بخشی از مقاله
چکیده
این مقاله تلاش دارد تا یک موضوع موردي در باره اثرات زمین- محیطی یون کلر را بر روي سازههاي بتن مسلح مطرح نماید. نفوذ یون کلر یکی از مشکلات روزمره در سواحل خلیج فارس است. در این ناحیه سه بزرگ محیط اتمسفر، هیدروسفر و لیتوسفر را یون کلر به مقداري که از سطح خطر بالاتر است، در بر میگیرد. بنابر این یون کلر باعث سرعت بخشیدن به فرایند خوردگی میشود.زمین شناس که با محیط زیست آکاه است می تواند بعنوان یک عضو از کار گروه عمرانی در کنترل مواد و مصالحی که در سازه- هاي ساحلی مورد استفاده قرار میگیرند، مشارکت جوید.
مقدمه
تکنولوژي و از آن جمله تکنولوژي ساختمانی بعنوان یک واژه عام را میتوان بعنوان یکی از دستاوردهاي بشر عنوان نمود که با آن سعی میکند بین کیفیت زندگی و محیط زیست - اتمسفر، هیدروسفر و لیتوسفر - تعادل برقرار نماید. بدیهی است هر نوع تلاشی که منجر به بر هم زدن این موازنه شود، آثار زیانبار آن در دراز مدت یا کوتاه مدت متوجه محیط زیست خواهد بود. بنابر این زمین شناس با آگاهی بر تعاملات این سه کره - اتمسفر، هیدروسفر و لیتوسفر - میتواند نقش مهمی در ایجاد تکنولوژي متعادل و متوازن ایفا نماید.
تاثیر هر یک از سه کره فوقالذکر بر روي مستحدثات را میتوان در سه مقیاس شامل محیط عمومی، بزرگ اقلیم و ریز اقلیم مورد ارزیابی قرار داد. این تاثیرات شامل مواد مهاجم در هوا - محیط عمومی - ، در خاك - محیط بزرگ اقلیم - و در داخل سازه - ریز اقلیم - است. بعنوان مثال کلر از جمله یونهاي مضر در محیط زیست است که می تواند به بتن مسلح حمله نموده و با خوردگی فولاد باعث کاهش عمر سازهاي بتنی و تخریب ناگهانی آن گردد. این مقاله سعی دارد تا با معرفی یکی از این پروژهها که در معرض حمله اقلیمی قرار گرفته آثار و پیامدهاي آنرا معرفی نماید.
شرح و بحث.
-1 کلیات: ایجاد خلیج فارس را می توان از نظر زمین شناسی بعنوان یکی از پیامدهاي برخورد صفحه عربستان با ایران و حاصل عقبنشینی و بسته شدن اقیانوس تتیس جدید دانست. جایگاه جغرافیایی خلیج فارس و ارتباط محدود آن با دریاي آزاد، آنرا به حوضه بستهاي تبدیل نمود که مقدار شوري و غلظت مواد محلول در آن کم نظیر است. سواحل شمالی خلیج فارس در جنوب ایران بخاطر نزدیکی به خط استوا از میزان تابش نور خورشید زیادي برخوردار بود ه و در نتیجه میزان تبخیر در آن نیز زیاد است. این ناحیه در منطقه گرم و خشک از نظر آب و هوایی واقع است
میانگین درجه حرارت این منطقه به حدود 38 درجه سانتیگراد میرسد. بعلت بالا بودن درجه حرارت و قرار گرفتن در مجاورت دریا، رطوبت نسبی هوا نیز بالا میباشد. رطوبت نسبی با بالا بودن درجه حرارت و وزش باد افزایش مییابد. با توجه به بالا بودن درجه حرارت و موقعیت جغرافیایی، میزان تبخیر از مقدار بارش بیشتر بوده و در نتیجه غلظت املاح مهاجم نظیر کلر زیاد خواهد شد. این مقدار در آب خلیج فارس در حدود 23300 PPMاست.
براي روشن شدن مسئله و اهمیت حضور این مقدار یون کلر در بزرگ اقلیم کافی است بدانیم که در صورت ساخت بتن با نسبت آب به سیمان ./5 و مقدار سیمان 400 کیلوگرم بر متر مکعب، با آب خلیج فارس انتظار میرود مقدار کلر 1/17 درصد بر حسب وزن سیمان در داخل بتن شود در حالیکه مقدار مجاز آن ./4 درصد است. مقدار یون کلر در خاك ساحل خلیج نیز از حد مجاز خارج و جالب این است که مقدار آن در هوا نیز - در اثر درصد رطوبت زیاد و وجود کلر در بخار آب - زیاد است.بنابر این با وزش باد به سوي ساحل، تمام سازههاي ساحلی نیز در معرض تهدید واقع هستند. با توجه به وجود مقدار زیاد یون کلر در دریا - هیدروسفر - و هوا - اتمسفر - انتظار میرود مقدار آن در خشکی و در داخل خاك نیز زیاد باشد . دلیل زیاد بودن یون کلر در خشکی را همچنین میتوان به وجود محیطهاي رسوبی پلایایی در جنوب و همچنین به وجود تعداد زیادي از گنبدهاي نمکی در این قسمت از کشورمان نسبت داد.
-2 تاثیرات یون کلر: خوردگی در بتن مسلح یک فرایند الکتروشیمیایی است. با قرار گرفتن آهن - در اینجا آرماتور - در مجاورت آب، واکنش اکسیداسیون زیر اتفاق میافتد:
Fe ↔Fe2+ + 2e-Fe↔ Fe3+ + 3e-
با این واکنش یک اختلاف پتانسیل بوجود میآید و فرایند خوردگی تشدید مییابد. یون-هاي آهن بوجود آمده در آند، به سمت کاتد رفته و با یونهاي هیدروکسید که در اثر واکنش آب با اکسیژن در حضور الکترونهاي آزاد شده ایجادشدهاند ترکیب شده و هیدروکسید آهن بوجود میآید:
Fe2+ + 2 - OH - - → Fe - OH - 2
این فعل و انفعالات با خوردگی در آند و زنگ زدگی در کاتد تهنشین میشود. زنگ آهن گاهی باعث افزایش حجم تا 6 برابر میشود که به موجب آن باعث ترك خوردن بتن میشود - رمضانپور و دیگران، . - 1385 بنابر این لازمه اولیه این واکنش ها وجود آب و اکسیژن است که در صورت کاملا خشک بودن و یا کاملا اشباع بودن محیط بترتیب پیش شرطهاي اول و دوم حذف شده و واکنش انجام نمیشود.
عوامل مؤثر بر نفوذ کلر و خوردگی عبارتند از تخلخل، ضخامت پوششی بتن و ویژگی-
هاي سیمان. بتنها مانند دیگر مواد از منافذ و تخلل برخوردار هستند. این منافذ موجب نفوذ یونهاي مضر از جمله کلر میشوند. با توجه به این امر یکی از راهکارهاي جلوگیري از خوردگی، تولید بتن با نفوذپذیري کم است که این امر با استفاده از مواد افزودنی نظیر استفاده از سیمان پوزولانی، تراس ها، سربارهها است . با رعایت ضخامت پوششی بتن - روي آرماتورها - و سیمان پرتلند تیپ 2 تا حدودي زیاد می توان از عوارض تهاجم یون مضر کلر در امان بود. تاثیر یون مهاجم کلر و تخریب بتن را میتوان در دو مرحله مورد توجه قرار داد
-3 مشاهدات: مشاهدات ما نشان دهنده ایجاد تركها در سازه است و با پیگیري هاي انجام شده مشخص گردید که لایههاي تخریب شده از بتن در اثر ازدیاد حجم آرماتورهادر اثر خوردگی کلر بوجود آمدهاند. خوردگی در بعضی از مقاطع بحدي است که با توجه به جداشدن آرماتور، احتمال ریزش دالهاي بتنی وجود دارد
