خوردگی ساختمان

علل فرسودگي وتخريب سازه هاي بتني
مقدمه:
از آن جا كه خوردگي يك پديدة مخرب در ساختمان مي باشد در جوامع امروز بيش از پيش مورد توجه مهندسين ومعماران طراح مي باشد ودرس خوردگي ساختمان كه درسي اختصاصي براي دانشجويان رشته عمران _مرمت است كاملا دانشجويان را با مسائل مخربي ومرمتي ساختمان آگاه ساخته وبسيار مفيد است لذا از تلاش هاي آن استاد گرامي در مراكز آموزش عالي كشور كه خود گوياي بار علمي غني در زمينه علم مهندسي عمران مي باشد كمال تشكر وقدرداني را مي شود واميد كه با بهره گيري هر چه بهتر از حضور آن استاد بزرگواردرآينده اي نه چندان دور با داشتني ايراني آباد وسربلند در زير پرچم سه رنگ جمهوري اسلامي گوشه اي هر چند كوچك از زحمات شما استاد عزيز را جبران نمائيم .

بخش اول : خوردگي بتن
۱٫ علل فرسودگي وتخريب سازه هاي بتني
(CAUSES OF DETERIORATIONS )
علل مختلفي كه باعث فرسودگي وتخريب ساز هاي بتني مي شود همراه با علائم هشدار دهنده ديگري كه كار تعميرات را الزامي مي دارند در نخستين بخش از تحقيق مورد بررسي وتحليل قرار مي گيرند :

۱-۱ نفوذ نمكها
(INGRESS OF SALTS)
نمكهاي ته نشين شده كه حاصل تبخير ويا جريان آبهاي داراي املاح مي باشند وهمچنين نمكهايي كه توسط باد در خلل وفرج وتركها جمع مي شوند . هنگام كريستاليزه شدن مي توانند فشار مخربي به سازه ها وارد كنند كه اين عمل علاوه بر تسري وشديد زنگ زدگي وخوردگي آرماتورها به واسطه وجود مكهات . تر وخشك شدن متناوب نيز مي تواند تمركز نمكها را شدت بخشد زيرا آب داراي املاح پس از تبخير املاح خود را به جا مي گذارد .

۱-۲- اشتباهات طراحي
(SPECIFICATIONERRORORS)
به كارگيري استانداردهاي امناسب ومشخصات فني غلط در رابه با انتخاب مواد روشهاي اجرايي وعملكرد خود سازه مي تواند ب خرابي بتن منجر شود . به عنوان مثال استفاده از استانداردهاي اروپايي وآمريكايي جهت اجراي پروژه هايي در مناطق خليج فارس ، جايي كه آب وهوا ومواد ومصالح ساختماني ومهارت افراد متفاوت با همه اين عوامل در شمال اروپا وآمريكاست، باعث مي شود تا دوام وپايايي سازه هاي بتني در مناطق ياد شده كاهش يافته ودر بهره برداري از سازه نيز با مسائل بسيار جدي مواجه گرديم .
۱-۳- اشتباهات اجرايي

(CON STUCTION ERRORS )
كم كاريها آ اشباهات ونقصهايي كه به هنگام اجراي پروژه ها رخ مي دهد ممكن است باعث گرد تا آسيبهايي چون پديده ي لانه زنبوري ، حفره هاي آب انداختگي جداشدگي ، تركهاي جمع شدگي ، فضاهاي خالي اضافي يا بتن آلوده شده ، به وجود آيد كه همگي آنها به مشكلات جدي مي انجامند .
اين گونه نقصها واشكالات را مي توان زاييده ي كارائي در جه ي فشردگي سيستم عمل آوري ،آب مخلوط آلوده ، سنگدانه هاي آلوده و استفاده غلط از افزودنيها به صورت فردي ويا گروهي دانست .

وجود كلريد آزاد در بتن مي تواند به لايه ي حافاظتي غير فعالي كه در اطراف آرماتورها قرار دارد آسيب وارد نموده وآن را از بين ببرد .
خوردگي كلريدي آرماتورهايي كه درون بتن قرار دارند ، يك عمل الكتروشيميايي است كه بنا به خاصيتش ، جهت انجام اين فرايند ، غلظت مورد نياز يون كلريد ، نواحي آندي وكاتدي ، وجود الكتروليت ورسيدن اكسيژن به مناطق كاتد در سل (CELL) خوردگي را فراهم مي كند .

گفته مي شود كه خوردگي كلريدي وقتي حاصل مي شود كه مقدار كلريد موجو در بتن بيش از ۶/۰ كليوگرم درهرمتر مكعب بتن باشد . ولي اين مقدار به كيفيت بتن نيز بستگي دارد .
خوردگي آبله رويي حاصل از كلريد مي تواند موضعي وعميق باشد كه اين عمل در صورت وجود يك سطح بسيار كوچك آندي ويك سطح بسيار وسيع كاتدي به وقوع مي پيوندد كه خوردگي آن نيز با شدت بسيار صورت مي گيرد از جمله مشخصات (FEATURES) خوردگي كلريدي ، مي توان موارد زير را نام برد :

(الف) هنگامي كه كلريد در مراحل مياني تركيبات (عمل وعكس العمل ) شيميايي مورد استفاده قرار گرفته ولي در انتها كلريد مصرف نشده باشد .
(ب) هنگامي كه تشكيل همزمان اسيد هيدروكلريك ، درجه PH مناطق خورده شده را پايين بياورد . وجود كلريدها هم مي تواند به علت استفاده از افزودنيهاي كلريد باشد وهم مي تواند ناشي از نفوذ يابي كلريد از هواي اطراف باشد .

فرض بر اين است كه مقدار نفوذ يونهاي كلريي تابعيت از قانون نفوذ FICK دارد . ولي علاوه بر انتشار (DIFFUSION)به نفوذ (PENETRATION)كلريد احتمال دارد به خاطر مكش موئينه (CAPILARY SUCTION) نيز انجام پذيرد .
۱-۵-حملات سولفاتي (SULPHATE ATTACK)
محلول نمكهاي سولفاتي از قبيل سولفاتهاي سديم ومنيزيم به دو طريق مي توانند بتن را مورد حمله وتخريب قرار دهند. در طريق اول يون سولفات ممكن است آلومينات سيمان را مورد حمله قرار داده وضمن تركيب ، نمكهاي دوتايي از قبيل : ETTRINGITE , THAUMASITE توليد نمايد كه در أب محلول مي باشند . وجود اين گونه نمكها در حضور هيدروكسيد كلسيم ، طبيعت كلوئيدي (COLLOIDL) داشته كه مي تواند منبسط شده وبا از دياد حجم ، تخريب بتن را باعث گردد . طريق دومي كه محلولهاي سولفاتي قادر به أسيب رساني به بتن هستند عبارتست از : تبديل هيدروكسيد كلسيم به نمكهاي محلول در آب مانند گچ (GYPSUM) ومير ابليت MIRABILITE كه باعث تجزيه و نرم شدن سطوح بتن مي شود وعمل LEACHINGيا خل وفرج دار شدن بتن به واسطه يك مايع حلال ، به وقوع مي پيوند.
۱-۶- علل ديگر

(OTHER CAUSES)
علل بسيار ديگري نيز باعث آسيب ديدگي وخرابي بتن مي شوند كه در سالهاي اخير شناسايي شده اند . بعضي از اين عوامل داراي مشخصات خاصي بوده وكاربرد بسيار موضعي دارند . مانند تاثير مخرب چربيها بر حاصله از عوارض مخرب فاضلابها ومورد استفاده قرار دادن سازه هايي كه براي منظورها ومقاصد ديگري ساخته شده باشند ، نه آنچه كه مورد بهره برداري است . مانند تبديل ساختمان معمولي به سردخانه ، محل شستشو ، انباري ، آشپزخانه ، كتابخانه وغيره . با اين همه اكثر آنها را مي توان در گروههاي ذيل طبقه بندي نمود :
(الف) ضربات وبارههاي وارده (ناگهاني وغيره ) در صورتي كه موقع طراحي سازه براي اين گونه بار گذاريها پيش بينيهاي لازم صورت نگرفته باشد .
(ب) اثرات جوي ومحيطي

(پ) اثرات نامطلوب مواد شيميايي مخرب
بتن حجيم : هر حجمي از بتن با ابعادي به اندازه كافي بزرگ كه نياز به تمهيداتي جهت جلوگيري از ايجاد تركهاي حرارتي دارد .
درك بتن حجيم كليد كنترل دما و در نهايت حفظ زمن وهزينه هاي مصرفي مي باشد.

مشخصات فني عموماً محدود كننده دماي بتن حجيم جهت جلوگيري از ترك حوردگ ومشكلات عديده دوام آن مي باشد . اين طور كه به نظر مي رسد دماي بتن حجيم بر اساس تجربه وبه طور دلخواه به صورت C57 به عنوان داكثر دماي مجاز بتن و C19 (F35) به عنوان حداكثر پيمانكار بايد تمام مشخصات فني ونيازمنديهاي آنرا بدون چون وچرا رعايت نمايد . ولي بدون درك صحيح وكامل از بتن حجيم نگهداري دماي بتن در ان محدوده تعيين شده كاري بسيار دشوار مي باشد .

اغلب اوقات در هر پروژه اي مشخصات فني آن ، به خوبي تمهيدات وسيعي را در جهت كنترل دما وپاسخگويي به نيازهاي آن مطرح كرده است . به هر حال ، چنانچه به اين موضوع توجه كافي نشود يا به خوبي درك نگردد . معين به مقدار قابل ملاحظه بيشتر است ، شده ومنجر به صدمه ديدن بتن وبه تاخير افتادن برنامه ساختماني خواهد شد . به علاوه در روند امروزي ، افزايش اندازه سطح مقطع بتن در نتيجه نياز به حداقل مقدار سيمان مصرفي زياد با نسبت آب به مواد سيماني پايين مي باشد وان نيز كنترل دماي بتن را چندين برابر دشوارتر مي نمايد . درك بتن حجيم كليد كنترل دما ودر نهايت حفظ زمان وهزينه هاي مصرفي مي باشد .

بتن حجيم چيست ؟
سوالي كه اغلب اوقات مطرح مي شود اين است كه به طور مشخص بتن حجيم به چه نوع بتني اطلاق مي شو . طبق آئين نامه موسسه بين المللي بتن Acl كميته R116 Acl تعريف بتن حجيم بدين گونه است هر حجمي از بتن با ابعادي به اندازه كافي بزرگ باشد كه نياز به تمهيداتي جهت جلوگيري از ايجاد تركهاي حرارتي كه در بتن حجيم بر اثر حرارت زايي حاصل از واكنش شيميايي هيدراسيون آب با سيمان وپيامد تغييرات حم شكل ميگيرد دارد از آنجايكه كه اين تعريف ازنظر تعدادي سازمانها كافي اطلاق نشده بنابراين تعريف هاي خود را از بتن حجيم مطرح نموده اند . به طور مثال بعضي ها آنرا بدين گونه تعريف نموده اند هر قطعه بتني كه بعاد آن حداقل بزرگتر از ۹۰ سانتي متر باشد بتن حجيم ناميده مي شود .طبق اين تعريف يك پي بتني با بزرگي ضخامت ۹۰ سانتي متر بتن حجيم خوانده نمي شود ، ولي يك پي بتني با بزرگي ضخامت ۱ متر بتن حجيم در نظر گرفته مي شود .