تأثیر ناخالصی های آب بر روی مقاومت بتن

تأثیر ناخالصی‌های آب بر روی مقاومت بتن از جهات گوناگون موردتوجه مهندسان و متخصصان این حوزه قرار گرفته است. بتن، مصالحی برای مقاوم سازی سازه ها است. در واقع مقاومت سازه ها به شدت به بتن به کار رفته برای آن وابسته است. لذا بتن را یکی از مهمترین مصالح ساختمانی می دانند. هر نوع بتنی از جمله بتن پیش تنیده، بتن خود ترمیم شونده، بتن آرمه و … دارای مقاومت بالایی است. میزان مقاومت هر یک از انواع بتن با یکدیگر متفاوت است. مقاومت بتن به عوامل مختلفی وابسته است. مسئله ای که در این زمینه مطرح است و دغدغه متخصصان این حوزه است، اثر ناخالصی های آب بر روی مقاومت این مصالح می باشد. ناخالصی های آب کدامند؟ تأثیر ناخالصی‌های آب بر روی مقاومت بتن کاملاً مشهود است. قطعاً چیزی به اسم آب خالص در طبیعت وجود ندارد. آب خالص، یک اصطلاح نسبی است. آب دارای ناخالصی های گوناگونی است که آنها را به دو دسته ناخالصی های یونی و ناخالصی های گازی تقسیم می کنند. ناخالصی های یونی حاوی نمک های محلول در آب به صورت کاتیون ها و آنیون ها هستند. بعضی از کاتیون ها شامل منیزیم، کلسیم، آهن، سدیم و منگنز می باشند. آنیون ها حاوی کربنات، بی کربنات، سولفات، هیدروکسید، کلراید، نیترات، فسفات و … می باشند. ناخالصی های گازی شامل اکسیژن، دی اکسید کربن، نیتروژن، هیدورژن سولفوره و متان و … می باشند. حلالیت گازها در آب با توجه به دمای آب و فشار مشخص می شود. اما آب دارای ناخالصی های دیگری مانند ناخالصی های فیزیکی و ناخالصی های میکروبیولوژیکی است. تأثیر ناخالصی‌های آب بر روی مقاومت بتن چطور است؟ ناخالصی های موجود در آب سبب تغییراتی در خصوصیات سازه ای بتن مثل دوام و مقاومت می شود. اثر ناخالصی های موجود در آب بر روی بتن را به دو شکل تحلیل می کنند. در شکل اول بر روی تغییرات زمان گیرش سیمان پرتلند در حین استفاده از آب دارای ناخالصی و آب مقطر، و در شکل دوم بر روی تغییرات مقاومت بتن در حین استفاده از آب دارای ناخالصی و آب مقطر کار می کنند. بررسی های مختلف بیانگر این هستند که استفاده از آب هایی که دارای انواع گوناگون نمک به صورت محلول هستند، سبب کاهش مقاومت فشاری بتن می شوند. میزان کاهش مقاومت بتن به دلیل وجود نمک محلول در آب، میان ده الی سی درصد است. این کاهش مقاومت، نسبت به بتنی که در آن آب مقطر وجود دارد، محاسبه می گردد. تأثیر ناخالصی‌های آب بر روی مقاومت بتن موردتوجه تولیدکنندگان بتن است. مقدار بالای کلراید در آب سبب فرسایش سطوح بتن می گردد و شانس خوردگی فولاد تقویت شده که در بتن وجود دارد را زیاد می کند. این مسئله برای نواحی استوایی شدت بیشتری دارد. میزان اثرات مواد گوناگون بر روی مقاومت فشاری بتن هر یک از ناخالصی های موجود در آب بر روی خواص بتن اثر مختلفی می گذارد. ممکن است برخی از ناخالصی ها بیشتر سبب کاهش مقاومت بتن شوند. بنابراین هر یک از ناخالصی ها مانند SO4، NaCl، CO2 بر روی خواص بتن تأثیر مختلفی می گذارند. اثرات ذرات معلق در آب بر روی ویژگی های آب در ادامه بررسی تأثیر ناخالصی‌های آب بر روی مقاومت بتن به اثرات ذرات معلق موجود در آب بر روی خصوصیات آب می پردازیم. در صورتیکه آب موجود در مخلوط بتن دارای ذرات معلق کمتر از دو درصد وزن کل اب باشد، بر روی خصوصیات بتن اثرگذار نخواهد بود. همچنین میزان زیاد ذرات معلق بر روی مقاومت فشاری بتن اثرگذار نخواهد بود. اما بر روی سایر خصوصیات بتن اثر می گذارد. برای مثال آب دارای ذرات معلق بیش از حد مجازموجب کاهش دوام بتن می شود. بر اساس دستورالعمل ها و استانداردهای بین المللی نباید از آب های گل آلود در ترکیب بتن استفاده شود. تأثیر ناخالصی‌های آب بر روی مقاومت بتن: اثر نمک های معدنی نمک، یکی از مهمترین ذرات موجود در آب است که میزان آن بر روی خواص آب تأثیر زیادی دارد. نمک موجود در آب بتن، اثر منفی در ویژگی های آن دارد. نمک های عناصر منگنز، قلع، سرب، مس و … به شکل قابل توجهی در آب دیده نمی شوند، اما گاهاً به میزان بیشتری دیده می شوند و تأثیر زیادی بر روی خصوصیات بتن دارد. به طور مثال وجود کلراید بر روی آب سبب تأخیر در بدست آمدن مقاومت بتن می شود. این تأخیر با بررسی و تست بتن در روز دوم یا سوم عمل آوری حاصل شده است. نیترات سرب، از دیگر نمک هایی است که متأسفانه اثر نامطلوبی بر روی بتن دارد. سایر نمک ها از جمله سدیم آرسنات، سدیم یدات، سدیم فسفات، سدیم برات و … سبب کاهش مقاومت اولیه ی بتن می شود. همچنین پتاسیم کربنات و سدیم سبب افزایش سرعت گیرش در عملیات بتن ریزی در حجم بالا می شود که این مسئله در نهایت سبب کاهش مقاومت نهایی بتن می شود. تأثیر ناخالصی‌های آب بر روی مقاومت بتن نشان می دهد که نباید از هر آبی برای تولید انواع بتن استفاده کرد. وجود کلسیم کلرید سرعت گیرش و سخت شدن بتن را به صورت قابل توجهی زیاد می کند. اما از سوی دیگر وزن کلسیم کلرید باید از یک و نیم درصد وزن کل سیمان کمتر شود. اثرات نمک های آب دریا بر روی خصوصیات بتن همانطور که احتمالاً می دانید سه و نیم درصد از آب دریا، نمک محلول می باشد. ترکیب شیمیایی آب دریا در همه جهان به یک اندازه می باشد. بیشتر نمک های موجود در آب به صورت سدیم کلراید یا نمک خوراکی می باشد. البته که مقداری پتاسیم کلرید و منیزیم سولفات وجود دارد. در محاسبه ترکیب شیمیایی آب و میزان یون موجود در آن، از کل یون های موجود حدود 51.3 درصد کلرید، 3.6 درصد منیزیم، 1.0 درصد کلسیم، 1.0 درصد پتاسیم و 7.2 درصد سولفات می باشند. در واقع میزان هر یک از انواع نمک ها در آب، تفاوت دارد و به اندازه یکسانی نمی باشد. در بررسی تأثیر ناخالصی‌های آب بر روی مقاومت بتن متوجه می شویم که اثرگذاری نمک بیشتر از سایر مواد است. اگر تولیدکنندگان به استفاده از کیفیت آبی که برای بتن به کار می برند توجه داشته باشند، می توانند مقاوم ترین بتن را تولید کنند.