معرفی بهترین نانو مکمل بتن
روش های جلوگیری از نفوذ پذیری و خوردگی بتن
وقتی بتن خوردگی می‌کند، می‌تواند باعث کاهش قدرت و مقاومت میلگردهایی که درونش هستند شود. این موضوع باعث می‌شود که میلگردها به بتن چسبیده نمانند و قابلیت تحمل فشار و کشش بتن کاهش پیدا کند. همچنین، این خوردگی باعث افزایش حجم میلگرد می‌شود که منجر به ترک‌ها و نقصان در ساختمان بتنی می‌شود.
بتن در معرض مواد خورنده مثل یون‌های کلر و سولفات قرار گرفته، به مرور زمان آسیب می‌بیند. اغلب فکر می‌شود بتن به دلیل مقاومت خود نیازی به حفاظت و پوشش اضافی ندارد، اما در واقعیت، در معرض مواد اسیدی بتن آسیب پذیر است. همچنین، بتن ممکن است در طولانی‌مدت به دلیل فشارهای مکانیکی و ضربات، ترک خورده و آسیب ببیند. استفاده از مواد و روش‌های جدید می‌تواند در مقابله با خوردگی و آسیب‌های بتن مؤثر باشد.
عوامل ايجاد خوردگی ميلگردها
فاکتورهای موثر در خوردگی میلگردها و زمان تخریب بتن به دلیل خوردگی متفاوت هستند:
- نفوذپذیری بتن نسبت به یون کلر: بتن سطحی که روی میلگردها قرار می‌گیرد، ممکن است مورد نفوذ یون کلر قرار گیرد و این موجب شروع خوردگی میلگردها شود.
- ضخامت لایه بتن روی میلگردها: ضخامت بتنی که بر روی میلگردها قرار می‌گیرد، تأثیر بسیاری در مقاومت آن در برابر خوردگی دارد.
- وجود نقص‌ها و ترک‌ها در پوشش بتن روی میلگردها: هر گونه نقص یا ترک در پوشش بتن می‌تواند خوردگی میلگردها را تسریع کند.
- نوع و وضعیت سطحی میلگردها: ویژگی‌های سطحی میلگردها نیز می‌تواند در شروع و توسعه خوردگی تأثیرگذار باشد.
- پوشش سطحی بتن: نوع پوششی که بتن روی میلگردها دارد نیز می‌تواند خوردگی را تحت تأثیر قرار دهد.
- پوشش محافظتی بر روی میلگردها: استفاده از پوشش‌های مخصوص میلگردها می‌تواند مقاومت آن‌ها در برابر خوردگی را افزایش دهد.
- شرایط محیطی: عواملی مانند دما، اکسیژن، رطوبت، مقدار یون کلر، وجود باد، وضعیت تر و خشکی محیط می‌توانند خوردگی را تسریع یا کند کنند.
- حاوی بودن یون کلر در بتن اولیه و مصالح مورد استفاده: اگر بتن از ابتدا یا مصالحی که استفاده شده‌اند یون کلر داشته باشند، خوردگی میلگردها زودتر شروع می‌شود.
با توجه به این عوامل، خوردگی میلگردها و زمان تخریب بتن به دلیل خوردگی ممکن است متفاوت باشد و بستگی به شرایط مختلفی داشته باشد.
عوامل مؤثر درآسیب بتن مسلح درمحیط های خورنده
عواملی که می‌توانند به آسیب بتن مسلح در محیط‌های خورنده منجر شوند، عبارتند از:
- استفاده نادرست از سازه: بارگذاری بیش از حد، ضربات و خستگی سازه می‌توانند باعث آسیب به بتن مسلح شوند.
- سایش و فرسایش: فرایندهای سایش و فرسایش که ممکن است در کف‌ها، زیرسازی‌ها و سازه‌های مختلف اتفاق بیفتد، می‌تواند منجر به آسیب و تضعیف بتن شود.
- اثرات محیطی: تغییرات دما، رطوبت، و کربناسیون می‌توانند به آسیب‌هایی در بتن مسلح منجر شوند.
- مواد اولیه ناسازگار: استفاده از مصالحی که انقباض دارند یا ساختار مرکب ناهمسان می‌تواند منجر به آسیب‌هایی در بتن شود.
- شستشوی بتن: وقوع حل شدن با جاری‌های خنثی یا قلیایی می‌تواند آسیب به بتن وارد کند.
- حمله مواد شیمیایی: موادی مانند سولفات‌ها، اسیدها و مواد شیمیایی دیگر می‌توانند آسیب به بتن و فولاد بزنند.
- واکنش قلیایی سنگدانه: تاثیر واکنش‌های قلیایی بر سنگدانه‌های موجود در بتن ممکن است منجر به آسیب‌هایی شود.
- خوردگی فولاد: همچنین، خوردگی فولاد مسلح درون بتن می‌تواند آسیب جدی به ساختمان وارد کند.
با این عوامل مختلف، بتن مسلح در معرض خطرات مختلفی قرار می‌گیرد که ممکن است منجر به آسیب‌های متنوع شود.
آشنایی با خرابی های شیمیایی ناشی از عوامل محیطی
خرابی سولفاتی ناشی از عوامل محیطی از نحوه واکنش سولفات‌های موجود در آب و خاک با اجزای سیمان در بتن ناشی می‌شود. سولفات‌های موجود مانند سدیم و پتاسیم با اجزای هیدراته شده سیمان واکنش دارند.
واکنش سولفات سدیم با هیدروکسید کلسیم می‌تواند به صورت زیر خلاصه شود:
Na2SO4 + Ca(OH)2 → CaSO4 + 2 NaOH
و همچنین واکنش سولفات پتاسیم با هیدروکسید پتاسیم:
K2SO4 + 2KOH → 2NaOH + K2SO4
این واکنش‌ها باعث تشکیل موادی مضر می‌شود که در نهایت باعث آسیب و خرابی در بتن می‌شوند.
با اجرای واکنشاتی که اشاره کردید، محصولاتی تولید می‌شوند که به شرح زیر است:
گچ: واکنش سولفات‌ها با اجزای سیمان ممکن است باعث تولید گچ شود که سطح بتن را سست می‌کند و مقاومت آن را کاهش می‌دهد. این واکنش باعث افزایش حجم مواد جامد تا ۱۲۵ درصد می‌شود.
سولفوآلومینات کلسیم (اترینگایت): واکنش سولفات کلسیم با هیدروآلومینات کلسیم ممکن است باعث تولید سولفوآلومینات کلسیم شود که اندازه بتن را افزایش داده و ممکن است منجر به ترک و ریزش آن شود. این واکنش باعث افزایش حجم مواد تا ۲۲۵ درصد می‌شود. همچنین، سولفات کلسیم ممکن است با هیدروآلومینات کلسیم واکنش داشته باشد و دو شکل مختلف هیدروسولفوآلومینات کلسیم تولید کند.
علاوه بر این، خرابی کلری نیز یکی از مهمترین عوامل زنگ زدگی و خوردگی آرماتور در بتن است. یون‌های کلرید تنها در آب حل شده وجود دارند و نفوذ آن‌ها به داخل بتن ممکن است از طریق آبی که در سیستم منفذی بتن حمل می‌شود یا از طریق نفوذ ساده یون‌ها (انتشار) در آب راکد رخ دهد. این واکنشات در بتن خشک و بتن اشباع شده هر دو اجرا می‌شوند، و در بتنی که در چرخه متناوب خشک و مرطوب قرار می‌گیرد، سرعت نفوذ یون کلرید افزایش می‌یابد.
مکانیزم خرابی کلری
خواص قلیایی بالای سیمان پرتلند (که دارای یک PH حدود ۱۳ است) باعث تشکیل لایه نازکی از اکسید فریک (Fe2O3) بر روی سطح فولاد می‌شود. این لایه روئین کننده، فولاد را در برابر خوردگی محافظت می‌کند. با این حال، خوردگی همچنان ادامه دارد، اما با حداقل آسیب و در حد مقبولی اتفاق می‌افتد، تا زمانی که این لایه روئینی بر سطح فولاد باقی بماند.
متاسفانه، موادی مانند دی‌اکسید کربن و یون‌های کلر، ممکن است این لایه محافظ را تخریب کرده و از بین ببرند. این اتفاق باعث می‌شود که میلگردها بدون محافظ در برابر عوامل تخریبی قرار بگیرند.
یون‌های کلرید در بتن به سه حالت پیوند فیزیکی، شیمیایی و آزاد موجود هستند. بخشی از این یون‌ها با محصولات هیدراتاسیون سیمان ارتباط برقرار می‌کنند، به‌طوری‌که محصول هیدراتاسیون و پیوند شیمیایی یون کلر، مهمترین تماس موجود است.
خوردگی فولاد
خوردگی فولاد در بتن یک فرآیند الکتروشیمیایی است که شامل دو واکنش اصلی است: واکنش آندیک (اکسایش فلز آهن) و واکنش کاتدیک (کاهش یون‌های هیدروژن یا اکسیژن).
عواملی که در سرعت نفوذ یون کلر و خوردگی فولاد در بتن تأثیرگذار هستند عبارتند از:
- تخلخل پوشش بتنی (ساختار منافذ): ساختار پوشش بتنی و تخلخل آن می‌تواند نفوذ یون کلر را تحت تأثیر قرار دهد.
- نوع سیمان و مقدار سیمان (اثر شیمیایی بتن): نوع سیمان استفاده شده و مقدار آن می‌تواند تأثیر مستقیمی بر خوردگی فولاد در بتن داشته باشد.
- شرایط محیطی: شرایط محیطی شامل دما، رطوبت، وجود یون کلر، و غیره نیز بر سرعت خوردگی تأثیر می‌گذارند.
- ضخامت پوشش بر روی آرماتور: ضخامت لایه پوشش بر روی آرماتور می‌تواند در جلوگیری از نفوذ یون کلر و خوردگی فولاد تأثیرگذار باشد.
- کربناته شدن بتن: فرآیند کربناته شدن بتن می‌تواند به عنوان یک مکانیسم محافظتی عمل کند.
- وجود ترک در بتن: ترک‌های موجود به دلیل انقباض یا مقاومت کم در برابر یخ‌زدگی می‌تواند مسیرهای نفوذ یون کلر را فراهم کند.
- استفاده از تسریع‌کننده‌های کلریدی با درصد بالا: استفاده از تسریع‌کننده‌هایی با غلظت بالا می‌تواند غلظت یون کلر در اطراف آرماتور را افزایش داده و خوردگی فولاد را تسریع کند.
کربناسیون
کربناسیون یک فرایند شیمیایی است که در آن گاز دی‌اکسید کربن (CO2) از هوا به داخل ساختمان‌ها و سازه‌ها نفوذ کرده و با هیدروکسید‌های موجود در بتن واکنش می‌دهد، در نتیجه کربنات‌ها شکل می‌گیرند.
عوامل مختلفی در میزان کربناسیون اثرگذار هستند:
۱. شرایط محیطی: شرایط محیطی مانند دما، رطوبت و تراکم گاز CO2 در محیط می‌توانند تأثیر گذار باشند.
۲. تخلخل پوشش بتن: ساختار پوشش بتنی و تخلخل آن نیز می‌تواند در نفوذ گاز CO2 و در نتیجه فرایند کربناسیون تأثیرگذار باشد.
۳. مقدار سیمان و تأثیر سیمان‌های پوزولانی: مقدار سیمان مورد استفاده و نوع آن، به عنوان مثال سیمان‌های پوزولانی که شامل موادی مانند فلاي‌آش، سيليس‌آست، ولكانيك‌پوزولان‌ها و… هستند، می‌توانند تأثیرگذار بر میزان کربناسیون باشند.
عوامل داخلی مؤثر بر خرابی های بتن
عوامل مؤثر در نفوذپذیری بتن:
- نسبت آب به سیمان: نسبت مواد آب و سیمان در ترکیب بتن می‌تواند بر نفوذپذیری آن تأثیر بگذارد.
- تخلخل بتن: سطح تخلخل بتن و وجود خلل‌ها و حفره‌ها در ساختار آن نفوذ را تسهیل می‌کند.
- درجه هیدراتاسیون: میزان تشکیل هیدراتهای سیمانی که بر اساس زمان و رطوبت است، می‌تواند بر نفوذپذیری بتن تأثیر بگذارد.
- خواص سیمان: ویژگی‌های خاص و نوع سیمان مورد استفاده نیز می‌تواند نفوذپذیری بتن را تحت تأثیر قرار دهد.
- اثر دما: افزایش دما می‌تواند باعث افزایش نفوذپذیری بتن شود.
واکنش قلیایی سنگدانه‌ها
برای واکنش قلیایی سنگدانه‌ها، باید:
- اجزای فعال و واکنش‌پذیر در سنگدانه باشد.
- قلیایی کافی (K2O، Na2O) در بتن وجود داشته باشد.
- رطوبت کافی وجود داشته باشد.
فساد مصالح
حضور بیش از حد املاح در مصالح مورد استفاده برای تهیه بتن می‌تواند به فساد و تضعیف ساختار بتن منجر شود.
آب مصرفی
کیفیت و میزان استفاده از آب در ترکیب بتن نیز بر خواص و نفوذپذیری آن تأثیرگذار است.
کیفیت و نوع سنگدانه
نوع و کیفیت سنگدانه‌های استفاده شده در بتن نیز می‌تواند بر خواص نهایی و نفوذپذیری آن تأثیر داشته باشد.
عوامل خارجی مؤثر بر خرابی‌های بتن (عوامل فیزیکی و مکانیکی)
سایش، فرسایش و خلأزایی (کاویتاسیون):
مقاومت سایشی بتن مرتبط است با:
- مقاومت فشاری بتن (رابطه مستقیم)
- نسبت آب به سیمان (رابطه معکوس)
- دانه‌بندی و نوع سنگدانه‌ها
آب انداختگی و تشکیل دوغاب سخت سده باعث ایجاد سطوح شکننده و ضعیف در بتن می‌شود. مقاومت سایشی بتن می‌تواند با انجام عملیات پرداخت و ماله‌کشی بتن بهبود یابد.
کاویتاسیون منجر به تغییرات ناگهانی در سرعت و جهت آب و افت فشار می‌شود که حفره‌هایی در بتن ایجاد می‌کند. ضربه‌هایی از حباب‌های تشکیل شده در مایع جاری می‌تواند به ترک‌های مکرر و چاله‌هایی در سطح بتن منجر شود.
تأثیر هوای سرد و یخ‌زدگی
دمای پایین و یخ‌زدگی می‌تواند به تغییرات حجمی در بتن، ترک‌ها، و آسیب به ساختار آن منجر شود.
خرابی ناشی از نمک‌ها و شوره‌زدگی:
بلورهای نمک در نزدیکی سطح بتن تشکیل می‌شوند و رشد آن‌ها مانند یخ‌زدگی، تنش‌های انبساطی را ایجاد کرده و سطح بتن را تخریب می‌کند. سولفات منیزیم به دلیل بلوری سدن نمک می‌تواند به تخریب بیشتری در ساختار بتن منجر شود، از جمله تخریب منافذ موئینه و حجم بیشتر تخریب را در بتن ایجاد کند.
بتن اصلاح شده نانو مکمل بتن کالیمورا
بتن اصلاح شده با مکمل‌های نانو کالیمورا می‌تواند به دو دسته تقسیم شود: بتن پلیمری تزریقی و بتن سیمان پلیمری. در بتن پلیمری تزریقی، یک مونومر به بتن سیمانی اضافه می‌شود که پس از سخت شدن، به پلیمر جامد تبدیل می‌شود. اما در بتن سیمان پلیمری، یک بخش از چسب سیمان با یک پلیمر (معمولاً لاتکس) جایگزین می‌شود. هر دو نوع بتن دارای ویژگی‌هایی همچون مقاومت بالا، نفوذپذیری کم آب، مقاومت در برابر مواد شیمیایی و پایداری بهتر در برابر یخ‌زدگی و ذوب می‌باشند نسبت به بتن های معمولی.
مشخصات ، کاربرد ، مزایا و روش مصرف نانو مکمل بتن کالیمورا
نانومکمل بتن کالیمورا ویژگی‌های بسیار مفیدی دارد که عبارتند از:
مشخصات:
- صرفه‌جویی در مصرف سیمان: بهبود تراکم و اختلاط بتن باعث کاهش مصرف سیمان می‌شود.
- افزایش مقاومت بتن: این ماده با حفظ انسجام بتن، مقاومت و چسبندگی بتن را بالا می‌برد.
- مقاومت در برابر فشار و نفوذ آب: باعث می‌شود بتن بسیار نفوذ ناپذیر در برابر آب‌های فاضلابی، صنعتی و زیرزمینی شود.
- مقاومت در برابر خوردگی و UV: این محصول محافظت قوی در برابر خوردگی و تأثیرات آفتابی (UV) را فراهم می‌کند.
کاربردها:
- استفاده در سازه‌های مختلف ساختمانی و عمرانی.
- مناسب برای مناطقی که به آب فاضلابی، صنعتی یا زیرزمینی نیاز دارند.
- بهبود مقاومت بتن در برابر خوردگی و تأثیرات زیستی محیطی.
مزایا:
- صرفه‌جویی در مصرف سیمان: کاهش مصرف سیمان.
- افزایش مقاومت بتن: مقاومت و چسبندگی بهتر بتن.
- محافظت برابر آب و فشار: نفوذ ناپذیری بتن در برابر آب و فشارهای مختلف.
- مقاومت در برابر خوردگی و UV: محافظت بتن در برابر خوردگی و تأثیرات نور UV.
روش مصرف:
- مخلوط کردن مکمل نانو کالیمورا با مواد تشکیل‌دهنده بتن در مرحله اختلاط.
- مراقبت از متناسب بودن نسبت‌های استفاده و میزان مصرف برای بهترین نتایج.
این مواد نانومکمل به دلیل ویژگی‌هایی که ارائه می‌دهند، در بهبود عملکرد و مقاومت بتن در برابر شرایط مختلف محیطی و فشارهای مختلف بسیار مؤثر هستند.
خوردگی بتن یعنی چه؟
خوردگی بتن ناشی از فرایند تخریب بتن است که معمولاً به دلیل تأثیرات شیمیایی، محیطی، یا مکانیکی رخ می‌دهد. خوردگی میلگردها در بتن مسلح اغلب به دلیل ورود آب یا رطوبت وارد درزها یا نقاط ضعف در پوشش محافظ بتن به میلگردها، که موجب اکسیداسیون و خوردگی فولاد می‌شود.
برای جلوگیری از تخلخل بتن، می‌توان از موادی مانند نانومکمل بتن استفاده کرد که تخلل‌های حتی در سطح نانو را پر کنند. این کار باعث می‌شود آب یا هوا نتواند به راحتی وارد داخل بتن شود و تخلخل‌ها را پر کرده و پوشش محافظتی بتن را تقویت کند.
استفاده از نانومکمل بتن علاوه بر جلوگیری از یخ‌زدگی و ترک، می‌تواند مزایای دیگری نیز داشته باشد مانند:
- افزایش مقاومت فشاری، کششی و خمشی بتن.
- افزایش سرعت بارگذاری و افزایش مقاومت فشاری.
- بهبود خصوصیات مکانیکی و دوام بتن، کاهش آلودگی‌های زیست‌محیطی و تولید گازهای گلخانه‌ای مانند دی‌اکسید کربن.
- ایجاد مقاومت در برابر قارچ، کپک، جلبک، خوردگی و آلودگی‌های باکتریایی.
- افزایش عمر مفید بتن و بهبود کیفیت آن در طولانی‌مدت.
استفاده از این نوع مواد ممکن است به توسعه سازه‌های با عمر مفید بالاتر و افزایش پایداری آن‌ها کمک کند و در نتیجه، منجر به کاهش نیاز به تعمیرات و نگهداری‌های مکرر در طول عمر سازه‌ها شود.
بدون دیدگاه