جلوگیری از خوردگی فولاد در بتن به منظور پیشگیری از تخریب سازه بتنی

سازه های بتنی در برابر عوامل جوی و شرایط گوناگون شیمیایی ممکن است دچار آسیب و تخریب شوند که این آسیب می تواند عملکرد سازه را تحت تأثیر خود قرار دهد. معمولاً یکی از دلایل مهم ایجاد آسیب در بتن که باعث کاهش طول عمر و دوام آن می شود، خوردگی فولاد در بتن است.

این موضوع هنگامی اهمیت زیادتری پیدا می کند که صحبت از یک سازه عظیم و مهم بتنی باشد. آسیب و کاهش طول عمر چنین سازه هایی خسارت های شدیدی در پی دارد.

به همین دلیل مهندسان همواره در تلاش هستند تا با جلوگیری از خوردگی فولاد در بتن، از این خسارات بزرگ، پیشگیری نمایند. هر چند اقداماتی که باید در جهات محافظت از فولاد در برابر خوردگی انجام شود نیز هزینه هایی به همراه دارد؛ اما این هزینه ها بسیار کم تر از خسارات ناشی از تخریب سازه بتنی است.

علت خوردگی فولاد در بتن

بدون شک اولین عامل خوردگی فولاد مدفون در بتن، وجود آب و اکسیژن است. اما این عامل هنگامی می تواند به فولاد آسیب برساند که لایه محافظتی آن عملکرد خوبی نداشته باشد. هنگامی که سازه با مصالح باکیفیت ساخته نشده باشد، رطوبت، اکسیژن و به طور کلی هر عامل آسیب زایی به راحتی به داخل بتن نفوذ کرده و خود را به فولاد می رساند. کافی است به طریقی دی اکسید کربن یا یون های کلرید در تماس با فولاد قرار بگیرند تا خوردگی فولاد در بتن آغاز شود.

خوردگی فولاد چگونه به بتن آسیب می رساند؟

اگر بخواهیم ساده و مختصر بیان کنیم باید بگوییم، هنگامی که خوردگی اتفاق می افتد، زنگار به وجود می آید. این زنگار که در واقع فولاد خورده شده است، باعث افزایش حجم فولاد و در نتیجه ایجاد تنش های کششی در سازه بتنی می شود. همین تنش ها در ساختمان بتن، ترک ایجاد می کند و باعث از هم پاشیدن و لایه لایه شدن آن می گردد.

برای جلوگیری از خوردگی فولاد در بتن چه می توان کرد؟

مهم ترین و اصلی ترین اقدام برای جلوگیری از خوردگی میلگرد در بتن این است که از رسیدن مواد خورنده به فولاد، جلوگیری به عمل آید. به عبارتی دیگر کیفیت سیمان به کار رفته و نحوه استفاده از آن، می تواند عاملی مهم در نفوذ مواد خورنده و خوردگی فولاد مدفون در بتن باشد. از این رو، چند مورد از اقداماتی را که در این جهت می توان انجام داد، در ادامه توضیح خواهیم داد.

• از سیمان مناسب استفاده کنید.

اگر می خواهید آسیب سازه بتنی را به حداقل برسانید لازم است با توجه به نوع سازه و شرایط محیطی، از سیمانی با کیفیت مناسب استفاده کنید. این اولین نکته ای است که باید برای جلوگیری از خوردگی فولاد، مورد توجه قرار گیرد.

• نسبت اختلاط را درست انتخاب کنید.

نکته دوم برای پیشگیری از خوردگی فولاد در بتن، این است که با توجه کاربردی که در نظر دارید، بهترین و مناسب ترین نسبت اختلاط سیمان را در ساخت لحاظ کنید.

• از افزودنی های شیمیایی کم بگیرید.

می توانید برای جلوگیری از نفوذ مواد خورنده به داخل سازه و خوردگی فولاد در بتن، از افزودنی های شیمیایی مناسب استفاده کنید. افزودنی های حباب ساز، روان کننده ها و … نمونه هایی از مواد شیمیایی مورد نیاز برای پیشگیری از خوردگی آرماتور و میلگرد در بتن هستند.

• نسبت آب را کاهش دهید

همان طور که گفتیم، رطوبت یکی از عوامل مهم خوردگی به حساب می آید. به همین دلیل با کاهش دادن نسبت آب به سیمان در بتن، می توان تا حدی میزان خوردگی فولاد یا خوردگی میلگرد در بتن را کاهش داد.

• فرآیند عمل آوری را دقیق انجام دهید

حین ساخت یک سازه بتنی حتماً عمل آوری مناسب و البته کاملی را برای بتن لحاظ کنید تا با کمترین احتمال بروز خوردگی در فولاد مواجه باشید.

آیا روش های دیگری برای محافظت از فولاد در برابر خوردگی وجود دارد؟

تنها راه جلوگیری از خوردگی فولاد در بتن، توجه به سیمان یا بتن به کار رفته نیست. بلکه می توان با اعمال تغییرات روی آرماتور ها یا میلگرد های مورد استفاده در سازه نیز، خوردگی فولاد مدفون در بتن را به حداقل رساند. برای مثال استفاده از پوشش مناسب برای محافظت از آرماتور، یکی از راه های پیشگیری از خوردگی آرماتور در بتن است و می توان از پوشش اپوکسی برای این کار استفاده کرد. روشی دیگر استفاده از آرماتورهایی است که در اصطلاح ضد زنگ هستند و یا با الیاف پلاستیکی همراه اند. به این ترتیب به میزان کمتری در معرض مواد خورنده قرار می گیرند. اما متأسفانه این راه حل ها هزینه نسبتاً زیادی را بر فرآیند ساخت سازه تحمیل می کنند و به همین دلیل رواج کمتری دارند.

حفاظت کاتدیک، یکی از راه های مبارزه با خوردگی فولاد در بتن

حفاظت کاتدیک یکی از روش های مؤثر و مطمئن برای مبارزه با خوردگی میلگرد و آرماتور در بتن محسوب می شود. این روش خصوصاٌ برای سازه های بتنی که در محیط آبی مانند دریا قرار دارند، بسیار مناسب است و به میزان قابل توجهی، احتمال خوردگی فولاد و تخریب سازه را کاهش می دهد. به طور مختصر می توان گفت در این متد، با ایجاد یک جریان الکتریکی و با انتقال مناسب پتانسیل شیمیایی بین دو جزء آند و کاتد، خوردگی فولاد در بتن حذف می شود و یا کاهش می یابد.

حفاظت کاتدیک، به دو روش انجام می شود: تزریق جریان و آند فدا شونده که به نظر می رسد روش دوم نکات مثبت بیشتری به همراه دارد و بدون نیاز به کشیدن کابل یا دسترسی به منبع تغذیه، کار حفاظت را انجام می دهد. اما نکته ای که در مورد هر دو روش وجود دارد، هزینه بالای آن نسبت به روش های اولیه ی حفاظت از فولاد در برابر خوردگی است که باعث می شود کمتر مورد استفاده قرار گیرد.

البته از آن جایی که تأثیر این روش برای کاهش احتمال خوردگی فولاد در بتن به مراتب از روش های ساده اولیه بیشتر است، در مواردی حفاظت کاتدیک بتن، علی رغم پرهزینه بودن باز هم به صرفه است و از خسارات بزرگ احتمالی جلوگیری به عمل می آورد.