تخریب بتن ؛ راهنمای کامل آشنایی با تخریب بتن و عوامل موثر در آن
0

 تخریب بتن در حالت کلی تحت تاثیر عوامل زیادی است . این مواردشامل : آب اضافه در مخلوط بتن – طراحی نادرست -عدم تعبیه یا تعداد ناکافی درز -نقایص ساخت -تخریب سولفاتی -واکنش قلیایی سنگدانه ها -تخریب ناشی از سیکل انجماد و ذوب -تخریب در اثر سایش و فرسایش -آسیب های ناشی از پدیده کاویتاسیون -خوردگی شبکه آرماتور -قرار گرفتن در معرض اسید -ترک خوردگی – بارگذاری بیش از حد بر روی سازه.

در این مقاله قصد داریم تمامی عوامل تخریبی و تاثیر گذار در بتن را بررسی کنیم :

  • بتن چیست؟

بتن مخلوطی از سیمان (یا مشابه آن) ،آب و سنگدانه(معمولا شن وماسه یا سنگ شکسته) و البته گاهی افزودنی هایی برای بهتر کردن خواص بتن می باشد.بتن تازه بدلیل داشتن خاصیت خمیری میتواند در هر قالب مورد نظر ریخته شود. خواص بتن قابلیت سفارشی شدن را برای تقریبا هرنوع کاربرد و عملکردی و در طیف گسترده ای از محیط های گوناگون دارند.

بتن ماده ایست بسیار اقتصادی و درصورتیکه از مخلوطی مناسب و مرتبط با کاربرد موردنظر استفاده شود می تواند کارایی خود را تا سالها با کمترین نیاز به نگهداری حفظ کند. گستره ای از انواع گزینه ها مانند رنگ، بافت وجزییات معماری در دسترس اند تا کیفیت و زیبایی بتن افزایش یابد.

  • علل تخریب بتن چیست ؟

تخریب بتن به دلیل مشکلاتی که در بهره برداری و عمر مفید استفاده از بتن ایجاد می کند امر نامطلوبی می باشد و به همین دلیل شناخت ، پیشگیری و تعمیر آن بسیاری مهم می باشد.

از جمله مواردی که می توان برای علل تخریب بتن ذکر کرد می توان به موارد ذیل اشاره نمود :

  • آب اضافه در مخلوط بتن : استفاده از آب بیش از حد در مخلوط های بتن شایع ترین علت آسیب به بتن است. آب بیش از حد مقاومت بتن را کاهش می دهد ، مدت زمان کیورینگ و انقباض خشک را افزایش داده ، موجب افزایش تخلخل وخزش شده و مقاومت بتن در برابر سایش را کاهش می دهد. خسارت ناشی از آب اضافی می تواند به سختی قابل تشخیص باشد زیرا که معمولا این آسیب بوسیله خرابی های علت های دیگر پوشانده شده است. به عنوان مثال، ترک خوردگی ناشی از انجماد و ذوب ، رشد فرسودگی در اثر سایش، یا ترکهای جمع شدگی ناشی از خشک شدن، اغلب به عنوان آسیبهای بتن شناخته می شوند ، اما در واقعیت، آب اضافی باعث پایین آمدن دوام بتن شده که این خود به علل دیگر اجازه ی حمله به بتن را خواهد داد. در طول آزمایشات پرتوگرافی، گاهی اوقات می توان موارد شدید وجود آب اضافی دربتن سخت شده را از طریق حفرات مویینه آب یا حفره های آب در زیر سنگدانه های بزرگ شناسایی کرد. معمولا، بررسی گزارشات بچینگ ، سوابق طرح اختلاط و بازرسی های میدانی استفاده از بیش از حد از آب را در بتن آسیب دیده تایید می کنند. البته باید در نظر داشت، به هر حال ، آب اضافه شده به بتن در تراک میکسر در هنگام حمل به محل پروژه و یا به خود بتن طول عملیات بتن ریزی، غالبا مکتوب نشده و مستند نمی گردد.
    • تنها تعمیر دائمی بتن آسیب دیده به علت آب اضافی ، حذف و جایگزینی بتن است. با این حال، با توجه به میزان و ماهیت خسارت، تعدادی از روش های نگهداری و یا تعمیر می تواند درافزایش عمر سازه بتنی مفید باشد. اگر آسیب با تشخیص زودرس همراه بوده و عمق آسیب کم ( کمتر از 5/1 اینچ) است، استفاده از ترکیبات آب بندی بتن، مانند مواد جامد غلظت بالا( بیشتر از 15 درصد) الیگومریک alkyl alkoxy سیلوکسان یا سیستم های سیلان و یا سیستم مونومر methacrylic با وزن مولکولی بالا نفوذ آب را کاهش داده و مقاومت بتن در برابر چرخه ی انجماد و ذوب را بهبود بخشیده و تخریب بتن را کاهش می دهد. چنین سیستمی تعمیراتی نیازمند به برنامه بازبینی و تعمیر در فواصل زمانی 5 تا10 ساله است. بتن ریزی با چسب اپوکسی برای پیوند بتن قدیم به جدید برای تعمیر خسارت هایی که گستردگی آنها بین 5/1 تا 6 اینچ به داخل بتن تخمین زده می شود، و جایگزینن کردن بتن برای تعمیر آسیب هایی با عمق 6 اینچ یا بیشتر توصیه می شود.
تخریب بتن
تخریب بتن
  • طراحی نادرست : عیوب در طراحی می تواند انواع بیشماری از آسیبهای بتن را ایجاد کند به عنوان مثال قرار گرفتن قطعات فلزی EM-bedded – جاسازی شده – مانند خط لوله برق یا جعبه تقسیم در نزدیکی سطوح بیرونی سازه های بتنی که ترک در بتن و در اطراف چنین محلهایی تشکیل شده و اجازه می دهد سرعت تخریب و فرایند انجماد و ذوب سریعتر رخ می دهد و یا بیس های فلزی راه آهن ها و گارد ریل ها که بیش از حد در نزدیکی لبه ی بیرونی دیوارهای قرار داده شده اند ، پیاده رو ها و نرده های جان پناه نیز نتایج مشابهی را رقم می زنند. بنابراین پوشش و کاور ناکافی بتن بر روی شبکه آرماتور یک علت شایع آسیب به بتن است که در سازه های پل و بزرگراه و یا سازه های آبی و آبیاری هم وجود دارد .برای احیا و تعمیر معمولا نیاز به حداقل5 الی 5/7سانتیمتر پوشش بتن بر روی شبکه آرماتور سازه هست، اما در محیط های خورنده که بتن در معرض اثرات مخرب سولفات ها، اسیدها، یا کلریدها قرار دارد این میزان باید حداقل10 سانتیمتر باشد(در طراحی حتما به مبحث 9 مراجعه شود). پوشش ناکافی اجازه می دهد تا خوردگی در آرماتورها آغاز گردد، ایجاد اکسید آهن و محصولات جانبی ناشی از این خوردگی نیاز به فضای بیشتر در بتن داشته و در نتیجه ترک خوردگی و متورق شدن  و تخریب بتن را باعث می گردند.
  • عدم تعبیه یا تعداد ناکافی درز : عدم استفاده از مفاصل انقباضی کافی و یا عدم رعایت فواصل درزهای انبساطی به منظورتوزیع یکنواخت دما در اسلب بتنی به آن آسیب میزند و بتن با مفاصل انقباض ناکافی ترک خواهد خورد و این ترک ها در نقاطی که نیاز به درز انبساط بوده اما تعبیه نشده مشهود است.متاسفانه، دیدن چنین ترکهایی به عنوان درز انقطاع های شکل گرفته یا بریده شده چندان جذاب نیست اما ساختار این ترک ها تنش های کششی را کنترل می کند و علی رغم ظاهر هرچند ناخوشایند شان، به ندرت نیاز به تعمیردارند. پوشش بتنی ساخته شده با درزهای انبساطی ناکافی و یا خیلی تنگ می تواند باعث آسیب های جدی به عرشه پل، جاده سد، و طبقات بلند، سطوح شیب دار، سرریز های سد گردد.هر کدام از این بتن ها چرخه طولانی تغیرات روزانه، فصلی و سالیانه دما در اثر تابش های خورشیدی را تجربه می کنند. در نتیجه انبساط بتن در سطوح فوقانی اسلب ها که دمای بالا تری دارند، بیشتر و در بخش ها و لبه های تحتانی که خنک تر هستند کمتر است.چنین انبساطی می تواند موجب لب به لب و مماس شدن بخش های فوقانی دال ها در محل درز های انقطاع شده که در این شرایط تنها راه ممکن برای حرکت آسان اسلب ها به سمت بالاست که باعث ایجاد تورق در فرم بتن می گردد، که از محل درزها آغاز شده و از1 تا 2 اینچ پشت دال ها پیشروی می کنند. این تورق ها به طور معمول در شبکه فوقانی آرموتور بندی واقع شده اند. در اقلیم های معتدل، تورق بتن در دو سوی درزهای انبساطی باقی مانده و آسیب بیشتر وارد نمی شود. در آب و هوای سرد، به هر حال، آب می تواند چرخه روزانه ای از انجماد و ذوب را وارد درزهای ناشی از تورق کند. این باعث می شود که ورقه ورقه شدن بتن رشد کرده و از 3 تا 5 فوت دورتر از محل درز گسترش یابد.
    • مرمت و بازسازی آسیب های ناشی از طراحی معیوب تا زمانی که اشکالات طراحی کاهش یابد، بیهوده است. آسیب ناشی از اشکالات طراحی به احتمال زیاد می تواند با استفاده از جایگزینی بتن ، جایگزینی بتن با استفاده از چسب اپوکسی، و یا ترکیبی از چسب و ملات های تعمیری اپوکسی مرتفع شود.
  • نقایص ساخت : آسیب های معمول وارد بر بتن در اثر اجرای نادرست مشتمل بر کرمو و متخخل شدن بتن، در رفتن قالب ، اشتباهات محاسباتی و اندازه گیری و نقایص تکمیل کار است.

کرمو شدن و تخلخل بتن در واقع مناطقی هستند که بر اثر ناتوانی ملات سیمان در پر کردن فضاهای موجود اطراف سنگدانه ها و در نتیجه خالی ماندن آنها ایجاد می گردند.

 

تخریب بتن
تخریب بتن
  • در صورت خفیف بودن این نقیصه به شرط اینکه از باز کردن قالبها بیش از 24 ساعت نگذشته باشد می توان از ملات سیمان استفاده نمود.اگر عملیات ترمیم بیش از 24 ساعت بعد از برداشتن قالب و با تاخیرصورت گرفته، یا سطح کرمو شده ی بتن گسترده است، باید ابتدا بتن های معیوب برداشته شده ، سپس با استفاده از ملات ترمیمی آماده ، به همراه چسب پیوند دهنده اپوکسی ، تعمیر صورت گیرد ، روش نهایی نیز جایگزینی کل بتن با بتن جدید است بعضی از نقص های جزئی ناشی از حرکت قالب یا در رفتن قالب را می توان با استفاده از سنگ ساب صاف و پرداخت نمود.در اکثر موارد این رفع نقص به سادگی توسط مالک پذیرفته شده ، والا مجری موظف است نسبت به تخریب بتن و جایگزینی آن بخش آسیب دیده از بتن اقدام کند.

فرصت های زیادی برای ایجاد خطاهای ابعادی در ساخت و ساز بتن وجود دارد.اگربتوان ، بهترین روش معمولا پذیرفتن نقص به جای تلاش برای تعمیر آن است.در غیر این صورت اگر طبیعت نقص کیفی بتن به گونه ای باشد که نتوان آن راپذیرفت ، بهترین تصمیم، تخریب و باز سازی مجدد است. در بعضی موارد، خطاهای ابعادی را می توان با تخریب بتن معیوب و جایگزینی آن با بتن جدید با استفاده از چسب اپوکسی اصلاح کرد.

نقایص تکمیلی معمولا شامل پرداخت بیش از حد(سطح نهایی) و یا اضافه کردن آب و (یا) سیمان به سطح در طی مراحل اتمام کار است.در هر دو مورد، سطح متخلخل و نفوذ پذیر ودر نتیجه کم دوام می شود.سطوح ضعیف نهایی در همان اوائل عمر سازه ترک خورده و خرد می شوند.مرمت و بازسازی سطح خرد شده شامل حذف بتن ضعیف و جایگزینی آن با بتن جدید با استفاده از چسب پیوندی اپوکسی است است.اگر روند تخریب به سرعت تشخیص داده شود، می توان عمر (بتن نهایی) سطح را با استفاده از ترکیبات آب بند کننده بتن افزایش داد.

  • تخریب سولفاتی : سولفات سدیم، منیزیم و کلسیم، از جمله نمکهایی هستند که معمولا در خاکهای قلیایی و زیرزمینی غرب ایالات متحده ( در ایران مناطق ساحلی جنوب و همچنین غرب کشور یافت می شوند(.این گروه از سولفات ها با آهک هیدراته و هیدرات آلومینات موجود در خمیر سیمان واکنش شیمیایی داده و تشکیل سولفات کلسیم و کلسیم سولفات آلومینات می دهند .حجم محصولات جانبی این واکنش بیشتر از حجم خمیر سیمان تولید شده است، بنابراین امکان شکستن بتن در اثر انبساط وجود دارد . سیمان پرتلند نوع 5، که درصد آلومینات کلسیم پایینی دارد، در برابر واکنش شیمیایی و حمله سولفات ها بسیار مقاوم است . بنابراین در جاهایی که سازه بتنی در مجاورت خاک و یا آبهای زیر زمینی دارای سولفات قرار دارد باید از این نوع سیمان استفاده کرد.گاهی اوقات استفاده از یک پوشش نازک بتن پلیمری می تواند برای بتنی که دستخوش فرسایش و آسیب مدام به علت قرار گرفتن در معرض سولفاتها ست ، مفید باشد و یا استفاده از مواد و ترکیبات آب بندی بتن اثر بخش است است.تناوب پیاپی خشک و تر شدن سازه به تخریب سولفاتی سرعت می بخشد ،لذا کاهش و کم کردن نرخ تخریب را می توان با قطع این چرخه انجام داد.روش پیشنهادی دیگر از بین بردن سولفات های قابل انتقال از راه آب است در صورتی که دسترسی به منبع سولفاتی امکان پذیر باشد. در غیر این صورت پس از انجام بازبینی مناسب باید بتن موجود تخریب شده و با بتن ساخته شده با سیمان تیپ 5 جایگزین شود.
  • واکنش قلیایی سنگدانه ها : انواع خاصی از شن و ماسه، مانند سنگ اوپال، چرت (نوعی سنگ آتشزنه با ذرات متراکم و سیاه )، سنگ چخماق یا آذرین با محتوای سیلیسی بالا، با کلسیم، سدیم ، پتاسیم و هیدروکسیدهای قلیایی سیمان پرتلند واکنش می دهند. برخی بتن های دارای سنگدانه هایی با قابلیت واکنش پذیری قلیایی، به سرعت شواهدی دال بر گسترش تخریب و فرسایش را نشان می دهد.اما بتن های دیگرممکن است برای سالهای زیادی دست نخورده باقی بمانند.بررسی پتروگرافی در بتن های واکنش پذیر نشان می دهد که نوعی ژل در اطراف این نوع سنگدانه ها تشکیل شده است.این ژل در حضور آب یا بخار آب (رطوبت نسبی 80 تا 85) ،به شدت گسترش پیدا کرده و ترک های کشیده ای در اطراف سنگدانه ها ایجاد کرده و در بتن گسترش می یابد و در صورتی که مهار نشود ، این گسترش در داخل بتن برای اولین بار به صورت ترک خوردگی های منظمی بر روی سطح آشکار می گردد.معمولا، در برخی از موارد تراوش سفید رنگی در داخل و اطراف بتن ترک خورده مشاهده می شود.در موارد شدید، این ترک ها 5/1 تا 2 اینچ (شکل 4) باز می گردند. بسیار معمول است که چنین آسیب های گسترده ای، منجر به چین خوردگی های(جابجایی های) قابل توجهی در بتن ویا قیود ونقاط اتصال بتنی دروازه های کنترل سدها گردد.در سازه های بتنی بزرگ، واکنش قلیایی سنگدانه ممکن است فقط در مناطق خاصی از سازه رخ می دهد.تا زمانی که استفاده از چندین معدن و دپوی سنگدانه برای استفاده در ساخت سازه های بتنی بزرگ معمول بوده ومورد تایید قرار می گیرد، این روش ممکن است برای تشخیص گیج کننده باشد.زیرا بتن حاوی شن و ماسه قلیایی یا سنگدانه واکنش پذیر، تنها در بخشهایی از سازه که نمایان ساخته شده است ، قابل تشخیص می باشد .
    • در سازه های جدید استفاده از سیمانهای پرتلند با خاصیت قلیایی پایین و سرباره پزولانی میتواند بطور کامل یا تا حد بسیار زیادی تخریب بتن و خوردگی در اثر واکنش سنگدانه ها را متوقف کند. در سازه های موجود خوردگی ناشی از مصالح سنگی واکنش پذیر تقریبا غیر قابل تعمیر است. هیچ روش اثبات شده ای برای حذف اثر واکنش های قلیایی سنگدانه ها وجود ندارد. اگرچه نرخ گسترش تخریب بتن با اتخاذ تدابیری جهت خشک نگه داشتن سازه در بعضی موارد ممکن است کند شود. اما هر گونه تلاش برای تعمیر سازه هایی که تحت تاثیر واکنش های قلیایی هستند بی ثمر است.با گسترش مداوم این عارضه در داخل بتن هر گونه مواد تعمیری به سادگی جدا شده و بی اثر می شوند.سازه های تحت تخریب فعال باید به صورت مدام مونیتور شده و مورد بازرسی قرار گیرد، و تنها لازم است تعمیراتی را انجام داد که در جهت حفظ بهره برداری مطمئن سازه باشد.اتصالات بتنی گیت های در سد های متعددی با استفاده از سیم بکسل جهت ایجاد برش های ترمیمی در هر سطح بتنی آنها ، به چرخه بهره یرداری بازگردانده شده اند. سپس این برش ها با استفاده از تکنیک تزریق رزین پلی اورتان به جهت آبند کردن و متوقف ساختن نشت آب پر می شود.

با افزایش انبساط بتن، چنین برشهای آزادی منتاوبا تکرار شود.در بسیاری از سازه ها، جابجایی ها و انبساط ها کند شده و از بین می روند و میزان این کندی و توقف بسته به واکنش های قلیایی سنگدانه ها و ترکیبات قلیایی موجود در بتن است. فقط هنگامی می توان اصلاح و ترمیم را برای بهربرداری کامل انجام داد که انبساط سازه به صورت کامل انجام پذیرفته باشد.در هر صورت، باید این پیش بینی را داشت که در نهایت ممکن است نیاز به جایگزینی بتن تحت تاثیر خوردگی قلیایی وجود داشته باشد .

تخریب بتن
تخریب بتن
  • تخریب ناشی از سیکل انجماد و ذوب : تخریب بتن ناشی از یخ زدکی و ذوب مداوم آب درون بتن یکی از علت های شایع آسیب پذیری سازه های بتنی در اقلیم های سرد سیری است.شرایط زیر در رخ دادن صدمات ناشی از انجماد و ذوب موثر هستند :
  1. سازه تحت تاثیر مداوم سیکل ذوب و انجماد باشد.
  2. خلل و فرج بتن موجود در هنگام یخ زدگی از آب اشباع – بیش از 90 درصد- شده باشد.

آب در مدت زمان انجماد حدود 15 درصد انجماد حجمی را تجربه می کند .اگر خلل و فرج و حفرات مویینه در بتن تقریبا در طول انجماد اشباع شده باشند ،این انبساط سبب اعمال نیروهای کششی شده و منجر به شکستگی و ترک خوردگی ماتریس ملات سیمان می گردد.این تخریب بتن تقریبا در تمامی لایه های بتن از سطوح خارجی به داخل رخ می دهد.

نرخ پیشرفت آسیب به تعداد چرخه های انجماد و ذوب ، درجه اشباع سازه در طول انجماد، تخلخل بتن، و شرایط قرار گرفتن در معرض تابش نور بستگی دارد.دیوارهایی که در معرض ذوب برف یا پاشش آب هستند ، دالهای افقی که در تماس با آب قراردارند و دیواره های عمودی که در مسیر عبور آب واقع هستند از جمله مکان های معمول برای آسیب در اثرانجماد و ذوب مداوم می باشند.اگر بتن در معرض تابش نور از سمت جنوب قرار گیرد ، روزانه یک نیم سیکل انجماد در شب و یک نیم سیکل ذوب را در روز تجربه می کند در مقابل، بتن ها با در معرض قرار گرفتن از سمت شمال ممکن است فقط یک چرخه انجماد و ذوب را درهر زمستان را پشت سر گذارده و در نتیجه وضعیت به مراتب کمتر مخربی را تجربه می کنند.

شکل دیگری از تخریب بتن های ناشی از چرخه انجماد و ذوب به عنوان ترک “”D – D-cracking- (ترکهای دی شکل) شناخته شده است.در این مورد، گسترش تخریب در اثر کیفیت پایین ، جذب پذیری بالا ،و استفاده از سنگدانه های درشت درملات سیمان رخ می دهد .این نوع ترک خوردگی اغلب در گوشه ها و کنج هایی بدون حفاظ  دیوارها یا دالها و در محل اتصال ها دیده می شود. در چنین آسیبی مجموعه ای از ترک های تقریبا موازی که کلسیت (آهک) از درونشان بیرون میریزد (شوره می زند) معمولا سراسر گوشه و کنار سازه را قطع می کند..

  • در سال 1942، دایره اصلاح ((Bureau of Reclamation صراحتا استفاده از مواد افزودنی هوا زا (AEA) در بتن ، به منظور کاهش تخریب بتن سیکل ذوب و انجماد را آغاز نمود . سازه های بتنی ساخته شده قبل از این تاریخ فاقد هوازا بودند .سد Angostura، که در سال 1946عملیات ساخت آن آغاز گردید، اولین سد اصلاح شده با مشخصات مورد نیاز هوازا بر اساس قیمت سال 1981بود. این نوع افزودنی ، تولید حباب های کوچکی از هوا درون جسم بتن نموده که فضای کافی جهت انبساط آب در هنگام یخ زدگی را فراهم می سازد.اگر هوازای مناسبی با غلظت صحیح درون بتن تازه ی با کیفیتی، بخوبی میکس و مخلوط شود، حاصل کار می بایستی صدمات بسیار کمی را در اثر سیکل ذوب و انجماد متحمل گردد، بجز در اقلیم هایی با آب و هوای بسیار بد.در نتیجه اگر در یک بتن جدید ، چرخه ذوب و انجماد به عنوان عامل آسیب مورد سوظن باشد ، ابتدا باید در این موضوع مورد بررسی قرار گیرد که چرا افزودنی هوا زا اثر بخش نبوده است. بجز مواردی که بتن در معرض رطوبت و یا آب و هوای به شدت سرد قرار داشته باشد هنگامی که بتن تازه آسیب هایی از نوع چرخه ذوب و انجماد را ظاهر می سازد، به احتمال قوی دلایل دیگری وجود دارد .

ترمیم بتن آسیب دیده در اثر ذوب و یخ مدام ، اغلب به جایگزینی بتن ختم می شود. اگر ترک ها در حدود 6 اینچ و یا عمیقتر باشند باید از چسب اپوکسی به همراه بتن جدید استفاده کرد و یا از بتن پلیمری استفاده نمود . اگر صدمات بین 5/1 تا 6 اینچ عمق داشته باشد، حتما و مطمئنا در بتن جایگزین باید از مواد هوازا استفاده نمود. تلاش ها برای ترمیم خوردگی ها و تخریب های سطحی در اثر یخ زدگی و ذوب شدن متناوب، با عمق کمتر از 5/1 اینچ کاملا مایوس کننده بوده است. تا به امروز هیچ ماده تعمیری عمومی یا اختصاصی از سوی آزمایشگاه بتن دنور (ایالات متحده) ، مناسب ترمیم با این ضخامت شناخته نشده است.

  • تخریب بتن در اثر سایش و فرسایش : سازه های بتنی که آب را به همراه گل و لای و ذرات معلق منتقل می کنند، شن ، خورده سنگ و یا آب با سرعت جریان بالا موضوعات مورد مطالعه در تخریب بتن در اثر سایش می باشند. حوضچه های آرامش در سد ها در صورتی که ذرات موجود در کف آنها جارو و منتقل نشود در معرض سایش قرار خواهند گرفت. در برخی از حوضچه های آرامش به علت معیوب بودن الگوی جریان ، سنگریزه ها و ذرات از پایین دست به بالا دست حوضچه کشیده می شود.در محلهایی که این ذرات درون حوضچه جمع میشوند ، در زمانی که جریانهای شدید وجود دارد، تخریب های قابل توجهی بوجود می آید. این سایش در اثر کوبش شن و خورده سنگ ها و گل و لای به کف اتفاق می افتد. آسیب ناشی از این تخریب به صورت صیقلی شدن سطح بتن ظاهر می شود. میزان تخریب بتن سایش و خوردگی تابعی از متغیرهای زیاد و همچنین مدت زمان قرار گرفتن (سازه) در معرض این مولفه هاست، شکل سطوح بتنی، سرعت و الگوی جریان، مسیر جریان، و مجموع بارگذاری امکان دستیابی به نظریه ای عمومی برای پیش بینی رفتار بتن در این شرایط را بسیار دشوار ساخته است. در نتیجه، معمولا لازم است مدل هیدرولیکی سازه برای تشخیص شرایط و الگوی جریان در حوضچه های آسیب دیده و ارزیابی تغییرات مورد نیاز مورد مطالعه قرار گیرد. به طور کلی این درک وجود دارد که بتن با کیفیت بالا به مراتب مقاوم تر از بتن با کیفیت پایین در مقابله با آسیب ناشی از سایش است .
    • بهترین ترمیم آسیب های ناشی از سایش استفاده از بتن با دوده سیلیسی و یا استفاده از بتن پلیمری است.این مواد بالاترین مقاومت در برابر تخریب را در تست های آزمایشگاهی و میدانی نشان داده اند. اگر تخریب تا پشت شبکه آرماتور بندی نفوذ نکرده و حداقل 6 اینچ در جسم بتن نفوذ کرده باشد، باید بتن جدید میکس شده با پودر میکروسیلیس روی یک لایه چسب اپوکسی تازه اجرا شود.
  • آسیب های ناشی از پدیده کاویتاسیون : تخریب بتن در اثر کاویتاسیون زمانی اتفاق می افتد که جریان آب با سرعت بالا به صورت نامنظم و ناپیوسته به سطح جریان برخورد کند. ناپیوستگی در مسیر جریان باعث می شود آب سطح جریان را بالا بکشد ، در نتیجه باعث ایجاد مناطق فشار منفی شده و حباب هایی از بخار آب ایجاد گردد. این حباب ها به پایین دست جریان حرکت کرده و می ترکند. اگر ترکیدگی حباب ها مجاور یک سطح بتنی صورت بگیرد، یک ناحیه ی ضربه ای فشار بالا گرداگرد یک منطقه بی نهایت کوچک در روی سطح ایجاد می شود. چنین ضربات قدرتمندی می تواند ذرات بتن را جابجا و قلوه کن کرده ، باعث تشکیل ناپیوستگی دیگری شود که خود آن می تواند باعث آسیب گسترده تری در اثر پدیده کاویتاسیون گردد. تخریب بتن در اثر کاویتاسیون در درون ، اطراف و چهارچوبه در های کنترل آب معمول است.جریان سرعت بسیار بالا هنگامی رخ می دهد که گیت های کنترل آب برای اولین بار باز می شوند ویا به مقدار کوچکی باز می مانند.این جریان باعث تخریب بتن از نوع کاویتاسیون در پایین دست گیت ها یا اطراف آن می گردد.
    • برای ایجاد مقاومت در برابر پدیده کاویتاسیون بسیاری از مواد مختلفی توسط آزمایشگاه های اصلاح و ترمیم، رسته ی مهندسی ارتش ایالات متحده، و دیگران تست شده است. تا به امروز، هیچ ماده ای، از جمله فولاد ضد زنگ و چدن، قادر به تحمل کامل اثر های تخریبی ایجاده شده توسط کاویتاسیون نیست.برای داشتن تعمیرات موفق باید علل ایجاد کاویتاسیون را در نظر گرفت. جزئیات و مشخصات ترمیم نهایی بر روی سطح سازه های بتنی که جریان هایی با سرعت بالا را تجربه خواهند کرد، باید بسیار سفت وسخت وبدون اغماض صورت پذیرند.تعمیرات بتن تازه توانایی پاسخگویی به این نیاز شرایط سازه را نداشته باشد گاهی اوقات می تواند به صورت سنگ زنی وساب زنی سطح و برداشتن ناهمواری ها انجام می شود.هرچند، به احتمال زیاد بتنی است که مشخصات سطحی مورد نظر را برآورده نمی کند باید برداشته شود و با بتن جدید جایگزین شود و یا بتن جایگزین بتن به همراه چسب اپوکسی استفاده می شود.

خسارت وارد شده در اثر کاویتاسیون به چهارچوب یا خود گیت های کنترل معمولا می تواند با استفاده از ملات اپوکسی و چسب پیوندی اپوکسی ، ویا بتن پلیمری ، و یا جایگزینی بتن  به همراه چسب اپوکسی تعمیر شود.طبیعت چنین آسیب هایی معمولا بسیار گسترده نیست.در نتیجه کشف و شناسایی آنها قبل از انجام تعمیرات بزرگ بسیار ضروری است.پس از انجام این تعمیرات، ایده خوبی است که یک لایه پوشش یکپارچه اپوکسی روی بتن ، از ابتدای چهارچوب گیت به سمت پایین دست به طول 5 تا 10 فوت اعمال کرد ،.سطح صیقل و شیشه ای پوشش اپوکسی ممکن است به جلوگیری از اثرات مخرب کاویتاسیون بر بتن کمک کنداما .به هر حال باید توجه داشت، که پوشش های اپوکسی به طور کامل در برابر آسیب های ناشی از کاویتاسیون مقاوم نیست.برای داشتن یک تعمیر موفقیت آمیز در سرریزها، دریچه های خروجی ، یا حوضه های آرامش بتنی در سد ها تقریبا همیشه نیاز به ایجاد تغییرات عمده در ساختاربخش آسیب دیده به منظورجلوگیری از بازگشت تخریب بتن وجود دارد.نتایج و عملکرد روش ها در مطالعات مدل هیدرولیک برای اطمینان از صحت طراحی چنین تعمیراتی باید در نظر گرفته شوند.یکی از روش های اصلاحی، نصب و راه اندازی شیار های (slot) هوا در سر ریز ها و تونل هاست، که در از بین بردن و یا کاهش قابل توجه اثرکاویتاسیون بسیار موفق بوده است.بتن جایگزین معمولا در این نوع عارضه ها و تعمیرات اینچنینی کاربرد بسیار دارد.

 

تخریب بتن
تخریب بتن
  • خوردگی شبکه آرماتور : خوردگی شبکه آرماتور معمولا نشانه ی بر تخریب بتن به علت دیگریست، در این مورد، علل مخرب دیگر بتن را ضعیف کرده و اجازه می دهند تا خوردگی شبکه آرماتور رخ بدهد.به هر صورت ، شبکه های آرماتور دارای خوردگی به صورت متداول در هر بتن آسیب دیده ای یافت می شوند .

ظرفیت قلیایی سیمان پرتلند مورد استفاده در بتن به طور معمول در اطراف آرماتورها ، ایجاد یک محیط بازی (قلیایی) غیر فعال (در حدود PH12 ) کرده که از آنها در برابر خوردگی محافظت می کند. وقتی که انفعال محیطی از دست رفته و یا از بین برود، و یا زمانی که بتن دچارترک خوردگی شود و یا تورق به اندازه کافی اجازه می دهد تا آب بدون مزاحمت وارد بتن شود، خوردگی رخ می دهد. اکسیدهای آهن تشکیل شده در طول خوردگی فولاد نیاز به فضای بیشتری نسبت به سایز اصلی شبکه آرماتور در بتن دارند. این مساله باعث بوجود آمدن تنش کششی در بتن و در نتیجه ایجاد ترک های اضافی و (یا )لایه لایه شدن کاور بتن و در نتیجه سرعت بخشیدن به روند خوردگی خواهد شد.

برخی از علل شایع تر از خوردگی فولاد همراه شدن ترک خوردگی بتن با سیکل انجماد و ذوب شدن، قرار گرفتن در معرض سولفات، و واکنش قلیایی سنگدانه ها، قرار گرفتن در معرض اسید، از دست دادن خواص قلیایی به علت کربناته، فقدان ضخامت کافی کاور بتن، و قرار گرفتن در معرض کلرید هاست.

قرار گرفتن در معرض کلرید ها تا حد زیادی نرخ خوردگی سرعت بخشیده و می تواند به فرمهای متعددی رخ می دهد.استفاده از نمک ضد یخ(کلرید سدیم) به بتن برای سرعت بخشیدن به روند آب شدن برف و یخ، منبع معمول برای کلریدها است.کلریدها همچنین می توانند در شن و ماسه، سنگدانه ها، و آب مورد استفاده برای آماده سازی مخلوط های بتن وجود داشته باشند.بعضی از سازه های آبیاری در ایالت های غربی آمریکا ، آب با محتویات کلرید بالا را منتقل و جابجا می کنند. سازه های بتنی واقع در محیطهای دریایی قرار گرفتن در معرض کلراید را از طریق آب دریا و یا پاشش در اثرجریان باد تجربه می کنند.

  • در نهایت یکی دیگر (از راههای حمله ی کلرها) روش تجربی استفاده از کلراید به عنوان مواد افزودنی بتن برای سرعت بخشیدن به هیدراتاسیون در زمستان (به عنوان ضد یخ) بود.

رخ دادن زنگ زدگی در شبکه آرماتور می تواند معمول باشد ، اما نه همیشه ، این مسئله را می توان با آشکار شدن لکه زنگ بر روی سطوح خارجی بتن و یا تولید صدای توخالی و یا طبل مانند و بمی که ناشی از ضربه زدن نرم روی بتن مشکوک ایجاد می شود ، شناسایی کرد.زمانی که زنگ زدگی شبکه آرماتور تایید شد، بسیارمهم است که آنچه واقعا باعث خوردگی شده شناسایی شود، چون معمولا علل خوردگی تعیین خواهد کرد که چه روش تعمیراتی را باید مد نظر و مورد استفاده قرار داد.

  • قرار گرفتن در معرض اسید : منابع شایع برای قرار گرفتن سازه های بتنی در معرض اسید در مجاورت معادن زیر زمینی اتفاق می افتد. آب های زهکشی خارج شده از این معادن می تواند اسیدی و به صورت غیر منتظره ای با PHپایین باشد.مقدار PH 7 به عنوان ماده خنثی تعریف شده است. مقادیر بالاتر از 7 قلیایی نامیده شده اند، در حالی که مقادیر PH پایین تر از 7 اسیدی هستند. محلول اسید سولفوریک 15 تا 20 درصد،مقدار PH در حدود 1 می تواند داشته باشد. چنین محلولی به سرعت به بتن آسیب می زند.پسآبهای اسیدی با مقدار PH بین 5تا 6 نیز به بتن صدمه میزنند، اما تنها پس از قرار گرفتن طولانی سازه در معرض آنها.

تشخیص بتن آسیب دیده توسط اسید بسیار آسان است.اسید با سیمان پرتلندِ ملات بتن واکنش می دهد و سیمان به نمک های کلسیم تبدیل شده که بوسیله آب جاری ریزش کرده و شسته می شوند.سنگدانه ها ی درشت تر معمولا سالم می مانند، اما نمایان می گردند. ظاهر ببتن آسیب دیده توسط اسید تا حدودی مانند تخریب سایشی است، اما سنگدانه هایی که در معرض اسید قرار می گیرند نمایانتر و بدون صیقل هستند. تخریب بتن اسیدی به وضوح در سطح آغاز می شود، و تحت تاثیر اسید گسترش می یابد ، از آن طرف هرچه به هسته اصلی سازه و عمق بتن نزدیک می شود میزان تخریب کاهش می یابد. غلظت اسید در سطح بتن بالاست.اما هرچه به داخل بتن نفوذ می کند به علت واکنش با سیمان پرتلند خنثی می گردد. با این حال، سیمان موجود در جسم بتن به علت این واکنش ها ضعیف شده است.

  • بنابراین اقدامات اولیه برای ترمیم بتن تحت اثر اسید، که شامل برداشتن بتن آسیب دیده است همواره بیش از آن چیزیست که پیش بینی می شود.عدم حذف تمامی بتن های آسیب دیده و ضعیف شده ناشی از عملکرد اسید باعث نقص در چسبیدن مواد ترمیمی می شود.بر اساس تجربه شستشو با اسید به عنوان یک روش مجاز برای تمیز کردن بتن جهت آمادگی سطوح برای تعمیرات مجاز می باشد ، اما به هر صورت، نقص در چسبیدن مواد تعمیری رخ می دهد، مگر آنکه تلاش های گسترده ای برای حذف تمام آثار اسید از بتن انجام پذیرد. به عنوان جایگزین اگر PH محلول اسیدی به طور متوسط بالا بود، می توان از سیستم پوشش نازک بتن پلیمری به عنوان متوقف کننده بازتولید اثرات تخریبی اسید پس از انجام ترمیم بر روی سطح استفاده نمود.تحقیقات آزمایشگاهی نشان می دهد پوشش هایی با قابلیت محافظت سطح بتن در برابر اسید های قوی ، به ندرت اقتصادی هستند.در تعمیرات تخریب بتن اسیدی می توان از بتن جایگزین به همراه چسب اپوکسی بتن جایگزین و بتن پلیمری و در بعضی موارد از چسب اپوکسی به همراه ملات اپوکسی استفاده نمود. پیشنهاد می شود از ملات اپوکسی و بتن پلیمری که حاوی سیمان پرتلند نباشند، به دلیل مقاومت زیادی که در برابر اسید ، استفاده گردد.
  • ترک خوردگی : ترک مثل ترک خوردگی آرماتورها دلیل اصلی تخریب بتن نیست. بلکه نشانه ای از تخریب بتن به علت سایر عوامل مخرب است. همه بتن هایی که با سیمان پرتلند ساخته می شوند درجه ای از جمع شدگی را در هنگام هیدراتاسیون متحمل می شوند. این انقباض جمع شدگی های خشکی را تولید کرده و ترک های ناشی از جمع شدگی را پدید می آورد که تا حدی به الگوی دایره ای شبیه هستند .این ترک ها به ندرت به عمق بتن گسترش یافته و می توانند به طور کلی نادیده گرفته می شوند. ترکهای جمع شدگی پلاستیک، زمانی رخ می دهند که بتن تازه در معرض تبخیر زیاد آب خود را از دست می دهد ، که این در زمانیست که بتن وضعیت خمیری دارد. ترک های جمع شدگی پلاستیک معمولا تا حدی عمیق تر از ترکهای خشک و ترکهای ناشی از جمع شدگی در حین کیورینک بتن می باشند.

ترکهای گرمایی در اثر انقباض و انبساط بتن در اثر تغییر دمای محیط بوجود می آیند. ضریب طولی انبساط گرمایی بتن در حدود 5/5 میلیونیم اینچ بر اینچ بر درجه فارنهایت است. این می تواند باعث شود تا بتن به اندازه 5 درصد یک فوت به ازای هر 80 درجه فارنهایت تغییر طولی داشته باشد. اگر هنگام طراحی به اندازه ی کافی درز برای وفق دادن بتن با این تغیر اندازه در سازه های بتنی تعبیه نشده باشد، بتن به سادگی از محلهایی که لازم بود درز انبساطی لحاظ شود ترک می خورد. این نوع ترک ها عموما بصورت کامل در درون جسم بتن گسترش یافته و منبعی برای نشت آب به درون سازه ی بتنی ایجاد می کنند. ترک های حرارتی همچنین می توانند در اثر دمای بالای هیدراتاسیون سیمان پرتلند در هنگام کیورینگ ایجاد شوند. در چنین بتن هایی مادامی که افزایش حرارت وجود دارد ، دمای داخلی و سختی افزایش می یابد. انقباض ثانویه نیز زمانی رخ می دهد که سازه رو به سرد شدن رفته و در اثر تنش کششی داخلی در سراسر نقاط تکیه گاهی ترک ایجاد می گردد.

کمبود نقاط تکیه گاهی یکی دیگر از علل شایع ترک خوردگی در سازه های بتنی است. تنش کششی بتن معمولا بین 200 تا 300 psi است. پی موجود سازه به راحتی می تواند شرایط جابجایی را هرجا که تنش کششی از این میزان تجاوز کرده به وجود آورد و در نتیجه منجر به ایجاد ترک گردد.

ترک های بتن همانگونه که در بخشهای پیش مورد بحث قرار گرفت ،در اثر واکنش سنگدانه های قلیایی بتن ، حمله سولفاتی و تاثیرات سیکل ذوب و انجماد نیز ایجاد میشوند.

  • تعمیرات موفق بر روی ترکهای سازه ی بتنی اغلب به سختی حاصل می گردد. گاهی بهتر است به برخی از انواع ترک های بتن نپرداخت تا با روش اشتباه و پر نقص دست به تعمیرشان زد.انتخاب روش ترمیمی برای ترک ها به علل پیدایش آنان بستگی دارد. ابتدا باید تعیین کرد که ترکها زنده هستند یا مرده ، به صورت گردشی باز و بسته هستند یا گسترش یابنده با دامنه ی وسیع . تعمیرات سازه ای در این نوع معمولا بسار پیچیده و اغلب بی اثر هستند. چنین ترک هایی به سهولت و به سرعت بر روی مواد تعمیری یا در مجاورت بتن تعمیری باز تولید می شوند. به همین دلیل و پیش از هر تلاشی برای تعمیر بتن لازم است تا ” ترک سنجی” به منظور مونیتور و نظارت بر روی ترک های سازه نصب شود.

این ابزار باید اطلاعاتی در مورد نوع ترک ، باز و بسته شدن دوره ای ، و اینکه سیکل آن روزانه یا فصلی است و اینکه به علت تغییرات دمایی هست یا نیست و یا اینکه ترک از نوع پیشرونده و وسیع شونده است و به علت شرایط فونداسیون و یا بارگزاری است. مجددا اشاره می شود هر تلاشی برای تعمیر تنها هنگامی باید صورت گیرد که علل رفتار ترکها شناسایی شده باشد.

اگر تشخیص داده شد ترک اصطلاحا “مرده” یا به عبارتی ایستا است، تزریق رزین اپوکسی می تواند برای یکپارچه ساختن سازه ای بتن استفاده شود. و اگر هدف از ترمیم ، آب بند ساختن نشتی سازه است پیشنهاد می شود که ترمیم به صورت کامل با تزریق رزین پلی یورتان انجام پذیرد.تزریق رزین اپوکسی در برخی موارد که حجم نشت آب سازه کم باشد ، برای آب بندی استفاده شده و یا جهت چسباندن مجدد ترک های اعضای سازه ی بتنی بکار می رود.

رزین اپوکسی پس از تزریق به ماده ای سخت اما شکننده و ترد که نسبت به حرکت احتمالی ترک ها مقاومتی ندارد بدل می شود ، در عوض رزین پلی یورتان انعطاف پذیر بوده و مقاومت کششی پایینی داشته و به فومی بدون منفذ بدل شده که برای رفع نشت و آببندی سازه های بتنی اثر بخش است اما نمی توان به صورت نرمال برای تعمیرات اساسی از آن استفاده نمود.( برخی رزین های دو جزئی پلی یورتان وجود دارند که پس از تزریق صلب و انعطاف پذیر شده و برای این گونه تعمیرات مفید خواهد بود).این گونه فوم های انعطاف پذیر می توانند 300 تا 400 درصد ازدیاد طول در اثر حرکات ترک ها را تجربه کنند. این نامتداول نیست که بتن آسیب دیده ای یافت شود که ترک های آن در اثر علل اولیه آسیب بتن ایجاد نشده باشد. اگر عمق برداشت بتن آسیب دیده و فرسوده به اندازه ی مورد لازم زیر عمق و دامنه ی گسترش ترکهای موجود نباشد، باید انتظار داشت سرانجام ترک جدیدی از میان مواد تعمیری استفاده شده نمایان شود.چنین بازتولید ترک ها را می توان در پوشش های ترمیمی پیوندی در عرشه ی پل ها ، سرریز ها و کانال های آب می توان مشاهده کرد  و اگر ترک های مجدد تحمل ناپذیر باشند باید روش تعمیر جداگانه ای برای هر یک از اجزای سازه و نه بر اساس اتصال به بتن قدیمی موجود در نظر گرفت.

 

  • بارگذاری بیش از حد بر روی سازه : تخریب بتن در اثر بارگزاری بیش از حد معمولا بسیار واضح است و به سادگی قابل شناسایی ست. رویداد هایی که در اثر بارگزاری بیش از ظرفیت سازه بوجود می آیند قابل توجه و قابل ذکر اند. تنش تولید شده در اثر بارگزاری زیاد به بروز ترک های متمایزی منجر شده که بارگزاری بیش از حد و نقاط باربر را نمایان می کنند. غالبا بارگزاری بیش از حد یکبار اتفاق می افتد و یک بار هم اثرات آن مشخص می شود و لذا در صورت ترمیم می توان انتظار داشت آثار تخریب بتن مجددا بر روی بتن تعمیری عود نکند.
    • باید انتظار داشت در چنین آسیب هایی به دانش و کمک یک مهندس سازه ی باتجربه، برای انجام تجزیه و تحلیل ساختاری برای مشخص ساختن و ارزیابی علل منجر به تخریب سازه در اثر بارگزاری بیش از ظرفیت بطور کامل ، و نیز کمک برای تعیین میزان ترمیم و تعمیر ات لازم ، نیاز خواهد بود. این آنالیز باید تعیین میزان بارپذیری سازه در هنگام طراحی و تعیین اندازه ظرفیت طراحی شده برای بارگزاری بیش از حد را شامل شود. از ابتدا تا انتهای بازبینی بتن آسیب دیده باید تمامی اثرات بارگزاری بر روی سازه مشخص شود. جابجایی ها باید مشخص شوند و در درجه ی دوم خرابی ها ، در هر جایی که باشند. باید توجه داشت که اطمینان حاصل شود که خرابی هایی شناسایی شوند که ظرفیت بار پذیری سازه را پایین می آورند چون برخی از آسیبها برای اولین بار بتن را تضعیف نمی کند. ترمیم بتن آسیب دیده در اثر بارگزاری زیاد، میتواند به احتمال فراوان، بهترین عملکرد را با بتن جایگزین متداول داشته باشد. در صورت نیاز به تعمیر یا جایگزینی شبکه ی آرماتور بتن آسیب دیده می بایست این عملیات در پروسه تعمیراتی پیش بینی و تعبیه گردد.

[porto_block label=”” id=”17811″ name=”readyconceretrelatedproducts”]

دیدگاه شما چیست

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

0

بالا

X