حمله سولفات ها به بتن عبارت است از حرکت یونهای سولفات SO3+ به داخل بتن و ترکیب آنها با آلومیناتها و در نتیجه تورم و ترکیدگی بتن در جایی که واکنش های شیمیایی مضر اتفاق می افتد.
در اثر حمله سولفات ها به بتن ،خرابی بتن به بار می آید. همچنین می تواند در اثر سفیدک زدن (Leaching) مداوم، سولفات کلسیم و گچ بوجود آید.
اثرات حمله سولفاتها به بتن
1) حمله سولفات ها به بتن مکانیزم فیزیکی داشته که در اثر از دست دادن رطوبت در منافذ موئینه، نمکها غلیظ و کریستاله گردند، که همانند مکانیزم عمل انجماد و ذوب شدن مکانیزم فیزیکی حمله سولفات ها به بتن سبب ترک خوردگی می شود.
2) در اثر حمله سولفات ها به بتن واکنش شیمیایی سولفات ها با هیدرواکسید کلسیم آزاد 2(OH)Ca، محصول هیدراسیون ترکیب شده ساختار منافذ بتن را تخریب می نماید.
3) در اثر حمله سولفات ها به بتن ،واکنش یـون سولفـات با فـاز C3A سیمان تولیـد اترینگایت حجیم می نماید و سبب ترک خوردگی می شود.
عوارض حمله سولفاتها به بتن
بتنی که توسط سولفاتها مورد حمله قرار گرفته ، دارای ظاهری سفیدرنگ می باشد . معمولا” خرابی در اثر حمله سولفاتها به بتن 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 سولفاتها باعث تشکیل سولفات کلسیم ( گچ ) و سولفوآلومینات کلسیم ( اترینگایت ) می گردد . 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 گردند .
لازم به ذکر است که دلیل این واکنشها در اثر حمله سولفاتها به بتن وجود عنصر C3A ( سه کلسیم آلومینات ) در ترکیب اصلی سیمان مصرفی در بتن می باشد . در روند پروسه تولید سیمان مقداری گچ به کلینکر سیمان اضافه می شود تا از گیرش آنی که در نتیجه هیدراتاسیون C3A ایجاد می شود ، جلوگیری گردد . 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 می باشد و می تواند افزایش حجم را در خود جای دهد .
هنگامی که بتن سخت شده از طریق منابع خارجی در معرض حمله سولفاتها قرار می گیرد ، واکنشهای مشابهی انجام می شود . نوعی از محلولهای سولفاتی ، آبهای زیرزمینی داخل بعضی رسها هستند که حاوی سولفاتهای سدیم ، کلسیم و منیزیم می باشند . این سولفاتها با Ca(OH)2 و C3A هیدراته شده ، در اثر حمله سولفاتها به بتن واکنش انجام داده و به ترتیب گچ و اترینگایت تشکیل می دهند .
در اثر حمله سولفاتها به بتن ،سولفات منیزیم دارای تاثیر مخرب بیشتری نسبت به سولفاتهای دیگر می باشد زیرا به تجزیه شدن سیلیکاتهای کلسیم ( C2S و C3S ) هیدراته شده و همچنین Ca(OH)2 و C3A هیدراته شده منتهی می گردد . سپس در اثر حمله سولفاتها به بتن سیلیکات منیزیم هیدراته شده که دارای هیچ خاصیت چسبندگی نمی باشد ، تشکیل می شود .
مقدار تاثیر حمله سولفاتها به بتن 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 میگذارد . این رسوب در اثر حمله سولفاتها به بتن با ظاهری سفید رنگ به نام سفیدک شناخته می شود . معمولا” سفیدک بی ضرر می باشد . 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 سولفاتها به بتن مستعدتر می شود . تبلور نمکهای دیگر هم باعث سفیدک می گردد .
جلوگیری از اثرات مخرب حمله سولفاتها به بتن
از آنجا که C3A توسط سولفاتها مورد حمله قرار می گیرد ، با مصرف سیمانهایی با C3A کم نظیر سیمانهای ضد سولفات ( نوع V ) ، می توان آسیب پذیری بتن در مقابل حمله سولفاتها به بتن را کاهش داد . همچنین می توان با استفاده از سیمان پرتلند روباره آهنگدازی ( نوع IS ) و سیمان پرتلند پوزولانی ( نوع IP ) مقاومت بتن را در برابر حمله سولفاتها به بتن افزایش داد . مکانیزم دقیقی که توسط آن این سیمانها باعث تاثیر مثبت می شوند ، نا مشخص است . هر چند باید تاکید نمود که نوع سیمان در مقاومت بتن در برابر حمله سولفاتها به بتن در مرتبه دوم اهمیت و یا حتی بی اهمیت می باشد ، مگر اینکه بتن خود متراکم شونده و دارای نفوذپذیری پایین ، یعنی دارای نسبت آب به سیمان پایین باشد . نسبت آب به سیمان عامل اساسی می باشد ، اما مصرف سیمان زیاد هم متراکم نمودن بتن در نسبتهای آب به سیمان پایین را ساده می کند .
