مقاومت سیمان و بتن کلسیم آلومینی در مقابل خوردگی آب دریا
تخریب بتن پرتلند در آب دریا
عموماً تصور بر این است که بتن یکی از مصالح بسیار با دوام است. ولی تاریخچه آن در محیط دریایی حاکی از آن است که در مقابل آب دریا (به عنوان یکی از خورنده‌ترین محیطهای طبیعی در جهان)، بتن از نقطه نظر دوام در معرض مشکلات جدی قرار دارد.
- برحسب موقعیت قرارگیری سازه در آب دریا، می‌توان روشهای تخریب بتن را به سه صورت زیر دسته‌بندی کرد:
الف) بتنهایی که بالاتر از جزر و مد قرار گرفته و در معرض آب نیستند. این بتنها در معرض جریان هوایی هستند که نمکهای دریا در آن وجود دارد. حمله‌هایی که روی این قسمت بتن رخ می‌دهد، ممکن است به خوردگی آرماتور بتن منجر گردد.
ب) بتنهای قرار گرفته در ناحیه جزر و مد، این بتنها می‌تواند تحت تأثیر تر و خشک شدن متناوب، خوردگی برخورد امواج و ماسه قرار گیرند.
ج) قسمتی از سازه بتنی که زیر خط جزر و مد قرار دارد، برای انجام واکنشهای شیمیایی آمادگی کامل دارد ولی نسبت به خوردگی فولاد کمتر آسیب می‌بیند.
در بعضی شرایط اثر آب دریا بر روی بتن با تأثیر مخرب یخبندان، تأثیر ضربه امواج آب و تأثیر سایش بتن همراه می گردد. با جذب نمک های کلرید و سولفات توسط بتن، خوردگی آرماتور های بتن در نتیجه فرآیند الکتروشیمیایی آغاز شده و در نتیجه بتن ترک می خورد که این امر می تواند موجب خرابی بیشتر بتن شود. در بتن مسلح واقع در معرض آب دریا، رعایت کاور بتن به میزان 5 تا 7.5 سانتیمتر روی آرماتورها ضروری می باشد.
وضعیت در کشور ما
در کشور ما نیز مهمترین بنادر در حاشیه خلیج فارس و دریای عمان قرار گرفته‌اند که به علت شرایط نامساعد در این منطقه، وسعت تخریب سازه‌های بتنی قابل ملاحظه بوده و تعمیر آنها بسیار پر خرج می‌باشد و در صورتی که با مواد مناسب و با استفاده از روشهای صحیح انجام نشود این خرابیها مجدداً در زمانهای کوتاهی ظاهر می‌شوند.
نتایج تحقیقات به عمل آمده نشان داده است که میزان یونهای موجود در آب خلیج فارس نسبت به دریاهای مدیترانه، شمال، آتلانتیک و بالتیک بیشتر است زیرا به دلیل ماهیت نیمه بسته خلیج فارس که تنها دروازه خروجی آن تنگه هرمز است و همچنین به دلیل جزر و مد بسیار محدود، آبهای خلیج فارس و دریای عمان تبادل خیلی کمی دارند. همچنین در سواحل خلیج فارس آبهای زیرزمینی شدیداً آلوده به عناصر مخرب و خورنده‌ای چون یون کلرید و سولفات هستند که این آلودگی از طریق آب یا مصالح مصرفی در ساخت بتن به آن وارد می‌شود.
سیمان IRC40 و آب دریا
بتن های کلسیم آلومینی مقاومت قابل توجهی در برابر آب دریا و جریان های اسیدی طبیعی و صنعتی از خود نشان می دهند. یکی از اولین کاربرد های دریایی در ساختمان پایه های اسکله در هالیفاکس هاربر کانادا در دهه سی بود که پس از پنجاه سال هنوز پابرجا هستند، و گزارش شده است که آب دریا نسبت به فونداسیون های سیمان پرتلند مجاور ، اثرات بسیار کمتری روی آنها داشته است .
ترکیبی از خواص مقاومت در برابر آب دریا و سرعت سخت شدن سیمان کلسیم آلومینی، فوندو را برای بتن سازی بین حد بالائی و پائینی جزر و مد مفید می سازد.
یک کاربرد جدید و جالب در خطوط لوله زیر دریایی است. لوله ها روی قایق ها به هم جوش داده می شوند و خطوط پیوسته در کف دریا قرار داده می شوند. یک قالب از بین رونده دور هر جوش بسته شده و از ملات غنی از سیمان فوندو پر می شود. اضافه شونده های شیمیایی هم به آن افزوده می شود. لایه محافظ چند دقیقه بعد از ورود لوله به آب سخت می شود.
خمیر سیمان خالص در مقیاس صنعتی به ندرت استفاده می شود. یک مورد استثنا پمپاژ محلول آب – سیمان فوندو داخل حفره های مدور پایه های ایستگاه چاه نفت دریایی برای پایدار نگاه داشتن ساختار است.
در یک مطالعه [2] استفاده از ترکیب سیمان کلسیم آلومینی (CAC ) ، سیمان پرتلند ، گچ و سرباره بهترین نتایج را در برابر آب دریا نشان داده است.
منابع :
1- سی. ام. جورج و آر. پی. راچر، شرکت کلسیم آلومینات لافارژ. چساپیک ویرجینیا.
2- Li, Guoxin & Zhang, Ai & Zhanping, Song & Shi, Chen & Wang, Yan & Zhang, Junjie. (2017). Study on the resistance to seawater corrosion of the cementitious systems containing ordinary Portland cement or/and calcium aluminate cement. Construction and Building Materials. 157. 852-859. 10.1016/j.conbuildmat.2017.09.175.