آبادگران | محافظت از بتن در برابر عوامل مخرب شیمیایی

محافظت از بتن در برابر عوامل مخرب شیمیایی

بتن قابليت كاربرد در شرايط و محيط هاي مختلف را دارا مي باشد ، ولی در بعضي موارد از بتن در محيط هاي صنعتي با فرآيند شيميايي ( نظير پالايشگاه ها ) بصورت نمايان استفاده مي شود . چنين بتني مي تواند در معرض اثرات تخريبي مواد شيميايي قرار گيرد. در اين فصل اثرات مخرب مواد و مصالح مختلف بر روي بتن تشريح شده و راهكارهاي مناسب جهت حفاظت بتن در مقابل اثرات مزبور ارائه خواهد شد . همانطور كه در فصول گذشته تاكيد شد ، اولين راه حل استفاده از بتن با مقاومت زياد ، نفوذ پذيري كم و پايايي مطلوب در مقابل مواد شيميايي مهاجم ميباشد . اين امر با كاربرد تمهيدات حفاظتي در مقابل عوامل مهاجم شيميايي محيط تكميل مي گردد . عمليات حفاظت سطحي معمولاً عاري از خطا نيستند و امكان آسيب ديدگي آنها در حين عمليات اجرايي يا بهره برداري زياد بوده و همين خسارات موضعي منجر به از بين رفتن مقاومت كل عضو ( سازه ) بتني در مقابل مصالح و حملات شيميايي خواهد شد . اجراي صحيح عمليات نگهداري ،شامل دوره هاي بازديد و رفع نواقص منظم و زمان بندي شده ، و زدودن مصالح و مواد مضر ، از جمله راه هاي ساده جهت افزايش عمر مفيد سازه هاي بتني پوشش شده و پوشش نشده در مقابل عوامل خورنده و مضر ميباشد . با اين پيش فرض كه كليه اقدامات جهت حصول بتن با نفوذ پذيري كم و پايايي مطلوب طبق اصول معرفي شده در فصول قبل انجام پذيرفته ، اين فصل اختصاص به معرفي شيوه هاي محافظت سطحي از بتن در شرايط محيطي مختلف دارد.

محافظت از بتن در برابر عوامل مخرب

طبیعت ترکیبات شیمیایی مهاجم

اغلب ميزان آسيب وارده بر بتن مستقيم به فعاليت تركيبات مهاجم شيميايي بستگي دارد. مواد شیمیایی با غلظت زياد معمولاً اثر تخریب پذیری بیشتری نسبت به مواد باغلظت هاي پايين دارند ، در برخی شرایط نيز عكس اين مطلب اتفاق مي افتد . معمولاً آسيب وارده بر بتن با ميزان قابليت انحلال مواد و تركيبات واكنش دهنده با بتن متغير است . مثلاً غلظت پايين يون هاي هيدروكسيد معمولاً باعث تهاجم سريع بر بتن مي گردد ، و یا دماي بالاي محيط نيز باعث سرعت بخشیدن حملات شيميايي مي گردد ، از این رو دماي مناسب و معمولي محيط از عوامل حفاظت موثر بتن خواهد بود . در ادامه طبيعت تركيبات مختلف شيميايي و اثر آنها بر بتن ارائه ميگردد .

طبیعت ترکیبات شیمیایی مهاجم

نمک ها

برخي از مواد شیمیایی دارای آب هاي شور و محلول نمك كه پس از خشك شدن بصورت كريستال يا ذرات جامد تبلور مي يابند، ممکن است در حالت عادي اثر مخرب بر بتن نداشته باشند ، ولی در شرايط خشك و تر شدن متناوب بر بتن اثر می گذارند. زمانيكه آب آزاد درون بتن اشباع به نمك باشد ، اين نمك پس از تبخير آب آزاد بصورت جامد ( كريستال ) درآمده و فشار حاصل از اين ذرات جامد در نواحي سطحي ، موجب پوسته شدن سطح بتن مي گردد . سولفات سديم و كربنات سديم كه معمولاً در آبهاي زير زميني و معدني يافت مي شوند ، بعنوان عامل پوسيدگي بتن بدليل كريستالي شدن نمكهاي محلول شناخته شده اند ، لذا وجه نمايان سازه هاي كه در تماس با محلول نمكها قرار داشته و در معرض تبخير سطحي نيز ميباشند ، بايد با استفاده از تركيبات مناسب حفاظت شوند و نفوذپذيري بتن مورد استفاده در چنين مواردي بايد با كاهش نسبت آب به سيمان به حداكثر 0.40 به حداقل مقدار ممكن برسد . استفاده از سيستم محافظ تبخير از جنس سنگهاي زهكش تميز يا پوشش هاي پلاستيكي درزير دالهاي بتني و همچنين ساير زهكش هاي مناسب جهت هدايت آب به بيرون از سازه لازم است .

نمک ها

اسيدها

اثر تخريبي اسيدها بر بتن ،انحلال تركيبات غیر هيدراته و هيدراته سيمان ها و سنگدانه هاي آهكي ميباشد . سنگدانه هاي سيليسي اغلب در مقابل اكثریت اسيدها و تركيبات شيميايي مقاوم هستند ، لذا اغلب در بتن هاي مقاوم در مقابل مواد شيميايي به همراه سيمان هاي مقاوم در برابر مواد شیمیایی بكار رفته و اثر خوبي دارند . استفاده از پوشش ها و لايه هاي محافظ در مقابل حمله بعضي از تركيبات اسيدي بدليل قدرت زياد آنها ممكن نيست . جايگزيني سنگدانه هاي آهكي با سنگ آهك كه حداقل حاوي 50 درصد اكسيد كلسيم باشد ، کمکی برای خنثي سازي تركيبات اسيدي است . در حالی که مواد مهاجم اسيدي بر روي سطح بتني كاملاً يكنواخت باشد ، از ميزان صدمه وارد بر مواد خميري سيمان و دانه هاي سنگدانه كم مي گردد . استفاده از سنگدانه هاي آهكي باعث تأخير در انبساط بتن ناشي از تهاجم سولفاتهاي موجود در تركيبات اسيدي مي گردد . مقدار سيمان مصرفي در بتن با كاهش نسبت آب به سيمان بايد به حداقل مقدار ممكن برسد تا سطح خميري در تماس با مواد مهاجم اسيدي كاهش يابد . استفاده از سيمان زياد در محيط هاي اسيدي براي مقاوم ساختن بتن ضروري نمي باشد . در صورت كاهش pH محيط اسيدي به كمتر از 6.5 پوسيدگي و تخريب بتن افزايش مي يابد .

اغلب عمل آوري صحيح بتن با كاهش تركيبات آهكي مانند حالاتي كه با استفاده از پوزولان اتفاق مي افتد، در كاهش شدت حملات اسيدي بر بتن مؤثر است و اين امر بدليل ارتباط مقاومت خورندگي اسيدي بتن با مقدار تركيبات آهكي موجود در اجزاء بتن مي باشد. لازم بذكر است كه درجه پوسيدگي بتن يا بصورت درصد وزني مصالح از بين رفته و يا درصد مقاومت باقيمانده مقطع ارزيابي. مقاومت بتن در مقابل حملات اسيدي ، خیلی به نفوذپذيري بتن و نسبت آب به سيمان در طرح اختلاط بستگي دارد. باران هايي كه داراي pH بين ٤ تا 4.5 بوده و كمي خاصيت اسيدي دارند ، باعث ايجاد حفره هاي جزئي در سطح بتن مي گردند پس اثر قابل توجهي بركيفيت سازه هاي بتني نمايان ندارند . ولي باران هايي با pH كمتر ( اسيدي تر ) و اثر آب هاي دارای اسيدهاي قوي مي تواند اثرات قابل توجه بر كيفيت بتن سطحي داشته باشد و بخصوص در محيط هاي زير سطح آب ( مغروق ) بايد در طراحي مدنظر قرار گيرد . محيط ١ هايي كه دائماً حاوي اسيدهاي با pH كمتر از 5 مي باشد ، بعنوان محيط خورنده و در صورت وجود پيوسته اسيدهاي با pH كمتر از ٤ محيط شديداً خورنده براي بتن هاي مدفون ( نظير لوله ها ) محسوب مي گردد . بتن هايي كه بطور دائم در معرض مايعاتي با pH كمتر از 3 مي باشند ، حتماً نياز به محافظت سطحي خواهند داشت .در صورتيكه pH آب بيشتر از 6.5 بوده و حاوي بيكربنات ها باشد ، احتمال خورندگي آن وجود دارد. در آبهايي كه حاوي يون بي كربنات يا دي اكسيد كربن آزاد ( بصورت گاز ) مي باشند ، ممكن است بخشي از اين يون بصورت كربنات كلسيم حل نشده در آب باقي بماند ، مگر اينكه يونهاي بيكربنات كاملاً اشباع باشند. اين بخش از يونها ، دي اكسيد كربن مهاجم هستند و آب هاي حاوي دي اكسيد كربن مهاجم ، ميتواند به واسطه واكنش با اسيدها ،بر روي بتن و يا هر تركيب ديگري حاوي سيمان پرتلند اثر خورنده داشته باشد . خاك هاي اسيدي جاذب كلسيم مخصوصاً براي بتن هاي متخلخل عامل تهاجم محسوب مي شوند . كاهش اثر حملات شيميايي خاك هاي جاذب كلسيم و يا آب هاي مشابه با انجام موارد ذيل صورت مي گيرد : ١ ( استفاده از بتن هاي نفوذپذيري كمتر و سنگدانه هاي آهكي ، ٢ ( استفاده از پشته ريزي با سنگ هاي آهكي ٣ ( استفاده از خاك هاي تثبيت شده با آهك يا سيمان ، دوغاب و يا ساير روش هايي كه منجر به افزايش pH محيط اطراف بتن گردد.

سولفات ها

برای حفاظت از بتن در مقابل مواد خورنده و ترکیبات شیمیایی با پايين نگاه داشتن نسبت آب به سيمان و انتخاب صحيح نوع سيمان امکان پذیر می باشد. با افزایش ميزان آب به سيمان براي بتن هايي كه در تماس مستقيم با مواد شیمیایی هستند، سرعت خوردگي و خرابي بتن با سرعت بالایی صورت خواهد گرفت. استفاده از سیمان های مقاوم در برابر املاح بسیار حائز اهمیت و به اندازه تاثیر میزان آب به سیمان، در دوام و مقاومت بتن اثرگذار میباشد . سولفات واکنش دهنده با آلومينات كلسيم در تركيب سيمان يك تركيب منبسط شونده تشکیل داده كه عامل اصلي خوردگي محسوب مي گردد و همين امر، كم بودن ميزان (AC3) در سيمان هاي ضد سولفات را مشخص میکند . برخي از محلول هاي سولفاتي قدرت پيش روندگي بيشتري نسبت به سايرين دارند. برخی از بررسی های انجام شده در خصوص رده بندی این نوع مواد نشان مي دهد كه دوده سيليس ، برخی ماسه بادي و سرباره كورههاي آهنگدازي در بهبود مقاومت سولفاتي بتن موثر هستند. در مقابل دوده سيليس باعث بهبود مقاومت بتن در مقابل تهاجم محلولهاي سولفات سديم مي گردد. شرايط زيست محيطي اطراف تأثير قابل توجهي بر دوام بتن دارند ، مثلا ً شرايط سیکل ذوب و یخ اثر مخرب تري نسبت به رطوبت دائمي در محيط هاي سولفاتي دارد. بنابراين آزمايش مخلوط بتن جهت تعيين مقاومت خوردگي آن بايد با توجه به موقعیت قرارگیری مقطع صورت گيرد . استفاده از مخلوطهاي با مقدار سيمان بيش از m/Kg 385 و پايين نگهداشتن نسبت آب به سيمان، از جمله راه هاي موثر در افزايش مقاومت در برابر شرایط خورنده برای بتن ميباشد، البته از مصرف زياد سيمان در شرايط تهاجم انواع اسيدها بايد اجتناب نمود و در كنار مصرف بالاي سيمان ، استفاده از پوشش هاي محافظ نيز در حفاظت بتن در مقابل سولفات ها موثر و مفيد است.

برای محافظت از سطح بتن اجرا شده در برابر خوردگی های مختلف، استفاده از محصولات بعنوان روكش و يا اندود جهت حفاظت در شرايط محيطي مختلف، بايد حتماً با كارخانجات توليد كننده اين نوع محصولات مشورت و تبادل نظر نمود. در صورت اجراي روكش و يا اندود نمودن سطح بتن، در ساعاتي از روز كه بتن در حال خشك شدن ميباشد، روكش عملكرد بهتري خواهد داشت. زيرا در این زمان به دلیل فرآیند تنفس بتن، به نفوذ بهتر اندود سطحي كمك شده و بر عكس ساعات گرم بعلت تبخير آب سطحي بتن زمان مناسبي براي حفاظت سطحي نمي باشد . فلوسيليكات ها ممكن است بطور جداگانه برای این عملکرد مصرف شوند ولي محصولاتی که عمدتا برای این کاربرد استفاده میشوند، تركيبي از 20 درصد فلوسيليكات روي و ٨٠ درصد فلوسيليكات منيزيم مي باشد كه نتيجه بهتري خواهد داشت . در مرحله اول 0.5 كيلوگرم از دانه هاي جامد ( كريستال ) فلوسيليكات در 4 ليتر آب حل مي شوند و در مراحل بعد حدود 1 كيلوگرم ذرات جامد در 4 ليتر آب حل خواهد شد . محلولی که بدست می آید در هر مرحله با استفاده از برس بر روي سطوح قائم و با استفاده از گوني برروي سطوح افقي اجرا ميگردد. این روش باعث اثرگذاری بیشتر می‌شود. در حد فاصل هر مرحله از اجرا بايد حدود 3 الي 4 ساعت جهت جذب سطحي ، پخت و خشك شدن لايه قبل فاصله ايجاد نمود . حين اجرا بايد سطح كاملاً خشك شده باشد. پس از آخرين مرحله سطح بايد با استفاده از برس و آب شسته شود تا ذرات بجا مانده از محلول از روي سطح پاك شوند. روكش سطح بتن با فلوسيليكات ها با ايجاد واكنش هاي شيميايي سطح بتن را سخت و سفت مي كند .

رزین های اپوکسی، مطابق با ASTM C 881، در هر شرایطی آب و هوایی، چسبندگی خوبی به بتن دارند. و برای طیف گسترده ای از کاربردها با بتن مفید هستند. برای عملکرد مناسب، سیستم رزین اپوکسی باید متناسب با شرایط خاص طراحی شود. به همین دلیل است که سیستم های رزین اپوکسی به طور کلی محصولاتی با فرمولاسیونی خاص هستند که میتوانند با انعطاف‌ پذیری، گسترش‌دهندگی، رقیق‌شده و یا پرکننده، برای کاربری های مختلف در نظر گرفته شوند.

برای جلوگیری از خوردگی بتن استفاده از مواد پوشش دهنده اپوکسی توصیه میشود. برای استفاده در جهت جلوگیری از خورندگی بتن مخصوصاً برای کف، محل های شستشوی ماشین آلات و مواردی از این دست، مکان های بیرونی به عنوان پاسیو که نیاز به مقاومت خوب در برابر سایش و رطوبت دارد، استفاده از این محصولات بسیار مناسب است.

همچنین پیشنهاد شرکت آبادگران نیز برای محافظت از بتن مواد اپوکسی می باش. از جمله خواص و اثرات این مواد افزایش مقاومت بتن زیرآیند، قدرت نفوذ زیاد در مقاطع زیرآیند، حفاظت از بتن در برابر نفوذ آب، مواد شیمیایی اسیدی، قلیایی، سوختی (هیدروکربن ها) ، چسبندگی بسیار زیاد به سطوح بتنی و مقاطع حفره و ترک ، جلوگیری از تخریب و افزایش عمر مقاطع بتنی زیرآیند ، ایجاد سطح مناسب جهت اتصال و بهبود چسبندگی بین الیهای در پوشش های پلیمری، سازگار جهت اجرا بر روی مقاطع مرطوب.

سطوح بتنی کف که در معرض عوامل فرسایش محیطی، سایش مکانیکی، زوال شیمیایی و بارهای مکانیکی هستند مانند انبارها، سالن های صنعتی و پارکینگ های عمومی به مرور زمان دچار افت کیفیت گشته یا تخریب میشوند. همچنین کف بیمارستان ها، کارخانه های تولید مواد غذایی و دارویی نیاز به کفپوشی یکپارچه، بهداشتی و با قابلیت شستشو دارند. برای تامین الزامات یا نیازهای بر شمرده بر اساس اصول طراحی مندرج در استاندارد EN 1504، پوشش هایی که قابلیت پل زدن بر روی ترکها را دارند بیشینه تمامی الزامات را تامین میکنند. از جمله سیستم‌های پیشنهادی مناسب در این زمینه کفپوش های اپوکسی است که به صورت یکپارچه بر روی سطوح بتنی اجرا شده و مقاومت بتن را در برابر عوامل محیطی افزایش میدهد. سیستم کفپوش اپوکسی شرکت آبادگران جهت دستیابی به الزامات استاندارد EN 1504-2، به صورت چند لایه طراحی شده (پرایمر، میانی و رویه) و هر لایه خواص منحصربفردی را در این سیستم یکپارچه از خود نشان میدهد.

منابع:

ASTM C395

ACI 503R

DIN 28052-2