روش های جلوگیری از خوردگی میلگرد
7 روش علمی جلوگیری از خوردگی میلگرد در بتن
خوردگی میلگردهای فولادی در سازه‌های بتن آرمه با توجه به قیمت آهن اصفهان و قیمت پروفیل؛ به یک نگرانی مهندسین عمران تبدیل شده است چرا که خوردگی یکی از علل عمده خرابی سازه‌های بتن آرمه است. این آسیب‌ها از کاهش سطح مقطع میلگردهای فولادی آغاز می‌شوند و کاهش شکل‌پذیری و ترک‌خوردگی و مشکلات چسبندگی بین آرماتور و بتن را به دنبال دارند که منجر به شکست زودهنگام سازه می‌شوند.
مقاوم‌سازی با میلگردهای frp یکی از روش‌های جدید و امیدوارکننده‌ای است که امروزه برای مقاوم‌سازی سازه‌ها استفاده می‌شود. هرچند frp در مقایسه با سایر میلگردها بیشتر است ولی در نهایت باعث کاهش هزینه‌های ترمیم و نوسازی سازه‌ها می‌گردد. علاوه بر میلگردهای frp استفاده از میلگردهای استنلس استیل و گالوانیزه نیز گام مهمی در جهت کاهش خوردگی بتن است. در ادامه به بررسی روش‌های جلوگیری از خوردگی میلگرد و قیمت آهن آلات خواهیم پرداخت.
روش‌های جلوگیری از خوردگی میلگرد در بتن
1 – بهبود عملکرد بتن
اولین موارد تأثیرگذار بر دوام بتن در مقابل خوردگی، نفوذپذیری پایین بتن با میزان سیمان زیاد، کمترین حد کلراید و پوشش بتنی کافی روی میلگردها است. صرف نظر از روش‌های دیگر پیشگیری و به تعویق انداختن خوردگی، می‌بایست ساخت و اجرای بتن با کیفیت مدنظر قرار بگیرد. پوشش بتنی کافی و مخلوطی با نسبت آب به سیمان پایین می‌تواند تا حد زیادی نفوذ یون کلر و کربناسیون را به تعویق بیندازد.
همچنین مواد افزودنی و مصالح جایگزین سیمان مثل خاکستر بادی، سرباره‌ها، دوده سیلیسی و دیگر مصالح می‌توانند اندازه حفره‌های داخل بتن را ریزتر کرده یا آن‌ها را مسدود کنند که در نتیجه باعث افزایش پایایی بتن و کاهش قیمت خرید میلگرد می‌شوند. در هر صورت عمل‌آوری مناسب بتن هم تأثیر حیاتی روی کیفیت نهایی مورد انتظار بتن ساخته شده دارد.
2 – استفاده از میلگرد با روکش اپوکسی
روکش اپوکسی در یک فرآیند صنعتی در کارخانه روی میلگرد اعمال می‌شود. افزایش قیمت میلگرد اصفهان نیز به همین دلیل است. ابتدا میلگردها توسط سندبلاست تمیز شده سپس در یک کوره حرارت داده شده و وارد قسمتی می‌شوند که پودر ریز اپوکسی روی آن اسپری خواهد شد. پودر روی میلگرد داغ می‌چسبد و قبل از پایان فرآیند، عمل‌آوری و تثبیت می‌شود. مهمترین قابلیت میلگردهای با روکش اپوکسی، دی الکتریک و عایق بودن آن است به طوری‌که یون کلراید نمی‌تواند از آن عبور کند. همچنین چسبندگی بسیار خوبی به میلگرد دارد و در قسمت‌های آسیب دیده توسط خوردگی از فلز جدا نمی‌شود.
همچنین انعطاف‌پذیر است به طوری که میلگردهای صاف به سادگی در عملیات آرماتوربندی خم شوند. به منظور جلوگیری از آسیب دیدن روکش، عملیات خم کردن باید روی گیره‌های مخصوص صورت گیرد. با این حال آسیب به روکش اپوکسی در فرآیند اعمال روکش امری اجتناب‌ناپذیر است که می‌تواند دلایل مختلفی داشته باشد. حفره‌هایی روی روکش اپوکسی پس از ساخت به وجود می‌آید که دلیل آن صیقلی نبودن سطح میلگرد و وجود ناهمگونی‌هایی در سطح آن است.
در هنگام ساخت و جابجایی میلگردها در کارخانه هم مقداری به روکش آسیب می‌رسد. برخی از آسیب‌ها هنگام حمل به کارگاه و حین سرهم کردن سبدهای آرماتور در کارگاه به وجود می‌آیند. سرانجام بتن‌ریزی روی میلگردها و عملیات متراکم‌سازی هم می‌تواند منجر به آسیب روکش اپوکسی شود. با توجه به بالا بودن قیمت میلگرد اپوکسی نیاز است پیش از استفاده از این روش نسبت به خطرات احتمالی آن آگاهی کافی داشته باشید.
3 – استفاده از صفحات ضدآب
ورق‌های مانع نفوذ آب به طور معمول در عرشه پل‌های نوساز در بریتانیا و بسیاری از بخش‌های اروپا مورداستفاده قرار می‌گیرند. همچنین برخی از سازمان‌های راه در شمال ایالات متحده و کانادا نیز از این سیستم استفاده می‌کنند. این صفحات به دو صورت کلی وجود دارند. نوع اول مایعی است که در محل به جامد تبدیل می‌شود. نوع دوم ورق‌هایی هستند که به بتن متصل می‌شوند.
مشکلات اصلی استفاده از صفحات ضد آب، همان مشکلات مطرح در مورد میلگردهای با روکش اپوکسی است، باید آن‌ها را بدون وارد کردن آسیب مورداستفاده قرار داد. آسیب در نوع مایع می‌تواند به صورت وجود حباب هوا، سوراخ، یا آسیب مکانیکی نمود پیدا کند و در مورد ورق‌های آماده به صورت بریدگی؛ تاشدگی، اتصال بد یا سوراخ در صفحات مشاهده شود. هر دو نوع این صفحات می‌تواند در هنگام ریختن آسفالت و عملیات متراکم‌سازی آن آسیب جدی ببینند.
جلوگیری از نفوذ آب و کلراید در خوردگی میلگرد
به منظور جلوگیری از نفوذ آب و کلراید به زیر صفحات باید در اجرا به جزئیات و ریزه‌کاری‌ها دقت بسیاری داشت. همچنین بسیار مهم است که از وجود زهکشی بین صفحات و دال بتنی و آب‌بندی آن بدون کوچک‌ترین نشتی، اطمینان حاصل کرد. همچنین سیستم زهکشی باید طوری طراحی شود که آب حاوی نمک را روی قسمت‌های دیگر سازه نریزد. پل‌های زیادی در انگلستان نیاز به تعمیرات اساسی دارند چراکه صفحات ضد آب به کار گرفته شده در آن‌ها، دیگر توان جلوگیری از نفوذ آب و کلراید را ندارند.
استفاده از ورق‌های ضدآب نیازمند اندیشیدن جزئیات سازه‌ای بسیاری به منظور ایجاد یک سیستم زهکشی مطمئن و جلوگیری از نشت آب حاوی نمک به زیر صفحات است. این جزئیات بایستی به دقت در هنگام ساخت رعایت و اجرا شوند. یک پوشش خوب نیز برای استحکام صفحات بدون شکسته شدن آن‌ها باید اعمال شود. به کارگیری این صفحات نیازمند حضور گروه متخصص بوده تا بتوان از اجرای صحیح، چسبیدن کامل آن به بتن و آب‌بندی در مرزها مطمئن شد و قیمت تیرآهن اصفهان تاثیری بر قیمت تمام شده پروژه نخواهد داشت.
4 – پوشش‌های آب‌بند
بسیاری از سازمان‌های راه اروپایی دستورالعمل‌هایی برای استفاده از پوشش‌های آب‌بند در سازه‌های بتنی در معرض پاشش نمک یا زهاب ارائه کرده‌اند. این سیستم کاربردهای ویژه‌ای دارد. در ایالات متحده از آب‌بندها در روی بتن‌های ساده پل‌ها هم استفاده می‌شود. تأثیر آن‌ها در مکان‌های تحت عبور ترافیک به اندازه کافی نیست.
مزیت اصلی پوشش‌های آب‌بند شیمیایی این است که با توجه به بالا بودن قیمت آهن، آن‌ها نسبت به حفاظت کاتدی، میلگردهای با روکش اپوکسی و دیگر روش‌های پیشگیری از خوردگی بسیار ارزان‌تر هستند. اگر پوشش خوب باشد، دیگر نیازی به نگهداری نیست و لایه ضدنفوذ با عمر طولانی روی بتن قرار دارد. آن‌ها ضربه‌ای به طراحی و کارایی سازه نمی‌زنند. تنها مشکل آن است که باید مطمئن شد که این مایع بی‌رنگ به مقدار کافی استفاده شده و مطمئن شویم که سازه را به خوبی پوشانده است.
5 – میلگردهای گالوانیزه
تحقیقات اخیر در آمریکا نشان می‌دهد که به طور کلی هنگامی که با حمله کلراید مواجه هستیم، گالوانیزه کردن در مقابل استفاده از میلگردهای با روکش ضدنفوذ اپوکسی، انتخاب دوم خواهد بود. عمر میلگردهای گالوانیزه در یک بتن با کیفیت خوب، 15 سال در نظر گرفته می‌شود. میلگردهای گالوانیزه بیشتر در مقابل کربناسیون مؤثر هستند. میلگردهای گالوانیزه در سازه‌هایی که در معرض خطر کربناسیون قرار دارند با موفقیت استفاده شده‌اند.
عمل گالوانیزه کردن به سادگی در اکثر کشورها قابل انجام است. همچنین کیفیت و ترکیب روکش روی دوام و پایایی آن تأثیر مستقیم دارد این میلگردها مشکلات کمتری در هنگام حمل و نقل دارد زیرا روکش از سطح میلگرد محافظت می‌کند. هنگامی که از ترکیب میلگردهای گالوانیزه و معمولی استفاده شود امکان از بین رفتن روکش گالوانیزه وجود دارد.
با توجه به بالا بودن قیمت میلگرد گالوانیزه اگر لازم بود این دو نوع میلگرد در یک سازه استفاده شوند باید از عایق‌بندی الکتریکی کامل بین میلگردهای گالوانیزه و معمولی مطمئن شد. به کار بردن محافظ الکتروشیمیایی در کنار تسلیحات گالوانیزه با ریسک بالایی همراه است و خوردگی‌های بسیار شدیدی امکان دارد اتفاق بیافتد.
6 – میلگرد ضد زنگ
میلگردهای فولادی ضد زنگ در موارد ویژه به کار گرفته شده‌اند اما انتخاب بسیار گرانی هستند. یک میلگرد با مغزه فولاد و روکش 1 تا 2 میلی‌متر از فولاد ضدزنگ که به تازگی وارد بازار شده است نسبت به فولاد معمولی گران‌تر است. اما حدود نصف قیمت میلگرد استنلس استیل خالص را دارد.
برخی از فولادها ضدزنگ مستعد خوردگی حفره‌ای هستند پس باید از گرید مناسب فولاد ضدزنگ با درصد عناصر آلیاژی نیکل و کروم بالا استفاده شود که مشکلاتی در زمینه کنترل کیفیت و ساخت آن در کارخانه وجود دارد. مشکل استفاده از فولاد ضدزنگ با مغزه آهنی، همچون استفاده همزمان میلگرد گالوانیزه و معمولی است که توضیح داده شد. اتصال الکتریکی بین فولاد ضدزنگ و مغزه آهنی باعث خوردگی سریع در آهن نرمه خواهد شد.
7 – استفاده از بازدارنده‌های خوردگی
کلسیم نیتریت اصلی‌ترین ماده بازدارنده خوردگی در دسترس است که خوردگی را متوقف می‌کند و با بتن نیز در عملیات بتن‌ریزی سازگاری دارد. مزیت استفاده از کلسیم نیتریت این است که این مواد می‌توانند به مخلوط بتن اضافه شود بدون اینکه تأثیری روی طراحی، ساخت و کارایی داشته باشد. غیر از این به عنوان یک تندگیرکننده عمل می‌کند. پس لازم است که از یک کندگیرکننده در طرح اختلاط استفاده شود.
محدودیت اصلی این است که به منظور جلوگیری از خوردگی، نیتریت باید به میزان کافی در بتن وجود داشته باشد زیرا در مقابل کلراید مصرف می‌شود. بنابراین بسیار مهم است که میزان کلرایدی که در طول عمر مفید سازه به آن اعمال می‌شود محاسبه شود و به مقدار کافی ماده بازدارنده به بتن اضافه شود.
بهترین روشها برای جلوگیری از خوردگی میلگرد
روش های مختلفی برای حفاظت از میلگردهای فولادی درون بتن مورد توجه بوده که بسیاری از آن ها به دلیل بازدارندگی نامناسب و یا اثرات جانبی نامطلوب بر بتن، کمتر مورد استفاده قرار گرفته اند. لیکن، جهت افزایش مقاومت و دوام سازه های بتنی برای جلوگیری از خوردگی میلگرد ناشی از عوامل مخرب، می توان به کاهش نفوذپذیری بتن به کمک برخی مواد افزودنی، حفاظت کاتدیک، اعمال پوشش اپوکسی و یا گالوانیزه بر روی میلگردها، استفاده از بتن با عملکرد بالا، استفاده از مواد آب بندی کننده، پوشش بتن، بازدارنده های خوردگی، انسداد حفرات درون بتن، اعمال جریان و چندین روش دیگر اشاره کرد.
در این گزارش ۳ روش برتر برای جلوگیری از خوردگی میلگرد بیان می شود. با منتخب؛ همراه باشید.
به طور کلی می توان این روش ها را در سه دسته تقسیم کرد:
۳ روش تکمیلی برای جلوگیری از خوردگی میلگرد
حفاظت مکانیکی جلوگیری از خوردگی میلگرد
روش های این طبقه ساده ترین و ارزان ترین روش ها بوده ولی در عوض کارایی و دوام محدودی دارند. مواد مضر به ویژه یون کلر، برای رسیدن به میلگردها باید از پوشش بتنی روی آن بگذرد. تجربه نشان داده است که زمان رسیدن یون کلر به میلگردها، تابع توانی از ضخامت است. بنابراین اگر مثلا ضخامت پوشش دو برابر شود زمان شروع خوردگی چهار برابر می گردد. مدل های مختلفی برای این امر ارائه شده است که معمولا شباهت های عمده ای دارند که مهم ترین آن ها شامل موارد زیر هستند:
رنگ آمیزی
از متداول ترین روش های حفاظت تاسیسات ساحلی در مقابل خوردگی، استفاده از رنگ می باشد. رنگ ها، اقتصادی ترین، آسان ترین (از نظر کاربرد) و کارآمدترین ماده جهت حفاظت وسایل و تاسیسات هستند و نیز به لحاظ دسترسی آسان و قابلیت ترمیم، بیشتر از روش های حفاظتی دیگر مطرح می باشند. با استفاده از رنگ ها به صورت آستر و رویه، می توان ارتباط فلزات را با محیط تا اندازه ای قطع کرد و در نتیجه موجب محافظت تاسیسات فلزی شد. از بهترین رنگ های موجود می توان به موارد زیر اشاره کرد:
رنگ های الکترواستاتیک که به میدان الکتریکی پاسخ می دهند و به این ترتیب می توان از پراکندگی و تلف شدن رنگ جلوگیری کرد.
پوشش های فسفاتی و کروماتی که پوشش های تبدیلی نامیده می شوند و از خود فلز ایجاد می شوند. استفاده از این رنگ ها بر روی تمامی محصولات فولادی مجاز بوده و سبب افزایش مقاومت به خوردگی می گردد.
پوشش های بتنی
پوشش های بتنی به عنوان قدیمی ترین و پرکاربردترین پوشش های محافظتی در کنترل خوردگی در قسمت های مدفون می باشند. پوشش های حفاظتی سازه های بتنی بر دو نوع پوشش های سطحی و پوشش های نفوذی یا دائمی هستند.
الف) پوشش های سطحی
این نوع پوشش ها، سطحی پلاستیک و مقاوم بر روی سطح کار تشکیل می دهند و آن را از محیط خورنده جدا می کنند. پوشش های سطحی از بتن در مقابل عوامل خورنده محافظت می کند اما اگر رطوبت از سطح دیگر بتن به داخل نفوذ کند نمی تواند از میلگرد داخل بتن حفاظت کند و میلگرد را مورد تهاجم قرار می دهد. این نوع پوشش ها خود به دو دسته بزرگ تقسیم می شوند.
۱ – پوشش هایی از نوع رزین های ترموست که از طریق پاشش یا قلم مو بر سطح کار اجرا می شوند و ماده اساسی حافظ سازه بتنی هستند. رزین هایی که در اثر حرارت سخت می شوند، نظیر پلی استر، پلی یورتان و به خصوص اپوکسی
۲ – پوشش های سطحی که به صورت ورقه پلاستیکی آماده و از جنس ترموپلاست به صورت ساده و گیرده دار می باشند. نظیر پی وی سی، پلی اتیلن و غیره
ب) پوشش های نفوذی یا دائمی
این دسته از پوشش ها برخلاف دسته اول فعالیت خود را تنها به سطح محدود نکرده و می تواند از سطح شروع و با نفوئ در عمق بتن به علت خاصیت اسمزی لوله های موئینه بتن و در اثر واکنش های شیمیایی با اجزا تشکیل دهنده آن، کریستال های جامدی را تشکیل دهند و در نتیجه حفره های موئین داخل بتن را پر کرده و ضمن جلوگیری از نفوذ آب یا مواد خورنده شیمیایی به داخل بتن، از میلگرد داخل آن نیز محافظت به عمل آورند. زیرا علاوه بر ضد آب کردن بتن به آن اجازه تنفس می دهند و با خروج رطوبت از آن، میلگرد داخل بتن از تهاجم عوامل خورنده، که آب محیط مساعدی برای نفوذ این عوامل فراهم می کند، مصون می ماند و در واقع یک نوع حفاظت کاتدیک نیز انجام می دهند.
برای محافظت میلگرد در مقابل خوردگی، با استفاده از پوشش های بتنی می توان حدود تا ۱۰ تا ۱۵ سال خوردگی را عقب انداخت. مهم ترین این پوشش ها شامل موارد زیر هستند:
۱ – پوشش های نواری پلاستیکی و یا قیری
۲ – پوشش های بتنی شات کریت
۳ – پوشش های بتنی با استفاده از ساروج
۴ – پوشش های با پایه سیمانی و یا رزینی
پوشش های گالوانیزه
این روش با استفاده از روش های گالوانیزینگ مانند: گالوانیزینگ الکتریکی، گالوانیزینگ غوطه وری داغ، پوشش دهی مکانیکی، اسپری روی و رنگ کردن با خاک روی، بر روی میلگردها اعمال می شود و میلگردها را در برابر محیط های خورنده مراقبت می کند.