انواع ترک در عضو بتنی و روش های جلوگیری از بروز ترک

• انواع خرابيهاي بتن

– شيميايي:

۱) تهاجم سولفات

۲) تهاجم کلرايد

۳) کربناتاسيون

۴) واکنش قليايي سنگدانه ها

• فيزيکي:
• ۱) يخ زدن و آب شدن

– مکانيکي:

• •سايش
• •فرسايش
• •خلأزايي

• تهاجم سولفات

• اين محصول را اترينگايت يا ميکرب سيمان مي نامند.
• ويژگي اترينگايت: افزايش حجم زياد (حتي تا ۱۵برابر حجم اوليه)
• نتيجه: افزايش حجم تدريجي و نهايتاً خرد شدن بتن
• سولفات اساساً بر روي بتن تأثير منفي دارد.
• گچي که به سيمان اضافه مي کنيم موجب مي شود که کمي اترينگايت تشکيل شود، ولي ميزان آن کنترل شده است.
• اترينگايت ناشي از گچ پراکنده است ولي اترينگايت ناشي از سولفاته شدن گسترده در تمام سطح است.
• روشهاي تشخيص خرابي سولفاتي
• •سفيدک (ناشي از تشکيل آهک) (غيردقيق و احتمالاتي) (مشکل آن است که انواع سفيدکها، ازجمله کلروري داريم.)
• •تشخيص اترينگايت از طريق ميکروسکوپ الکتروني (SEM) (بلورهاي آن سوزني شکل است)
• •مشاهدة ترک ظاهري (پس از ۱۵-۵ سال)
• آزمايش شيميايي سطح بتن
• روشهاي پيشگيري از تبعات منفي تهاجم سولفات
• •کنترل مصالح بتن (سنگدانه، آب،…) از نظر ميزان سولفات
• •استفاده از بتن با کيفيت بالا (w/c پايين، تراکم زياد)؛ تأخير و کندي خرابي

– عمل آوري کافي و مناسب (کامل شدن فعل و انفعالات، پر شدن فضاي خالي، تشکيل شدن ژل به ميزان کافي)

– مصرف سيمان نوع۵ (مشروط به عدم حضور کلرايد)

– مصرف سيمان نوع دو (تهاجم کم سولفات، يا تهاجم توأم سولفات و کلرايد)

– مصرف پوزولانهاي طبيعي و مصنوعي

– کاهش مصرف سيمان

• آزمايشهاي خرابي سولفات
• •آزمايش درازمدت
• •آزمايشهاي کوتاه مدت: محلول ۴درصد سولفات سديم

موارد کنترلي در آزمايشها:

الف) مقاومت

ب) انبساط نمونه

پ) وضع ظاهري و بررسي ترکها

ت) تعيين ميزان سولفات در عمق نمونه

ث) ميکروسکوپ الکتروني

• تهاجم کلرايد

(آند)

(کاتد)

• تشکيل پيل الکتروشيميايي
• يون کلرايد cl– ، همچنين امر را با شدت بسيار زياد انجام مي دهد و موجب تشديد خوردگي مي شود.
• نمونه هايي از خرابي سازه‌هاي بتني در سواحل خليج فارس ( بندر بوشهر)
• موجب خوردگي موضعي و چال افتادگي مي شود.
• افزايش حجم آرماتور به علت زنگ زدگي؛ در نتيجه ترک خوردن بتن
• مهمترين نوع خرابي است.
• فقط در بتن مسلح است.
• موجب از بين رفتن محيط قليايي و پاسيويتة بتن مي شود.
  (همين امر در تهاجم اسيدها و کربناتاسيون نيز اتفاق مي افتد)
• در بتن پيش تنيده چون فولاد تحت تنش است خوردگي هم شديدتر است و هم خطرناکتر.
• در اينجا عامل مثبت است زيرا موجب تشکيل نمک فريدل
  مي شود.
• منشأ کلرايد: کلرايد همراه مصالح، آب دريا، مواد يخ زدا، سوختن
  پي وي سي
• روش تشخيص خرابي کلرايدي
• •بازديد ظاهري (ايجاد ترک، علائم و لکه هاي زنگ،…)
• •آزمايش شيميايي، تعيين مقدار يون کلرايد در سطح و در اعماق بتن
• •استفاده از دستگاه نيم پيل
• استفاده از دستگاه گالواپالس
• روشهاي پيشگيري از تبعات منفي يون کلرايد
• •کنترل مقدار يون کلرايد در سطح بتن
• •عدم مصرف کلرورکلسيم (به عنوان زودگيرکننده) در بتن آرمه
• •بتن با کيفيت مناسب: w/c پايين، نفوذپذيري کم و تراکم زياد، عمل آوري مناسب
• •شستشوي مصالح از املاح
• •استفاده از آب شيرين
• پوشش کافي بتن روي آرماتور

۷) استفاده از پوزولان

۸) عدم استفاده از سيمان نوع پنج

۹) استفاده از آرماتور با پوشش اپوکسي

۱۰) استفاده از فولاد زنگ نزن

۱۱) حفاظت کاتديک (مکانيزم: برقراري جرياني برخلاف جريان پيل خوردگي)

– يکي از مکانيزمهاي حفاظت کاتديک: برقراري جرياني برخلاف جريان پيل خوردگي (ولتاژ ضعيف در حدود ۶-۵ ولت)

– در حفاظت کاتديک، يک آند قرباني ايجاد مي کنيم که آرماتور سالم بماند.

۱۲) استفاده از آرماتورهاي پليمري

۱۳) استفاده از مواد بازدارنده يا ممانعت کننده از خوردگي (نظير نيتريت کلسيم) (افزايش )

۱۴) استفاده از غشاء هاي آب بند (memberanes) (عملکرد حدود ۲۰ سال)

۱۵) استفاده از خميرهاي آب بندي (sealers)

(عملکرد حدود ۵سال)

• آزمايشهاي پيش بيني و پيشگيري
• •RCPT
• •نفوذ سطحي
• •نفوذپذيري با جيوه
• •نفوذپذيري با آب
• نفوذپذيري با گاز
• کربناتاسيون

در جو وجود دارد.

• قلياييت بتن کم مي شود، لذا پاسيويته کم مي شود، لذا زمينه براي خرابيهاي ديگر (زنگ زدن، تهاجم کلرايد) فراهم مي شود.
• شديدترين حالت واکنش، در رطوبت نسبي ۶۰ تا ۷۰درصد است.
• روش تشخيص کربناتاسيون
• •فنل فتالئين (محيط کربناته شده بيرنگ، وگرنه ارغواني)
  – از محلول فنل فتالئين (۲درصد، حل شده در الکل اتيليک استفاده مي کنيم).

روشهاي پيشگيري از تبعات منفي کربناتاسيون

• •استفاده از بتن با کيفيت بالا ( w/c، تراکم، عمل آوري)
• •پوشش مناسب
• •عدم استفاده از بخاريهاي احتراقي در محيطهاي بسته
• •استفاده از پوزولان

• واکنش قليايي سنگدانه ها

• دو محصول اخير، ژل منبسط شونده هستند و با افزايش ميزان آنها بتن دچار ترک خوردگي مي شود.
• اين واکنش را سرطان بتن مي گويند.
• در فرمول فوق، سيليس بايد فعال يا آمورف باشد.
• -به جاي سيليس، کربنات فعال نيز مي تواند باشد.
• -AAR= واکنش قليايي سنگدانه ها
• ASR= واکنش قليايي سنگدانه هاي سيليسي
• ACR= واکنش قليايي سنگدانه هاي کربناتي
• شناسايي واکنش قليايي سنگدانه ها
• •ترک هاي پوست سوسماري يا نقشه اي يا موزاييکي
• •مشاهده در زير ميکروسکوپ يا نور پلاريزه

(هاله اي از واکنشهاي جديد، بيشتر به رنگ سفيد، در اطراف سنگدانه ها)

• آزمايشهاي پيشگيرانه
• •آزمايش پتروگرافي سنگدانه ها
  – نياز به تخصص بالا دارد.
• •آزمايش تسريع شده ASTM C289 (بر روي سنگدانه)
  – دوسه روزه است.
  – سنگدانه مستقيماً در سود قرار مي گيرد.
  – انبساط نمونه را اندازه مي گيرند.
• •نمونة منشوري ملات ASTM C227
  – دو هفته اي است.
  – اندازه گيري انبساط (بيش از ۱/۰ درصد غيرمجاز)
• نمونة منشوري بتن
  – يک ماهه، سه ماهه، شش ماهه است.
• روشهاي مقابله با تبعات منفي واکنش قليايي سنگدانه ها
• •آزمايش سنگدانه ها، نمونه هاي ملات و بتن ساخته شده قبل از ساخت بتن.
• •استفاده از سيمان با قلياييت کم
  – قلياييت معادل سيمان کمتر از ۶/۰ درصد وزن سيمان
• •خشک نگهداشتن بتن
• مصرف سيمانهاي پوزولاني (خاکستر بادي، سرباره، ميکروسيليس)
• سايش (abrasion)

– در بتن هاي در معرض رفت و آمد و عبور و مرور (کارخانه ها، کفهاي بتني، پياده روها، روسازي هاي بتني)

• روشهاي پيشگيري از تبعات منفي سايش
• •w/c پايين
• •عمل آوري مناسب و خوب بويژه در روزهاي اول (حداقل ۷ روز)
• •مقاومت زياد
• •جلوگيري از آب انداختگي (bleeding)
  – پرداخت صحيح لازم است.
  – پاشيدن سيمان باري صاف کردن سطح، مناسب نيست، بلکه روش صحيح اين کار استفاده از بتن پرعيار براي بتن خارجي و پاشيدن سنگدانه هاي ريز است.
• استفاده از سنگدانه هاي سخت
  – عدد لُس آنجلس کمتر از۴۰ درصد

۶) استفاده از ميکروسيليس و ساير پوزولانها

۷) انجام آزمايش ديسک چرخان به عنوان مکمل آزمايش لُس آنجلس (به دليل ضعف آزمايش لُس آنجلس در ارزيابي پديده)

• فرسايش (erosion)
• سايش در کانالها و سازه هاي آبي، بر اثر جريان آب توأم با مواد جامد.
• مشابه پديدة سايش است.
• به مدلها و دستگاههاي دقيقتري براي آزمايش پديده نياز است ازجمله سايش همراه با جريان آب، ماسه پاشي، و نظاير آن
• روشهاي مقابله نظير سايش است.
• خلأزايي (cavitation)
• در سازه هاي هيدروليکي پيش مي آيد.
• بر اثر سرعت و تغيير سرعت، و سرعت زياد بيش از m/s40، حبابهايي به وجود مي آيد.
• فشار کم مي شود، خلأ ايجاد مي شود، حباب ايجاد مي شود.
• بر اثر از بين رفتن و شکسته شدن حبابها، بتن قلوه کن
  مي شود.
• در سرريز سدها بسيار اتفاق مي افتد.
• روشهاي پيشگيري از تبعات منفي خلأزايي
• •استفاده از بتن با مقاومت بالا
• •w/c پايين
• •ايجاد پيوستگي (bonding) بيشتر بين خمير و سنگدانه
• •استفاده از ميکروسيليس
• •استفاده از بتن هاي پليمري
• •استفاده از بتن با الياف فولادي و پليمري
• •عمل آوري خوب
• ايجاد سطح صاف و صيقلي (زيرا سطح ناصاف و ناهموار موجب ايجاد تغييرات فشار و سرعت مي شود)؛ (بتن پليمري در اين زمينه مناسب عمل مي کند)؛ (در تعميرات، مي بايد به اين امر توجه بسيار جدي بشود وگرنه مشکل بيشتر مي شود).
• يخ زدن و آب شدن (freez-thaw)

– مکانيسم: افزايش تدريجي منافذ، و لذا کاهش مقاومت و دوام.

• روشهاي پيشگيري از تبعات منفي يخ زدن و آب شدن
• •رعايت ضوابط بتن ريزي در هواي سرد.
• •کاهش نفوذپذيري و کاهش منافذ (نتيجه: کاهش لوله هاي مويينه)
• •عمل آوري و مواظبت و مراقبت مناسب، بويژه در سنين اولية بتن
• •کاهش w/c
• مصرف مواد حباب هوازا
  – نقش آنها، کنترل انبساطهاي ناشي از يخ زدن و آب شدن است.
• آزمايش يخ زدن و آب شدن
• -ساخت نمونه، سپس اندازه گيري موارد زير:
• کاهش وزن
• ميزان انبساط
• کاهش مدول الاستيسيتة ديناميکي
• مقاومت فشاري
• مدول گسيختگي (مقاومت کششي حاصل از آزمايش خمشي)

– ازجمله پارامترهايي که در اين آزمايشها تعيين مي کنند، ضريب دوام (F) است.