آزمايشگاه بتن دانشكده فني مشهد

بررسي عوامل حفاظتي در بهبود كيفيت و كنترل خوردگي سازه هاي دريائي

خرابيهائي كه در اثر شرايط محيطي مهاجم بوده كه در اثر نفوذ مايعات و گازهاي مضر بدرون بتن بوده كه اغلب باعث تركيبات شيميائي مخرب مي شوند و در سازه ها پيش مي آيد يكي از اين خرابيها ترك و ريزش بتن در اثر زنگ زدن آرماتور مي باشد پديده اي كه سطحي بوده و قابل روتيت مي باشد. زنگ و خوردگي آرماتور نظير ساير خرابيها در بتن در اثر حركت سيالات و گازها در خمير سيمان بتن مي باشد ميزان اين خرابي و پيشرفت آن بستگي به نفوذ پذيري بتن دارد.  يون كلر از عوامل اصلي اين خرابي در بتن مي باشد. خرابي ديگري كه سالهاست در بتن شناخته شده است ، از اثر سولفاتها به روي تركيب سيمان پرتلند بوجود مي آيد آمونيات كلسيم موجود در سيمان با سولفاتها تركيب شده و باعث متورم شدن بتن و ترك و ريزش آن مي گردد. ميزان تأثير سولفاتها بستگي به نوع و درصد سولفات در محلول و نفوذ پذيري  بتن دارد. بتن ها در تماس با خاك سولفات دار در معرض اين نوع خرابي قرار مي گيرند.

خرابي ديگري كه به همراه خوردگي كلروري سبب زنگ زدگي آرماتور مي شود خرابي كربناتي است كه غالبا" در بتن ها و با نفوذپذيري نسبتا" بالا و در پوشش هاي نازك بتن روي آرماتور ايجاد مي گردد . گازكربنيك موجود در هوا با هيدرو كسيد ناشي از هيدرواناسيون سيمان     تركيب شده ، سبب پائين آمدن PH محيط و شروع زنگ در آرماتور مي شود.

در ادامه به طبقه بندي عوامل خرابيهاي بتن پرداخته و از بررسي ساير خرابيهائي كه درمنطقه خليج فارس موضوعيت ندارد اجتناب مي كنيم . بطور كلي كم دوامي بتن يا به علت اثرات محيطي كه بتن در معرض آن قرار مي گيرد مي تواند باشد يا در اثر عوامل داخلي در خودبتن است عوامل خارجي عبارتند از:

1- عوامل فيزيكي شامل يخ زدن و آب شدن متواتر ، تغييرات درجه حرارت و درصد رطوبت

2- عوامل سيماني شامل حمله سولفاتها و اسيدهاي آلي ،  گازهاي طبيعي و زنگ زدگي مواد

3- عوامل مكانيكي ، شامل سايش ، فرسايش و خلأزدائي در كانالهاي آب و عواملي داخلي عبارتند از :

1-    تغييرات حجمي در اثر اختلاف بين خواص حرارتي مواد سنگي و خمير سيمان  

2-    واكنش قليايي دانه هاي سنگي

3-    وجود املاح خارج از حد استاندار ، در مواد اوليه مخلوط بتني ( فساد مصالح )

4-    نفوذ پذيري بتني ، بعنوان عامل تعيين كننده ميزان تأثير عوامل خارجي با توجه به موارد بالا براي حفاظت بتن آرمه مي توان روشهاي حفاظتي مختلف آرماتور يا پوشش بتن را با توجه به سايت مورد استفاده ، كاربرد، عوامل محيطي ، صنعت و... مورد نظر قرار داد.

روشـهاي مخـتلـف حفاظت آرماتور از قبيـل زنـگ زدن ، حفاظـت كاتـدي ... وجـود دارد و روشهاي مختلف حفاظت پوشش بتن از قبيل بكار بردن پوزولانهاي مختلف، بتن هاي پليمري ... وجود دارد. در كشور ما با توجه به اهميت مسئله و جلوگيري از خسارات ميلياردي روي بعضي از جوانب مسئله تحقيق و استفاده شروع گرديده است بطور مثال بتن پوزولاني ، با استفاده از پوزولانهاي داخلي مورد تحقيق و بررسي و استفاده قرار گرفته است.

يكي از پوزولانهائي كه در كشور ما در پروژه هاي عمراني و جنوب كشور با موفقيت همراه بوده است. پوزولان ميكروسيليس مي باشد كه اين پوزولان يكي از محصولات شركت فروسيليس سمنان ميباشد كه با درصد مشخص با پودر سيمان مخلوط مي گردد و با استفاده از فوق روان كننده مناسب جهت رسيدن به اسلامپ مورد نظر تهيه مي گردد. در بتن حاوي ميكروسيليس تحرك كم يون كلر ، كنترل كننده اصلي در نفوذ كلر مي باشد ، به عبارت ديگر وجود ميكروسيليس سبب مي شود كه از تحرك يون كلر كاسته گردد و در نتيجه عمق نفوذ كلر كاهش مي يابد و شدت خوردگي آرماتور در بتن مسلح كاسته مي گردد. عامل ديگر كه در بتن از آغاز خوردگي روي مي دهد تحرك يون ها مي باشد به عبارت ديگر اگر كلر به سطح آرماتور در بتن ميكروسيليس برسد به دليل تحرك كم يون ها ( مانند OH ) از شدت خوردگي كاسته مي شود.

 بتن پليمري زمينه اي است كه تحقيق روي ان شروع گرديده است و مسئله داراي طيف وسيعي است كه با توجه به حفاظت بسيار خوب پليمرها جهت بتن مسئله حائز اهميت است.كه البته بايستي مسائل اقتصادي و همچنين قابل دسترسي بودن پليمرها و درجه اهميت استفاده در صنعت مد نظر قرار داشته باشد بتن حفاظت شده پليمري به سه دسته تقسيم       مي شود.

1-    بتن پليمري

2-    بتن اصلاح شده پليمري

2-1- بتن آغشته پليمري

2-2- بتن سيماني پليمري

بتن پليمري يا بتن رزيني كه شامل مخلوط پليمري كه ممكن است پليمرترمو پلاستيك ولي معمولا" بتن ترموست مي باشد و يك فيلر معدني مانند سنگ ريزه و يا شن و ماسه مي باشد. بتن پليمري داراي مقاومت بالاتر و مقاومت بهتر نسبت به مواد شيميائي و محيطهاي          خورنده مي باشد، جذب آب كمتري داشته و مقاومت بهتر در مقابل سيكلهاي يخ زدن و ذوب شدن در مقايسه با بتن پرتلند دارد.

در جدول (1) بعضي از خواص محصولات بتني پليمري آمده است.

بتن اصلاح شده پليمري به دو دسته بتن آغشته پليمري و بتن سيماني پليمري تقسيم           مي شود دسته اول از طريق آغشته كردن بتن سيماني پرتلند سخت شده با يك منومر كه بعدا" به پليمر جامد در بتن تبديل مي گردد تهيه مي شود. براي توليد دسته دوم قسمتي از خمير سيمان بتون با خميري كه معمولا" در حالت لاتكس است مخلوط مي گردد. اين دو دسته از بتونهاي پليمري داراي مقاومت بالاتر ، نفوذپذيري كمتر آب ، مقاومت بهتر نسبت به مواد شيميايي و مقاومت بهتر در برابر يخ زدگي ، نسبت به بتن معمولي دارد.

در جدول (2) خصوصيات و كاربردهاي بتونهاي اصلاح شده پليمري آمده است.

جدول (2) ـ خصوصيات و كاربردهاي بتونهاي اصلاح شده

1- مقادير داده شده در جدول مقادير متوسط بوده و خصوصيات محصولات تجارتي بسته به فرمولاسيون و پروسس توليد متفاوت است.

2-Shear Bond Strenght

3- قبل از آغشته سازي بتون ، بتون اتوكلاو شده است.

نتيجه گيري :‌

يكي از پوزولانهائي كه در كاهش خوردگي بتن اثر ميگذارد ميكروسيليس مي باشد و در دنيا از اين ميكروسيليس استفاده گرديده است.

مكانيزم نفوذ كلي در بتن ميكروسيليسي متفاوت از بتن معمولي است. در بتن ميكروسيليسي كاهش تحرك يون ها بخصوص كلر عامل اصلي كنترل كننده عمق نفوذ كلر و شدت خوردگي است. در حالي كه در بتن معمولي ،‌ مقدار و اندازه منافذ عامل مهم در نفوذ كلر است.

بتن پليمري مقاومت بسيار بهتري درمقابل مواد شيميائي مانند اسيد هيدروكلريك ، قليائيها و محلولهاي سولفات كه در محيطهاي صنعتي وجود دارند را دارا مي باشد. بتن پليمري پلي استري مقاومت اسيدي بهتري نسبت به بتن پليمري اپوكسي دارد، همچنين مقاومت كمتري نسبت به قليائيها از بتن پليمري پلي استري دارد.

هر دوي بتن هاي پليمري آغشته و بتن سيماني پليمري مقاومت بهتري نسبت به مواد شيميائي از بتن پرتلند معمولي دارد. نتايج آزمايشها نشان مي دهد كه بتن اصلاح شده پليمري مقاومت بالاتري نسبت به سيالات خورنده مانند سولفات سديم يا اسيد كلريدريك دارد. بتن اصلاح شده با پلي ( متيل متاكلريك ) مقاومت بهتري نسبت به محلولهاي اسيد هيدروكلريك از بتن اصلاح شده با استايرين دارد. بيشتر فرمولهاي تجارتي در امريكا و كانادا از                        لاتكس پليمر ( مانند اكليريك و پليمر بوتادين ـ استاپرين ) استفاده مي كنند. بتن سيماني پليمري اپوكسي كابردي مشابه با بتن سيماني پليمري لاتكس داشته با تفاوت به اينكه       وقتي مقاومت بالاتري مورد احتياج است ، كاربرد دارد.

منابع :

1-  A.Blaga,J.J.Beaudoin , " Polymer Modified Concrete " , Canadian Building digest.

2-  A.Blaya, J.J.Beaudoing " Plolymer Concrete "  , Canadion digest.

3-  Odd E,GjØrv, " Effect of condensed Silica fume on steel Corrosion in Concrete " , ACI MATERTALS Journal " .

4- V.M. Malhotra, " Recent Developments in Concrete technology " , Resource utilization laboratory , october 1992.

5- پرويز قدوسي ـ مكانيزم و علل كاهش آسيب پذيري بتن داراي ميكروسيليس، مجموعه مقالات سمينار بين المللي كاربرد ميكروسيليس در بتن ،‌8-7 ارديبهشت سال 1376.

مينو الماسي ـ فوق ليسانس مهندسي شيمي
عضو هيئت علمي پارك علم و فناوري مركز فارس
تلفن: 7201371و7203179-(0711  )
فاكس:7203866-(0711)