بررسی انواع خرابی بتن + علت تخریب بتن
خرابی بتن به هرگونه تغییر در خواص فیزیکی یا شیمیایی آن اطلاق می‌شود که به کاهش مقاومت، دوام یا زیبایی منجر گردد. این پدیده میتواند ناشی از عوامل شیمیایی، فیزیکی یا مکانیکی باشد. به طور کلی عوامل متعددی میتواند باعث خرابی در بتن شود که میتواند باعث خوردگی، کاهش مقاومت، سایش، تغییر رنگ و… شود. در ادامه بیشتر در مورد خرابی فیزیکی بتن و شیمیایی آن توضیح داده ایم.
انواع خرابی در بتن چیست؟
خرابی بتن میتواند به دلایل مختلفی اتفاق بیفتد و معمولاً به دو دسته کلی خرابی‌های شیمیایی و خرابی‌های فیزیکی (یا مکانیکی) تقسیم می‌شوند. البته، در بسیاری از موارد این عوامل با هم اتفاق می‌افتند و باعث تشدید خرابی می‌شوند.
۱. خرابی‌های شیمیایی بتن:
حمله سولفاتی به بتن:
علت: واکنش سولفات‌های موجود در خاک، آب‌های زیرزمینی یا فاضلاب با هیدروکسید کلسیم و آلومینات‌های سیمان. این واکنش باعث تولید محصولاتی (مانند اترنیگایت و گچ) می‌شود که حجم آنها افزایش می‌یابد و منجر به انبساط، ترک خوردگی و فروپاشی بتن می‌گردد. زمانی میتوانیم بگوییم که کیفیت بتن بالاست که در برابر حمله سولفاتی مقاوم باشد. حمله سولفاتی به تدریج با آسیب رساندن به چسبندگی خمیر سیمان، مقاومت بتن را کاهش می‌دهد.
نتایج آزمایش سلامت سیمان بر اساس استاندارد ASTM C150 نشان می‌دهد که میزان منیزیم اکسید (MgO) در سیمان نباید از ۶ درصد تجاوز کند. افزایش این مقدار، منجر به انبساط و ترک‌خوردگی مصالح می‌شود.
حمله کلرایدی و خوردگی آرماتور (میلگرد) به تن:
از دلایل خرابی بتن، نفوذ یون‌های کلراید (معمولاً از نمک‌های یخ‌زدا، آب دریا یا مواد اولیه آلوده) به داخل بتن است. کلرایدها لایه محافظ روی میلگرد را از بین برده و باعث خوردگی فولاد می‌شوند. محصول خوردگی (زنگ) حجم بیشتری از فولاد دارد و باعث ایجاد فشار داخلی، ترک خوردگی، پوسته‌پوسته شدن و جدا شدن بتن روی میلگرد می‌شود. کاهش pH بتن (کربناتاسیون) نیز میتواند این فرآیند را تسریع کند.
در ایران، خوردگی آرماتور شایع‌ترین نوع آسیب‌دیدگی بتن گزارش شده است. این پدیده زمانی رخ می‌دهد که بخش زنگ‌زده میلگرد افزایش حجم پیدا کرده و منجر به ترک‌خوردگی بتن و در موارد شدیدتر، قلوه‌کن شدن بتن می‌شود. عوامل اصلی این خوردگی شامل نفوذ یون کلراید و کربناته شدن بتن هستند که هر دو به تخریب لایه محافظتی آرماتور کمک می‌کنند.
کربناتاسیون بتن از خرابی های رایج:
علت: واکنش دی‌اکسید کربن موجود در هوا با هیدروکسید کلسیم بتن. این واکنش باعث کاهش pH بتن و از بین رفتن خاصیت قلیایی محافظ میلگرد می‌شود و زمینه را برای خوردگی آرماتور فراهم می‌کند. امروزه می‌توان با طراحی مناسب و افزودنی های بتن، بتنی ساخت که نفوذپذیری بسیار کمی داشته باشد. این رویکرد به معنای تولید بتنی نفوذناپذیر در برابر عوامل محیطی است.
برای تشخیص کربناتاسیون بتن، از محلول فنل فتالئین استفاده می‌شود. با پاشیدن این محلول، قسمت‌های سالم بتن به رنگ ارغوانی در می‌آیند. در مقابل، مناطقی که دچار کربناتاسیون شده‌اند، تغییر رنگ نمی‌دهند و عمق آسیب مشخص می‌شود.
واکنش قلیایی-سنگدانه (ASR) بتن
علت: واکنش شیمیایی بین اکسیدهای قلیایی سیمان و برخی از سنگدانه‌های واکنش‌پذیر (معمولاً حاوی سیلیس). این واکنش باعث تولید ژل سیلیسی می‌شود که در حضور رطوبت منبسط شده و منجر به ترک خوردگی و تخریب داخلی بتن می‌گردد. این نوع خرابی اغلب از درون بتن شروع می‌شود.
کرمو شدن بتن ( به شن‌نما شدن) خرابی رایج بتن
یکی دیگر از خرابی های بتن، کرمو شدن بتن، که به شن‌نما شدن نیز معروف است، زمانی رخ می‌دهد که ملات سیمان نتواند فضای بین سنگدانه‌های درشت را به طور کامل پر کند. این پدیده معمولاً ناشی از تراکم ناکافی بتن، جداسازی دانه‌ها (segragation)، یا کمبود ماسه (دانه‌های ریز) در طرح اختلاط است. هرچند وجود لرزش مناسب در حین بتن‌ریزی میتواند به کاهش این مشکل کمک کند، اما افزایش کارایی و قابلیت جریان‌پذیری بتن مؤثرترین راه برای جلوگیری از کرمو شدن و تضمین پر شدن کامل فضاهای داخلی است.
روش ترمیم بتنی که کرمو شده
بتن کرمو به بتنی گفته می‌شود که به دلیل وجود حفره‌های ریز و درشت، هم از مقاومت آن کاسته شده و هم زیبایی‌اش تحت تأثیر قرار گرفته است؛ این حفره‌ها اغلب ناشی از استفاده از مصالح نامناسب یا ساخت غیراستاندارد بتن هستند. برای ترمیم خرابی بتن، سه روش اصلی وجود دارد: ماله زدن برای پوشش سطحی با ملات، شاتکریت برای ترمیم گسترده حفره‌ها با پاشش ملات، و گروت‌ریزی که با تزریق ملات به عمق حفره‌ها، مشکلات عمقی را برطرف می‌کند. انتخاب روش مناسب به عواملی مانند عمق و وسعت حفره‌ها و شرایط محیطی بستگی دارد.
تغییر یونی باعث خرابی بتن:
تخریب ساختار بتن به دلیل زنگ زدگی آرماتور از دیگر خرابی های بتن است. ببینید دوستان، مواد شیمیایی مانند کلریدها و سولفات‌های محلول در آب می‌توانند وارد بتن شده و محیط قلیایی بتن را به محیط اسیدی تبدیل کنند. این تغییر pHباعث زنگ زدگی آرماتورها و تخریب ساختار بتن می‌شود.
حمله اسیدی به بتن باعث خرابی:
تماس بتن با محیط‌های اسیدی (مانند فاضلاب صنعتی، خاک‌های اسیدی). اسیدها اجزای سیمان را حل می‌کنند و باعث نرم شدن، کاهش مقاومت و از بین رفتن بتن می‌شوند.
آب‌شستگی (Leaching) بتن:
علت: عبور آب از بتن و شسته شدن ترکیبات محلول (مانند هیدروکسید کلسیم) از خمیر سیمان. این امر باعث افزایش تخلخل و کاهش مقاومت بتن می‌شود.
۲. خرابی‌های فیزیکی بتن:
ترک خوردگی ناشی از سیکل‌های یخ‌زدگی و ذوب بتن:
یکی از دلایل اصلی خراب شدن بتن، دمای به شدت پایین است. یخبندان نقش مهمی در تخریب بتن ایفا می‌کند، . علت آن، نفوذ آب به داخل منافذ بتن و یخ‌زدن بتن است. آب هنگام یخ‌زدن حدود ۹% افزایش حجم پیدا می‌کند. این انبساط مکرر باعث ایجاد تنش‌های داخلی، ترک خوردگی، پوسته‌پوسته شدن و فرسایش سطح بتن در مناطق سردسیر می‌شود.
این فشار مکانیکی، علیرغم سختی بتن و انعطاف‌پذیری محدود آن، میتواند تنش‌های مکانیکی شدید و مخربی به وجود آورد. در نتیجه، بتن دچار آسیب‌هایی نظیر ترک خوردگی، پوسته‌پف کردن و خرد شدن بتن می‌شود که به مرور زمان یکپارچگی و دوام آن را به شدت کاهش می‌دهد. چرخه‌های مکرر انجماد و ذوب آب درون بتن، با ایجاد تنش‌های پی‌درپی، به مرور زمان باعث سایش و فرسودگی سازه بتنی می‌شود. برای پیشگیری از خرابی بتن، خرید میلگرد مقاوم به خوردگی و استفاده از مصالح با کیفیت ضروری است.
ترک خوردگی ناشی از جمع‌شدگی (انقباض) بتن:
از دست دادن رطوبت بتن تازه (جمع‌شدگی خمیری) یا بتن سخت شده (جمع‌شدگی خشک‌شونده) علت حراب بتن است. این پدیده باعث ایجاد ترک‌هایی در سطح بتن می‌شود که میتواند راه نفوذ عوامل مخرب دیگر را باز کند.
سایش و فرسایش بتن:
از دیگر دلایل خرابی بتن، اصطکاک و مالش مداوم ناشی از حرکت وسایل نقلیه یا ضربه است. این عوامل باعث از بین رفتن سطح بتن و نمایان شدن سنگدانه‌ها می‌شوند. مقاومت سایشی بتن مطابق قانون ACI و طبق مبحث نهم مقررات ملی، باید بیشتر از ۲۸ مگاپاسکال باشد
تنش‌های مکانیکی و بارگذاری بیش از حد:
علت: اعمال بارهای بیش از حد مجاز، خمش، فشار، یا ضربه. این عوامل می‌توانند منجر به ترک خوردگی، شکستگی و تغییر شکل دائمی در بتن شوند.
عدم تراکم کافی
علت: کیفیت پایین مواد اولیه، طرح اختلاط نامناسب (مانند نسبت آب به سیمان بالا)، عدم تراکم کافی، عمل‌آوری نامناسب (کیورینگ)، ضخامت ناکافی کاور بتن روی میلگرد، و خطاهای طراحی.
ترک خوردگی و از دست دادت مقاومت
علت: قرار گرفتن بتن در معرض دماهای بسیار بالا. بتن در دماهای بالا دچار تغییرات فیزیکی و شیمیایی می‌شود، از جمله تبخیر آب آزاد و پیوندی، از دست دادن مقاومت، و ترک خوردگی.
سایش بتن به دلیل تردد وسایل نقلیه
به‌ویژه در محیط‌های صنعتی با عبور چرخ‌های فولادی و لاستیکی سنگین، میتواند باعث ساییدگی شدید در کف و روسازی بتنی شود. این پدیده، که گاهی در طول عملیات تولید نیز تشدید می‌شود، منجر به ایجاد شیارها و آسیب‌های قابل توجهی در سطح بتن شده و در نهایت نیاز به ترمیم و تعمیر را ضروری می‌سازد.
علل خرابی بتن چیست؟
خرابی بتن معمولاً به دلایل زیر رخ می‌دهد:
کیفیت پایین مواد اولیه: استفاده از سیمان، سنگدانه یا آب نامرغوب.
طرح اختلاط نامناسب: عدم رعایت نسبت‌های صحیح مواد در ترکیب بتن.
ساختار غیراستاندارد بتن: عدم تراکم کافی یا عمل‌آوری (کیورینگ) نامناسب.
خرید از مراکز غیرمعتبر: خرید بتن آماده از تامین‌کنندگان فاقد صلاحیت.
محیط‌های مرطوب و دریایی: نفوذ رطوبت، یون‌های کلراید و سولفات.
حرکت و انبساط/انقباض بتن: تغییر حجم بتن به دلیل نوسانات دما یا رطوبت.
خطاهای طراحی: ضعف در محاسبات سازه‌ای یا جزئیات اجرایی.
اضافه بار غیرمنتظره: تحمیل بار بیش از ظرفیت تحمل بتن.
حوادث طبیعی: خسارت‌های ناشی از آتش‌سوزی، زلزله، سیل و سایر بلایای طبیعی.
پیشنهاد ویژه به شما این است که دو کتاب خیلی مهم در حوزه بتن را تهیه کنید. ۱- کتاب آیین نامه بتن ایران و ۲- کتاب مبحث نهم مقررات ملی ساختمان. البته آیین نامه بتن ایران خودش در ۴ جلد منتشر شده است. نحوه برخورد با بتن های غیر قابل قبول، در مبحث نهم آمده است.
خلاصه ای از خرابی های بتن
خرابی فیزیکی بتن ناشی از عوامل گوناگونی است که عمدتاً به دلیل نفوذ آب و تغییرات حجم بتن اتفاق می‌افتد. یخ‌زدگی و ذوب مکرر آب محبوس در منافذ بتن، یکی از دلایل اصلی است؛ چرا که با یخ‌زدن آب، حجم آن افزایش یافته و منجر به ایجاد ترک‌های شدید می‌شود. تغییرات دمایی شدید نیز با ایجاد سیکل‌های انبساط و انقباض، بتن را تضعیف می‌کنند. علاوه بر این، عواملی مانند سایش و فرسایش (به ویژه در بتن با تخلخل بالا و مقاومت سایشی کم) و پدیده‌ی خلازایی (کاویتاسیون) نیز به تخریب فیزیکی و کاهش دوام بتن می‌انجامند.
