در مطالب قبلی (چگونه از خوردگی فولاد بتن جلوگیری کنیم؟)، به برخی از راهکارهای مختلف برای جلوگیری از خوردگی میلگردها و آهن آلات به کار رفته در بتن اشاره کردیم و نشان دادیم که چگونه می‌توان از این خوردگی‌ها جلوگیری کرد. در همین مطلب، به برخی از عوامل خورنده نیز اشاره کردیم و مشخص شد که برخی از آنها به صورت شیمیایی و برخی نیز به صورت فیزیکی بر ساختار بتن و فولاد بکار رفته در آن تأثیر می‌گذارد.
اما، در این مطلب به طور ویژه قصد داریم که عوامل مؤثر در خوردگی فولاد بتن را معرفی کنیم و نشان دهیم که هر کدام از آنها به چه صورتی باعث تأثیر منفی بر کیفیت بتن می‌شود. پس با ما در کارخانه بتن آماده پاسارگاد همراه باشید تا جزئیات بیشتری از این بحث را به شما نشان دهیم.
کیفیت بتن و نقش آن در خوردگی فولاد بتن
بتن از دانه‌های ماسه سنگ، دانه‌های ریز، افزودنی‌های شیمیایی، سیمان و آب تشکیل شده است. کیفیت مناسب بتن با توجه به وضعیت مواد اولیه آن، نسبت آب به سیمان، نحوه مخلوط شدن صحیح، تراکم کافی بتن با استفاده از روش ویبره زدن و در نهایت انجام کارهای نهایی برای تحویل آن بستگی دارد. اگر هر کدام از مراحل فوق به شکلی مشخص و تعریف شده انجام نشود، در نهایت کیفیت بتن مصرف شده پایین آمده و همین موضوع باعث بالارفتن نفوذ به داخل بتن می‌شود.
هرچه مقاومت بتن بالاتر باشد، امکان نفوذ رطوبت و اکسیژن به بخش‌های داخلی آن کمتر شده و شانس واکنش پذیری آنها با فولاد کمتر می‌شود. این موضوع به طور مستقیم با فرایند خوردگی فولاد بتن در ارتباط است و هرچه کیفیت بتن بالاتر باشد، شانس خوردگی فولاد کاهش می‌یابد.
ضخامت بتن استفاده شده در اطراف فولاد و میلگردها
وقتی که در مورد ساخت و ساز صحبت می‌شود و مسئله استفاده از بتن مطرح هست، قرار گرفتن فولاد در کنار بتن یک موضوع همیشگی و دائمی است. نکته‌ای که در مورد سازه‌های بتنی وجود دارد این است که فولاد و میلگرد استفاده شده در آن باید به طور کامل با استفاده از بتن مناسب پوشش داده شود تا بتواند نقش محافظتی برای آن داشته باشد. هرچه محافظت بتن از فولاد استفاده شده در سازه بیشتر باشد، مقاومت آن در برابر شرایط محیطی مختلف بیشتر بوده و شانس خوردگی فولاد بتن کاهش می‌یابد.
در بند قبلی به کیفیت بتن اشاره کردیم، جالب است بدانید که ضخامت بتن نیز به طور مستقیم بر میزان نفوذ پذیری و واکنش پذیری فولاد بستگی دارد. همه ما می دانیم که ضخامت بتن استفاده شده در یک سازه بتنی به محل استفاده از بتن بستگی دارد؛ به طوری که، ضخامت بتن در برخی جاها کمتر و در برخی جاها بیشتر است. بنابر این ضخامت مناسب بتن برای محافظت از خوردگی فولاد بتن باید با توجه به محل استفاده از آن در نظر گرفته شود.
شرایط محیطی فولاد استفاده شده
مهم‌ترین شرایط به وجود آورنده خوردگی فولاد بتن شامل رسیدن اکسیژن و رطوبت به ساختار فولادی است که در برابر این دو مورد مقاومت چندانی ندارد. از طرف دیگر، آب دریا و شرایط سولفاتی برای میلگردها بسیار خطرناک است و به شدت خورنده هستند. به هر اندازه که میلگرد و فولاد در معرض این شرایط قرار گیرد، شانس واکنش شیمیایی آن به شدت بالاتر رفته عملاً فرآیند خوردگی آن شروع می‌شود.
در اینجا، باید شرایط فولاد استفاده شده در پروژه در نظر گرفته شود. به طوری که اگر احتمال رسیدن رطوبت یا اکسیژن به آن زیاد باشد، باید بپذیریم که شانس خوردگی فولاد به بتن افزایش می‌یابد و باید راهکارهای جلوگیری از آن به کار گرفته شود. به عنوان مثال، استفاده از سیمان‌های مخصوص، استفاده از پوشش‌های روغنی و رنگهای مخصوص یا حتی استفاده از ترکیبات خنثی کننده در کاهش تلفات این پدیده نقش موثری دارند.
شرایط محیطی و سایر مواد شیمیایی
مواد شیمیایی خورنده از محیط زیست و محل اطراف بتن یا از داخل مواد اولیه به کار رفته در داخل سیمان نشئت می‌گیرند و در نهایت باعث خوردگی فولاد بتن می‌شود. به علت حمله شیمیایی، به مرور زمان بتن دچار ترک و شکستگی شده و شکاف ایجاد شده در بدنه آن به محلی برای نفوذ اکسیژن و رطوبت تبدیل می‌شود. این مرحله را می‌توان اولین نشانه خوردگی در نظر گرفت. اثر مواد شیمیایی عمدتاً به دلیل وجود ترکیبات نمکی، ترکیبات کربناته، حمله کلراید و واکنش سولفات‌ها با آلومینات تری کلسیم موجود در سیمان هستند. مواد اولیه سیمان را در مطلب مواد اولیه سیمان پرتلند و نقش هر کدام از آنها میتوانید بیابید.
بتن به صورت ترکیبی از سیمان، دانه‌های ماسه سنگ آب در نظر گرفته می‌شود که واکنش آن یک سطح سبز رنگ قلیایی ایجاد می‌کند. انجام واکنش هیدراتاسیون سیمان باعث افزایش تولید هیدروکسید کلسیم شده که pH محیط را تا 12.5 افزایش می‌دهد. در چنین شرایط قلیایی، یک لایه فیلم اکسیدی نازک بر سطح فولاد تشکیل می‌شود و از خوردگی فولاد بتن جلوگیری می‌کند. اضافه شدن هر کدام از این مواد شیمیایی باعث می‌شود که این روند طبیعی مختل شده و فرایند خوردگی شروع شود.
نفوذپذیری بتن
نفوذ مواد شیمیایی مضر و خورنده به علت نفوذ پذیری یا تخلخل بتن امکان پذیر است و همین موضوع به عنوان اصلی‌ترین منشأ خوردگی فولاد بتن معرفی می‌شود. تخلخل بتن به اندازه، توزیع دانه‌های موجود در بتن همچنین شرایط اختلاط بتن بستگی دارد که باعث ایجاد منافذ مویرگی می‌شود. این میزان تخلخل بین نسبت آب به سیمان نیز بستگی دارد که فرایند هیدراتاسیون را نیز تحت تأثیر قرار می‌دهد.
میزان تخلخل و نفوذپذیری بتن به عوامل دیگری نیز بستگی دارد که عبارتند از:
- سن بتن؛
- درجه فشردگی و تراکم بتن؛
- اندازه و درجه بندی مخلوط استفاده شده در ساخت بتن؛
- نوع سیمان استفاده شده.
این چهار مورد به نوبه خود هر میزان تخلخل بتن تأثیر مستقیم دارد و تغییر در هر کدام از آنها باعث بهبود یا بدتر شدن شرایط خوردگی می‌شود. بنابراین، مهندسین سازه می‌توانند بررسی‌های خود را بر روی این چهار فاکتور انجام داده و با توجه به نتایج آن تغییراتی در ساختار بتن و مواد اولیه آن ایجاد کنند تا از این طریق سرعت خوردگی فولاد بتن را کاهش دهند.
اثر تنش شدید حرارتی
در بررسی‌های علمی و مهندسی مشخص شده است که بتن معمولی می‌تواند دمای محیط را تا ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد تحمل کند. در دماهای بالاتر از این درجه حرارت، فرایند تخریب و از بین رفتن بتن شروع می‌شود. زمانی که از بتن معمولی در پروژه‌های صنعتی و در نیروگاه‌های بزرگ استفاده می‌شود، مهندسین آنها تلاش می‌کنند تا اقدامات حفاظتی ویژه برای آنها در نظر بگیرند تا از این طریق خوردگی فولاد بتن و انتقال حرارت به بخش‌های داخلی آن جلوگیری کنند. با توجه به اینکه تنش شدید حرارتی باعث ترک و شکستگی در ساختار بتن می‌شود، دسترسی مواد خورنده و اکسیژن به فولاد و میلگردهای داخل بتن راحت‌تر شده و روند خوردگی شروع می‌شود.
درجه حرارت پایین و انجماد بتن
در یک مطلب به بحث بتن ریزی هوای سرد پرداختیم و نشان دادیم که باید از چه اصولی در این فرآیند پیروی شود. در مناطق سردسیر، رطوبت قبل از اینکه وارد واکنش هیدراتاسیون شود، یخ می زند. این انجماد و یخ زدگی باعث افزایش حجمی بتن شده که منجر به ایجاد فشار بیش از حد در بخش داخلی توده بدن می‌شود. این فشار بیش از حد و این یخ زدگی در نهایت خود را به صورت ایجاد ترک در بدنه بتن نشان می‌دهد که می‌تواند به خوردگی فولاد بتن منجر شود.
مسئله خوردگی فولاد بتن تأثیر بسیار مهمی بر استحکام سازه و جلوگیری از تخریب آن دارد. بنابراین باید راهکارهای مختلفی برای جلوگیری از آن اتخاذ شود و در صورت به وجود آمدن خوردگی، روش‌هایی برای کنترل و تعمیر آنها انجام گیرد. برای کسب اطلاعات بیشتر در این زمینه همچنین سفارش بتن اماده، تیرچه و بلوک گروت ساختمانی با ما در تماس باشید.