عمر و دوام بتن و پایداری آن

سازه های بتنی دیگر هر کجای جهان را فرا گرفته اند و به لطف پیشرفت تکنیک های ساخت بتن های مدرن و وجود آزمایش های متعدد جهت بررسی مقاومت های مختلف، کاملاً با نیاز دنیای جدید انطباق یافته اند. دوام بتن از اهمیت زیادی برخوردار است.

بتن ها بایستی بتوانند در سخت ترین شرایط آب و هوایی و فشاری، در مقابل عوامل تخریب زا مقاومت حداکثری نشان دهند. البته این را نیز فراموش نکنید که عمر و دوام بتن صد در صد دائمی نیست و در نهایت دچار فرسایش خواهد شد، اما می توان با روش هایی، فرآیند تخریب را تا حد قابل توجهی به تعویق انداخت.

عوامل کاهش عمر و دوام بتن و پایداری آن

پیش از پرداختن به انواع شرایط فرسایشی بتن و راه های افزایش عمر و پایداری آن، لازم است ابتدا انواع مهم ترین عواملی که خطر کاهش عمر بتن را به همراه دارند، بررسی کنیم:

• یون کلرید: نمک ها، از اصلی ترین عوامل کاهش عمر بتن و دوام و پایداری آن محسوب می شوند. احتمال زنگ زدگی فولاد در بتن در محیط های نزدیک به دریا و دریاچه بسیار بیشتر است.
• ایجاد ترک در بتن: دومین عامل تهدید کننده برای عمر و دوام بتن، ترک خوردن بتن می باشد. ایجاد ترک چه بزرگ و چه کوچک در بتن، باعث نفوذ اکسیژن، رطوبت و دیگر عوامل خورنده به داخل فولاد و کاهش پایداری آن خواهد شد.

شرایط تأثیر گذار بر عمر و دوام بتن

نسبت به موقعیت جغرافیایی بنای بتنی، عوامل ریسکی تأثیر گذار بر دوام بتن متغیر اند، اما به طور کلی شامل موارد زیر می شوند:

سرما و یخ زدگی

اگر بتن ها قرار است در نواحی سردسیر به کار برده شوند، باید تفاوتی نسبت به دیگر بتن ها در ساختار آن ها اعمال شود، چرا که در نواحی سردسیر، سیکل های ذوب و انجماد بسیار بالاست و این سنگ را دچار ترک و شکستگی می نماید.

طبق تعریف آیین نامه بتن ایران، هوای سرد و ریسک پذیر برای عمر و دوام بتن، در سه روز متوالی طبق شرایط زیر حاصل می گردد:

• متوسط دمای هوا در شبانه روز زیر 5 درجه سانتی گراد باشد.
• دمای هوا برای بیش از نصف شبانه روز، بالای 10 درجه ساننتی گراد نباشد.

یکی از راه های جلوگیری یخ زدن مصالح بتنی و افزایش عمر و دوام آن ها، اطلاع از شرایط رخ دادن آن است. اگر سازندگان بدانند که شرایط دمایی این اتفاق ناگوار در صنعت ساختمان سازی به چه صورت است، قادر خواهند بود تا حداکثر اقدامات لازم برای جلوگیری را پیاده سازند.

آرماتور بندی بتن

بتن های میلگرد بندی شده توسط اسپیسرهای بتنی، میزان مقاومت کششی و فشاری بتن را تا حد شگفت انگیزی بالا برده و در صنعت ساختمان سازی بسیار رواج دارند. اما جالب است بدانید که این آرماتورهای به کار رفته در بتن می توانند باعث کاهش عمر بتن نیز بشوند!

چگونه؟ به محض آن که فولاد داخل بتن در معرض اکسیژن یا رطوبت و دیگر مواد فرسایشی همچون کلراید قرار گیرد، دچار زنگ زدگی خواهد شد. سپس آسیب های ناشی از این زنگ زدگی و فرسایش به ساختار بتن وارد شده و مقاومت کل بتن مختل خواهد شد.

در ادامه، به انواع روش های عایق نمودن بتن و آرماتور فولادی در برابر عوامل خورنده به منظور افزایش عمر و دوام و پایداری بتن، پرداخته ایم:

• کاور کردن بتن

پوشش های محافظت کننده بتن در برابر زنگ زدگی، به سه شکل پودر، روغن یا گریس و رنگ، تولید و عرضه می گردند. پودرهای خشک از جمله اورتان، آکریلیک، پلی استر، نایلون، وینیل و اپوکسی و یا روغن، بر روی سطح میلگردها، لایه نازک حفاظت کننده ای را ایجاد می نمایند. همچنین رنگ کردن میلگردها، پوششی تأثیرگذار در برابر اکسیژن را به وجود می آورد.

• استفاده از محافظ کاتدی

اگر از آلیاژهای آلومینیومی و فلزاتی همچون منیزیم و روی در ساختار آرماتورها بهره برده شده است، استفاده از محافظ های کاتدی بهترین پیشنهاد جهت جلوگیری از زنگ زدن فولاد در بتن است.

• ایجاد لایه محافظ با روش ترمکس

ترمکس از روش های تولید میلگردهای ذوب آهن اصفهان به حساب می آید که در آن از کربن و منگنز در ساختار میلگرد استفاده می شود. لایه اکسیدی که با این روش بر روی فولادها ایجاد می شود، نه تنها آن ها را در برابر عوامل خوردگی محافظت می نماید، بلکه خاصیت شکل پذیری آن ها را نیز کاهش می دهد.

• گالوانیزه نمودن میلگرد

ورق های فلزی گالوانیزه که با روش هایی همچون غوطه وری در استخر روی و یا الکترولیت تولید می شوند، لایه محافظتی بسیار مقاومی در برابر قوی ترین عوامل خورنده شناخته می شوند.

ترک خوردگی بتن

وجود هرگونه شکاف عمیق و غیر عمیق در بتن، احتمال نفوذ عوامل کاهنده دوام بتن و پایداری آن را به ساختار داخلی افزایش خواهد داد. مهم ترین دلایل ایجاد ترک در ساختار بتن عبارت اند از:

• انجماد و ذوب آب به صورت چرخه ای در داخل بتن و انقباض و انبساط های ناشی از وقوع آن
• واکنش های قلیایی و نفوذ عوامل فرسایشی شیمیایی همچون مواد اسیدی، بازی، کلریدها و سولفات ها
• اشتباهاتی که در طراحی و اجرای بتن بر اثر عدم تخصص یا تجربه کافی اتفاق می افتند
• اشتباهاتی که در طراحی و اجرای بتن به علت عدم استفاده از ابزار مخصوص و استاندارد، به وقوع می پیوندد
• عمل آوری نادرست بتن
• اضافه کردن آب در هنگام تخلیه بتن یا همان بتن ریزی
• اسلامپ بالا
• ماله کشی نامناسب بتن
• فوندانسیون نامناسب حاصل از ملات بتن

ترک خوردگی های بتن به دو صورت سازه ای و غیر سازه ای شناخته می شوند. ترک هایی با عمق و عرض بیش از 5/1 میلی متر که خطر تخریب سازه را به دنبال دارند را ترک سازه ای می نامند.

ترک سازه ای بتن وقتی اتفاق می افتد که نیروی بارهای دارای وزن های مختلف بر روی عضوهای سازه ای بسیار زیاد باشد، به گونه ای که بنا قادر به تحمل فشارهای مورد نظر با ضریب اطمینان کافی نخواهند بود.

تمامی ترک های بتن به غیر از ترک سازه ای را می توان در این دسته قرار داد که به طور معمول دارای عرض و عمق کم و سطحی می باشند، بنابراین خطرات تخریبی را به دنبال ندارند.

آزمایش بررسی عمر و دوام بتن

این آزمایش که با نام اصلی rcpt شناخته می شود، با دارا بودن استاندارد ASTM C-1202، میزان پتانسیل نمونه بتن در نفوذ پذیری یون کلراید به ساختار آن را مورد بررسی قرار می دهد. در نتیجه می توان با انجام این تست، می توان مقاوم ترین بتن را نسبت به نفوذ این یون خطرناک به بستر آرماتورها در نظر گرفت.

نحوه انجام آزمایش پایداری بتن

انجام آزمایش به این گونه است که ابتدا دو سر نمونه استوانه ای شکل اشباع شده بتنی که در داخل محلول 3 درصد نمک طعام قرار داشته است را موازی با سطوح دو سر دستگاه آزمایش قرار داده و قرارگیری نمونه را محکم می نمایند.

سپس با برقراری اختلاف پتانسیل 60 ولتی بین دو سر نمونه، مقدار جریان الکتریکی عبوری در مدت 6 ساعت را اندازه گیری می کنند.

کدام نوع اسپیسر می تواند در افزایش عمر و دوام بتن تأثیر گذار باشد؟

اسپیسر جنس پلاستیکی، می تواند در برابر عوامل تخریب زا مقاومت نسبتاً خوبی را داشته باشد.

آیا دوام بتن در برابر دمای بالا نیز اهمیت دارد؟

بله، همچنین آزمایش مخصوصی جهت بررسی دوام بتن در برابر چرخه ذوب و انجماد وجود دارد.

آیا راهی باری جلوگیری از ترک خوردن بتن ها وجود دارد؟

بله، استفاده از الیـاف فلزی، می تواند از گسترش ترک های داخلی در بستر بتن جلوگیری کند.