واکنش قلیایی – سیلیسی بتن (ASR) چیست؟

واکنش قلیایی – سیلیسی بتن (ASR) از واکنش های شیمیایی مخرب رخ داده در بتن سخت است که مشکلات زیادی را برای بتن بوجود می آورد.

این واکنش می تواند یک بیماری برای بتن باشد. چرا که سبب ترک و پوسته پوسته شدن در بتن می شود که این مسئله سبب کاهش طول عمر سازه می شود. بتن هایی مانند بتن پیش تنیده وجود دارند که احتمال ترک خوردگی در آنها بسیار کم است. اما بتن معمولی که مستعد ترک خوردگی است به محض ابتلا به این واکنش دچار ترک خوردگی های زیادی می شود.

منظور از واکنش های قلیایی اسیدی در بتن چیست؟

منظور از این واکنش، یک پدیده شیمیایی است که عملکرد و دوام بتن را تحت تأثیر قرار می دهد و تغییرات منفی در آنها ایجاد می کند.

واکنش قلیایی – سیلیسی بتن زمانی اتفاق می افتد که بعضی از انواع سیلیس واکنش پذیر موجود در سنگدانه ها با یون های قلیایی که در خمیر سیمان هستند وارد واکنش می شوند. نتیجه این واکنش، یک ماده ژل مانند قلیایی سیلیسی می باشد که در صورت وجود رطوبت باد می کند. باد کردن ژل سبب ایجاد فشار داخلی می شود و اگر شرایط به خوبی فراهم باشد ترک هایی در بتن شکل می گیرد.

این واکنش میان دو جزء اصلی رخ می دهد که در جدول زیر نشان داده شده اند:

چه عواملی سبب پدیده مخرب ASR می شود؟

آنچه که پیامدهای مخرب واکنش قلیایی – سیلیسی بتن را به همراه دارد و موجب می شود که مشکلات زیادی در بتن ایجاد شوند را در جدول زیر نشان داده ایم. هر سه مورد باید وجود داشته باشند تا بتن از بین رود و به این بیماری دچار شود:

نشانه های ظاهری واکنش قلیایی – سیلیسی بتن چیست؟

اگر نشانه های زیر را در بتن شاهد هستید باید احتمال وقوع پدیده ASR را بدهید و اقدامات لازم را برای حل مشکل انجام دهید:

• ترشحات ژله مانند سفید: اگر در پیرامون ترک ها شاهد ماده سفید رنگ و لزج یا خشک شده هستید، این همان ژل سیلیکاتی است که در اثر این پدیده ایجاد شده است.
• ترک های نقشه ای: شبکه ای از ترک های تصادفی که مانند پوست مار یا یک نقشه جغرافیایی هستند، بیانگر وقوع این پدیده هستند.
• پوسته لو شدن: اگر تکه هایی از سطح بتن از آن جدا شده اند بدان معناست که بتن دچار این واکنش شده است.
• جابه جایی قطعات: انبساط بتن سبب بسته شدن درزهای انبساطی یا حرکت اجزای سازه می شود.

اقدامات کلیدی در پیشگیری از ASR چیست؟

برای پیشگیری از واکنش قلیایی – سیلیسی بتن می توان اقدامات اساسی و مهم زیر را انجام داد:

• کاهش میزان کلی قلیا در بتن: با استفاده از سیمان پرتلند با محتوای قلیایی پایین و تحت نظر داشتن دیگر منابع تولیدکننده قلیا در طرح اختلاط بتن می توان میزان کلی قلیا را کاهش داد تا این پدیده به وقوع نپیوندد.
• استفاده از مواد سیمانی مکمل: با استفاده از مواد خاکستر بادی، سرباره کوره بلند، دود سیلیس و دیگر پوزولان های طبیعی یا مصنوعی می توان محتوای قلیایی را به کمترین میزان رساند و واکنش پذیری را دفع کرد.

نکات مهم برای کاهش ریسک واکنش قلیایی – سیلیسی بتن چیست؟

• از سیمان کم قلیا با هدف محدودسازی قلیایی فعال در بتن استفاده کنید.
• از سنگدانه های راکتیو یا واکنش پذیر که در منابع تأمین به شناسایی آنها می پردازید هرگز استفاده نکنید.
• به جای درصدی از سیمان از مواد سیمانی مکمل دار مانند خاکستر بادی یا سرباره استفاده کنید تا احتمال رخ دادن واکنش ها را کاهش دهید.
• دسترسی بتن به رطوبت باید از طریق مختلف مثل طراحی ایده آل سازه و اجرای درست پوشش ها و آب بندها کم شود.

چه سنگدانه هایی بیشتر مستعد ASR هستند؟

تمامی سنگدانه ها به یک میزان، شرایط را برای ایجاد این پدیده بوجود نمی آورند و بعضی از آنها که ناپایدارتر یا واکنش پذیرتر هستند بیشتر احتمال رخ دادن این واکنش را فراهم می کنند.

بعضی از سنگ ها و کانی هایی که احتمال رخ دادن این واکنش را افزایش می دهند، عبارتند از:

• بعضی از سنگدانه های دارای سیلیس آمورف
• اوپال
• کلسدونی
• بعضی از انواع کوارتز دگر شکل شده
• برخی از سنگ های آتشفشانی

روش های آزمایشگاهی تشخیص واکنش قلیایی – سیلیسی بتن کدامند؟

راهکارهای آزمایشگاهی به وضوح بیان می کنند که این مشکل در بتن رخ داده است یا خیر. برخی از روش های آزمایشگاهی تست را بررسی می کنیم:

• تست ASTM C 1260: یک تست سریع دو هفته ای که ظرفیت واکنش زایی سنگدانه را در فضای کاملاً قلیایی مورد سنجش قرار می دهد.
• تست ASTM C 1293: سنجیدن این تست که شاید یک سال کامل به طول بیانجامد و نتایج آن مبنی بر شبیه سازی رفتار واقعی بتن باشد، قابل استناد است.
• آنالیز پتروگرافی (ASTM C295): این تست به بررسی میکروسکوپی کانی های موجود در سنگدانه ها می پردازد و نتیجه دقیقی را ارائه می دهد.

لازم به ذکر است که دقت آزمایش ها به تخصص و تجهیزات آزمایشگاه بستگی دارد. به همین دلیل تست ها بهتر است در آزمایشگاه های حرفه ای انجام شود.

سخن پایانی

واکنش قلیایی – سیلیسی بتن از پدیده های شیمیایی مخرب است که می توان آن را قاتل خاموش سازه های بتنی دانست. اگر این واکنش رخ دهد تمامی هزینه ای که برای ساخت یک سازه انجام دهید به هدر می رود و ایمنی و مقاومت سازه در معرض خطر قرار می گیرد. بنابراین راهکارهای پیشگیری از این پدیده بسیار مهم است. برخی از راهکارهای پیشگیرانه ممکن است برای شما سخت باشند. اما بعضی از آنها در عمل قابل پیاده سازی است و با توجه به مواردی که بیان شد می توان از بروز این واکنش جلوگیری کرد تا طول عمر سازه کاهش پیدا نکند.