مقدار 35/0 تا 4/0درصد را ذکر می کنند که آستانه يون کلر برای خوردگی نام دارد . اين مقدار را با مقادير مجاز يون کلر در بتن اوليه و تازه نبايد اشتباه گرفت .
وزش باد می تواند باعث نفوذ يون کلر موجود در هوا بويژه در سمت خاص گردد .
تری و خشکی مکرر مانند آنچه در منطقه جذر و مد و يا در محلی که در معرض پاشش آب دريــــا می باشد به شدت برخوردگی ميلگردها تأثير می گذارد و آنرا تشديد می کند . افزايش غلظت نمکها در اين منطقه و در اختيار قرار گرفتن رطوبت و اکسيژن می تواند از علل تشديد کننده آن باشد .
q وجود يون کلر در بتن اوليه و مصالح مصرفی :
برای اينکه خوردگی را به تأخير بياندازيم لازم است مقدار يون کلر محلول در آب موجود در بتن اوليه بويژه در مناطق خورنده و برای بتن مسلح از 15/0 درصد وزن سيمان بتن کمتر باشد . اين مقدار بايد با تعيين يون کلر پودر بتن حاصله از نمونه 28 روزه نگهداری شده در آزمايشگاه و در تانک آب استاندارد بدست آيد . آبا اجازه داده است تا از جمع مقادير يون کلر موجود در مصالح ( سنگدانه ، آب و سيمان ) درصد يون کلر بتن نيز بدست آيد ( مانند BS )
بهرحال هر چند از اين حد فاصله بگيريم زمان شروع خوردگی را به تعويق می اندازيم . حداکثر مجاز ميزان يون کلر مصالح ( سنگدانه و آب ) در استاندارد ISIRI 302 ايران ( تجديد نظر مرداد 81 ) و آبا قيد شده است اما مهم آن است که سر جمع آن از مقدار مورد نظر تجاوز نکند .