תהליכי בלייה בבטון, חלק ב`

תהליכי בלייה בבטון ודרכי התמודדות איתם, חלק א`

קרבונציה

הקרבונציה היא תהליך כימי, שמתחיל בפני הבטון הבא במגע עם האויר.
דו תחמוצת הפחמן (CO2) שבאויר חודרת לתוך פני הבטון, מתקשרת עם מימת הסידן שבתוך חללי הבטון ונוצרת אבן גיר בלתי מסיסה לפי התהליך הכימי הבא:

המים אשר משתחררים בתגובה, ממיסים את הגבישים שבתוך הנקבים, כך שמתאפשרת המשכיות התהליך וזאת בתנאי ששוררת לחות מינימאלית של האויר החודר. אם נקבי הבטון מלאים במים, דו תחמוצת הפחמן מתקשה מאוד לחדור. לכן, התנאים האופטימליים להתרחשות קרבונציה הם לחות אויר יחסית בשיעור של 90-70 אחוז . באזורים בהם שוררת לחות יחסית נמוכה למדי, הקרבונציה איטית מאוד. הביטוי לכך נמצא בחלקי מבנה מוגנים בפני גשם העוברים קרבונציה מהירה יותר מחלקים חשופים לגשם לסירוגין. מכאן ניתן להסיק כי בטון בתוך מים אינו יכול לעבור תהליך קרבונציה. הקרבונציה בעקרון אינה גורמת נזק לבטון, היא אף עשויה להגדיל את חוזקו והתכווצותו. אולם כתוצאה מהקרבונציה יורדת מידת הבסיסיות של הבטון pH~12.5 (האופיני לבטון) לpH<9עקב כך נפגעת שכבת הפסיבציה* והפלדה נחשפת לקורוזיה .

קיימת בדיקה פשוטה העוזרת לקבוע את עומק הקרבונציה בבטון. בבדיקה זו מרססים על הבטון פנולפטלין. חומר זה משנה את צבעו באיזורים בהם
ה pH גדול מ 9.5. עומק הקרבונציה נמדד בעזרת הצבע הורוד הבהיר המשתנה לכהה יותר ככל שה-pH גבוה יותר.

* שכבת הפסיבציה – שכבת תחמוצת דקיקה וצפופה מאד שאינה חדירה ליונים והמונעת בצורה אפקטיבית את תהליך הקורוזיה.

הגורמים העקריים המשפיעים על קצב התקדמות הקרבונציה בבטון

1. לחץ חלקי של CO2 שבאויר והלחות היחסית באויר.

2. חדירות הבטון לגזים ולמים, התלויה בעיקר ביחס מים \ צמנט, ציפוף הבטון, טיב האשפרה שעבר ותכולת הרטיבות בחללים .

3. כמות החומר שיכול לעבור קרבונציה (כמות הצמנט וסוג הצמנט).

שכבת פסיבציה

הקיימות של בטון מזוין לזמן ארוך מתאפשרת אודות לשכבת הפסיבציה. כל עוד שכבת הפסיבציה שנוצרת מסביב למוטות הפלדה שלמה מוגן המוט בפני הקורוזיה. במידה ושכבה זו שומרת על צפיפותה ואחידותה לאורך מוטות הזיון ואינה נפגעת עם הזמן, ובנוסף שומרת על אלקליניות גבוהה pH >9 . השכבה מתפקדת היטב בהגנה בפני קורוזיה. ציפוף טוב של שכבת הפסיבציה מושג רק בבטון עביד, שהופך לנוזלי בשלב הציפוף.

תנאי לא יציבות של שכבת הפסיבציה הוא ירידה בpH ונוכחות יוני – Cl.

כלורדים

חדירת הכלורידים לתוך הבטון שונה מתהליך הקרבונציה. כמות הכלורידים החודרת דרך פני הבטון לעומקו אינה אחידה בניגוד לקרבונציה המתקדמת כמעט בחזית אחידה. כאשר כמות הכלורידים ליד מוט הזיון באזור מסוים מגיעה לגבול הקריטי, חודרים יוני הכלור החופשיים את שכבת הפסיבציה שעל פני מוט הפלדה באזור זה.

גורמים סביבתיים המשפיעים על הקורוזיה
אחוז הקורוזיה	גורמים סביבתיים	גורמים לדה-פסיבציה
זניח נמוך גבוה	בפנים - יבש בפנים - רטוב, מבחוץ- מוגן בפני גשם והתזות בחוץ - מחזורי הרטבה וייבוש	קרבונציה
נמוך נמוך גבוה גבוה מאוד	בפנים - יבש חשיפה ישירה למים בפנים - רטוב, מבחוץ- מוגן בפני גשם והתזות בחוץ - מחזורי הרטבה וייבוש	כלורידים (תלוי בכמות הכלורידים בתערובת הבטון)

אשפרת הבטון

התזת מי ברז על משטח הבטון יכולה לגרום לריכוז מלחים במרקם הפנים כתוצאה מהתאיידות המים, למרות שמי האשפרה מכילים כמות קטנה מאוד של כלור, על אחת כמה וכמה באשפרה עם מים מלוחים .

מגע עם קרקע המכילה מלחים מסיסים

המים אשר עולים מהקרקע דרך הנקבים שבבטון ומתאיידים מפני הבטון מעל לקרקע מותירים את המלחים המסיסים במרקם הפנים של הבטון. כתוצאה ממחזורי הרטבה וייבוש גדל בצורה משמעותית ריכוז המלחים באזור ההתאיידות. חלק מהמלחים החודרים ע"י דיפוזיה לתוך הבטון, מכילים גם סולפטים הגורמים להרס שכבת הפנים של הבטון וע"י כך גדל קצב הדיפוזיה של הכלורידים פנימה .

מערכות הגנתיות

מערכות הגנתיות יכולות להיות מיושמות בבטון כדי להגן עליו מפני בעיות בליה כימיות ומכניות .לתופעות הבלייה יש בדרך כלל יותר מסיבה אחת ולכן ה"מפתח" לתיקון יעיל או כשלון של התיקון הוא באבחון נכון של הבעיה, לאחר מכן צריך להכין תכנית תיקון שתבטיח חיי שירות ארוכים ואת שלמות המבנה או האלמנט.

מומחים מקצועיים דרושים לאורך כל שלבי התיקון: תכנון, עיצוב, מבחר החומרים, הנחתם, התקנתם ובדיקתם. כמו-כן, חשוב שאיכות החומרים לא תקבע רק משיקלוים כלכליים אשר יפגמו בתפקוד המבנה, אלא גם משיקולים קונסטרוקטיביים הולמים. עם זאת, הסיבה העיקרית בדרך כלל לתיקון היא למנוע את התפשטות הקורוזיה בפלדת הזיון והנזק הנגרם בעקבותיה. היקף הנזק, הגורמים לנזק, קצב התפשטותו והשפעתו על המבנה, בטיחותו ותפקודו צריכים להיות מוערכים בצורה מדויקת.

אורי קיומוב