لولههای بتنی
بدون شک امروزه مساله خوردگی لولههای بتنی فاضلاب و راههای جلوگیری از آن، یکی از مهمترین دغدغههای مهندسین صنعت آب و فاضلاب است. انتخاب یک پوشش مناسب و مقاوم و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه، نیازمند تحقیق و کار کارشناسی دقیق است. انتخاب یک پوشش مناسب میتواند عمر شبکههای 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 سولفوریک 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 که شیب خط انتقال کم 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 که عمدهترین عامل پیدایش بو و خوردگی در سیستمهای فاضلابی ترکیبات گوگرد است که متاسفانه به میزان قابل توجهی در فاضلابها به علت تخلیه فاضلابهای صنعتی در تاسیسات فاضلابی و یا در اثر فعل و انفعالات بیولوژیکی و تغییراتی که در اثر این فعل و انفعالات در ترکیبات گوگرد موجود در فاضلاب نظیر سولفات بوجود میآید دیده میشود، متاسفانه این ترکیبات نه تنها در پیدایش بو و خوردگی تاسیسات فاضلابی موثرند بلکه در صورت تخلیه از طریق فاضلاب به محیط زیست اثرات جبران ناپذیری مثل از بین رفتن موجودات آبی بوجود خواهندآورد. علت تاکید در اثرات زیان آور ترکیبات گوگرد و بررسی نحوهی تشکیل و خوردگیهای حاصل از این عوامل این است که ترکیبات گوگرد مهمترین و عملاً بیشترین خسارات خوردگی را به تاسیسات فاضلابی وارد مینماید.
و در مواردی بوی حاصل از پیدایش بعضی از این ترکیبات در تصفیه خانهها و شبکههای فاضلابی غیرقابل تحمل است و بشدت سلامت پرسنل بهره بردار و نگهداری کننده از تاسیسات فاضلابی را به مخاطره میاندازد.
آسیب دیدگی بیولوژیکی
عمدهترین و مهمترین نوع حمله بیولوژیکی به بتن حمله باکتریهای گوگرد در فاضلاب ها است. معمولاً در فاضلابهای خانگی این باکتریها اثر بدی بر روی بتن ندارند. در شراط خاص مثلاً زمانی که غلظت فاضلاب زیاد، سرعت جریان کم و درجه حرارت بالاباشد در اکسیداسیون ترکیبات معدنی و آلی گوگرد توسط باکتریهای هوازی تبدیل به اسیدسولفوریک می شود که سطح بتن را بخصوص در حدفاصل خط آب و دیواره شدیداً میخورد.در فاضلابهایی که تصور میشود، مقدارنمکهای 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 کلسیم کمتر (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 کم، متراکم و یکنواخت باشد.
اساساً برای جلوگیری از خورده شدن لولهها باید بطریقی از تشکیل اسید سولفوریک در داخل لولهها ممانعت کرد. برای این کار روشهای خاص متصاعد شده، بکاربردن مواد شیمیایی برای جلوگیری از تبدیل ترکیبات (H2S) مانند تسریع جریان، تهویه جهت خارج کردن گاز سولفیدهیدروژن گوگردی به سولفید هیدروژن یا استفاده از مواد سمی برای کاهش فعالیت باکتریهای بیهوازی، استفاده میشود.ب ه طورکلی رستنیها مانند گل سنگ، خزه، جلبک یا ریشه گیاهان و درختان با نفوذ در ترکها و نقاط ضعیف و ایجاد فشار در آنها موجب آسیب دیدگی مکانیکی در سازههای بتنی میشوند.
جلبکها کمتر از باکتریها مضرند و در مواردی سطح بتن را خشک میکنند. جلبکهای دریایی برای بتن ضرر ندارند و گاهی هم از نفوذاکسیژن به داخل بتن و در نتیجه خورده شدن آرماتورها جلوگیری میکنند ولی هنگام خاک شدن در روی بتن چون مقداری از آب غلیظ شده دریا را در خود حفظ میکنند. مضرند. مواردی از جمله قارچها به بتن گزارش شده ولی این امر بسیار نادر است.
مهمترین شرایط تسریع خوردگی
- عدم حضور یا غلظت کم اکسیژن
- متصاعدشدن سریع H2S از فاضلاب
- حضور رطوبت در مواردی که مورد حمله H2S قرار میگیرد
و بالاخره اینکه خوردگیهای سازههای بتنی و فلزی به علل زیر قابل پیش بینی هستند.
- حضور رطوبت
- حرارت لولهها که بالا بودن آن فعالیتهای باکتریها را زیاد میکند.
- قلیائیت بتن که بالا بودن آن مقاومت بتن را در برابر سایش افزایش میدهد.
آسیب دیدگیهای بتن مسلح
نفوذپذیری بتن
نفوذپذیری یکی از عواملی است که برای مقاومت و دوام بتن در برابر عوامل تخریبی موثر است زیرا همانطور که میدانیم ترکیبات شیمیایی خارجی میتوانند با نفوذ به داخل بتن و واکنشهای شیمیایی بر روی خمیر سیمان و نیز بر روی آرماتورهای درون بتن اثر بگذارند. کم دوامی و گسیختگی بتن به عوامل مختلف و متعدد بستگی دارد، بنحوی که علیرغم برخی از کیفیتهای نامناسب ممکن است عملکرد یک یتن رضایت بخش باشد اما نفوذپذیری از پارامترهایی است که 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 کسید کلسیم از بتن به خارج از آن و با نفوذ آب به داخل بتن که میتواند باعث بروز یخ زدگی و آسیب بتن شود. از جمله مواردی است که نفوذپذیری بر آن موثر است. ضمن آنکه این پدیده بر خواص انتقال حرارت بتن نیز تاثیر میگذارد. عمدتاً نفوذپذیری خمیر سیمان بیشترین تاثیر را بر نفوذپذیری بتن دارد، لیکن در سنگدانهها منافذی وجود دارد که تشدید کننده این پدیده است.
انواع ترک و علل پیدایش آن
هنگامی که کرنشهای کششی در بتن از ظرفیت کرنش کششی آن تجاوز میکند ترکها بروز میکنند. مکانیزمهای متعددی که باعث بروز کرنشها میشوند.
ترکهای ناشی از تغییر شکلها
این عوامل فقط هنگامی باعث کرنشهای کششی میشوند که بتن محدود شده باشد. این محدودیت میتواند محلی باشد یا در یک محدوده بزرگ هنگامی که جمع شدگی در یک عضو به دلیل اتصال به عضو دیگر محدود شده است. هنگامی که یک سازه یا یک عضو سازه در مقابل تغییر شکلهای اضافی مقاومت میکند تنشها رخ داده و در نتیجه باعث بروز ترک میشوند و هر چه سازه بیشتر مفید باشد ترکها بزرگتر خواهند بود.
ترکهای ناشی از جمع شدگی پلاستیک و نشست پلاستیک
ترکهای جمع شدگی پلاستیک (plastic shrinkage) اغلب در دالها اتفاق میافتد و ترکهای نشست پلاستیک یا اسلامپ که در عضوهای عمیق ممکن است اتفاق بیفتد و هر دوی اینها با آب انداختن بتن همراه خواهد بود. جمع شدگی پلاستیک یکی از مشخصههای بتن تازه است که بوسیله تنشهای مویینگی در آب حفرهای بوجود میآید.
یک حالت مخصوص از ترکها مربوط به ترکهای نشست افقی است و هنگامی که فواصل آرماتورها کم است ممکن است اتفاق بیفتد. این ترکها باعث لایه لایه شدن در روی بالای فولادها میشوند. در موقیتهای نامناسب پوشش کف نیز ممکن است لایه لایه شود که این امر باعث کنده شدن پوشش میشود. مکانیزم خرابی در این حالت دارای ماهیت انبساطی شبیه یخ زدن در بتن و زنگ زدگی فولاد است که میتواند باعث کنده شدن ناگهانی پوشش در قسمتهای مهم سازه شود و در نتیجه استفاده از سازه را در معرض خطر قرار دهد.
ترکهای ناشی از بارگذاری
این ترکها شامل ترکهای بوجود آمده در اثر خمش ،برش ،کشش و … است. در هر مقطعی که آرماتورهای پیوندی در جهت عمود بر تنشهای کششی قرار دارند ترکها تحت بار سرویس عمدتاً (کمتر از ۰/۵ میلی متر) خواهد بود. این مطلب حتی وقتی هیچ عملی جهت کنترل ترکها صورت نمیگیرد به شرطی که آرماتورها تحت بار سرویس جاری نشوند نیز صحت دارند. بیشترین نقاطی که ممکن است تعدادی ترک وجود داشته باشد نقاط حداکثر تنش است.
ترکهای ناشی از انبساط مصالح داخل بتن
به عنوان نمونه میتوان از خوردگی فولاد در بتن نام برد.
ترکهای ناشی از شرایط موجود خارجی
اعمال بار یا تغییر شکل ایجاد شده بوسیله نشستهای متفاوت در پی بتن نمونههایی از این حالت هستند. فرمولهای متعددی برای پیش بینی ترکها در بتن تحت تاثیر عوامل بوجود آمورنده آنها پیشنهاد شده است ولی در آیین نامه بتن کاملترین آنها ارایه شده است. در آیین نامه تمام فرمولها، ترکهایی را در نظر میگیرند که تحت خمش، کشش، (خمش و بارمحوری) بوجود میآیند. پیش بینی عرض ترکهای بوجود آمده توسط برش، پیچش و سایر اشکال بارها بطور کامل مورد مطالعه قرار نگرفتهاند،توافق بر این است که ترکهایی که توسط بار یا تغییر شکلهای وارده رخ میدهند در موارد معمولی باعث بروز ضررهای جدی نمیشوند مشروط بر اینکه سازه از جهات دیگر اطمینان بخش باشد.