Transcript انواع خرابيهاي بتن

‫انواع خرابيهاي بتن‬
‫ شيميايي‪:‬‬‫‪ )1‬تهاجم سولفات‬
‫‪ )2‬تهاجم کلرايد‬
‫‪ )3‬کربناتاسيون‬
‫‪ )4‬واکنش قليايي سنگدانه ها‬
‫ فيزيکي‪:‬‬‫‪-‬‬
‫‪ )1‬يخ زدن و آب شدن‬
‫ مکانيکي‪:‬‬‫‪(1‬‬
‫‪(2‬‬
‫‪(3‬‬
‫سايش‬
‫فرسايش‬
‫خألزايي‬
‫تهاجم سولفات‬
1)
C3 S  H 2O  Ca(OH ) 2
2) C S  H O  Ca(OH )
2
2
2
1)
Ca(OH )2  SO4

 CaSO4
2) C3 A  CaSO4  H 2O  3CaO. Al2O3.3CaSO4 .31H 2O
‫‬‫‬‫‬‫‬‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫اين محصول را اترينگايت يا ميکرب سيمان مي نامند‪.‬‬
‫ويژگي اترينگايت‪ :‬افزايش حجم زياد (حتي تا ‪15‬برابر حجم اوليه)‬
‫ً‬
‫نتيجه‪ :‬افزايش حجم تدريجي و نهايتا خرد شدن بتن‬
‫ً‬
‫سولفات اساسا 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 ناش ي از گچ پراکنده است ولي اترينگايت ناش ي از سولفاته‬
‫شدن گسترده در تمام سطح است‪.‬‬
‫روشهاي تشخيص خرابي سولفاتي‬
‫‪(1‬‬
‫‪(2‬‬
‫‪(3‬‬
‫‪(4‬‬
‫سفيدک (ناش ي از تشکيل آهک) (غيردقيق و احتماالتي) (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 ‪ 5-15‬سال)‬
‫آزمايش شيميايي سطح بتن‬
‫روشهاي پيشگيري از تبعات منفي تهاجم سولفات‬
‫‪(1‬‬
‫‪(2‬‬
‫کنترل مصالح بتن (سنگدانه‪ ،‬آب‪ )...،‬از نظر ميزان سولفات‬
‫استفاده از بتن با کيفيت باال (‪ w/c‬پايين‪ ،‬تراکم زياد)؛ تأخير و کندي‬
‫خرابي‬
‫ عمل آوري کافي و مناسب (کامل شدن فعل و انفعاالت‪ ،‬پر شدن فضاي‬‫خالي‪ ،‬تشکيل شدن ژل به ميزان کافي)‬
‫ مصرف سيمان نوع‪( 5‬مشروط به عدم حضور کلرايد)‬‫ مصرف سيمان نوع دو (تهاجم کم سولفات‪ ،‬يا تهاجم توأم سولفات و‬‫کلرايد)‬
‫ مصرف پوزوالنهاي طبيعي و مصنوعي‬‫‪ -‬کاهش مصرف سيمان‬
‫آزمايشهاي خرابي سولفات‬
‫‪(1‬‬
‫‪(2‬‬
‫آزمايش درازمدت‬
‫آزمايشهاي کوتاه مدت‪ :‬محلول ‪4‬درصد سولفات سديم‬
‫موارد کنترلي در آزمايشها‪:‬‬
‫الف) مقاومت‬
‫ب) انبساط نمونه‬
‫پ) وضع ظاهري و بررس ي ترکها‬
‫ت) تعيين ميزان سولفات در عمق نمونه‬
‫ث) ميکروسکوپ الکتروني‬
‫تهاجم کلرايد‬
‫(آند)‬
‫(کاتد)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪Fe  Fe  2e‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫) ‪4e  O2  2H 2O  4(OH‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪Fe  2(OH )  Fe(OH )2‬‬
‫‪O2  H 2O‬‬
‫‪Fe(OH )2 ‬‬
‫‪ Fe2O3  Fe(OH )3 , Fe3O4‬‬
‫‬‫‪-‬‬
‫تشکيل پيل الکتروشيميايي‬
‫يون کلرايد ‪ ، cl-‬همچنين امر را با شدت بسيار زياد انجام مي دهد و موجب‬
‫تشديد خوردگي مي شود‪.‬‬
SHAHID RAJAIE Port
Damage to Berthing Face
KISH ISLAND
Abandoned Electric Pole
Damage to Pier Beam/Foundation Pile
BANDAR ABBAS
Damage to Pier Beam/Foundation Pile
BANDAR ABBAS
Shahid Rajaee Port
Damage to Rail Foundation
Jetty in QESHM Island
SHAHID RAJAIE Port
Damage to Berthing Face
SHAHID BAHONAR Port
Damage to Berthing Face
‫نمونه هايي از خرابي سازه‌هاي بتني در سواحل خليج‬
‫فارس ( بندر بوشهر)‬
‫نمونه هايي از خرابي سازه‌هاي بتني در سواحل خليج‬
‫فارس ( بندر بوشهر)‬
‫نمونه هايي از خرابي سازه‌هاي بتني در سواحل خليج‬
‫فارس ( بندر بوشهر)‬
‫نمونه هايي از خرابي سازه‌هاي بتني در سواحل خليج‬
‫فارس ( بندر بوشهر)‬
‫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 فوالد تحت تنش است خوردگي هم شديدتر است و‬
‫هم خطرناکتر‪.‬‬
‫‪ C3 A‬در اينجا عامل مثبت است زيرا موجب تشکيل نمک فريدل‬
‫مي شود‪.‬‬
‫منشأ کلرايد‪ :‬کلرايد همراه مصالح‪ ،‬آب دريا‪ ،‬مواد يخ زدا‪ ،‬سوختن‬
‫پي وي س ي‬
‫روش تشخيص خرابي کلرايدي‬
‫‪(1‬‬
‫‪(2‬‬
‫‪(3‬‬
‫‪(4‬‬
‫بازديد ظاهري (ايجاد ترک‪ ،‬عالئم 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
‫‪(1‬‬
‫‪(2‬‬
‫‪(3‬‬
‫‪(4‬‬
‫‪(5‬‬
‫‪(6‬‬
‫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 امالح‬
‫استفاده از آب شيرين‬
‫پوشش کافي بتن روي آرماتور‬
‫‪ )7‬استفاده از پوزوالن‬
‫‪ )8‬عدم استفاده از سيمان نوع پنج‬
‫‪ )9‬استفاده از آرماتور با پوشش اپوکس ي‬
‫‪ )10‬استفاده از فوالد زنگ نزن‬
‫‪ )11‬حفاظت کاتديک (مکانيزم‪ :‬برقراري جرياني برخالف جريان پيل‬
‫خوردگي)‬
‫ يکي از مکانيزمهاي حفاظت کاتديک‪ :‬برقراري جرياني برخالف جريان‬‫پيل خوردگي (ولتاژ ضعيف در حدود ‪ 5-6‬ولت)‬
‫ در حفاظت کاتديک‪ ،‬يک آند قرباني ايجاد مي کنيم که آرماتور‬‫سالم بماند‪.‬‬
‫‪ )12‬استفاده از آرماتورهاي پليمري‬
‫‪ )13‬استفاده از مواد بازدارنده يا ممانعت کننده از خوردگي (نظير نيتريت کلسيم)‬
‫(افزايش ) ‪C‬‬
‫‪t‬‬
‫‪ )14‬استفاده از غشاء هاي آب بند )‪( (memberanes‬عملکرد حدود ‪ 20‬سال)‬
‫‪ )15‬استفاده از خميرهاي آب بندي )‪(sealers‬‬
‫(عملکرد حدود ‪5‬سال)‬
‫آزمايشهاي پيش بيني و پيشگيري‬
‫‪(1‬‬
‫‪(2‬‬
‫‪(3‬‬
‫‪(4‬‬
‫‪(5‬‬
‫‪RCPT‬‬
‫نفوذ سطحي‬
‫نفوذپذيري با جيوه‬
‫نفوذپذيري با آب‬
‫نفوذپذيري با گاز‬
‫کربناتاسيون‬
‫‪CO2‬در جو وجود دارد‪.‬‬
‫‪CO2  Ca(OH )2  CaCO3  H 2O‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫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 ‪ 60‬تا ‪70‬درصد است‪.‬‬
‫روش تشخيص کربناتاسيون‬
‫‪ (1‬فنل فتالئين (محيط کربناته شده بيرنگ‪ ،‬وگرنه ارغواني)‬
‫ از محلول فنل فتالئين (‪2‬درصد‪ ،‬حل شده در الکل اتيليک‬‫استفاده مي کنيم)‪.‬‬
‫روشهاي پيشگيري از تبعات منفي کربناتاسيون‬
‫‪(1‬‬
‫‪(2‬‬
‫‪(3‬‬
‫‪(4‬‬
‫استفاده از بتن با کيفيت باال ( ‪ ،w/c‬تراکم‪ ،‬عمل آوري)‬
‫پوشش مناسب‬
‫عدم استفاده از بخاريهاي احتراقي در محيطهاي بسته‬
‫استفاده از پوزوالن‬
‫واکنش قليايي سنگدانه ها‬
‫‪2O‬‬
‫‪Na2O  SiO2 H‬‬
‫‪‬‬
‫‪SiO3 Na2‬‬
‫‪K2O  SiO2 ‬‬
‫‪ SiO3k2‬‬
‫‪H 2O‬‬
‫‪-‬‬
‫‬‫‪-‬‬
‫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.‬‬
‫‪-‬‬
‫‪ =AAR‬واکنش قليايي سنگدانه ها‬
‫‪(1‬‬
‫‪(2‬‬
‫‪ =ASR‬واکنش قليايي سنگدانه هاي سيليس ي‬
‫‪ =ACR‬واکنش قليايي سنگدانه هاي کربناتي‬
‫شناسايي واکنش قليايي سنگدانه ها‬
‫‪(1‬‬
‫‪(2‬‬
‫ترک هاي پوست سوسماري يا نقشه اي يا موزاييکي‬
‫مشاهده در زير ميکروسکوپ يا نور پالريزه‬
‫(هاله اي از واکنشهاي جديد‪ ،‬بيشتر به رنگ سفيد‪ ،‬در اطراف‬
‫سنگدانه ها)‬
‫آزمايشهاي پيشگيرانه‬
‫‪(1‬‬
‫‪(2‬‬
‫‪(3‬‬
‫‪(4‬‬
‫آزمايش پتروگرافي سنگدانه ها‬
‫ نياز به تخصص باال دارد‪.‬‬‫آزمايش تسريع شده ‪( ASTM C289‬بر روي سنگدانه)‬
‫ دوسه روزه است ً‪.‬‬‫ سنگدانه مستقيما در سود قرار مي گيرد‪.‬‬‫ انبساط نمونه را اندازه مي گيرند‪.‬‬‫نمونة منشوري مالت ‪ASTM C227‬‬
‫ دو هفته اي است‪.‬‬‫ اندازه گيري انبساط (بيش از ‪ 1/0‬درصد غيرمجاز)‬‫نمونة منشوري بتن‬
‫‪ -‬يک ماهه‪ ،‬سه ماهه‪ ،‬شش ماهه است‪.‬‬
‫روشهاي مقابله با تبعات منفي واکنش قليايي سنگدانه‬
‫ها‬
‫‪(1‬‬
‫‪(2‬‬
‫‪(3‬‬
‫‪(4‬‬
‫آزمايش سنگدانه ها‪ ،‬نمونه هاي مالت و بتن ساخته شده قبل‬
‫از ساخت بتن‪.‬‬
‫‪( Na2O  0.658‬‬
‫)‪2O‬‬
‫قلياييت‪ K‬کم‬
‫استفاده از سيمان با‬
‫کمتر از ‪6/0‬‬
‫ قلياييت معادل سيمان‬‫درصد وزن سيمان‬
‫خشک نگهداشتن بتن‬
‫مصرف سيمانهاي پوزوالني (خاکستر بادي‪ ،‬سرباره‪،‬‬
‫ميکروسيليس)‬
‫سايش )‪(abrasion‬‬
‫ در بتن هاي در معرض رفت و آمد و عبور و مرور (کارخانه ها‪ ،‬کفهاي‬‫بتني‪ ،‬پياده روها‪ ،‬روسازي هاي بتني)‬
‫روشهاي پيشگيري از تبعات منفي سايش‬
‫‪(1‬‬
‫‪(2‬‬
‫‪(3‬‬
‫‪(4‬‬
‫‪(5‬‬
‫‪ w/c‬پايين‬
‫عمل آوري مناسب و خوب بويژه در روزهاي اول (حداقل ‪ 7‬روز)‬
‫مقاومت زياد ) ‪( 420kg 2‬‬
‫‪cm‬‬
‫جلوگيري از آب انداختگي )‪(bleeding‬‬
‫ پرداخت صحيح الزم است‪.‬‬‫ پاشيدن سيمان باري صاف کردن سطح‪ ،‬مناسب نيست‪ ،‬بلکه روش‬‫صحيح اين کار استفاده از بتن پرعيار براي بتن خارجي و پاشيدن سنگدانه‬
‫هاي ريز است‪.‬‬
‫استفاده از سنگدانه هاي سخت‬
‫ُ‬
‫‪ -‬عدد لس آنجلس کمتر از‪ 40‬درصد‬
‫‪ )6‬استفاده از ميکروسيليس و ساير پوزوالنها‬
‫ُ‬
‫‪ )7‬انجام آزمايش ديسک چرخان به عنوان مکمل آزمايش لس آنجلس‬
‫ُ‬
‫(به دليل ضعف آزمايش لس 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 پاش ي‪ ،‬و نظاير آن‬
‫روشهاي مقابله نظير سايش است‪.‬‬
‫خألزايي )‪(cavitation‬‬
‫‬‫‪-‬‬
‫‬‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫در سازه هاي هيدروليکي پيش مي آيد‪.‬‬
‫بر اثر سرعت و تغيير سرعت‪ ،‬و سرعت زياد بيش از ‪،40m/s‬‬
‫حبابهايي به وجود مي آيد‪.‬‬
‫فشار کم مي شود‪ ،‬خأل 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 خألزايي‬
‫‪(1‬‬
‫‪(2‬‬
‫‪(3‬‬
‫‪(4‬‬
‫‪(5‬‬
‫‪(6‬‬
‫‪(7‬‬
‫‪(8‬‬
‫استفاده از بتن با مقاومت باال‬
‫‪ w/c‬پايين‬
‫ايجاد پيوستگي )‪ (bonding‬بيشتر بين خمير و سنگدانه‬
‫استفاده از ميکروسيليس‬
‫استفاده از بتن هاي پليمري‬
‫استفاده از بتن با الياف فوالدي 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
‫‪(1‬‬
‫‪(2‬‬
‫‪(3‬‬
‫‪(4‬‬
‫‪(5‬‬
‫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 ناش ي از يخ زدن و آب شدن است‪.‬‬
‫آزمايش يخ زدن و آب شدن‬
‫‪-‬‬
‫ساخت نمونه‪ ،‬سپس اندازه گيري موارد زير‪:‬‬
‫‪(1‬‬
‫‪(2‬‬
‫‪(3‬‬
‫‪(4‬‬
‫‪(5‬‬
‫کاهش وزن‬
‫ميزان انبساط‬
‫کاهش مدول االستيسيتة ديناميکي‬
‫مقاومت فشاري‬
‫مدول گسيختگي (مقاومت کشش ي حاصل از آزمايش خمش ي)‬
‫ ازجمله پارامترهايي که در اين آزمايشها تعيين مي کنند‪ ،‬ضريب دوام )‪(F‬‬‫است‪.‬‬