تا مدتها پس از بكارگيري سيمان پرتلند معمولي در بتن، در برخي مناطق كمكم بتن سفيد شده، پودر ميشد و ميريخت. اين معنا توسط يك مهندس سوئدي به نام شلتون[1] كشف شد. شلتون نشان داد در مناطقي كه مواد سولفاتي وجود دارد، سولفاتها پس از نفوذ به درون بتن با C3A تركيب شده، مادهاي به نام اترنژيت يا اترينگات به وجود ميآورند. اين ماده جديد در اثر جذب آب متورم و باعث ايجاد ترك در بتن ميشود كه به اين روند، حمله سولفاتها گويند. برمبناي اين كشف، كاهش ميزان C3A در سيمان و توليد سيمانهايي چون سيمان پرتلند تيپ V به عنوان راه حل مقابله با حمله سولفاتها ارائه شد. در روند حمله سولفاتها، نكته مهم آنست كه تخريب بتن در اثر پديده شيميايي تركيب سولفات و C3A نيست، بلكه به علت پديده فيزيكي انبساط اترنژيت در اثر جذب آب است! بعدها مشخص شد كه سولفاتها علاوه بر تركيب با C3A، به Ca(OH)2 نيز حمله كرده، در تركيب با آن توليد سنگ گچ ميكنند كه اين محصول در مجاورت آب و با جذب رطوبت، منبسط ميشود و در بتن ايجاد ترك ميكند. از طرفي ديده ميشد كه استفاده از سيمان ضد سولفات(تيپ V) در مناطقي نظير حاشيه خليج فارس كه مواد سولفاتي به وفور وجود دارد بر خلاف انتظار جوابگو نبوده، بتن تخريب ميشود كه نمونه اين پديده درتيرهاي برق مشهود بود. با بررسيهاي دقيقتر مشخص شد اين تخريب در اثر حمله كلريدهاست نه سولفاتها، بدين شرح كه با كاهش ميزان C3A، در كنار افزايش مقاومت در برابر سولفاتها، نفوذپذيري نيز زياد ميشود و كلريدها راحتتر به داخل بتن راه مييابند. كلريدها به ميلگرد حمله ميكنند و در آنها خوردگي به وجود ميآورند كه در نهايت منجر به تخريب بتن ميشود و از آنجا كه در مناطق حاشيه خليج فارس كلريدها نيز به ميزان زياد در محيط وجود دارند، اين مشكل ظهور ميكرد. جهت رفع اين معضل، پيشنهاد شد در اين مناطق از سيمانهايي استفاده شود كه درصد C3A در آنها از 8 درصد كمتر باشد، ولي كمتر از 5 درصد نشود كه هم در برابر سولفاتها مقاومت كند و هم قابليت نفوذ زيادي نداشته باشد. به طور كلي چنين نيست كه هر جا مسئله وجود سولفاتها در محيط مطرح باشد، از سيمان تيپ V استفاده شود. نوع سيمان مناسب در ارتباط با مقدار سولفات محيط مطابق جدول زیر ميباشد. همچنين در مقابله با حمله سولفاتها، علاوه بر انتخاب سيمان مناسب، بايد به نكات ديگري نيز توجه داشت كه در پديده بسيار مؤثرند:
سولفاتها تنها در حالت محلول قادر به حمله به بتن هستند. لذا يكي از راههاي مقابله با حمله سولفاتها دور نگاهداشتن بتن از رطوبت است. نمونه اين عمليات قلوه چيني پيرامون پي ساختمانها جهت جلوگيري از نفوذ آب به پي است. همچنين در ساخت بتن نبايد از آب داراي سولفاتها استفاده كرد.
تر و خشك شدن متناوب، حمله سولفاتها را تشديد ميكند. اين پديده به ويژه در سازههاي بتني كنار دريا كه تحت تأثير جذر و مد هستند مشاهده ميشود.
از آنجا كه هر چه ميزان آب به سيمان (W/C) در بتن بيشتر باشد، نفوذپذيري و پيرو آن حمله سولفاتها و كلريدها بيشتر است، حتيالمقدور بايد مقدار آب را تا حد امكان كاست و به جاي آن از مواد روان كننده استفاده کرد.[2]
نوع سیمان مناسب در ارتباط با میزان سولفات محیط
|
ردیف
|
نوع سیمان
|
میزان سولفات محیط بر حسب درصد
|
|
1
|
تیپ I
|
کمتر از 0.1 درصد
|
|
2
|
تیپ II
|
بین 0.1 تا 0.2 درصد
|
|
3
|
تیپ V
|
بین 0.2 تا 2 درصد
|
|
4
|
تیپ V + مواد پوزولانی
|
بیش از 2 درصد
|
[2] - سيمان جهت هيدراته شدن كامل، تقریباً به 25% وزنش آب نيازمند است. اما اگر بتني با اين نسبت آب ساخته شود، به دليل خشني زياد، قابليت انتقال، پمپ و ويبره شدن را ندارد. لذا براي رواني بتن درصد آب را تا حدود 45% ميافزايند. حال اگر بتوان نقش 20% آب اضافی مربوط به رواني را به مواد روان كننده (Plasticizer) يا فوق روان كننده (Super Plasticizer) محول كرد، ميزان آب را ميتوان به همان 25% كاهش داد و در نتيجه از نفوذ پذيري بتن كاست.
با سلام