لوله‌های بتنی
بدون شك امروزه مساله خوردگی لوله‌های بتنی فاضلاب و راه‌های جلوگیری از آن، یكی از مهمترین دغدغه‌های مهندسین صنعت آب و فاضلاب است. انتخاب یك پوشش مناسب و مقاوم و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه، نیازمند تحقیق و كار كارشناسی دقیق است. انتخاب یك پوشش مناسب می‌تواند عمر شبكه‌های فاضلاب را افزایش دهد و از خسارت زیادی ناشی از خوردگی جلوگیری نماید.
در لوله‌های انتقال فاضلاب ساخته شده از بتن، آهن یا فولاد، اسید سولفوریك تولید شده می‌تواند لوله‌های فاضلاب را در نقاط مختلف بویژه در تاج لوله مورد حمله قرار داده یا آن را تخریب نماید. این پدیده در اثر گرما و نیز در مواردی كه شیب خط انتقال كم باشد باعث تشدید خوردگی شده و اثر تخریبی آن افزایش می‌یابد.
خسارت زیادی ناشی از این عوامل در نقاط مختلف جهان بویژه در سواحل گرم بوجود آمده است، یادآوری میشود كه عمده‌ترین عامل پیدایش بو و خوردگی در سیستم‌های فاضلابی تركیبات گوگرد است كه متاسفانه به میزان قابل توجهی در فاضلاب‌ها به علت تخلیه فاضلاب‌های صنعتی در تاسیسات فاضلابی و یا در اثر فعل و انفعالات بیولوژیكی و تغییراتی كه در اثر این فعل و انفعالات در تركیبات گوگرد موجود در فاضلاب نظیر سولفات بوجود می‌آید دیده میشود، متاسفانه این تركیبات نه تنها در پیدایش بو و خوردگی تاسیسات فاضلابی موثرند بلكه در صورت تخلیه از طریق فاضلاب به محیط زیست اثرات جبران ناپذیری مثل از بین رفتن موجودات آبی بوجود خواهندآورد. علت تاكید در اثرات زیان آور تركیبات گوگرد و بررسی نحوه‌ی تشكیل و خوردگی‌های حاصل از این عوامل این است كه تركیبات گوگرد مهمترین و عملاً بیشترین خسارات خوردگی را به تاسیسات فاضلابی وارد می‌نماید.
و در مواردی بوی حاصل از پیدایش بعضی از این تركیبات در تصفیه خانه‌ها و شبكه‌های فاضلابی غیرقابل تحمل است و بشدت سلامت پرسنل بهره بردار و نگهداری كننده از تاسیسات فاضلابی را به مخاطره می‌اندازد.
آسیب دیدگی بیولوژیكی
عمده‌ترین و مهمترین نوع حمله بیولوژیكی به بتن حمله باكتری‌های گوگرد در فاضلاب ها است. معمولاً در فاضلاب‌های خانگی این باكتری‌ها اثر بدی بر روی بتن ندارند. در شراط خاص مثلاً زمانی كه غلظت فاضلاب زیاد، سرعت جریان كم و درجه حرارت بالاباشد در اكسیداسیون تركیبات معدنی و آلی گوگرد توسط باكتری‌های هوازی تبدیل به اسیدسولفوریك می شود كه سطح بتن را بخصوص در حدفاصل خط آب و دیواره شدیداً می‌خورد.در فاضلاب‌هایی كه تصور میشود، مقدارنمك‌های سولفات بالا باشد (حدود ۱۵۰ قسمت در میلیون )باید تمام پیش بینی‌های ضروری برای جلوگیری ازحمله سولفات‌ها به عمل آید. در چنین مواردی بهتر است برای ساختن لوله‌های بتنی دارای سیمان تیپ سه، آلومینات كلسیم كمتر (حدود ۸ درصد) استفاده نمود .ضمناً برای به حداقل رساندن میزان نفوذ مایعات، لوله بتنی فاضلاب باید دارای نفوذپذیری پایین باشد، یعنی بتن لوله‌ها باید دارای سیمان زیاد، نسبت آب به سیمان كم، متراكم و یكنواخت باشد.
اساساً برای جلوگیری از خورده شدن لوله‌ها باید بطریقی از تشكیل اسید سولفوریك در داخل لوله‌ها ممانعت كرد. برای این كار روش‌های خاص متصاعد شده، بكاربردن مواد شیمیایی برای جلوگیری از تبدیل تركیبات (H2S) مانند تسریع جریان، تهویه جهت خارج كردن گاز سولفیدهیدروژن گوگردی به سولفید هیدروژن یا استفاده از مواد سمی برای كاهش فعالیت باكتری‌های بی‌هوازی، استفاده میشود.ب ه طوركلی رستنی‌ها مانند گل سنگ، خزه، جلبك یا ریشه گیاهان و درختان با نفوذ در ترك‌ها و نقاط ضعیف و ایجاد فشار در آنها موجب آسیب دیدگی مكانیكی در سازههای بتنی میشوند.
جلبك‌ها كمتر از باكتری‌ها مضرند و در مواردی سطح بتن را خشك می‌كنند. جلبك‌های دریایی برای بتن ضرر ندارند و گاهی هم از نفوذاكسیژن به داخل بتن و در نتیجه خورده شدن آرماتورها جلوگیری می‌كنند ولی هنگام خاك شدن در روی بتن چون مقداری از آب غلیظ شده دریا را در خود حفظ می‌كنند. مضرند. مواردی از جمله قارچ‌ها به بتن گزارش شده ولی این امر بسیار نادر است.
مهمترین شرایط تسریع خوردگی
- عدم حضور یا غلظت كم اكسیژن
- متصاعدشدن سریع H2S از فاضلاب
- حضور رطوبت در مواردی كه مورد حمله H2S قرار می‌گیرد
و بالاخره اینكه خوردگی‌های سازههای بتنی و فلزی به علل زیر قابل پیش بینی هستند.
- حضور رطوبت
- حرارت لوله‌ها كه بالا بودن آن فعالیت‌های باكتری‌ها را زیاد می‌كند.
- قلیائیت بتن كه بالا بودن آن مقاومت بتن را در برابر سایش افزایش می‌دهد.
آسیب دیدگی‌های بتن مسلح
نفوذپذیری بتن
نفوذپذیری یكی از عواملی است كه برای مقاومت و دوا‌م بتن در برابر عوامل تخریبی موثر است زیرا همانطور كه می‌دانیم تركیبات شیمیایی خارجی می‌توانند با نفوذ به داخل بتن و واكنش‌های شیمیایی بر روی خمیر سیمان و نیز بر روی آرماتورهای درون بتن اثر بگذارند. كم دوامی و گسیختگی بتن به عوامل مختلف و متعدد بستگی دارد، بنحوی كه علیرغم برخی از كیفیت‌های نامناسب ممكن است عملكرد یك یتن رضایت بخش باشد اما نفوذپذیری از پارامترهایی است كه می‌تواند به تنهایی سبب تخریب بتن شود.
نفوذپذیری شامل نفوذ مایع یا گازها ازخارج به داخل یا از داخل به خارج بتن میشود، مثلاً نفوذ هیدرو كسید كلسیم از بتن به خارج از آن و با نفوذ آب به داخل بتن كه می‌تواند باعث بروز یخ زدگی و آسیب بتن شود. از جمله مواردی است كه نفوذپذیری بر آن موثر است. ضمن آنكه این پدیده بر خواص انتقال حرارت بتن نیز تاثیر می‌گذارد. عمدتاً نفوذپذیری خمیر سیمان بیشترین تاثیر را بر نفوذپذیری بتن دارد، لیكن در سنگدانه‌ها منافذی وجود دارد كه تشدید كننده این پدیده است.
انواع ترك و علل پیدایش آن
هنگامی كه كرنش‌های كششی در بتن از ظرفیت كرنش كششی آن تجاوز می‌كند ترك‌ها بروز می‌كنند. مكانیزم‌های متعددی كه باعث بروز كرنش‌ها میشوند.
ترك‌های ناشی از تغییر شكل‌ها
این عوامل فقط هنگامی باعث كرنش‌های كششی میشوند كه بتن محدود شده باشد. این محدودیت می‌تواند محلی باشد یا در یك محدوده بزرگ هنگامی كه جمع شدگی در یك عضو به دلیل اتصال به عضو دیگر محدود شده است. هنگامی كه یك سازه یا یك عضو سازه در مقابل تغییر شكل‌های اضافی مقاومت می‌كند تنش‌ها رخ داده و در نتیجه باعث بروز ترك میشوند و هر چه سازه بیشتر مفید باشد ترك‌ها بزرگتر خواهند بود.
ترك‌های ناشی از جمع شدگی پلاستیك و نشست پلاستیك
ترك‌های جمع شدگی پلاستیك (plastic shrinkage) اغلب در دال‌ها اتفاق می‌افتد و ترك‌های نشست پلاستیك یا اسلامپ كه در عضوهای عمیق ممكن است اتفاق بیفتد و هر دوی اینها با آب انداختن بتن همراه خواهد بود. جمع شدگی پلاستیك یكی از مشخصه‌های بتن تازه است كه بوسیله تنش‌های مویینگی در آب حفره‌ای بوجود می‌آید.
یك حالت مخصوص از ترك‌ها مربوط به ترك‌های نشست افقی است و هنگامی كه فواصل آرماتورها كم است ممكن است اتفاق بیفتد. این ترك‌ها باعث لایه لایه شدن در روی بالای فولادها میشوند. در موقیت‌های نامناسب پوشش كف نیز ممكن است لایه لایه شود كه این امر باعث كنده شدن پوشش میشود. مكانیزم خرابی در این حالت دارای ماهیت انبساطی شبیه یخ زدن در بتن و زنگ زدگی فولاد است كه می‌تواند باعث كنده شدن ناگهانی پوشش در قسمت‌های مهم سازه شود و در نتیجه استفاده از سازه را در معرض خطر قرار دهد.
ترك‌های ناشی از بارگذاری
این ترك‌ها شامل ترك‌های بوجود آمده در اثر خمش ،برش ،كشش و … است. در هر مقطعی كه آرماتورهای پیوندی در جهت عمود بر تنش‌های كششی قرار دارند ترك‌ها تحت بار سرویس عمدتاً (كمتر از ۰/۵ میلی متر) خواهد بود. این مطلب حتی وقتی هیچ عملی جهت كنترل ترك‌ها صورت نمی‌گیرد به شرطی كه آرماتورها تحت بار سرویس جاری نشوند نیز صحت دارند. بیشترین نقاطی كه ممكن است تعدادی ترك وجود داشته باشد نقاط حداكثر تنش است.
ترك‌های ناشی از انبساط مصالح داخل بتن
به عنوان نمونه می‌‌توان از خوردگی فولاد در بتن نام برد.
ترك‌های ناشی از شرایط موجود خارجی
اعمال بار یا تغییر شكل ایجاد شده بوسیله نشست‌های متفاوت در پی بتن نمونه‌هایی از این حالت هستند. فرمول‌های متعددی برای پیش بینی ترك‌ها در بتن تحت تاثیر عوامل بوجود آمورنده آنها پیشنهاد شده است ولی در آیین نامه بتن كاملترین آنها ارایه شده است. در آیین نامه تمام فرمول‌ها، ترك‌هایی را در نظر می‌گیرند كه تحت خمش، كشش، (خمش و بارمحوری) بوجود می‌آیند. پیش بینی عرض ترك‌های بوجود آمده توسط برش، پیچش و سایر اشكال بارها بطور كامل مورد مطالعه قرار نگرفته‌اند،توافق بر این است كه ترك‌هایی كه توسط بار یا تغییر شكل‌های وارده رخ می‌دهند در موارد معمولی باعث بروز ضررهای جدی نمیشوند مشروط بر اینكه سازه از جهات دیگر اطمینان بخش باشد.
