Name: seawater damage and concrete durability
Uploaded: 2024-11-07T14:48:45.000Z
Duration: 1 min 22 s
Channel: JoVE

מבני בטון החשופים למי ים חווים המסה של גבישים בצורת מחט של אטרינגיט וגבס, מה שמגביר את הנקבוביות ומקטין את החוזק.
לעומת זאת, התפשטות יכולה להתרחש עקב לחץ מהתגבשות מלח בתוך נקבוביות הבטון מעל קו המים.
עם זאת, תמיסת המלח יכולה לעלות דרך הבטון באמצעות פעולה נימית, ונגרם נזק, המעיד על קריטיות חדירות הבטון.
בטון באזורי גאות ושפל מתפרק משמעותית ממחזורים קבועים של רטוב-יבש, בעוד שבטון שקוע מושפע פחות.
נזקי מי הים לבטון מופחתים כאשר נקבוביות נסתמות עם מגנזיום הידרוקסיד וחוסמות את הכניסה.
מגנזיום הידרוקסיד נוצר עם גבס מהתגובה של מגנזיום גופרתי במי ים עם סידן הידרוקסיד בבטון.
לעיתים, מי ים יכולים לגרום לנזק לבטון עם ספיגת מלח, מה שמוביל לסדיקה של בטון סביב החיזוק הקורוד.
כדי לעמוד בפני מי ים, בטון זקוק לכיסוי של 2 עד 3 אינץ' לחיזוק ובטון מישורי דחוס היטב עם מלט של 600 ליברות / יארד ³ מעל ו -500 ליברות / יארד ³ מתחת לקו המים.

השפעת מי ים על בטון

Effect of Sea Water on Concrete

<div dir="rtl">
בטון החשוף למי ים עלול לעבור התדרדרות, הכוללת התפרקות של אטרינגיט וגבס, תהליכים המובילים לעלייה בנקבוביות ולהפחתת חוזק החומר. לעומת זאת, התגבשות מלחים בנקבוביות הבטון עשויה לגרום להתרחבות, במיוחד מעל קו המים, שבו מתרחשת התאדות. עם זאת, התרחבות זו מתרחשת רק כאשר חדירות הבטון מאפשרת למי הים לחדור לתוך המבנה.

אזורים בטווח גאות ושפל, העוברים מחזורים חוזרים של הרטבה וייבוש, נמצאים בסיכון מוגבר להתדרדרות ולעיתים סובלים מנזק חמור יותר מאזורים המוצפים דרך קבע. הנזק הנגרם ממי הים מופחת במידת מה על ידי שקיעת מגנזיום הידרוקסיד, הנוצר בתגובה של מגנזיום סולפט עם סידן הידרוקסיד בבטון. תהליך זה מוביל לסתימת נקבוביות ולהפחתת חדירות הבטון.

בנוסף להשפעות הכימיות, בטון בסביבה ימית עלול לסבול גם מנזק פיזי הנגרם מכפור, גלי ים ושחיקה. נזק פיזי זה יכול להחמיר את ההשפעות של התדרדרות כימית, במיוחד כאשר מלחים הנספגים בבטון תורמים לקורוזיה של פלדה מזוינת.

כדי למנוע נזק ממי ים, מומלץ לנקוט אמצעים דומים לאלו הננקטים להגנה מפני התקפה סולפטית. בין היתר, יש להשתמש בבטון בעל חדירות נמוכה ולהבטיח כיסוי מספיק של לפחות 5.08 עד 7.62 סנטימטרים מעל מוטות הזיון. יש להקפיד על תכולת צמנט של 355.97 קילוגרם למטר מעוקב מעל קו המים ו-296.64 קילוגרם למטר מעוקב מתחתיו, עם יחס מים-צמנט של לא יותר מ-0.40 עד 0.45. בנוסף, יש להקפיד על דחיסה יסודית של הבטון ולהקפיד על עבודה מדויקת במפרקי הבנייה כדי להבטיח את עמידות הבטון בפני התקפת מי ים.
</div>

מבני בטון חשופים למי ים חווים את המסת הגבישים בצורת מחט של אטרינגיט וגבס, מגבירים את הנקבוביות ומפחיתים ...

Education

JoVE Core

Civil Engineering

הנדסה אזרחית

Unit 1

יחידה 1

Permeability of Concrete

חדירות בטון

KEY TERMS AND CONCEPTS

מונחי מפתח ומושגים

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 waterline where evaporation is stronger, and that crystallization can force the concrete to expand.

That expansion only happens when seawater gets into the concrete through its pore system. Concrete in the tidal zone, where it is repeatedly wet and dried, is often damaged more than concrete that stays fully submerged. Seawater attack is partly reduced when magnesium hydroxide forms inside the concrete. It forms from the reaction of magnesium sulfate with calcium hydroxide and can clog pores, which lowers porosity.

Marine concrete can also be harmed by physical forces such as frost, wave action, and abrasion. These effects can make chemical damage worse. Salt that enters the concrete may also help corrode reinforcing steel, which weakens the structure even further.

Protection starts with low-permeability concrete, so seawater has a harder time entering the structure. Recommended practice also includes at least 2 to 3 inches of concrete cover over reinforcement bars. A cement content of 600 pounds per cubic yard above the waterline and 500 pounds per cubic yard below, along with a water-cement ratio no higher than 0.40 to 0.45, helps improve durability. Good compaction and careful construction joints are also important.

Seawater Damage and Concrete Durability

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

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 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 seawater weakens concrete through salt attack, porosity, and steel corrosion, and how low-permeability mixes help protect marine structures.

Seawater Damage and Concrete Durability | 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

Seawater Damage and Concrete Durability

Description

Transcript