بتن در محیط های اسیدی

نویسنده : کلینیک بتن ایران
تاریخ ثبت : 1397/04/30

بهبود بتن در محیط های اسیدی

در حال حاضر سیمان پرتلند معمولی بیشترین استفاده به عنوان ماده چسبنده در بتن برای کاربردهای ساخت و ساز را دارا میباشد. متاسفانه عملکرد بتن ساخته شده با سیمان پرتلند در مقابل حمله عوامل شیمیایی همانند حمله اسیدی و حمله سولفاتی نگران کننده است. خمیر سیمان پرتلند در تماس با اسید دچار تجزیه می شود. 

بهبود عملکرد مصالح مورد استفاده در محیطهای خورنده و مهاجم یک نیاز اساسی است و مقاومت بتن در محیط اسیدی یکی از مشخصات ضروری مورد نیاز برای مصالح سازه ای و غیر سازه ای مورد ا ستفاده در محیط های خورنده میبا شد. بتن ساخته شده با سیمان پرتلند به علت ساختار شیمیایی آن نمیتواند عملکرد مطلوبی در محیط اسیدی دا شته با شد، در نتیجه نیاز به بکارگیری مصالح جایگزین سیمان جهت بهبود عملکرد ضروری به نظر میر سد.

به دلیل خسارات فزاینده ای که در سراسر دنیا حمله اسیدی ایجاده کرده است، تحقیقات گسترده ای در این زمینه در حال انجام است. محیط های اسیدی معمولا در نتیجه فعالیتهای صنعتی به وجود می آیند ولی به دلیل فعالیتهای شهری و طبیعی نیز میتوانند ایجاد گردند. بتن های در معرض باران اسیدی و یا فاضلاب ها نیز تخریبهای جدی را به علت تهاجم اسیدی تجربه میکنند. شاید مهمترین خسارات ناشی از حمله اسیدی، توسط سولفوریک اسید که عموماَ در لوله های فاضلاب وجود دارد، ایجاد میشود.

رایج ترین محیط های اسیدی:

الف) فاضلاب (گاز سولفید هیدروژن) 
ب) آب دریا و خاک (سولفات)
ج) اتمسفر شهرک صنعتی (سولفور دی اکسید) 
د)باران اسیدی ( ترکیبی از چند اسید)
ه) صنایع مرتبط با اسید

مکانیزم تهاجم اسید
مکانیزم تهاجم اسید بستگی به نوع اسید دارد و در حالت کلی میتوان مکانیزم را در دو فاز مطرح نمود، فاز اول تشکیل نمک کلسیم و فاز دوم تهاجم اسید به ژل سیمان؛ البته فاز دوم زمانی صورت میگیرد که تمام هیدورکسید کلسیم در فاز اول مصرف شده باشد..

اگر نمک کلسیم محلول باشد در فاز ملات جابجا شده و فاز ملات سست خواهد شد.

مهمترین فاکتورهایی که در سرعت حمله اسیدی تاثیر گذارند؛ نوع اسید، غلظت اسید و شرایط کنش محلول اسیدی میباشند. در توضیح فاکتور سوم باید گفت که دو نوع کنش ممکن است؛ شرایط استاتیک که در آن هیچگونه جریان در محلول ایجاد نمی شود و نوع دوم شرایط دینامیکی است که در آن میزان و یا سطح محلول تغییر یا جریان در محلول ایجاد میشود که میتواند تر و خشک شدن، ذوب و یخبندان و یا ... ایجاد کنند که این خود سبب افزایش در میزان و شدت خوردگی خواهد شد. همچنین دمای و شرایط رطوبت نسبی محیط نیز که در فاکتور سوم جای میگیرد در خوردگی اسیدی تاثیر گذار است.
مهمترین فاکتورهای مقاومت مصالح سیمانی در برابر حمله اسیدی نوع سیمان، عیار مواد سیمانی، نسبت آب به مواد سیمانی، نحوه عمل آوری و ساختار خلل و فرج میباشد.

راهکارهای استفاده از بتن در محیط اسیدی
برای استفاده از بتن در محیط های خورنده 4 راهکار کلی زیر وجود دارد :
1-کاهش نفوذ پذیری بتن سیمان پرتلندی با استقاده از مواد مضاف و افزودنی برای افزایش دوام آن
2-ایجاد پوشش محافظ بر روی بتن سیمان پرتلندی جهت عدم نفوذ مواد خورنده به آن
3-استفاده از مواد جایگزین سیمان برای ساخت بتن همانند بتن گوگردی و بتن قلیا فعال
4-استفاده از نانو ذرات

تحلیل راهکارها

استفاده از بتن با مواد مضاف پایه سیلیس (همانند دوده سیلیسی و خاکستر بادی)، بتن با حباب هوا، بتن سرباره ای (جایگزینی درصدی از سرباره جایگزین سیمان)، بتن های فوق توانمند و در نهایت استفاده از نانو تکنولوژی بکارگیری ذرات در اندازه نانو و با سطح مخصوص بالا برای کاهش فضای خالی خمیر سیمان که هم منجر)
به کاهش تخلخل و هم افزایش مقاومت میشود).مواد هواساز به دلیل مسدود کردن میکرو حفره های ساختار بتن از تهاجم اسید از طریق این حفره ها جلوگیری به عمل میآورد و در نتیجه عملکرد بتن در محیط اسیدی  بهبود می یابد. همچنین استفاده از مواد مضاف پایه سیلیسی به علت واکنش با کلسیم هیدورکسید مستعد تجزیه در تهاجم اسیدی و تشکیل ژل که منشا مقاومت و سختی بتن است سبب بهبود عملکرد بتن در محیط مهاجم اسیدی میشود.
در نهایت محقیقن بهبود ساختار داخلی بتن با توجه به موارد ذکر شده را راهکار مناسبی برای مقابله با حملات شمیایی خارجی بیان می کنند

سایر مقالات
تیپ های سیمان پرتلند
تیپ های سیمان پرتلند
معرفی انواع تیپ های سیمان پرتلند و موارد استفاده آنها
ادامه مطلب
خصوصیات  GFRC
خصوصیات GFRC

خصوصیات مکانیکی مخلوط های GFRC بستگی به میزان الیاف و پلیمر، نسبت آب به سیمان، حفرات، میزان ماسه، جهت گیری الیاف، طول الیاف و عمل آوری دارد. خصوصیات اولی مخلوط های GFRC در فرایند افشانه، که در طراحی مدنظر قرار می گیرند عبارتند از مقاومت خمشی 28 روزه مدول گسیختگی (MOR). تنش  PEL مقیاسی از تنش ترک خوردگی ماتریس است. مقاومت 28 روزه PEL به عنوان تنش حدی در طراحی در نظر گرفته می شود تا از ترک خوردن اتریس در اثر قالب برداری، حمل و نقل، جابجایی، نصب و یا بارهای سرویس جلوگیری شود.

ادامه مطلب
کاهنده های آب بتن با رنج متوسط
کاهنده های آب بتن با رنج متوسط
افزودنی‌های کاهنده‌ی آب با رنج متوسط اولین بار در سال 1984 میلادی معرفی شدند. این افزودنی‌ها کاهش چشمگیری در آب بتن ایجاد می‌کنند. آن‌ها بین 6 تا 12 درصد از آب بتن‌های با اسلامپ بین 125 تا 200 میلی‌متر را کاهش می‌دهند، بدون این که مانند کاهنده‌های معمولی در زمان گیرش بتن تاخیری ایجاد نمایند. کاهنده‌های معمولی آب برای اسلامپ‌های بین 100 تا 125 میلی‌متر مناسب هستند.
ادامه مطلب
راه های دیگر ترمیم بتن
راه های دیگر ترمیم بتن
اگر فولاد دچار خوردگی شده باشد، بتن دور آن باید به صورت کامل برداشته شود. بتن باید تا جایی که به میله‌ها متصل شده برداشته شود. علت خوردگی فولاد بایستی مشخص گردد. اگر علت خوردگی، آلودگی کلراید باشد، تمامی بتن تشکیل شده با محلول آب دارای 0٫15 تا 1٫00 درصد کلراید باید جدا شود. البته این عدد در استانداردها و آیین‌نامه‌های مختلف کمی تفاوت دارد و بایستی به چند عامل تاثیرگذار دیگر هم توجه کرد. برای اطلاعات بیشتر به آیین‌نامه بتن بین‌المللی یا کشور خود مراجعه کنید.
ادامه مطلب