سرطان بتن چیست؟
سرطان بتن (Concrete cancer) واکنشی مخرب است که باعث ایجاد یک انبساط شدید در ساختار آن میشود و این انبساط میتواند استحکام و دوام بتن را به طرز قابل توجهی کاهش دهد. به عبارت دیگر بتن در چنین حالتی از درون تخریب و متلاشی شده و دیگر قابلیت تحمل فشار و نیروهای بالا را نخواهد داشت. آرماتورها به عنوان یکی از اجزای مهم چنان چه در معرض اسید یا رطوبت شدید قرار گیرند دچار زنگ زدگی و خوردگی شده و این موضوع میتواند باعث کاهش چشمگیر مقاومت و کارایی بتن شود.
از طرفی همین زنگ زدگی آرماتورها میتواند باعث افزایش حجم بتن از درون شود و این افزایش حجم با فشارهایی بر ساختار و سطوح آن همراه خواهد بود. نتیجه این فشارها ایجاد ترک هایی بر روی سطح بتن بوده که این ترک ها به مرور زمان و در مواجهه با آب و رطوبت بیشتر و عمیق تر شده و استحکام کلی سازه را تحت تأثیر قرار میدهند. این موضوع بیشتر در نواحی مرطوب و در سازه های احداث شده در سواحل و لب دریاها دیده میشود که در پی آن بتن به تدریج متلاشی شده و ساختار آن از هم میپاشد. از طرف دیگر سرطان بتن میتواند نقش فولاد به عنوان یک عامل مؤثر در تحمل کشش بتن را از بین ببرد و عملاً باعث خوردگی و نابودی آن شود.
چرا سرطان بتن ایجاد میشود؟
سرطان بتن به دلایل مختلفی ایجاد میشود و این پدیده میتواند دوام و کارایی بتن و کل سازه را تحت تأثیر قرار دهد. از دلایل رایج ایجاد این فرایند میتوان به استفاده از متریال بی کیفیت در طراحی ، عدم کارایی کاور بتن، وجود ترک در ساختار آن، استفاده از فولاد ناسازگار، موقعیت نامناسب فولاد در طراحی، آب بندی ضعیف بتن و وزن بیش از حد بر روی آن ، حرکات زمین در زیر سازه، عیوب موجود در ساختار سازه و تأثیرات آب و هوا و شرایطی محیطی اشاره کرد.
1- استفاده از متریال بی کیفیت در طراحی بتن
یک از دلایل ایجاد سرطان بتن استفاده از متریال بی کیفیت در طراحی و ساخت بتن بوده که تأثیر زیادی بر کاهش کیفیت و کارایی این بخش مهم از سازه دارد. هر چه از متریال باکیفیت تری در ساخت بتن استفاده شود مقاومت و دوام آن در برابر هوا و رطوبت بالاتر رفته و امکان ایجاد ترک در ساختار آن کاهش مییابد. در طرف مقابل استفاده از متریال بی کیفیت در طراحی میتواند باعث ایجاد ترک در ساختار و در نهایت نفوذ هوا و رطوبت در بتن و آسیب به بخش های داخلی آن میشود.
2- عدم کارایی کاور بتن و تأثیر آن بر سرطان بتن
عدم کارایی کاور از دلایل مهم در کاهش کیفیت و کارایی این بخش مهم بوده و میتوان از آن به عنوان یک عامل مؤثر در ایجاد سرطان بتن نیز نام برد. در این شرایط بتن اجرا شده توانایی پوشش و محافظت از آرماتورها را نخواهد داشت و به دلیل ضخامت پایین، این اجزای داخلی به مرور در معرض رطوبت قرار میگیرند. در نهایت تماس آرماتورها با رطوبت منجر به زنگ زدگی و خوردگی آنها شده و باعث از هم پاشیدگی ساختار بتن و در نهایت تکه تکه شدن آن میشود.
3- وجود ترک در ساختار بتن
در کنار این موارد ترک خوردگی بتن به خودی خود نیز میتواند باعث ایجاد پدیده ای به نام سرطان بتن در ساختار این بخش حیاتی از سازه شود. در ابتدا بتن به دلایل مختلفی میتواند دچار ترک خوردگی شود که از رایج ترین آنها میتوان به استفاده از متریال بی کیفیت در طراحی، اعمال بار بیشتر از ظرفیت و مقاومت بتن بر روی آن، سالخوردگی بتن و غیره اشاره کرد. در چنین حالتی با گذشت زمان عمق ترک ها بیشتر شده و در نهایت نفوذ هوا و رطوبت به داخل ساختار آن افزایش مییابد و باعث آسیب به بخش های داخلی میشود.
4- استفاده از فولاد ناسازگار در ساختار بتن
از دیگر دلایل رایج سرطان بتن میتوان به استفاده از فولاد ناسازگار در ساختار آن اشاره کرد که منجر به کاهش کیفیت و دوام میشود. در چین حالتی در مقطع بتنی از فولادهای ناسازگار و مخلوط شده استفاده میشود که ساختار متفاوتی نسبت به یکدیگر دارند. این ساختار متفاوت فولادها نیز باعث ایجاد واکنش شیمیایی در بین آنها شده و در نهایت منجر به ایجاد سلول الکتریکی در بتن میشود. سلول الکتریکی نیز باعث سرعت بخشیدن به عمل خوردگی بتن در مواجهه با آب و رطوبت میشود و کیفیت و کارایی آن را تحت تأثیر قرار میدهد.
5- موقعیت نامناسب فولاد در طراحی بتن
نحوه جای گیری فولاد و آرماتورها در طراحی بتن میتواند بر عملکرد و کارایی آنها در ساختار این بخش مهم از سازه تأثیرگذار باشد. چنان چه آرماتورها به درستی در طراحی جای نگیرند و بخش هایی از آن در هنگام اجرا در نزدیکی سطح بتن نصب شوند احتمال نفوذ آب و رطوبت به آنها بیشتر شده و در نهایت خوردگی آرماتور اتفاق میافتد. با خوردگی آرماتورها حجم بتن افزایش یافته و در نتیجه ساختار آن در خطر سرطان و فروپاشی قرار میگیرد.
6- آب بندی ضعیف بتن و تأثیر آن بر ایجاد سرطان بتن
در کنار این موارد آب بندی نامناسب و ضعیف نیز میتواند عاملی مؤثر بر سرطان بتن باشد. همچنین بتنی که به طور صحیح و مؤثر آب بندی نشده باشد امکان نفوذ آب و رطوبت در آن بالا میرود که این موضوع خود باعث زنگ زندگی و خوردگی آرماتورها و در نهایت افزایش حجم بتن و کاهش کارایی و دوام آن میشود.
7- وارد آمدن وزن بیش از حد بر روی بتن
وقتی که بتن در معرض وزنی بالاتر از حد تحمل و ظرفیت خود قرار میگیرد دچار شکستگی های ساختاری میشود و همین شکستگی ها نیز بستر را برای ورود آب و رطوبت و زنگ زدگی آرماتورهای آن فراهم میسازد. در نهایت با زنگ زدگی و خوردگی آرماتورها حجم بتن افزایش یافته و حالتی با عنوان سرطان بتن رخ میدهد.
8- حرکات زمین در زیر سازه بتنی
هر گونه حرکت، لرزش و رانش زمین میتواند بر روی سازه تأثیر منفی داشته باشد. این حرکات خود عامل ایجاد ترک هایی در ساختار سازه هستند که امکان نفوذ آب و رطوبت از این ترک ها به داخل بتن و در نهایت زنگ زدگی آرماتورهای آن وجود دارد.
9- عیوب موجود در سازه و تأثیر آن بر ایجاد سرطان بتن
ممکن است عیوب سازه ناشی از خطاهای اجرایی باشد که باعث میشود آب و رطوبت به راحتی به بخش های داخلی سازه به ویژه بخش آرماتورها نفوذ کند. به عنوان مثال وجود هر گونه آسیب یا ترک در نمای بیرونی ساختمان میتواند با نفوذ رطوبت و آب به داخل سازه، زنگ زدگی آرماتورها و در نهایت افزایش حجم بتن در این بخش ها همراه باشد.
10- تأثیرات آب و هوا و شرایط محیطی بر ایجاد سرطان بتن
در کنار این موارد نباید از تأثیرات آب و هوا و شرایط محیطی بر کاهش کیفیت و کارایی غافل شد. بر اساس تحقیقات صورت گرفته احتمال خوردگی بتن در مناطق ساحلی و مرطوب بیشتر از مناطق گرم و خشک بوده که از دلایل آن میتوان به وجود کلر و نمک در این مناطق اشاره کرد. این مواد از طریق ترک های موجود به داخل ساختار آن نفوذ کرده و باعث زنگ زدگی و خوردگی آرماتورها و در نتیجه افزایش حجم بتن و فشار به ساختار آن میشوند. علاوه بر آن سازه های بتنی که در نزدیکی دریا احداث میشوند به دلیل وجود یون های کلر در آب شور دریا بیشتر در معرض آسیب قرار میگیرند.
مکانیزم عمل سرطان بتن چیست؟
در رابطه با مکانیزم عمل سرطان بتن میتوان گفت که محلول قلیایی موجود در بافت بتن در مواجهه با کانی های سیلیسی شن و ماسه تشکیل یک ماده ای ژله ای خاص میدهد که خاصیت قلیایی دارد و با عنوان سیلیکات کلسیم شناخته میشود. این ماده در مجاورت آب و رطوبت خاصیت انبساطی دارد و به همین دلیل سازه های بتنی حاوی آن به مرور زمان دچار انبساط میشوند. از آن جایی که نیروی این انبساط بسیار بالاتر از مقاومت کششی بتن است در سطح و عمق آن ترک های زیادی ایجاد میشود.
در نهایت از طریق این ترک ها آب بیشتری به بتن نفوذ کرده و همین موضوع نیز باعث تخریب کلی سازه میشود. بروز چنین فرایندی معمولاً ۵ الی ۱۰ سال پس از اجرای عملیات بتن ریزی صورت میگیرد. البته سرعت عمل سرطان بتن میتواند متأثر از سایز ذرات سیلیسی سنگدانه ها باشد که این فرایند در سنگدانه های بسیار ریز با سرعت بیشتری رخ میدهد.
نشانه های سرطان بتن کدام است؟
سرطان بتن معمولاً از طریق یک سری نشانه ها قابل تشخیص بوده که در این بخش به بررسی آنها میپردازیم. مورد اول مشاهده آثار شکستگی و ترک خوردگی در ساختار آن بوده که این ترک ها میتوانند به صورت طولی یا عرضی در ساختار بتن مشاهده شوند و معمولاً منشأ شروع آنها از محل میلگردها خواهد بود. مورد دوم به پوسته پوسته شدن بتن و جدا شدگی لایه سطحی آن اشاره دارد که باعث میشود سطح بتن به صورت شن نما رویت شود. علاوه بر این موارد با مشاهده زنگ زدگی میلگردها به ویژه در نواحی نزدیک به سطح بتن میتوان به وجود سرطان بتن در ساختار سازه پی برد.
از طرفی مشاهده هر گونه تورم و برآمدگی در سطح میتواند دلیلی بر وجود سرطان در سازه مورد نظر باشد. دلیل این موضوع نیز فشار وارد شده به بتن از سمت فولاد زنگ زده بوده که دچار انبساط شده است. در کنار این موارد خرد شدن بتن و کاهش مقاومت آن نیز میتواند دلیلی واضح بر وجود سرطان بتن در ساختار سازه باشد. در چنین حالتی ظرفیت باربری بتن بسیار کاهش مییابد و ساختارش در مواجهه با یک ضربه ساده نیز آسیب میبیند. در آخر نشانه های رطوبتی به ویژه شوره زدگی ها و لکه های نم میتواند دلیلی بر وجود این موضوع باشد.
راه های جلوگیری از سرطان بتن کدام است؟
راه های مختلفی برای جلوگیری از سرطان وجود دارد که لازم است در سه مرحله طراحی و ساخت، مرحله اجرا و مرحله بهره برداری و نگهداری مورد توجه قرار گیرند. در ادامه به بررسی این راهکارها در قالب هر کدام از این مراحل خواهیم پرداخت.
جلوگیری از سرطان بتن در مرحله طراحی و ساخت
جهت جلوگیری از ایجاد سرطان بتن در مرحله طراحی و ساخت لازم است از آب و سیمان با نسبت مناسب استفاده شود تا نفوذپذیری بتن کاهش یابد. همچنین استفاده از سیمان مناسب (ضد سولفات) و سنگدانه های مرغوب (مقاوم در برابر شرایط قلیایی) نیز میتواند راهکار خوبی برای افزایش کیفیت و کارایی باشد. در کنار این موارد لازم است طراحی به طور صحیح و با پوشش مناسب میلگردها صورت گیرد و این کار میبایست بر اساس دستورالعمل های آیین نامه های اجرایی انجام شود. در آخر استفاده از میلگردهای با پوشش ضدزنگ (اپوکسی یا گالوانیزه) به ویژه در محیط های مرطوب میتواند به افزایش مقاومت و دوام میلگردها کمک کند و مانع از ایجاد سرطان بتن شود.
جلوگیری از سرطان بتن در مرحله اجرا
در مرحله اجرا و جهت جلوگیری از سرطان بتن لازم است عمل آوری بتن به صورت صحیح و بر اساس دستورالعمل های اجرایی صورت گیرد. در واقع با این کار از ایجاد ترک های زودرس و نفوذ کلرید و رطوبت به ساختار آن جلوگیری میشود. همچنین استفاده از یک سری افزودنی بتن میتواند به کاهش نفوذ پذیری و افزایش خاصیت آب بندی در آن کمک کند. در کنار این موارد توجه به میزان تراکم بتن مرحله عمل آوری (کیورینگ) و اجرا و عدم وجود حفره های هوا در ساختار آن نیز میتواند از ایجاد سرطان در مرحله اجرا جلوگیری کند.
جلوگیری از سرطان بتن در مرحله بهره برداری و نگهداری
برای جلوگیری از سرطان بتن در مرحله بهره برداری میتوان از عایق کاری و آب بندی سطحی بتن استفاده کرد که پوشش های پلیمری، نانو و رزین اپوکسی میتوانند انتخاب مناسبی برای این کار باشند. همچنین با شیب بندی درست بتن میتوان از تجمع آب بر روی سطح و در نهایت نفوذ به داخل آن جلوگیری کرد. در کنار این موارد لازم است بخش های مختلف سازه از نظر وجود ترک مورد بازرسی قرار گیرند تا در سریع ترین زمان ممکن ترمیم گردند. در آخر لازم است از تماس مستقیم بتن با مواد شیمیایی خورنده مانند کلریدها، اسید، نمک و غیره جلوگیری شود و در محیط های مستعد این شرایط از محافظ کاتدی برای پوشش آن استفاده گردد.
آشنایی با روش های ترمیم سرطان بتن
برای ترمیم و درمان سرطان بتن از روش های مختلفی استفاده میشود که بسته به شرایط و نیاز کاری میتوان از آنها استفاده کرد. از رایج ترین و پرکاربردترین این روش ها میتوان به استفاده از پلیمر اصلاح شده در ناحیه بتنی، درمان الکتروشیمیایی، آب بندی و آب گریزی ناحیه بتنی و همچنین تعویض و ترمیم مناطق آلوده اشاره کرد. در ادامه به معرفی بیشتر این روش ها خواهیم پرداخت که به صورت زیر است:
استفاده از پلیمر اصلاح شده در ناحیه بتنی
استفاده از پلیمر اصلاح شده یکی از روش های کاربردی در ترمیم سرطان بتن بوده که از این متریال برای پوشش آرماتورهای داخل بتن استفاده میشود. برای این کار نخست سطح بتن که دچار آسیب دیدگی شده برداشته میشود. در مرحله بعد آرماتورها تمیز شده و سطح آنها با مواد پلیمری اصلاح شده پوشانده میشود. در آخر بر اساس نظر کارشناسان میتوان بر روی مقطع بتن از پوشش ضد کربناسیون نیز استفاده کرد.
درمان الکتروشیمیایی سرطان بتن
از دیگر روش های ترمیم سرطان بتن میتوان به درمان الکتروشیمیایی آن اشاره کرد که بیشتر در کنار دریاها که از مناطق اشباع شده از کلر هستند استفاده میشود. در این مناطق استفاده از محافظ های کاتدی میتواند یک راهکار کاربردی برای جلوگیری از خوردگی میلگردها در ساختار بتن باشد. این روش معمولاً از کاربرد گسترده ای در سازه های دریایی و محافظت از آنها در برابر رطوبت بالا برخوردار است.
آب بندی و آب گریزی ناحیه بتنی
آب بندی بتن و ایجاد خاصیت آب گریزی در این مصالح از دیگر روش هایی است که میتوان از آن برای حفاظت از بتن در برابر سرطان استفاده کرد. در این روش نخست سطح آسیب دیده از هر گونه آلودگی پاک میگردد و سپس بر روی ناحیه مورد نظر بتن ریزی اجرا میشود. در نهایت کارشناسان مجرب در این زمینه با استفاده از مواد ضد آب مانند واتراستاپ نوع پی وی سی مانع از اثرگذاری رطوبت بر روی بتن و خوردگی آرماتورهای آن میشود.
تعویض و ترمیم مناطق آلوده به سرطان بتن
در کنار این موارد از تعویض و ترمیم مناطق آلوده بتن میتوان به عنوان یک روش مؤثر در درمان سرطان استفاده کرد. در این روش نواحی آلوده و آسیب دیده بتن پس از شناسایی با مواد مرغوب پوشش داده میشوند. همچنین این موضوع در مورد تعویض آرماتورها نیز صدق میکند که برای این کار از آرماتورهای جدید به جای آرماتورهای آسیب دیده استفاده میشود. برای پوشش آرماتورهای جدید نیز میتوان از ملات ترمیم کننده بتن استفاده کرد.
کلام پایانی
ساختار بتن در اثر یک سری عوامل از درون دچار فروپاشی شده که این فرایند با عنوان سرطان بتن شناخته میشوند. از آن جایی که کارایی و دوام بتن در مواجهه با این عوامل به طرز قابل توجهی کاهش مییابد لازم است به این موضوع توجه ویژه ای شود. برای درمان و ترمیم بتن راهکارهای مختلفی وجود دارد که بسته به شرایط کاری و محیطی میتوان از آنها استفاده کرد. سرطان بیشتر در سازه های بتنی دیده میشود که در نواحی مرطوب و در مجاورت آب قرار دارند.
از طرفی استفاده از سیمان هایی با خاصیت قلیایی بالا میتواند احتمال ایجاد سرطان در سازه را افزایش دهد. همچنین استفاده از میلگردهای فولادی با مقادیر بالا در طراحی میتواند باعث ایجاد سرطان بتن و در نهایت تضعیف استحکام و دوام آن شود. در آخر جهت کسب اطلاعات بیشتر در این زمینه میتوانید با کارشناسان شرکت ام ک بتن در ارتباط باشید.
