حمله سولفات ها به بتن

بتنی که توسط سولفات ها مورد حمله قرار گرفته، دارای ظاهری سفید رنگ است. معمولاً خرابی از لبه ها و گوشه ها شروع شده و با ترک خوردن و تجزیه بتن ادامه می یابد. دلیل بروز این علائم آن است که حمله سولفات ها باعث تشکیل سولفات کلسیم ( گچ) و سولفوآلومینات کلسیم ( اترینگایت) می‌شود. هر دوی این محصولات نسبت به ترکیباتی که جایگزین آنها شده اند، دارای حجم بیشتری بوده و باعث انبساط و ریختن بتن سخت شده می شوند.

لازم به ذکر است که دلیل این واکنش ها وجود عنصر C3A ( سه کلسیم آلومینات) در ترکیب اصلی سیمان مصرفی در بتن است. در روند پروسه تولید سیمان مقداری گچ به کلینکر سیمان اضافه می شود تا از گیرش آنی در نتیجه هیدراتاسیون C3A جلوگیری شود. گچ به سرعت با C3A واکنش انجام داده و اترینگایت ( سولفو آلومینات کلسیم) بی ضرری را ایجاد می کند. زیرا در این مرحله بتن تولیدی هنوز در حالت نیمه خمیری بوده و می تواند افزایش حجم را در خود جای دهد.

هنگامی که بتن سخت شده از طریق منابع خارجی در معرض حمله سولفات ها قرار می گیرد، واکنش های مشابهی انجام می شود. نوعی از محلول های سولفاتی، آب های زیرزمینی داخل بعضی رس ها بوده که حاوی سولفات های سدیم، کلسیم و منیزیم هستند. این سولفات ها با Ca(OH)2 و C3A هیدراته شده، واکنش انجام داده و به ترتیب گچ و اترینگایت تشکیل می دهند.

سولفات منیزیم دارای تأثیر مخرب بیشتری نسبت به سولفات های دیگر بوده زیرا به تجزیه شدن سیلیکات های کلسیم ( C2S و C3S) هیدراته شده و همچنین Ca(OH)2 و C3A هیدراته شده منتهی می‌شود. سپس سیلیکات منیزیم هیدراته شده که دارای هیچ خاصیت چسبندگی نبوده، تشکیل می شود.مقدار تأثیر حمله سولفات ها به غلظت آنها و نفوذپذیری بتن بستگی دارد. اگر بتن خیلی نفوذپذیر باشد، آب به راحتی در داخل آن نفوذ کرده و Ca(OH)2 شسته خواهد شد. تبخیر در سطح بتن رسوبات کربنات کلسیم را که از واکنش Ca(OH)2 با دی اکسید کربن تشکیل شده، باقی می گذارد.

این رسوب با ظاهری سفید رنگ به نام سفیدک شناخته می شود. معمولاً سفیدک بی ضرر است. هر چند شستشوی زیاد Ca(OH)2 تخلخل را افزایش خواهد داد، طوری که بتن به طور مستمر ضعیف تر و در مقابل حملات شیمیایی مستعدتر می شود. تبلور نمک های دیگر هم باعث سفیدک می‌شود. از آنجا که C3A توسط سولفات ها مورد حمله قرار می گیرد، با مصرف سیمان هایی با C3A کم نظیر سیمان های ضد سولفات ( نوع V)، می توان آسیب پذیری بتن در مقابل حمله سولفات ها را کاهش داد. همچنین می توان با استفاده از سیمان پرتلند روباره آهنگدازی ( نوع IS) و سیمان پرتلند پوزولانی ( نوع IP) مقاومت بتن را افزایش داد.