خوردگی میلگردهای فولادی در سازه‌های بتنی، یکی از علل خرابی سازه‌های بزرگ محسوب می‌شود که به یک نگرانی بزرگ برای مهندسین عمران تبدیل شده است. به همین خاطر، دانستن اطلاعات کافی در مورد روش‌های جلوگیری از خوردگی میلگرد در بتن، یکی از مسائل مهم برای این دست از افراد است.
کاهش شکل‌پذیری و ترک‌خوردگی و چسبندگی بین آرماتور و بتن، به دنبال خوردگی میلگردها و کاهش سطح مقطع میلگردهای فولادی اتفاق می‌افتد و منجر به شکست زودهنگام سازه می‌شود.
زنگ‌زدگی میلگرد در بتن نیز معمولاً نتیجه‌ای از واکنش‌های الکتروشیمیایی است. در این حالت، آنودها (الکترود مثبت) و کاتودهای کوچکی (الکترود منفی) روی سطح میلگرد فولادی تشکیل می‌شوند و جریان یون‌ها در میان این الکترودها منجر به زنگ‌زدگی و در نتیجه شکستن میلگردها می‌شود.
علائم انواع خوردگی میلگرد در ظاهر آن، به‌صورت زیر است:
تشکیل لکه‌های سفید:
زمانی که میلگردها شروع به خوردگی می‌کنند، دی اکسید کربن موجود در هوا با هیدروکسید کلسیم موجود در خمیر سیمان واکنش داده و کربنات کلسیم تشکیل می‌دهد. این کربنات کلسیم با رطوبت حمل می‌شود و روی سطح بتن رسوب کرده و لکه‌های سفیدی ایجاد می‌کند.
ایجاد لکه‌های قهوه‌ای در امتداد میلگرد:
هنگامی که میلگردها دچار خوردگی شوند، لایه‌ای از اکسیدآهن قهوه‌ای روی آنها تشکیل می‌شود. این اکسید آهن با رطوبت به سطح بتن منتقل می‌شود.
ایجاد ترک:
خوردگی میلگردها باعث افزایش حجم آنها می‌شود. این اضافه حجم باعث ایجاد فشار به بتن شده و ترک‌هایی در بتن ایجاد می‌کند. با ادامه خوردگی، ترک‌ها بزرگ‌تر و عمیق‌تر می‌شوند.
پوسته پوسته شدن پوشش بتنی: به دلیل خوردگی و تخریب پیوند بین بتن و میلگردها، بتن شروع به تشکیل چندین لایه می‌کند و به مرور زمان پوسته پوسته می‌شود.
کمانش میلگردها:
پوسته‌پوسته‌شدن پوشش بتنی و تخریب میلگردها منجر به کمانش میله‌های اصلی می‌شود. این پدیده باعث برآمدگی بتن در آن منطقه شده و در نهایت، ممکن است کل سازه فرو بریزد.
تأثیرات خوردگی میلگرد در بتن
انواع خوردگی میلگرد در بتن مسلح یکی از مسائل مهم در ساخت و پایداری سازه‌ها است. در اینجا به تأثیرهای این پدیده و راه‌های مقابله با آن پرداخته خواهد شد.
- کاهش استحکام میلگرد:
- انواع خوردگی میلگرد باعث کاهش استحکام آن می‌شود. این امر می‌تواند به تضعیف و تخریب سازه منجر شود.
- ترک‌ها و شکستگی‌ها:
- این ترک‌ها می‌توانند به دلیل افزایش حجم میلگرد در نتیجه خوردگی، به وجود آیند و منجر به تخریب سازه شوند.
- کاهش عمر سازه:
- سازه‌هایی که به میلگردهای زنگ‌زده متصل هستند، ممکن است در طول زمان تحت فشار قرار بگیرند و نیاز به تعمیرات مکرر داشته باشند.
- خسارات اقتصادی:
- خوردگی میلگرد می‌تواند خسارات اقتصادی جدی را به برای مالکان سازه وارد کند. تعمیرات و تعویض میلگرد زنگ‌زده هزینه‌های زیادی را به همراه دارد.
محافظت میلگرد در برابر خوردگی
استفاده از میلگردهای محافظت‌شده در ساخت‌وساز بهترین راه برای مقابله با ایجاد انواع خوردگی میلگرد است. محافظت از میلگرد به ۲ صورت فیزیکی و شیمیایی امکان‌پذیر است. فرآیند این دو محافظت از میلگرد به‌صورت زیر است:
- محافظت فیزیکی:
- در قالب پوشش بتنی روی میلگرد که از نفوذ عوامل خوردگی مانند کلرید آزاد و دی‌اکسیدکربن به میلگرد جلوگیری می‌کند.
- محافظت شیمیایی:
- در این حالت، یک لایه اکسیدی محافظ بر روی میلگرد ایجاد می‌کنند تا از آن در برابر خوردگی محافظت کند.
-
روش های جلوگیری از خوردگی میلگرد در بتن
-
- چندین روش برای جلوگیری از خوردگی میلگرد در بتن وجود دارد که در ادامه برخی از آنها را بررسی می‌کنیم:
بهبود عملکرد بتن
یکی از روش‌های جلوگیری از خوردگی میلگرد در بتن، بهبود عملکرد بتن است. برای جلوگیری از خوردگی میلگرد در بتن، باید نفوذپذیری بتن را تا حد زیادی کاهش داد.
صرف‌نظر از این مورد می‌توان در هنگام ساخت بتن، از میزان کمتر آب نسبت به سیمان استفاده کرد، تا نفوذ یون کلر و کربناسیون به تعویق بیفتد.
برای کمتر کردن اندازه حفره‌های داخل بتن، می‌توان از مواد افزودنی و مصالح جایگزین سیمان مثل خاکستر بادی، سرباره‌ها، دوده سیلیسی استفاده کرد.
این مواد افزودنی، حفره‌های داخل بتن را ریزتر کرده و یا آنها را مسدود می‌کند و باعث افزایش پایایی بتن شده و درصورتی‌که بتن به‌صورت صحیح به عمل آید، کیفیت نهایی بتن را بیشتر می‌کند.
استفاده از میلگرد با روکش اپوکسی
استفاده از روکش اپوکسی، یکی از روش‌های جلوگیری از خوردگی میلگرد در بتن است. پوشش اپوکسی، به‌عنوان یک جداکننده فیزیکی است و مانع نفوذ اکسیژن و کلریدها و دیگر عوامل خورنده به سطح میلگردها می‌شود.
میلگرد با پوشش اپوکسی، نسبت به میلگرد زنگ نزن ارزان‌تر است و مقاومت بیشتری دارد. این میلگردها به دلیل داشتن پوشش فیزیکی، مقاومت زیادی در برابر نمک‌های یخ‌زدا و آب دریا دارد، بنابراین در سازه‌های دریایی نیز از آن استفاده می‌شود.
استفاده از صفحات ضد آب
در روش‌های جلوگیری از خوردگی میلگرد در بتن، از صفحات ضدآب به دو صورت استفاده می‌شود.
نوع اول مایع است و در هنگام استفاده به جامد تبدیل می‌شود. نوع دوم آن به‌صورت ورق است و به بتن اتصال پیدا می‌کند.ذکر این نکته ضروری است که در هنگام استفاده از این صفحات، نباید به آنها آسیبی وارد شود.
پوشش های آب بند
مزیت پوشش‌های آب‌بند، نسبت به روش‌های دیگر پیشگیری از خوردگی مثل روکش اپوکسی و حفاظت کاتدی، ارزان‌بودن آن است.
در هنگام اجرا باید دقت شود که این مایع بی‌رنگ، به‌اندازه‌ای روی سطح بتن ریخته شود که سازه را به‌خوبی بپوشاند.
-
میلگردهای گالوانیزه
استفاده از میلگردهای گالوانیزه، یکی از روش‌های جلوگیری از خوردگی میلگرد در بتن است.
خرید میلگردهای گالوانیزه هزینه زیادی دارد، به همین دلیل از ترکیب میلگرد ساده و گالوانیزه در سازه‌ها استفاده می‌شود.
باید بدانید که در صورت استفاده ترکیبی از میلگرد معمولی و گالوانیزه، امکان ازبین‌رفتن گالوانیزه وجود دارد. به همین دلیل بهتر است از عایق‌بندی الکتریکی کامل بین میلگردها استفاده شود.
استفاده از محافظ شیمیایی در کنار تسلیحات گالوانیزه ریسک بالایی دارد و خوردگی میلگرد را تشدید می‌کند.
-
استفاده از بازدارنده های خوردگی
یکی از مواردی که از خوردگی جلوگیری می‌کند، کلسیم نیتریت است که به‌عنوان اصلی‌ترین ماده بازدارنده خوردگی شناخته شده است و با بتن سازگاری دارد.
کلسیم نیتریت این مزیت را دارد که می‌تواند بدون اینکه روی طراحی، ساخت و کارایی بتن تأثیر داشته باشد، به مخلوط بتن اضافه شود.
برای اینکه کلسیم نیتریت از خوردگی جلوگیری کند، باید بعد از محاسبه میزان کلرایدی که در طول عمر مفید سازه اعمال می‌شود، به مقدار کافی ماده بازدارنده یا کلسیم نیتریت به بتن تزریق شود.
-
سخن پایانی
خوردگی میلگردها می‌تواند به سازه‌های بتنی آسیب برساند و عمر آنها را کاهش دهد. برای پیشگیری از بروز انواع خوردگی میلگرد، مهم است که محافظت مناسبی بر روی میلگردها وجود داشته باشد و شرایط محیطی که می‌تواند به خوردگی منجر شود، کنترل شود. از طریق استفاده از بتن مقاوم به خوردگی و روش‌های مانیتورینگ منظم می‌توان از ایجاد سازه‌های بتنی پایدار اطمینان حاصل کرد.