متا (Mehta) و گرویک (Gerwick) علل فیزیکی آسیب دیدگی بتن را به دو گروه تقسیم بندی کرده اند. گروه اول، شامل فرسودگی سطحی یا کاهش جرم ناشی از سایش، فرسایش و خلاء زایی و گروه دوم عبارتند از ترک خوردگی ناشی از گرادیان معمولی دما و رطوبت، فشارهای ناشی از تبلور نمک ها در منافذ، بارگذاری سازه ای و قرارگیری در معرض شرایط دمایی شدید، نظیر یخ زدگی و آتش سوزی.
در این مقاله که توسط کارشناسان کلینیک بتن ایران تهیه شده است، با علل تخریب فیزیکی در بتن آشنا خواهید شد.
فرسودگی سطحی
کاهش مستمر جرم سطح بتن می تواند بر اثر سایش، فرسایش و خلازایی اتفاق بیافتد. لغت سایش عموماً به سائیدگی اصطکاک خشک، مانند سایش روسازی ها و کف های صنعتی بر اثر عبور و مرور وسایل نقلیه اطلاق می شود. لغت فرسایش معمولاً برای توصیف فرسودگی ناشی از عملکرد سایشی مایعات محتوی ذرات جامد معلق به کار می رود. فرسایش یک حالت خاص از سایش است و در تاسیسات آبی نظیر کانال ها، آب روها، لوله ها و سرریزها بیشتر اتفاق می افتد. یک حالت محتمل دیگر آسیب ناشی از خلازایی است که مربوط به کاهش جرم به دلیل آسیب ضربه ای وقتی سیال به سرعت زیاد در جریان است، می باشد.
شکل 8-4- تخریب سطح بتن به دلیل عمل سایش و فرسایش
سایش
خمیر سیمان به تنهایی مقاومت سایشی مناسبی ندارد و کارایی بتن در حد زیادی بستگی به سختی سنگدانه های مصرفی دارد. مقاومت بتن به نسبت کم آب به سیمان W/C، به نوع سنگدانه بستگی دارد. عمر خدمت دهی بتن می تواند به طور جدی تحت شرایط چرخه های مکرر سایش، کوتاه گردد و این به ویژه در هنگامی است که خمیر سیمان در بتن دارای تخلخل زیاد یا مقاومت کم بوده و محافظت این خمیر توسط سنگدانه هایی صورت گیرد که مقاومت سایشی کمی دارند و لذا این محافظت کافی نباشد. برطبق رابطه، کمیته ۲۰۱ انستیتوی بتن آمریکا (ACI) برای تهیه سطوح بتنی مقاوم در مقابل سایش پیشنهاد می نماید که مقاومت فشاری بتن هیچگاه نباید کمتر از MPa ۲۸ شود.
به منظور اعمال تمهیدات بیشتر برای تقویت دوام بتن در مقابل سایش و فرسایش، باید دانست که عمل سائیدگی فیزیکی بتن بر روی سطح آن اتفاق می افتد و بنابراین می باید دقت خاصی برای اطمینان از اینکه لایه سطحی بتن از کیفیت بالایی برخوردار است، مبذول گردد. برای کاهش میزان تشکیل سطح ضعیفی که شیره بتن نامیده می شود (این لغت برای لایه ای از ریزدانه، که شامل سیمان و سنگدانه است استفاده می شود) پیشنهاد شده است که تا زمانی که بتن آب انداختگی سطحی خود را از دست نداده است، ماله کشی آن با ماله ی فلزی و تخته ماله به تعویق انداخته شود. کف های صنعتی یا روسازی های با مقاومت زیاد را می توان برای ضخامت لایه رویی بین ۲۵ تا ۷۵ میلیمتر طراحی نمود.
آب بندی بتن و مقاوم سازی بتن
آخرین مطالب تکمیلی کلینیک بتن ایران را در این بخش دنبال نمایید
فرسودگی بتن و تخریب سازه های بتنی
خوردگی فولاد در بتن و عوامل تخریب بتن
آشنایی با تخریب کننده بتن یا همان کتراک
این بتن رویه با نسبت کم آب به سیمان و محتوی سنگدانه های سخت با حداکثر اندازه ۱۲/۵ میلیمتر است. به دلیل نسبت خیلی کم آب به سیمان بتن های حاوی مواد افزودنی لاتکس یا مواد افزودنی روان کننده قوی، استفاده از آنها برای لایه های رویی مقاوم در برابر سایش و فرسایش به طور فزاینده ای رایج می شود. همچنین مصرف مواد افزودنی معدنی مانند دوده سیلیسی متراکم، امکانات مطلوبیت را به دست می دهند. در بتن های تازه حاوی مواد افزودنی معدنی، علاوه بر آنکه عمل آوری مرطوب آنها موجب کاهش اساسی تخلخل می گردد، استعداد آب انداختگی آنها نیز کمتر است.
با کاربرد محلول های سخت شونده سطحی، بر روی کف های خوب به عمل آمده جدید و یا کف های قدیمی خراشیده شده نیز می توان به مقاومت در مقابل آسیب دیدگی ناشی از مایعات نفوذ کننده و کاهش گرد و خاک حاصل از سائیدگی دست یافت. محلول هایی که عموماً برای این مقصود استفاده می شوند فلوئوسیلیکات منیزیم، روی و یا سیلیکات سدیم هستند که با هیدروکسید کلسیم موجود در خمیر سیمان پرتلند واکنش انجام داده و محصولات حاصل از واکنش غیر قابل حلی را تشکیل می دهند و در نتیجه، منافذ مویینه ی روی سطح و یا نزدیک سطح را درزگیری می کنند.
سنگدانه های مقاومت سایش
اغلب سنگدانه های مخصوص برای رویه سازی کف های صنعتی سنگین یا وضعیت های دیگر و جایی که مقاومت زیاد در مقابل سایش نیاز است، استفاده می شوند. مصالح سخت متراکم قوی مانند ای بوکیست تکلیس شده، کوراندم، سنگ سنباده، فلزات، فلینت یا کوارتز برای چنین کاربردها استفاده می شوند. مقاومت خمیر و پیوستگی خمیر - سنگدانه مهم تر از سختی سنگدانه است. سنگدانه با مقاومت در مقابل لیز خوردن بتن در روسازی قدیمی تر که سایش و سائیدگی قابل توجهی در آنها رخ داده است عامل مهمی محسوب می شود. بهتر است که مخلوطی از کانی های سخت و نرم در سنگدانه با نرخ های مختلف سایش و سائیدگی داشته باشیم. نسبت زیاد سنگدانه های ریز در محدوده ۳ تا ۱۰ میلیمتر مقاومت لیز خوردن را بهبود می بخشد؛ زیرا سنگدانه تمایل به داشتن درصد بالاتر کانی های سخت تر نسبت به سنگدانه درشت دارد.
فرسایش
لغت فرسایش معمولاً برای توصیف فرسودگی ناشی از عملکرد سایشی مایعات محتوی ذرات جامد معلق به کار می رود. فرسایش در سازه های هیدرولیکی، مثلاً در روکش کانال ها، سربازها و لوله های انتقال آب یا فاضلاب، اتفاق می افتد. فرسایش در بتن وابستگی زیادی به مقدار و خواص جامدات شناور در سیال دارد. به نظر نمی رسد فرسایش به وسیله آبی که فاقد مواد ته نشینی و رسوب باشو، اهمیتی داشته باشد، مگر اینکه یک حمله شیمیایی بتواند اتفاق افتد. همچنین مقاومت در برابر فرسایش در مرحله اول با آزمایش فشاری (یا نسبت W/C) در بتن قابل ارزیابی است (شکل 8-5). به نظر می رسد استفاده از سنگدانه های بزرگ دارای امتیاز باشد. نظیر حالت سایش، صرفاً بتن واقع در سطح در معرض فرسایش است. بنابراین، باید توجه ویژه داشت که بتن در سطح در زمان ریختن دارای کیفیت عالی باشد.
شکل -۵-۸ اثر نسبت آب به سیمان و نوع سنگدانه بر روی آسیب سایشی - فرسایشی
خسارت ناشی از خلازایی (کاویتاسیون) به مراتب از مشکلات ناشی از فرسایش بیشتر است و حتی بتن های با کیفیت خوب ممکن است دچار آسیب شدید شوند. زمانی که جریان با سرعت زیاد آب (یا هر سیال دیگر) در معرض یک تغییر ناگهانی در مسیر و یا تغییر در سرعت قرار می گیرد، این امر باعث می شود در سطحی که بلافاصله در پایین دست محل تغییر قرار دارد، محدوده ای با فشار کم ایجاد شود و این افت فشار می تواند کافی باشد تا بسته و یا نفراتی از بخار ایجاد شود. این حباب های بخار در حالی که محدوده کم فشار را ترک می کنند به طور وحشتناکی می ترکند و این در هم شکستن یک ضربه با انرژی فوق العاده متمرکز در روی سطح بتن ایجاد می کند. ضربه ناشی از انفجار درونی حفرات بخار می تواند فشارهای موضعی فوق العاده شدیدی را حتی تا بزرگی ۷۰۰ مگاپاسکال ایجاد کند. این مقدار فشار می تواند حتی به مقاوم ترین فلزات آسیب وارد نماید.
عموماً در کانال های روباز خسارت ناشی از خلاء زایی فقط وقتی روی می دهد که سرعت جریان آب متجاوز از ۱۲ متر بر ثانیه باشد؛ اما در کانال های سرپوشیده وقتی که امکان افت فشار به مقداری خیلی کمتر از فشار اتمسفر وجود داشته باشد حتی در سرعت های خیلی پایین تر خلاء زایی اتفاق خواهد افتاد. چنین افتی ممکن است به علت مکش سیفونی و یا توسط اینرسی در داخل پیچ و خم ها یا ناهمواری های سطحی باشد ولی اغلب ترکیبی از این عوا��ل موجود است. بنابراین به وضوح بتن می تواند در اثر خلازایی به شدت آسیب ببیند و شاید بهترین دفاع در مقابله با آسیب، این است که در طراحی احتمال وقوع آن را حذف کنیم. حذف ناهمواری در سطح بتنی و در جریان آب و یا کاهش سرعت آب تا کمتر از دوازده متر در ثانیه بسیار کمک می کند. گفته می شود آزاد کردن حباب های وارد شده در آب (هوادهی) می تواند ضربه گیر اثرات خلازایی و در نتیجه کاهش آسیب ها باشد.
خلازایی همیشه قابل اجتناب نیست. بنابراین باید از مصالح خیلی خوب استفاده کرد تا آسیب ها حداقل شود. تجربه نشان داده است که با به کار بردن یک بتن مقاومت با نسبت W/C کم به همراه سنگدانه های کوچک (کمتر از بیست میلیمتر) با یک اتصال خوب خمیر - سنگدانه، بهترین مقاومت را می توان به به دست آورد. بتن پلیمری مقاومت خوبی در برابر خلاء زایی از خود نشان می دهد که عمدتاً بستگی به نوع ماده پرکننده، چسبندگی ماده چسباننده و قابلیت چسبیدن آن به ماده پرکننده دارد. کاربرد الیاف فولادی در بتن مقاومت آن را در برابر خلاء زایی افزایش می دهد.
ترک در بتن
تبلور نمک ها
نمک ها می توانند خرابی هایی در اثر فشار ناشی از رشد بلورهای نمک که دارای عوامل فیزیکی است، در بتن ایجاد کنند. خوردگی از این نوع در شرایطی که بتن در تماس با آب هایی که دارای مقادیر قابل ملاحظه املاح حل شده است، به وجود می آید. این نمک ها به داخل بتن نفوذ کرده و بعد از تبخیر آب املاح در داخل منافذ کریستالا می شوند. تکرار پدیده تبخیر و به جا گذاشتن نمک باعث بروز فشارهای منجر به ترک می شود. یکی از بهترین راه های محدود نمودن مسئله تبلور نمک ها کاربرد نسبت W/C پایین و بتن کم نفوذ است که نفوذ رطوبت را کنترل می کند.
با عایق بندی کردن بتن برای جلوگیری از نفوذ رطوبت به داخل بتن با تبخیر بعدی می توان مسئله را اصلاح کرد. در داخل سازه داخل سازه می توان مانعی ایجاد کرد تا از مکش موئینگی جلوگیری کند. از راه حل های دیگر، ایجاد لایهرسی غیر قابل نفوذ زیر زمین برای جلوگیری از تماس آب با بتن و در بعضی موارد کاربرد یک لایه ملات قربانی شونده در سطح در معرض رویارویی می باشد. در راه حل دوم، بلوری شدن باعث خرابی ملات شده و می توان با تعویض آن بتن اصلی را مصون نگه داشت.
یخ زدن و آب شدن
مصالح متخلخل دارای رطوبت تحت چرخه های تکرار شونده یخ زدن - آب شدن در معرض خرابی خواهند بود. سیمان سخت شده که تخلخل بالایی دارد به این شرایط حساس بوده و احتمال تخریب آن وجود دارد. یخ هنگام انجماد، منبسط می شود. علت این انبساط پیوند هیدروژنی میان مولکول های خمیده آب است. این ساختار خمیده یا زاویه ای مولکول آب ناشی از آرایش چهار وجهی چهار جفت الکترون در لایه ظرفیت اتم اکسیژن است. هر مولکول آب می تواند حداکثر با چهار مولکول آب دیگر پیوند هیدروژنی داشته باشد. پس آب مایع را می توان به صورت خوشه هایی از مولکول های آب تصور کرد. خوشه هایی که با پیوند هیدروژنی از مولکول های آب ساخته شده اند و دائم در حال حرکت اند.
شمار مولکول ها در هر خوشه و سرعت حرکت خوشه ها به دما بستگی دارد. با سرد شدن آب، خوشه های آب که به سرعت در حرکت اند، کند می شوند و در نقطه انجماد به یکدیگر قلاب شده و ساختمان سه بعدی منبسط شده ای را ایجاد می کنند. این ساختمان گسترده تر موجب می شود که چگالی یخ کمتر از آب باشد. یعنی در آب منجمد شاهد افزایش حجم باشیم. موقع ذوب شدن یخ حدود ۱۵ درصد انرژی پیوندهای هیدروژنی می شکنند و این امر موجب فرو ریختن ساختار یخ می شود که در نتیجه مایعی متراکم به دست می آید. به زبان ساده می توان گفت ساختار هندسی یخ دارای فضاهای خالی و نوعی تخلخل است. در نتیجه نسبت به آب، حجم بیشتر و وزن کمتری دارد.
شکل 8-6- یخ زدگی عامل تخریب بتن
یخ زدگی خمیر سیمان
هنگامی که دمای یک بتن اشباع به زیر صفر درجه می رسد، یخ زدگی فوری بیشتر آب داخل آن، رخ نمی دهد. بایستی یادآور شد که خمیر دارای طیف متنوعی از اندازه حرفات می باشد و می توان با استفاده از قوانین ترمودینامیکی نشان داد که آب حرفات مویینه یخ نخواهند زد تا اینکه دمای زیر صفر به درجه ای که بسته و قطر حرفات یا به طور دقیق تر به قطر گلوگاه حفره است، برسد. به عنوان مثال، آب داخل حرفات با قطر ۱۰ نانومتر تا رسیدن به ۵- درجه سانتیگراد یخ نمی زند و در حفرات به قطر ۳/۵ نانومتر حتی تا ۲۰- درجه سانتیگراد یخ نمی زند. حضور قلیایی ها در آب حفره ای می تواند کاهش دمای یخ زدگی را در حد ۱ درجه به همراه داشته باشد. حتی هنگام رسیدن به دمای یخ زدگی، مقدار زیادی از آب بتن به جای یخ زدگی بسیار سرد می شود. زیرا هسته (بلور یخ) برای آغاز تشکیل یخ مورد نیاز می باشد. هسته ها در قسمت خارجی بتن و در حفرات بزرگ داخل آن شکل گرفته و به داخل خمیر سیمان با افت درجه حرارت نفوذ می کنند.
بلورها نمی توانند به آسانی در حفرات کوچک نفوذ کنند و تنها در حالت دمای خیلی زیر صفر این نفوذ صورت می گیرد. سرانجام آب جذب شده روی سطح C-S-H که روی سطوح فضاهای مویینه تشکیل می شود و سوراخ های ریز بین خمیر را به وجود می آورند، هرگز یخ نمی زند، اگر چه ممکن است به داخل فضاهای مویینه جایی که یخ تشکیل می شود، نفوذ کنند. در یک خمیر محافظت نشده، تغییر حجم قابل ملاحظه ای همراه یخ زدگی رخ می دهد ه منجر به بروز تنش های کششی و ترک خوردگی می شود. در یک خمیر هوا دمیده، تغییر حجم کمی ایجاد شده و جمع شدگی قابل ملاحظه ای در یخ زدگی در دمای پایین ایجاد می شود.
یخ زدن سنگدانه ها
برخی از سنگ ها در مقابل پدیده یخ زدن - آب شدن حساس بوده و اگر در میان سنگدانه های بتن به کار روند، در خرابی آن سهیم خواهند بود. مفهوم فشار هیدرولیکی برای سنگها نیز به کار برده می شود؛ زیرا حفره ها در آنها به مرتب بزرگ تر از فضای خالی خمیر سیمان بوده و به آسانی از آب پر می شوند. بنابراین اندازه بحرانی برای سنگدانه وجود دارد که سنگدانه بزرگ تر از آن مستعد ترک خوردگی است. این اندازه بحرانی در حقیقت حداکثر فاصله ای است که آب باید طی کند تا به سطح بیرونی برای آزاد سازی فشار هیدرولیکی برسد. این اندازه به نرخ یخ زدن، درجه اشباع، نفوذ پذیری و مقاومت کششی بستگی دارد. برای اغلب سنگ ها این اندازه بحرانی بیش از اندازه سنگدانه های درشت می باشد.
اغلب سنگها (مانند گرانیت و سنگ های آهکی با کیفیت بالا) دارای تخلخل کم بوده و چون نفوذ پذیری آنها نیز خیلی کم است، در بتن به آسانی اشباع نمی شوند. بنابراین این سنگها حفره های داخلی برای رهاسازی فشار هیدرولیکی را دارا هستند. سنگ های بسیار متخلخل نظیر ماسه سنگ ها یا سنگدانه های سبک مصنوعی به سختی کاملاً اشباع و به آسانی خشک می شوند. هنگامی که این سنگ ها یخ می زنند، آب به راحتی فرار نموده و درجه اشباع زیاد معمولاً بحرانی نیست. حالت بسیار بحرانی در سنگ هایی است که حفره های ریز داشته ولی جذب بالایی دارند و نفوذ پذیری آنها کم است. در حالت اشباع، اندازه بحرانی این سنگها کمتر از اندازه موجود در سنگدانه ها شده و ترک در سنگدانه ها به وجود می آید.
این پدیده در سنگ های با دانه های ریز مانند چرت ها و شیل ها رخ داده و سبب پریدگی در سطح بت می شود. خرابی سریع اغلب در سطح پدید می آید؛ زیرا سنگدانه های در سطح مستعد اشباع شدن بوده و پدیده یخ زدن - آب شدن بارها تکرار می شود. به هر حال ترک های D شکل جدی ترین نتیجه یخ زدن - آب شدن به خاطر سنگدانه ها (عمدتاً سنگهای آهکی) در ایالات نیمه غربی آمریکا می باشند. خرابی معمولاً در قسمت های پایین دال بتنی در مجاورت درزها شروع می شود که در آنجا با تجمع رطوبت خرابی آغاز شده و سرانجام کل دال را فرا می گیرد. هنگامی که ترک D در سطح ظاهر می شود، نشان از خرابی پیشرفته در بخش پایین دال دارد و این امر معمولاً در ظرف ۱۰ تا ۱۵ سال اتفاق می افتاد.
یخ زدگی بتن تازه
قبل از بحث در مورد مضرات یخ زدن و آب شدن بر روی بتن سخت شده (یکی از مسائل دوام بتن) لازم است عمل یخ زدن روی بتن تازه اشاره شود. چنانچه بتنی که هنوز گیرش حاصل ننموده یخ بزند، عمل یخ زدگی تا حدی مشابه عمل یخ زدن خاک رس اشباع می باشد و باعث انبساط بتن می گردد، یعنی آب مخلوط یخ می زند و در نتیجه حجم کل بتن افزایش می یابد. به علاوه از آنجایی که جهت واکنش های شیمیایی سیمان، آب وجود نخواهد داشت، بنابراین گیرش و سخت شدن بتن به تاخیر خواهد افتاد. (شکل ۸-۷)
شکل 8-7- زمان گیرش سیمان معمولی در دمای مختلف
یخ زدگی بتن سخت شده
یخ زدن در بتن یک عمل تدریجی است که تا حدی به علت روند انتقال حرارت از میان بتن و تا حدی به علت ازدیاد تدریجی قلیایی محلول در آبی که هنوز یخ نزده است، می باشد و تا حدی بدین علت است که نقطه انجماد آب به اندازه منافذی که در آن واقع شده بستگی دارد. از آنجا که کشش سطحی ذرات یخ در لوله های موئین آنها را تحت فشار بیشتر قرار می دهد؛ لذا یخ زدن از بزرگ ترین منفاذ شروع می شود و تدریجاً به منافذ کوچک تر گسترش می یابد. منافذ ژل خیلی کوچک بوده که نمی گذارند هسته های یخی در حرارت های بالاتر از منفی 87- درجه سانتیگراد در آنها تشکیل گردد و لذا در عمل به هیچ وجه در آنها یخ ایجاد نمی شود ولیکن به علت اختلاف بین آنتروپی آب ژل به یخ با کاهش درجه حرارت آب ژل انرژی ای حاصل می کند که آن را قادر می سازد به طرف منافذ موئینه حاوی یخ حرکت نماید. با حرکت و پخش آب ژل ذرات یخ به وجود می آیند و سبب انبساط و تخریب بتن می گردند.
(شکل 8-8) مصالح متخلخل دارای رطوبت تحت چرخه های تکرار شونده یخ زدن – آب شدن در معرض خرابی خواهند بود. سیمان سخت شده که تخلخل بالایی دارد، به ویژه به این شرایط حساس بوده و بتن حتی ممکن است در یک زمستان سرد اقلیم شمالی دچار تخریب شود. لازم به ذکر است مواد حباب ساز در کنترل این مسئله بسیار موثر بوده و روش قابل اعتمادی برای حفاظت بتن در معرض تهاجم یخ زدگی بوده است.
افزایش در حجم بتن در جریان یخ زدن طولانی به صورت تابعی از عمری که در آن یخ زدن شروع می شود.گسیختگی بتن با مشخصات مناسب که در معرض یخ زدگی و آب شدن پی در پی قرار دارد، ممکن است منجر به انواع مختلفی از صدمات داخلی و نزدیک سطج گردد؛ اما تمایزهای موجود میان این پدیده ها اغلب تا حدی دلخواه و قراردادی می باشد. نشانه های مرسوم عبارتند از:
- ترک خوردگی در مجاورت اتصالات (معرئف به ترک خوردگی D یا خط D)
- لایه به لایه شدن با پوسته شدن کلی سطح
- بیرون پریدگی های موضعی
ترک خوردگی خط D
ترک خوردگی خط D ممکن است در دال های روسازی مشاهده گردد. این ترک ها در ناحیه مجاور درزها و لبه های آزاد اتفاق می افتند. ترک ها تقریباً به صورت موازی با درزها در هر دو راستای طولی و عرضی جهت گیری می شوند. این ترک ها ابتدا در نزدیکی لبه روسازی یا درز ظاهر می شوند. بعداً چرخه های یخ زدن – آب شدن ممکن است ترک های بیشتری را به وجود آورند که بر روی سطح به صورت پیش رونده نسبت به محل درز ظاهر می شوند. این پدیده بر اثر انبساط ذرات درشت دانه در عمق به وجود می آید و تابعی از حداکثر اندازه سنگدانه (Dmax) می باشد. هرچند اندازه سنگدانه ها بزرگ تر باشد، احتمال این اثر نامطلوب افزایش می یابد.
پوسته شدن
سطح بتن ورقه ورقه شده و مانند پچوسته شدن خود را نشان می دهد و یا به واسطعه رفتار تفاضلی لایه های بالایی و پایینی ناحیه یخ زده و یا از طریق تشکیل لایه های نازک یخ ایجاد می گردد. لایه های مرطوب بالایی بتن ممکن است همراه با لایه های یخ زده بیش رونده موازی با سطح، یخ بزنند. در مورد روسازی های بتنی، یک اثر فتیله ای ممکن است آب را از خاک پایین روسازی کشیده و فرآیند یخ زدن را تغذیه نماید. انبساط لایه های یخ زده ممکن است منجر به لایه لایه شدن گردد، یعنی پدیده ای مشابه بالا آمدگی یخ در خاک ها. سناریو دیگری نیز وجود دارد که منجر به لایه لایه شدن روسازی هایی در معرض دمای پایین در مدت طولانی می گردد.
لایه های پایینی ممکن است برای روزها به حالت یخ زده باقی بمانند. در حالی که یخ لایه های سطحی در طول روز ذوب می شود. دماهای زیر صفر در شب ممکن است منجر به ایجاد یک جبهه یخ در سطح شوند که این جبهه به سمت لایه های یخ زده پایینی پیش روی می نماید. لایه های نازک (لنز) به دام افتاده بین دو ناحیه یخ زده ممکن است یخ بزند، در نتیجه انبساط یافته و منجر به ایجاد تنش هایی گردد. مشکل مربوط به پوسته شدن نیز ممکن است به طور موضعی برای ذرات سنگدانه نزدیک سطح نیز به وجود بیاید. در صورتی که یخ، از آب خارج شده از سنگدانه های در حال یخ زدن تشکیل گردد، لایه نازک و ضعیف پوشش بتن روی ذرات سنگی درشت دانه، در معرض لایه لایه شدن قرار می گیرد.
بیرون پریدگی
واژه ی «بیرون پریدگی» برای توصیف جدا شدن تکه های مخروطی شکل کوچک از سطح به کار می رود. این پدیده ممکن است در جایی اتفاق بیفتد که مصالح سنگی درشت دانه آسیب پذیر در برابر یخ زدن – آب شدن مورد استفاده قرار گیرند. ذرات سنگی بسیار جاذب نزدیک سطح ممکن است اشباع شده بر اثر یخ زدن، شکسته شوند. تنش ها ممکن است پوشش بتن روی این ذرات سنگی را ترک دهند. سپس تکه های مخروطی شکل بتن از سطح جدا شده و سنگدانه های شکسته شده در پایین ناحیه بیرون پریدگی، نمایان می شوند.
کنترل یخ زدگی
مقاومت بتن در مقابل آسیب دیدگی ناشی از عمل یخ زدگی بستگی به مشخصات خمیر سیمان سنگدانه ها دارد. با این وجود، در هر مورد، عملاً تداخل اثر ندین عامل، نتیجه را کنترل می کنند. این عوامل، از جمله عبارتند از:
- میزان حباب هوا
- نسبت آب به سیمان و عمل آوری
- درجه اشباع
- مقاومت