مقاله تحلیلی: ۵ عامل مؤثر بر زوال بتن

عوامل اصلی که موجب زوال اعضای بتنی می‌شوند، در زیر شرح داده شده‌اند.

۱. حمله سولفات‌ها

سولفات محلول در موارد زیر وجود دارد:

آب‌های زیرزمینی
خاک
آجرهای رسی

سولفات محلول با تری کلسیم آلومینات سیمان در حضور رطوبت واکنش داده و محصولی را تولید می‌نماید که حجم بیشتری را نسبت به ترکیبات اصلی اشغال می‌نماید. این واکنش سبب زوال و تضعیف بتن، مصالح بنایی، گچ و تشکیل ترک‌ها می‌گردد. این واکنش بسیار آهسته است و پس از 2 تا 3 سال ترک‌ها شروع به آشکار شدن می‌نمایند.

برای انجام این واکنش‌ها، حضور سه مورد زیر ضروری است:

سولفات محلول
تری کلسیم آلومینات
رطوبت

بر این اساس اجزای زیر بیشتر تحت تأثیر حمله سولفات‌ها قرار دارند.

بتن و مصالح بنایی در فونداسیون: به‌ویژه در جایی که تراز سفره آب‌های زیرزمینی بالا باشد و بتن و مصالح بنایی در تماس با آب قرار دارند.
گچ و مصالح بنایی در سازه فوقانی: در شرایطی که آجرها دارای نمک و سولفات محلول باشد و دیوار به دلیل باران یا نشت آب مرطوب بماند.

شدت حمله سولفاتی به موارد زیر بستگی دارد:

مقدار سولفات محلول
نفوذپذیری و تخلخل در بتن و ملات
نسبتC_3 A در سیمان
وجود رطوبت/ نشت آب در اعضای خاصی از ساختمان

۲. واکنش قلیایی سنگ‌دانه‌ها

قلیایی نامی است که به اکسید سدیم (Na₂ O) و اکسید پتاسیم (K₂ O) گفته می‌شود. این مواد قلیایی به‌طور شیمیایی با برخی مواد معدنی سیلیسی (در بعضی از سنگ‌دانه‌ها وجود دارد) واکنش داده و سبب انبساط، ترک خوردگی و تجزیه و از هم پاشیدگی بتن می‌شوند. به دلیل کاهش خاصیت قلیایی، زنگ زدگی آرماتورها نیز در حضور رطوبت افزایش می‌یابد. مشابه حمله سولفات‌ها، این واکنش نیز بسیار آرام بوده و چندین سال زمان برای گسترش ترک‌ها لازم خواهد بود.

اقدامات پیشگیرانه

پرهیز در استفاده از سنگ‌دانه‌هایی که واکنش قلیایی می‌دهند.
استفاده از سیمانی با خاصیت قلیایی اندک
استفاده از مواد پوزولانی که پس از ترکیب با مواد قلیایی سیمان، از واکنش قلیایی سنگ‌دانه‌ها جلوگیری می‌نماید.

۳. کربناسیون

با سخت شدن بتن به دلیل هیدراتاسیون سیمان، مقداری هیدروکسید کلسیم آزاد شده که به‌عنوان یک محرک قلیایی محافظ، کنش سلولی گالوانیزه را مهار و از خوردگی فولاد جلوگیری می‌نماید. با گذر زمان، هیدروکسید آزاد در بتن با دی‌اکسید کربن موجود در اتمسفر واکنش داده و کربنات کلسیم را شکل می‌دهند که سبب ترک خوردگی می‌شود. این واکنش به‌عنوان کربناسیون (کربناته شدن) شناخته شده و همچنین سبب کاهش خواص قلیایی بتن می‌شود و اثر آن را به‌عنوان یک محافظ قلیایی برای میلگردها کاهش می‌دهد.

در بتنی که به لحاظ تراکم کیفیت مناسبی دارد، کربناسیون محدود به لایه‌های سطحی بتن می‌شود و عمق کربناسیون در طول 50 سال از 20 میلی‌متر تجاوز نخواهد کرد؛ بنابراین، وقتی‌که بتن نفوذپذیر بوده یا آرماتورها به دلیل پوشش اندک به سطح نزدیک باشند، کربناسیون سبب خوردگی آرماتورها شده که در نهایت منجر به ترک خوردگی و از هم پاشیدگی بتن می‌شود. فرآیند کربناسیون در محیط خشک سریع‌تر است ولی حضور رطوبت برای فعالیت گالوانیزه لازم و ضروری می‌باشد. از این رو، برای خوردگی فولاد، هوایی که به‌طور متناوب خشک و مرطوب می‌شود، بسیار به خوردگی کمک خواهد نمود. ترک خوردگی و حفره‌های موجود در بتن نیز به کربناسیون کمک می‌نمایند. در شهرهای صنعتی، به دلیل وجود درصد بالایی از دی‌اکسید کربن ناشی از آلودگی هوا، ترک خوردگی ناشی از کربناسیون در بتن بیشتر می‌باشد.

۴. حمله کلریدها

محلول کلرید با غلظت بالا می‌تواند به سیمان موجود در بتن حمله نموده و مشابه حمله سولفات‌ها به بتن آسیب وارد نماید.

۵. حمله اسیدها

آهک آزاد در سیمان به‌سرعت توسط اسیدها مورد حمله قرار خواهد گرفت. در محل‌هایی که حمله اسیدی وجود دارد، بهتر است از سیمان پرتلند پوزولانی که دارای آهک آزاد کمتری بوده و در برابر حمله اسیدهای ضعیف مقاوم‌تر می‌باشد، استفاده گردد. حمله اسیدی را می‌توان از نمک اسید موجود در بتن نیز شناخت. به‌عنوان مثال هنگامی کهH₂ SO₄ با C(OH)₂ واکنش نشان می‌دهد.

تمام سیمان به‌تدریج و در اثر حمله اسیدی تجزیه می‌شود. برخی از اسیدها عبارت‌اند از: