وجود کلرید در آب اختلاط بتن: چالش‌ها و راهکارها

در فرآیند تولید بتن، آب اختلاط نقش کلیدی در کیفیت نهایی محصول ایفا می‌کند، اما حضور یون‌های کلرید (Cl⁻) می‌تواند مشکلات جدی ایجاد کند.

کلرید اغلب از منابع آب شور، فاضلاب صنعتی یا نمک‌های جاده‌ای وارد آب می‌شود و استانداردهای بین‌المللی محدودیت‌های دقیقی برای آن تعیین کرده‌اند تا از دوام بتن اطمینان حاصل شود.

بر اساس استاندارد ASTM C1602، حداکثر کلرید مجاز برای بتن پیش‌تنیده ۵۰۰ ppm، برای بتن مسلح ۱۰۰۰ ppm و برای بتن غیرمسلح بدون محدودیت مستقیم است، اما توصیه می‌شود کمتر از ۶۰۰۰ ppm نگه داشته شود. استاندارد اروپایی EN 1008 کلرید را به ۱۰۰۰ mg/L برای بتن مسلح محدود می‌کند، در حالی که ISO 12439 (که استاندارد ملی ایران ۱۴۷۴۸ بر پایه آن است) مقادیری مشابه تعیین کرده: ۵۰۰ mg/L برای پیش‌تنیده، ۱۰۰۰ mg/L برای مسلح و ۴۵۰۰ mg/L برای غیرمسلح.

این حدودها برای جلوگیری از خوردگی و حفظ استحکام بتن ضروری هستند. حضور کلرید بیش از حد مجاز در آب اختلاط، اثرات مخربی بر بتن دارد، به ویژه در بتن‌های مسلح که آرماتور در معرض خطر قرار می‌گیرد.

کلرید با نفوذ به بتن، لایه پسیو (حفاظتی) روی فولاد را می‌شکند و در حضور رطوبت و اکسیژن، فرآیند خوردگی را آغاز می‌کند که منجر به تشکیل زنگ‌زدگی فولاد و ترک‌خوردگی بتن می‌شود. این خوردگی نه تنها دوام سازه را کاهش می‌دهد (تا ۲۰-۳۰% افت استحکام در بلندمدت)، بلکه ظرفیت باربری را کم کرده و ریسک شکست زودرس را افزایش می‌دهد، به ویژه در محیط‌های مرطوب یا ساحلی. علاوه بر این، کلرید می‌تواند نفوذپذیری بتن را افزایش دهد و واکنش‌های شیمیایی مانند حمله سولفاتی را تشدید کند، که در نهایت عمر سرویس سازه را از ۵۰ سال به کمتر از ۲۰ سال کاهش می‌دهد.

برای حذف کلرید از آب، روش‌هایی مانند اسمز معکوس (RO)، تبادل یونی و الکترودیالیز مؤثر هستند؛ RO با فیلتراسیون غشایی کلرید را تا ۹۰-۹۹% حذف می‌کند، در حالی که تبادل یونی از رزین‌ها برای جذب یون‌ها استفاده می‌نماید. روش آهک-آلومینیوم نیز گزینه‌ای ارزان‌تر برای کاهش کلرید است. از نظر اقتصادی، RO هزینه اولیه بالایی (حدود ۰.۵-۱ دلار به ازای هر مترمکعب آب تصفیه‌شده) دارد، اما فواید بلندمدت آن مانند کاهش هزینه‌های تعمیرات بتن (تا ۳۰-۵۰% صرفه‌جویی در عمر سازه) آن را مقرون‌به‌صرفه می‌کند؛ در مقابل، روش‌های ساده‌تر مانند تبادل یونی هزینه کمتری (۰.۲-۰.۵ دلار) دارند اما ممکن است کارایی کمتری برای حجم‌های بزرگ ارائه دهند. انتخاب روش بر اساس حجم تولید و بودجه شرکت، توجیه‌پذیر است.

keyboard_arrow_up