Name: concrete damage from sulfate exposure
Uploaded: 2024-11-07T14:48:45.000Z
Duration: 1 min 29 s
Channel: JoVE

عادة ما تظهر الخرسانة المعرضة لهجوم الكبريتات مظهرا أبيض مميزا ، وغالبا ما يمكن ملاحظته لأول مرة عند الحواف والزوايا ، مع تكسير وتقشر لاحق.
ينتج عن تكسير الخرسانة النفاذية المحسنة ، مما يسمح للماء مع الكبريتات بالتسلل إلى الهيكل.
تشكل الكبريتات المتسربة كبريتات الكالسيوم وسلفات الكالسيوم ، والتي تشغل مساحة أكبر ، مما يتسبب في تمدد الخرسانة الصلبة وتفككها ، مما يؤدي إلى مشكلات مثل تغيير جدران المبنى بسبب الضغط الجانبي الذي يمارسه البلاطة المتوسعة.
التربة أو المياه الجوفية هي المصدر المعتاد للكبريتات ، مثل الصوديوم والبوتاسيوم والمغنيسيوم والأمونيوم وكبريتات الكالسيوم ، مما يؤدي إلى تلف عند ملامسة الخرسانة.
تتضمن الاختبارات المعملية لمقاومة الخرسانة لهجوم الكبريتات غمر أو استبدال عينات الترطيب والتجفيف في محاليل الصوديوم أو كبريتات المغنيسيوم أو مزيج من الاثنين معا.
يتم قياس التأثير من خلال فقدان العينة للقوة أو التمدد أو فقدان الوزن أو الفحص البصري.
إن استخدام الأسمنت المقاوم للكبريتات أو تقليل هيدروكسيد الكالسيوم في عجينة الأسمنت المطفأ وصب الخرسانة الكثيفة بنسبة ماء إلى أسمنت أقل يعزز دفاع الخرسانة ضد هجوم الكبريتات.

هجوم الكبريتات على الخرسانة

Sulfate Attack on Concrete

<div dir="rtl">
إن هجوم الكبريتات على الخرسانة هو عملية تدهور تتميز بتغير اللون إلى الأبيض يبدأ عند الحواف والزوايا، مصحوبًا بتشققات وتفتت. تحدث هذه الظاهرة عندما تتفاعل الكبريتات مع مكونات الخرسانة المتصلبة، مكونة مركبات مثل كبريتات الكالسيوم وسلفوألومينيت الكالسيوم التي تشغل مساحة أكبر من المواد التي تحل محلها، مما يتسبب في تمدد الخرسانة وتفككها.
تتغلغل الكبريتات من مصادر مثل التربة أو المياه الجوفية أو النفايات الصناعية في الخرسانة، وينتج عن تفاعلها الجبس والإترينجيت. يشبه هذا التفاعل ما يحدث في صناعة الأسمنت حيث يمنع الجبس التصلب السريع عن طريق التفاعل مع ألومينات ثلاثي الكالسيوم. ومع ذلك، في الخرسانة المتصلبة، يكون هذا التفاعل غير مرغوب فيه لأنه يمكن أن يؤدي إلى تلف هيكلي.
إن مقاومة الخرسانة لهجوم الكبريتات هي جانب بالغ الأهمية يتم اختباره عادة عن طريق غمر عينات الخرسانة في محاليل الكبريتات. تسمح هذه الطريقة بملاحظة التغيرات في العينة، مثل انخفاض القوة والتمدد وفقدان الوزن. كما أن الفحص البصري يعد أداة قيمة في تحديد الضرر. إن استخدام الأسمنت الذي يحتوي على نسبة منخفضة من ألومينات ثلاثي الكالسيوم، مثل الأسمنت المقاوم للكبريتات والأسمنت المخلوط، يمكن أن يعزز بشكل كبير من مقاومة الخرسانة لهجوم الكبريتات. تعتمد متانة الخرسانة ضد هجوم الكبريتات أيضًا على تحقيق نسبة منخفضة من الماء إلى الأسمنت للنفاذية المنخفضة، وهو عامل حاسم للحد من احتمالية حدوث الضرر.
</div>

عادة ما تظهر الخرسانة المعرضة لهجوم الكبريتات مظهرا أبيض مميزا ، وغالبا ما يمكن ملاحظته لأول مرة عند الحواف والزوايا ، مع ...

Education

JoVE Core

Civil Engineering

الهندسة المدنية

Unit 1

الوحدة الأولى

Permeability of Concrete

نفاذية الخرسانة

KEY TERMS AND CONCEPTS

المصطلحات والمفاهيم الأساسية

concrete damage from sulfate exposure

Concrete damage from sulfate exposure starts with a whitish discoloration, often first seen at the edges and corners. As the attack continues, the concrete can crack and spall. This deterioration happens when sulfates react with hardened concrete and create new compounds that take up more space than the materials they replace.

Sulfates may enter concrete from soil, groundwater, or industrial effluents. Inside the concrete, they can form calcium sulfate and calcium sulfoaluminate. The reaction also produces gypsum and ettringite, which expand and disrupt the hardened structure.

This process is related to the role of gypsum during cement manufacture. There, gypsum reacts with tricalcium aluminate to help prevent flash set. In hardened concrete, the same kind of reaction becomes harmful and can weaken the structure.

Engineers test sulfate resistance by immersing concrete samples in sulfate solutions. They then look for strength reduction, expansion, and weight loss. Visual inspection is also important because surface changes can help reveal damage.

Concrete can resist sulfate attack better when it uses cement with low tricalcium aluminate content. Sulfate-resisting cement and blended cement are both useful options. A low water-cement ratio also helps by lowering permeability, which reduces the chance of sulfate damage.

Concrete Damage from Sulfate Exposure

permeability of concrete

Concrete Durability and Water Penetration

Concrete durability depends partly on how easily water and gases can move through it. This property, called permeability, is important for judging water-tightness and resistance to chemical attack in concrete structures. Permeability is measured with comparative lab tests. In a typical test, the sides of a concrete specimen are sealed, water pressure is applied to the top surface, and the amount of water that passes through is measured. The test is often run for about ten days until a steady...

sulfate attack on concrete

Concrete damage from sulfate exposure starts with a whitish discoloration, often first seen at the edges and corners. As the attack continues, the concrete can crack and spall. This deterioration happens when sulfates react with hardened concrete and create new compounds that take up more space than the materials they replace. Sulfates may enter concrete from soil, groundwater, or industrial effluents. Inside the concrete, they can form calcium sulfate and calcium sulfoaluminate. The reaction...

effect of sea water on concrete

Seawater Damage and Concrete Durability

Seawater can damage concrete by changing its chemistry, increasing porosity, and lowering strength. In marine settings, concrete is exposed to dissolved salts and repeated wetting, so its durability depends on how much water can enter the material. One major form of damage is the breakdown of ettringite and gypsum, two concrete minerals that can dissolve in seawater. As these materials are lost, the concrete becomes more porous. Salt can also crystallize inside pores, especially above the...

acid attack on concrete

Concrete Damage from Low pH Water

Concrete damage from low pH water happens when acids react with the hydrated cement paste. This reaction dissolves the paste, so the concrete becomes softer and weaker. The problem is often seen in chimneys, sewers, and industrial settings. The amount of damage depends on how acidic the water is. When pH falls below 6.5, the attack becomes more severe. A pH below 4.5 can cause major concrete damage. The rate of damage also depends on how fast hydrogen ions move through the cement gel. This...

alkali aggregate reaction in concrete

How Moisture Cracks Alkali-Reactive Concrete

Alkali-aggregate reaction in concrete can weaken a structure when siliceous minerals in the aggregate react with alkaline hydroxides from cement. The reaction makes an alkali-silica gel, which pulls in water and swells. As the gel expands inside the rigid cement paste, it creates pressure that can crack and disrupt the concrete. The damage comes from both osmotic hydraulic pressure and the swelling of the solid reaction products. Particle size also matters. Fine siliceous particles can cause...

corrosion of reinforcement

Why Concrete Can Fail Around Rebar

Steel reinforcement in concrete can corrode when its protective environment changes. Fresh concrete is highly alkaline because of calcium hydroxide, with a pH of about 13. That high pH helps form a passive iron oxide layer on the steel surface, which slows corrosion. Over time, carbonation, chloride ingress, and cracking can weaken this protection. Concrete contains hydrated cement paste with salts, and it acts as an electrolyte. Different areas of the steel then behave as anodic and cathodic...

key terms and concepts

Learn how sulfate exposure damages concrete, causes whitening, cracking, and spalling, and how resistance is tested and improved with low-permeability cement.

Concrete Damage from Sulfate Exposure | JoVE K12

JoVE Core Civil Engineering provides a foundational exploration of essential construction materials in civil engineering, focusing on bricks, stones, steel, wood, and concrete through easy-to-understand animated videos. This collection covers the properties, manufacturing processes, and practical applications of these materials. Additionally, the accompanied science-in-action videos demonstrate the research experiments performed in laboratories.

civil engineering

Concrete Damage from Sulfate Exposure

Description

Transcript