تاثیر یون کلر بر بتن

میزان یون ورودی به بتن مستقیماً با میزان شوریِ آب دریا رابطه دارد. همچنین به صورت کلی به میزان آب مورد استفاده نیز بستگی دارد. آزمایش‌ها نشان داده‌اند که از لحاظ ایجاد مشکل و مخرب بودن، سولفات‌ها در رتبه‌ی اول قرار دارند و بیشترین مشکل را ایجاد می‌کنند. همین موضوع باعث شد تا سیمان‌های مقاوم در برابر حملات سولفاتی تولید شوند. بتن‌هایی که نسبت آب به سیمان در آن‌ها به نسبت کم‌تر است، دارای مقاومت بیشتری در برابر سولفات‌ها می‌باشند.نمک موجود در آب دریا، مقاومت بتن را بین 10 تا 20 درصد کاهش می‌دهد. بیشتر از کاهش مقاومت، خوردگی فولاد تقویت شده در بتن است که دردسر ساز می‌شود. کلریدها عامل اصلی خوردگی در بتن هستند.بتنی که در معرض هوا قرار دارد، شانس خوردگی‌اش بیشتر از بتنی است که در آب است. یکی دیگر از تاثیرهای کلرید بر روی بتن فرسایش یا شوره زدن بتن است.برای مقابله با یون کلرید، توصیه می‌شود تا از سیمانی با مقدار C3A بالا استفاده شود. آلومینیوم جلوی فعالیت کلرید در بتن را می‌گیرد. که در نهایت باعث افزایش عمر فولاد و دوام سازه می‌شود.

در حال حاضر جدی ترین علت مشکلات خوردگی موثر بر آرماتورها عبارت است از ورود نمک های کلرید به عنوان آلاینده های بتن، که می تواند هم در زمان ساخت آن و هم در زمان قرارگیری بعدی آن در معرض محیط های مملو از کلرید مانند تماس با آب دریا یا نمک های یخ زدا، اتفاق بیفتد  در هر دو حالت، وجود غلظت بالای یون های کلرید در فاز الکترولیت قلیایی مجاور فولاد، می تواند موجب تخریب موضعی لایه محافظ بر روی فلز داخل بتن گردد، پدیده ای که حفره ای شدن نامیده می شود، که می تواند منجر به کاهش موضعی جدی سطح مقطع نواحی متاثر آرماتورها گردد، بدون آنکه نواحی مجاور، چندان تحت تاثیر قرار گیرند.

اثر حفره شوندگی کلریدی بر روی یک میلگرد

ثری که وجود یون های کلرید بر رفتار الکتروشیمایی فولاد در الکترولیت های قلیایی مانند هیدروکسید کلسیم دارند، توسط مجموعه ای از منحنی های قطبش آندی ارائه شده در شکل 5-4، نشان داده شده است. این منحنی ها نشان می دهند که با افزایش پیوسته غلظت یون های کلرید، محدوده پتانسیل هایی که در ان لایه محافظ، سالم باقی می ماند، کوچکتر می شود. آغاز فرآیند حفره ای شدن توسط افزایش شدیدی در چگالی جریان آندی در زمانی که پتانسیل فولاد از یک مقدار بحرانی تجاوز نماید، مشخص می گردد. این پتانسیل بحرانی که «پتانسیل حفره ای شدن» (Ep) نامیده می شود، به غلظت کلرید و pH الکترولیت بستگی دارد. برعکس، پس از آغاز حفره ای شدن، فولاد یک بازگشت را در پاسخ آندی خود نشان داده و تنها در صورتی که پتانسیل آن از Ep به سطحی به نام «پتانسیل تشکیل مجدد لایه محافظ» (Er) که وابسته به غلظت کلرید و pH الکترولیت می باشد کاهش می یابد، بازگشت به شرایط تشکیل لایه محافظ (تشکیل مجدد لایه محافظ) صورت می گیرد. شرایط الکتروشیمیایی فولاد با لایه محافظ در پتانسیل های کمتر از Er با عنوان «شرایط ایده آل تشکیل لایه محافظ» و در پتانسیل های موجود در محدوده Er تا Ep با عنوان «شرایط ناقص تشکیل لایه محافظ» نامیده می شود.

دو دلیل اصلی وجود یون کلرید در بتن به شرح زیر می‌باشد:

1. اضافه کردن کلسیم کلرید به بتن به عنوان افزودنی

2. استفاده از آب دریا در مخلوط بتن

اگر در سیمان‌هایی که در برابر سولفات مقاوم نیستند، از CaCl2 استفاده شود؛ این ماده مخرب بودن سولفات‌ها را افزایش می‌دهد. اگر سیمان حاوی مواد ضد سولفاتی و مقاوم در برابر سولفات باشد، چنین مشکلی پیش نمی‌آید. البته آیین‌نامه‌ها استفاده از کلسیم کلرید را در زمانی که از سیمان‌های ضد سولفاتی استفاده شده را توصیه نمی‌کنند.

نقش پوشش بتنی

در گذشته، در آیین نامه های اجرایی مربوط به کاربرد سازه ای بتن، ضخامت و کیفیت پوشش بتنی برای آرماتورها، عوامل مهمی قلمداد می شوندکه میزان حفاظت فلز داخل بتن را تعیین می نمودند. مثلا در اواسط دهه 1970، آیین نامه اجرایی پیشین انجمن استانداردهای انگلستان برای کاربرد سازه ای بتن، 1972: CP110 (که در فوریه سال 1976 مورد اصلاح و تجدید نظر واقع شد) بیان می کرد که: «پوشش آرماتورها باید از طریق ملاحظات مقاومت در برابر آتش و دوام تحت شرایط محیطی موجود، تایین گردد». سپس جدولی براساس شرایط محیطی مختلف با تقسیم بندی «ملایم»، «متوسط»، «شدید» و «بسیار شدید» یا «شرایط در معرض نمک های یخ زدایی»، مقادیر اسمی ضخامت پوشش برحسب میلیمتر، متناسب با درجات مختلف بتن با مقاومت های مشخصه بین 20 تا 50 مگاپاسکال و یا بیشتر، تهیه گردد. همچنین در این آیین نامه ذکر شده بود که «پوشش واقعی نباید کمتر از پوش اسمی مورد نیاز منهای mm5 باشد». اما این توصیه ها براساس شناخت دقیق مکانیزم ها و سرعت فرآیندهای موجود، که موجب آسیب رسیدن به سازه های مورد نظر شده اند و یا براساس عمر کاری مورد انتظار سازه ها و الزامات ممکن نگه داری و ترمیم آنها، نبوده است. به کمک شناخت و درک پدیده های اتفاق افتاده، همچنین واضح است که محدوده ذکر شده برای پوشش و اندازه تنها mm5، در بسیاری از موارد، فرضی بسیار خوش بینانه می باشد.

تاثیر اسیدها و مواد قلیایی در آب بر روی ویژگی‌های بتن

آبی که حاوی پساب صنعتی باشد، برای استفاده در مخلوط بتن مناسب نیست. پساب صنعتی حاوی اسیدها و مواد قلیایی مضر است که بسته به کارخانه، نوعش می‌تواند متفاوت باشد. گفته می‌شود که آب مورد استفاده در بتن، نباید pH کمتر از 6 داشته باشد. با این حال استفاده از عدد pH، روش دقیقی برای کنترل کیفیت آب از نظر اسیدی نیست.

تاثیر قند بر روی ویژگی‌های بتن

اگر قند موجود در آب، کم‌تر از 0٫5 درصد وزن کل آب باشد، هیچ گونه تاثیر منفی‌ای بر روی سازه‌ی بتنی ندارد. مقدار قند اگر بیشتر شود، باعث ایجاد تاخیر در گیرش بتن و کسب مقاومت اولیه‌ی آن می‌شود. اما مشاهده شده که در روز بیست و هشتم، مقاومت بتن افزایش پیدا می‌کند.

تاثیر جلبک‌های موجود در آب بر روی ویژگی‌های بتن

ممکن است داخل آب مورد استفاده یا سنگدانه‌های مورد استفاده در بتن جلبک وجود داشته باشد. این جلبک‌ها با سیمان ترکیب می‌شوند و باعث کاهش چسبندگی بین چسب سیمان و سنگدانه‌ها می شوند.همچنین ورود جلبک به مخلوط بتن، باعث افزایش قابل توجه هوای داخل آن می‌شود که نهایتاً موجب کاهش مقاومت بتن می‌گردد.

تا اوایل دهه 1980، روشن گردید که برای طراحی سازه های بتن مسلحی که سطوح عملکردی مورد انتظار در محیط های خورنده با شدت های مختلف را برآورده نمایند، یک مبنای علمی تری مورد نیاز می باشد. این امر منجر به شکل گیری تلاش های منسجم تری در زمینه مدل سازی آسیب و تخریب بتن مسلح در چنین محیط هایی گردید و مدل ساده پیشنهاد شده توسط توتی (1982)، سهم عمده ای را در این زمینه به خود اختصاص داد که اساس و بنیانی را برای اغلب تحقیقات بعدی در این زمینه، ایجاد نمود.

تاثیر آلودگی نفتی بر ویژگی‌های بتن

وجود نفت در آب، معمولاً باعث هیچ گونه تغییری در ویژگی‌های مختلف بتن نمی‌شود. با این حال گفته می‌شود اگر میزان نفت موجود، در حدود 2 درصد وزن کل آب باشد، مقاومت بتن افزایش پیدا می‌کند؛ اگر مقدار از 8 درصد تجاوز کند، اثر سو خواهد داشت.