توسعه خرابیهای ناشی از نفوذپذیری بتن دریایی

۴- توسعه خرابیهای ناشی از نفوذپذیری بتن دریایی

4-1 ترکهای حرارتی اولیه و توسعه خرابی

اجرای غیر صحیح بتن درجا بویژه عمل­آوری نامناسب معمولاً باعث می­گردد از همان ابتدای ساخت،در سازه هایی نظیر قسمتهای فوقانی موج شکن ها که درجا ساخته می­شوند،ترکهای مویی ایجاد گردد. اما این ترکهای ریز بعد از چند ماهشروع به بازشدگی و گسترش می­نمایند که می­تواند عاملی برای نفوذ کلرایدها و ایجاد خوردگی باشد.دربرابر گسترش ترکها همه اعضای بتن مسلح گسترش خوردگی سریع و قابل ملاحظه­ای را نشان می­دهند که به صورت  خوردگی شدید با تنها اندکی سال بعد از اجرا، اتفاق  می­افتد. شکل 2 نمونه ای از خسارت وارده به یک دیوار موج شکن ناشی از وجود ترک های اولیه را نشان می­دهد (DanishHydraulicInstitute, 1986).

4-2 فشار حاصل از تبلور نمکها و توسعه خرابی

در مواد متخلخل فشار حاصل از تبلور نمکها در محلولهای فوق اشباع شده تنش هایی ایجاد می­نمایند که ممکن است باعث ترک خوردگی و پوک شدگی گردند. چنین حالاتی در پوشش دیواره تونل ها و قطعات یا دیواره های بتن نفوذ پذیر رخ می­دهد، خصوصاً زمانی که یک وجه عنصر سازه­ای در معرض آب حاوی نمک (آب دریا) و وجوه دیگر در معرض هوای گرم (به عنوان مثال پدیده تبخیر) قرار می­گیرد. به طور کلی هر چه درجه فوق اشباع بالاتر باشد، فشار کریستاله شدن نیز بیشتر خواهد بود. حتی برای درجه فوق اشباع پایین مانند 2، بلوری شدن کلرید سدیم می­تواند فشاری معادل 600 اتمسفر اعمال نماید. در این حالت تنش حاصل به حدی خواهد بود که اغلب سنگ ها را می­شکند.

بنا به گفته فیگ، آب حاوی نمک قادر است از طریق خاصیت موئینه داخل بتن نفوذ نماید و بدین ترتیب در محدوده تبخیر (معمولاً 3/0 تا 5/0 متر بالای سطح آب) کریستاله شدن نمک باعث تخریب بتن می­گردد که این تخریب مشابه خرابی ناشی از عمل یخبندان است.

در نتیجه در محدوده پاشش آب دریا تخریب بتن تا حدی در اثر فشار حاصل از تبلور نمک است. در بخشهایی از قطعات افقی بتنی که آب به صورت چاله راکد بماند امکان بروز آسیب دیدگی ناشی از تبلور نمک وجود دارد. در مواردی که سیکلهای متعدد تبلور نمک رخ دهد تخریب و کنده شدن بتن از نوع «پوسته پیاز» صورت می­گیرد که این پدیده به نام حلقه های لیزگنگ نیز معروف است.

کیفیت سطحی بتن نقش مهمی در تعیین سرعت رسوب گذاری نمک بر سطح سازه بتنی واقع در محیط دریایی ایفا می­نماید. بنابراین در بتن ریزی مناسب، دستیابی سطح صاف و غیر قابل نفوذ در درجه اول اهمیت می­باشد. این مسئله خصوصاً در مورد مخلوط های بتن حاوی میکرو سیلیس حائز اهمیت است، زیرا این مخلوط ها چسبنده­اند و پرداخت سطح آن ها مشکل می­باشد.

4-3 سیکل یخ زدن-آب شدن(F-T) و توسعه خرابی

اثر شرایط محیطی متناوب در قسمتی از سازه های دریایی که در معرض ناحیه پاششی سطح دریا قرار دارند به دلیل تر و خشک شدن متناوب و همچنین تماس با هوا، بیشتر است. به ویژه هنگامی که سازه بتنی در معرض محیط یخبندان قرار می­گیرد، محلول منفذی در لوله های موئین تبدیل به یخ گردیده و حجم آن تقریباً 9% اضافه می­شود. به دلیل انبساط حجم، آب یخ نزده تمایل به جابجایی به نزدیکترین مکان در دسترس خواهد داشت. جابجایی محلول های منفذی سرانجام فشار هیدرولیکی ایجاد می­نماید. موقعیکه نیروی انبساطی از مقاومت کششی بتن تجاوز می­کند، میکروترکها شروع به تولید و انتشار در اطراف خمیر سیمان می­نمایند. با اولین ترکی که آغاز شده، مقدار بیشتری از رطوبت به داخل بتن نفوذ نموده و باعث افزایش خسارت ناشی ازF-Tمی­شود. بنابراین میکروترکهایی که در زمان سیکلهای F-T  تولید شدند، می­توانند به عنوان یک مسیر ورودی برای یونهای مهاجم از قبیل کلرایدها عمل نمایند. هنگامیکه یونهای کلراید به میلگردهای سازه بتنی می­رسند، نسبت تمرکز یون کلراید به یون هیدروکساید(Cl-/ OH-) در نزدیکی میلگردها افزایش می­یابد. اولین بار که نسبت (Cl-/ OH-) بالاتر از 6/0می­شود، روکش نازک محافظ میلگرد، پایداریش زیاد طول نمی­کشد.(MehtaPK.,etal.1993)در نتیجه منجر به پتانسیل بالای خوردگی حفره­ای می­شود(KaminetzkyD.,1991), ACICommittee 222., 1994). مکانی که خوردگی حفره­ای اتفاق می­افتد، یک نقطه متمرکز برای خوردگی اولیه خواهد شد و توسعه عمل خوردگی بوسیله ورود ممتد یون کلراید، اکسیژن، و آب بیرونی، اتفاق می­افتد. سرانجام پایایی بتن می­تواند به طور معنی داری کاهش یابد. این نوع از خرابی می­تواند بیشتر در حالت عمومی برای آزمایش سازه های دریایی با تکرارعمل یخ زدن-آب شدن یا پیاده رو بتنی تحت اثر نمک یخ زدا، مشاهده شود. برای مقابله با اثرات سیکلهای یخ زدن-آب شدن بتن در سازه های دریایی راهکارهایی در ادامه ارائه خواهد گردید.