حفاظت از خوردگی فولاد در بتن چگونه است؟
بتن و فولاد از متداول‌ترین و پر مصرف‌ترین مصالح ساختمان هستند که برای ساخت انواع سازه‌ها مانند ساختمانها، پلها، ساختمان مترو، ساختمان فرودگاه، مجتمعهای تجاری و اداری و … به کار می‌رود. کاربری میلگرد از بتن آسان‌تر است که دلیل آن، شرایط کنترل شدهای است که در تولید میلگرد رعایت می‌شود. کاربرد انواع میلگرد مصرفی در بتن اهمیت زیادی دارد و از میلگرد برای تقویت و نگهداری بتن مسلح استفاده می‌شود. در بررسی دوام و ماندگاری سازه‌های بتن مسلح، خوردگی فولاد در بتن بسیار اثر‌گذار است که طی دهه‌های اخیر، خوردگی فولاد تقویت کننده در بتن یکی از فاکتورهای اساسی و مهم در کاهش عمر سازه‌های بتنی بوده است.
بتن از استحکام کششی پایینی برخوردار است که با استفاده از میلگرد، مقاومت کششی آن به طور قابل ملاحظه‌ای افزایش پیدا می‌کند. در واقع استفاده از میلگردهای فولادی، راه‌حلی برای تقویت کششی بتن است.
وجود مقدار بسیاری از هیدروکسید کلسیم و عناصر قلیایی مانند سدیم و پتاسیم در بتن تازه سبب می‌شود محیط بتن یک محیط بسیار قلیایی شود که در نتیجه بر روی سطح میلگرد لایه‌ی نازکی از اکسید شدن به وجود می‌آید.
در صورتی که اقدامات لازم جهت محافظت از سازه‌های بتنی به موقع انجام نگیرد، سازه‌ها بر اثر عوامل مختلفی همچون حضور یون‌های خورنده، رطوبت، اکسیژن و عوامل محیطی سازه، در نهایت سبب شکسته شدن سطح فولاد می‌گردد. علاوه بر این هزینه‌های گزافی بابت تعمیر سازه‌ها باید پرداخت شود.
برای خرید میلگرد آجدار که از پر مصرف‌ترین میلگردها در ساخت سازه‌های فولادی است لازم است به ویژگی‌های میلگرد توجه کامل شود و از میلگردی که دچار زنگ‌زدگی و نقص است به هیچ عنوان در ساخت و ساز استفاده نشود.
از مهمترین فلزهایی که در ساختمان‌سازی کاربرد دارد فولاد مسلح کننده و فولاد پیش تنیده است. متاسفانه کیفیت پایین مصالح و بتن که برای ساخت و ساز مورد استفاده قرار می‌گیرد به علت ضخامت پوششی کمی که روی فولاد دارند به مرور زمان دچار شکاف شده و در نتیجه سبب نفوذ آب می‌شود.
هنگامی که ترکیب و نسبت مواد سازنده‌ی بتن طبق اصول استاندارد نباشد مثلا نسبت آب به سیمان بیشتر باشد و در آب مخلوط شده نمک وجود داشته باشد، میزان خطر خوردگی فولاد مسلح کننده‌ی بتن بیشتر می‌شود.همچنین کلرید کلسیم که در شرایط آب و هوایی سرد به بتن اضافه می‌شود، سبب خورده شدن فولاد می‌شود.
نفوذ عناصر شیمیایی همچون دی اکسید کربن، دی اکسید گوگرد، املاح نمک و … به داخل بتن می‌تواند بر روی PH محیط تاثیر بگذارد. زمانی که این عناصر از طریق حفرههایی که در سطح بتن وجود دارد به داخل آن نفوذ پیدا می‌کند به مرور زمان شرایط برای خوردگی میلگردها فراهم می‌شود.
برای خرید انواع میلگرد مصرفی در ساختمان سازی مانند خرید میلگرد 16 و سایر میلگردها و همچنین سیمان مورد نیاز لازم است با در نظر ویژگی‌ها و استانداردهایی که وجود دارد مصالح با کیفیت را خریداری کنیم زیرا طبق تحقیقاتی که انجام شده است کیفیت مصالحی که در بتن مسلح به کار می‌رود در خوردگی میلگرد بسیار تاثیر‌گذار است.
خوردگی بر روی سطح مقطع میلگرد تاثیر گذاشته و سبب کاهش سطح مقطع میلگرد می‌شود، علاوه بر این بر روی مقاومت کششی میلگرد هم اثر‌گذار است.
مقدمات ترک و نهایتا تخریب سازه‌های بتنی از آن‌جا شروع می‌شود که در اثر خوردگی میلگرد اضافه حجمی تا چند برابر حجم فولاد اولیه در اثر تنش‌های نیروهای مولوکولی به وجود می‌آید. آب و اکسیژن از طریق این ترک‌ها به داخل سازه نفوذ پیدا می‌کند که این اتفاق سبب سرعت بخشیدن به فرایند زنگ زدگی شده و تنش‌های بیشتری به وجود می‌آورد، این چرخه ادامه پیدا می‌کند تا نهایت سازه دچار تخریب می‌شود.
روش‌های مقابله با خوردگی
همان‌طور که اشاره شد، علت اصلی فرسایش و از بین رفتن سازه‌های بتنی، خوردگی میلگردها می‌باشد. در صورتی که بتوانیم با روش‌هایی که وجود دارد از میلگردهایی موجود در بتن مسلح محافظت کنیم، عمر سازه‌ها افزایش پیدا می‌کند.
هزینه‌های که برای حفاظت از خوردگی فولاد در بتن پرداخت می‌شود به مراتب از هزینه‌های تعمیر و ساخت سازه بتنی کم‌تر است که این عمل از نظر اقتصادی کاملا به صرفه است.
به طور کلی روش‌های حفاظت از میلگرد در سازه‌های بتنی به دو گروه کلی تقسیم می‌شود:
- روش‌های مکانیکی
- روش‌های الکتروشیمیایی
روش مکانیکی از روش‌هایی ارزان و ساده برای محافظت میلگرد در برابر خوردگی است، اما دوام بالایی ندارد. استفاده از رنگ و پوشش‌هایی مانند اپوکسی جزء روش‌های مکانیکی است و از آنجایی که هنگام کاربرد میلگرد در بتن نمی‌توان پوشش میلگرد را از آسیب‌هایی که وجود دارد، دور نگه داشت، احتمال زیادی وجود دارد که پوشش میلگرد دچار آسیب شود.
سطح روش الکتروشیمیایی به مراتب از روش اول پیچیده‌تر بوده و دوام بیشتری دارد و به صورت الکتروشیمیایی از میلگرد در برابر خوردگی محافظت می‌کند.
در این روش، از یک ماده‌ی فدا شونده استفاده می‌شود تا بتواند از اکسید شدن فلز جلوگیری کند. در سازه‌های بتنی برای جلوگیری از خوردگی آرماتور فولادی از موادی همچون فولاد ضد زنگ، مواد پلاستیکی و پلیمری استفاده می‌شود.
بررسی ساختارهای بتن مسلح که مشکوک به خوردگی می‌شوند معمولا توسط مهندسین متخصص و مهندسان سازه انجام می‌شود. قبل از شروع بازرسی و تست، لازم است که یک ارزیابی کلی از وضعیت سازه‌ی موردنظر صورت گیرد. همچنین لازم است که مفاهیم ساختاری را در نظر بگیریم زیرا ممکن است با انواع مختلف خوردگی (انواع تخریب) مرتبط باشد. با این حال، تشخیص دقیق پدیده‌های تخریب مواد و شناسایی عوامل ایجاد کننده‌ی آن، پیشگیرانه‌ترین و مقرون به صرفهترین روش برای حفاظت از فولاد تقویت‌‌کننده در بتن است.
علائم مربوط به خوردگی
علائم مشخصی از ترک خوردن و رنگ آمیزی بتن که در سطح وجود دارد ممکن است مربوط به خوردگی باشد. در بعضی از موارد خوردگی سطحی نیست و نمی‌توان آن را به سادگی تشخیص داد که در این شرایط لازم است از ابزارهایی همچون رادار زمینی یا ترموگرافی مادون قرمز استفاده شود که البته بیشترین کاربرد این ابزارها برای مناطق بزرگ است. در بیشتر مواقع با استفاده از یک بررسی ساده می‌توان خوردگی را تشخیص داد.
همه ساله در سرتاسر جهان، هزینه‌های هنگفتی برای ساخت سازه‌های بتنی صرف می‌شود اما در مقایسه با چنین سرمایه‌گذاری‌هایی که می‌شود متاسفانه سازه‌های بتنی در معرض خوردگی قرار می‌گیرند که لازم است در ساخت سازه‌های بتنی روش‌های مقابله با خوردگی فولاد به درستی و طبق اصول و استانداردهایی که وجود دارد، رعایت شود تا از میزان خسارت‌هایی که ممکن است به وجود آید، جلوگیری شود.
قیمت انواع میلگرد مانند قیمت میلگرد زاگرس، قیمت میلگرد ساده و سایر میلگردها برای ساخت و ساز و هزینهها بسیار مهم است اما همان‌طور که اشاره کردیم، کیفیت مصالح و موادی که در ساخت سازه‌های بتنی به کار می‌رود، در دوام و افزایش عمر سازه بسیار تاثیر گذار است. بسیاری از بنگاههای خرید و فروش میلگرد و آهن شرایطی را برای خرید میلگرد اقساطی، برای خریدار فراهم کرده‌اند، بنابراین خریدار می‌تواند با کیفیت‌ترین میلگردها را برای ساخت و ساز تهیه کند.
