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

בטון הנתון למתקפת סולפטים מפגין בדרך כלל מראה לבנבן מובהק, הבולט לעתים קרובות לראשונה בקצוות ובפינות, עם סדקים והתקלפות לאחר מכן.
סדיקה בבטון נובעת מחדירות משופרת, המאפשרת למים עם סולפט לחדור למבנה.
הגופרית המוחלפת יוצרת סידן גופרתי וסידן סולפואלומינאט, אשר תופסים יותר מקום, מה שגורם לבטון מוקשה להתרחב ולהתפרק, מה שמוביל לבעיות כמו תזוזה של קירות בניין עקב לחץ רוחבי המופעל על ידי לוח מתרחב.
קרקע או מי תהום הם המקור הרגיל לסולפטים, כגון נתרן, אשלגן, מגנזיום, אמוניום וסידן גופרתי, המובילים לנזק כאשר באים במגע עם בטון.
בדיקות מעבדה לעמידות הבטון בפני התקפת סולפט כוללות טבילה או לסירוגין של דגימות הרטבה וייבוש בתמיסות נתרן או מגנזיום גופרתי או שילוב של שניהם.
ההשפעה נמדדת על ידי אובדן הכוח של הדגימה, התרחבות, ירידה במשקל או בדיקה חזותית.
שימוש במלט עמיד לסולפט או הפחתת הסידן הידרוקסיד במשחת צמנט מיובשת ויציקה של בטון צפוף עם יחס מים-צמנט נמוך יותר מגבירים את ההגנה של הבטון מפני התקפות סולפט.

התקפה סולפטית על בטון

Sulfate Attack on Concrete

<div dir="rtl">
התקפה סולפטית על בטון היא תהליך התדרדרות המאופיין בהיווצרות גוון לבנבן בקצוות ובפינות של המבנה, אשר מלווה בהיווצרות סדקים ובהתפוררות הבטון. תופעה זו מתרחשת כאשר סולפטים מגיבים עם רכיבים בבטון המוקשה, ויוצרים תרכובות כמו סידן גופרתי (גבס) וסידן סולפואלומינאט. תרכובות אלו תופסות נפח גדול יותר מהחומרים שהן מחליפות, וגורמות להתרחבות הבטון ולהפרעות במבנהו.

הסולפטים יכולים לחדור לבטון ממקורות כמו קרקע, מי תהום או שפכים תעשייתיים. כתוצאה מכך נוצרים גבס ואטרינגיט בתגובה הכימית. תגובה זו דומה לזו המתרחשת בייצור מלט, שבה גבס מונע התקשרות מהירה על ידי תגובה עם טריקלציום אלומינאט. עם זאת, בבטון מוקשה תגובה זו אינה רצויה, שכן היא עלולה לגרום לנזק מבני.

עמידות הבטון בפני התקפה סולפטית היא היבט חשוב שנבדק לרוב על ידי השריית דגימות בטון בתמיסות סולפטיות. שיטה זו מאפשרת לבחון שינויים במאפייני הדגימה, כגון ירידה בחוזק, התרחבות ואובדן משקל. בנוסף, בדיקה ויזואלית היא כלי יעיל לזיהוי נזקים. שימוש במלט בעל תכולת טריקלציום אלומינאט נמוכה, כמו צמנט עמיד לסולפטים וצמנטים מעורבים, יכול לשפר משמעותית את עמידות הבטון בפני התקפה סולפטית. עמידות הבטון בפני התקפה זו תלויה גם בהשגת יחס מים-צמנט נמוך, המפחית את חדירות הבטון ואת הסיכון לנזקים.
</div>

בטון נתון למתקפת סולפטים בדרך כלל מציג מראה לבנבן מובהק, לעתים קרובות מורגש לראשונה בקצוות ובפינות, עם ...

Education

JoVE Core

Civil Engineering

הנדסה אזרחית

Unit 1

יחידה 1

Permeability of Concrete

חדירות בטון

KEY TERMS AND CONCEPTS

מונחי מפתח ומושגים

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