بسیاری از مواد شیمیایی دیگر نظیر روغن ها، چربی ها، شکرها، قلیاها و نمک ها ممکن است تحت شرایط خاصی به بتن حمله نمایند. دامنه وسیعی از چنین موادی در مراجعی مانند «شیمی سیمان و بتن»، نوشته لیا (1970)، «خوردگی بتن، محافظت از بتن» نوشته بیکزوک (1972) و گزارشات کوئینگ (1966) و انجمن سیمان پرتلند (2001)، تشریح شده است.
در این مقاله که توسط کارشناسان ما در مجموعه کلینیک بتن ایران تهیه شده است، شما با دیگر مواد شیمیایی که به بتن حمله می کنند آشنا خواهید شد.
روغن ها و چربی های گیاهی و حیوانی (که استرهای اسیدهای چرب با گلیسرول می باشند)، اسیدهای (نامحلول) با وزن مولکولی بالا (24C-12C) که در روغن ها و چربی ها یافت می شوند مانند اسید اولئیک (C17H33COOH) و اسید استاریک (C17H33COOH)، و گلیسرول همگی می تواننند دارای یک اثر مخرب بر روی بتن باشند.
بنابراین، ممکن است مشکلاتی در تولید صابون، چربی ها و روغن های پخت و پز، برخی غذاهای فرآوری شده، شمع ها، روغن های مربوط به روغن کاری و غیره، به وجود بیاید. برخی اسیدهای آزاد به طور طبیعی در چربی ها و روغن ها به خصوص روغن های گیاهی یافت می شوند، اما اغلب آنها بر اثر قرارگیری در معرض هوا، تولید می شوند.
بنابراین، حمله به بتنی که در معرض هوا قرار دارد سریع تر از بتنی که در زیر آب قرار دارد، صورت می گیرد. روغن ها و چربی ها نیز با مواد قلیایی موجود در بتن واکنش داده و طی فرآیندی که به صابونی شدن معروف می باشد، نمک های اسیدهای چرب و گلیسرول را تشکیل می دهند. لزجت یک روغن تعیین کننده مقدار نفوذ آن نبوده و در نتیجه بر میزان حمله آن بتن، تاثیر می گذارد.
خود گلیسرول، آهک را حل می نماید و یک محلول 2% برای بتن نابالغ ساخته شده از سیمان پرتلند، بسیار مضر است، اگرچه که دارای تاثیر کمی بر روی بتن بالغ خوب کربناته شده، می باشد. باید توجه شود که هرچه اغلب روغن های غیرمعدنی می توانند به تن حمله کنند، اما روغن های ویژه ای مانند روغن بذر کتان و tung در صورتی که به عنوان ترمیم سطحی بکار رفته و از طریق خشک شدن، سخت شوند (اکسیداسیون)، می توانند نقش حفاظتی داشته باشند.
انواع شکرها در بسیاری از صنایع تولید می شوند، مثلا به صورت شکرهای خالص یا اجزاء تشکیل دهنده میوه ها، شیرینی ها و دیگر خوراکی ها، نوشیدنی ها و خمیر چوب. واکنش هایی میان شکرها و یون های کلسیم در محصولات سیمان اتفاق افتاده و نمک های کلسیم تولید شده و موجب ته نشینی هیدروکسید کلسیم، C-S-H و هیدرات های آلومینات کلسیم می گردد که این شرایط منجر به افت مقاومت بتن می شود.
حمله کلرایدی در بتن
اجزاء نفت خام مانند بنزین، گازوئیل، کروسین و نفت کوره اگر چه به بتن بالغ حمله نمی کنند اما سخت شدن بتن تازه را به شدت تحت تاثیر قرار می دهند. این مطلب در مورد روغن های معدنی روغن کاری نیز صادق است، اما مواردی حاوی روغن های گیاهی را شامل نمی شود. از سوی دیگر، کوئوزوت ها حاوی مقداری مواد اسیدی مانند فنول ها بوده ودر نتیجه ممکن است به بتن حمله نمایند.
محلول های رقیق قلیایی دارای تاثیر کمی بر بتن سیمان پرتلند می باشند، اما محلول های غلیظ (مثلا M5) از هیدروکسیدهای فلز قلیایی (NaOH و KOH) بهب تن حمله می کنند که احتمالا این کار از طریق تجزیه فازهای آلومینات هیدراته شده، صورت می گیرد. چنین غلظت های بالای قلیایی می تواندبه صورت موضعی به دور کاتدهای فلزی در مواد سیمانی تولید شود که در معرض حفاظت های الکتروشیمیایی بلندمدت در چگالی های موجود بسیار بالا (>lA/m2) قرار دارند.
این پدیده ممکن است با نرم شدگی خمیر سیمان که وقوع آن بعضا در مجاورت کاتدهای موجود در داخل بتن در معرض الکترولیز شدید گزارش شده است، ارتباط داشته باشد. جدا از سولفات ها، نمک های دیگری نیز وجود دارند که می توانند تاثیرات مخربی بر بتن بگذارند. این موارد شامل نمک های حاصل از اسیدهای قوی بر بازهای ضعیف است که همانند اسیدهای ضعیف رفتار کرده و در نتیجه دارای اثری مشابه این اسیدها بر بتن می باشند. به علاوه، تبادل یون می تواند بین کاتیون های موجود در نمک و آنهایی که در سیمان وجود دارند، اتفاق بیفتد. نمک های آمونیوم عموما مخرب تر از نمک های بازهای دیگر هستند. یون های NH4+، با یون های Ca2+ در خمیر سیمان، مثلا با هیدروکسید کلسیم، مبادله می شوند:
(4-11) 2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2NH4OH
(4-12) NH4OH=NH3+H2O
آمونیای تولید شده ممکن است به تدریج در محلول از بین برود، به گونه ای که تعادل به سمت حل بیشتر یون های Ca2+ از خنیر سیمان، پیش می رود. به طور مشابه، چنانکه هنگام بررسی اثرا سولفات ها بیان گردید، نمک های منیزیم، مخرب تر از نمک های فلزات قلیایی دیگر یا کلسیم می باشند، چنانکه یون های Mg2+ با یون های Ca2+ در فازهای هیدرات سیمان، مبادله شده و هیدروکسید منیزیم (بروسیت) و ژل سیلیکا تشکیل می گردد.
این دو ماده نیز به آهستگی واکنش داده و سیلیکات منیزیم هیدراته تشکیل می شود که ایجاد خاصیت تردی و شکنندگی نموده و موجب کاهش مقاومت می گردد. محلول های نمک های کلرید با غلظت بالا مانند کلرید منیزیم، می توانند برای بتن مضر باشند، چنانکه بر اثر واکنش باهیدرات های آلومینات کلسیم موجود در بتن سیمان پرتلندف هیدرات های کلر و آلومینات و بر اثر واکنش با CH، نمک های پایه منبسط شونده تشکیل می گردند.
مطالب مرتبط با ابن مقاله را در این بخش از مجموعه بتن ایران دنبال نمایید
شناخت افزودنی های شیمیایی بتن
مشخصات فیزیکی و شیمیایی ترکیبات سیمانی
اثرات مخرب آب، اسیدها و دیگر مواد شیمیایی مهاجم بر بتن
مدل سازی حمله شیمیایی
مدل سازی تخریب شیمیایی بتن، کار پیچیده ای است، زیرا واکنش های شیمیایی متعدد و شرایط احتمالی مختلفی در آن وجود دارند. مدل هایی برای شسته شدن یون های Ca2+ توسط آب، حمله خارجی سولفات/ آهک زدایی یا حمله یکی از انواع اسیدها مانند اسید کربنیک ایجاد شده است، اما این مدل ها را تنها می توان برای دسته محدودی از شرایط به کار برد. توسعه مدل های واقع بینانه همچنان مسئله مطرحی، تلقی می شود.
فعالیت های بسیاری جهت ایجاد مدل های رایانه ای از رفتار محصولات سیمانی مورد استفاده در تثبیت و یکپارچه سازی ضایعات خطرناک مانند مواد ویژه رادیواکتیو، صورت گرفته است. طول عمر مورد انتظار این مواد با مبنای سیمانی نسبت به آنهایی که در سازه های دیگر وجود دارند، بسیار طولانی تر می باشد و بنابراین مدل سازی رایانه ای به همراه فعالیت آزمایشگاهی به دقت طراحی شده، برای پیش بینی عملکرد ضروری خواهند بود.