انواع خوردگی میلگرد در بتن و روش جلوگیری آن
خوردگی میلگرد در بتن یکی از مشکلات بزرگی است که طول عمر سازه‌های بتنی را به شدت تحت تأثیر قرار خواهد داد. ساخت و تکمیل سازه‌های بتنی نسبت به سازه‌های تیرآهنی نیاز به هزینۀ کمتری دارد و به همین دلیل در کشور ما بسیاری از سازه‌ها را از این نوع بنا می‌کنند و برای افزایش استحکام آن از میلگردها کمک می‌گیرند؛ اما، معضل خوردگی میلگرد در بتن باعث تخریب سازه‌های بتن آرمه‌ای خواهد شد و این موضوع برای بسیاری از مهندسان و سازندگان به یک دغدغه اساسی تبدیل شده است.
در این مقاله به بررسی نقش اصلی میلگرد در بتن، دلایل خوردگی میلگرد و انواع آن خواهیم پرداخت و در آخر 5 راه برای جلوگیری از این مشکل را بررسی خواهیم کرد.
علائم خوردگی میلگرد در بتن
از آنجایی که میلگردها درون بتن قرار می‌گیرند، باید به صورت مرتب سطح بتن را بررسی کنید. دیدن هر کدام از علایم زیر روی بتن نشان از خوردگی میلگرد دارد:
• به وجود آمدن لکه‌های سفید روی سطح بتن
• تشکیل لکه‌های قهوه‌ای در راستای میلگرد
• ترک‌خوردگی بتن (این ترک‌ها می‌توانند در ابتدا سطحی و ریز باشند و به مرور زمان عمیق‌تر شوند)
• پوسته، پوسته و خوردشدن سطح بتن (این پدیده به علت افزایش حجم زنگ میلگرد و ایجاد فشار در اطراف میلگردها ایجاد میشود)
• ایجاد برآمدگی در سطح بتن (که نشان‌دهنده افزایش حجم میلگرد به دلیل خوردگی و اکسید شدن است)
نقش میلگرد در بتن چیست؟
دلایل به کارگیری میلگردها در پروژه‌های عمرانی و ساخت سازه‌ها بر کسی پوشیده نیست؛ با این وجود در ادامه به بررسی نقش میلگرد در بتن می‌پردازیم. بتنها خود بسیار مستحکم و در برابر نیروهای فشاری مقاوم هستند؛ اما، استفاده از آن‌ها به تنهایی امنیت یک ساختمان را در زمان‌های بروز زلزله و طوفان تضمین نمی‌کند، چرا که بتنها در برابر نیروهای کششی ضعف دارند و اگر تحت فشار این نیروها قرار بگیرند، به راحتی شکسته شده و باعث فروپاشی ساختمان خواهند شد.
اهمیت نقش میلگرد در بتن دقیقا در همین نقطه است که خود را مشخص می‌کند. میلگردها در برابر نیروهای کششی و برشی مقاوم بوده و نصب آن‌ها در دل بتن میتواند باعث تقویت آن شده و خاصیت شکنندگی آن را کاهش می‌دهد. به طور کلی می‌توان گفت استفاده از میلگرد در بتن و قرارگیری این دو در کنار یکدیگر باعث مستحکم سازی ساختمان در برابر تمامی نیروها خواهد شد.
به علاوه با استفاده از میلگرد درسازه‌های بتنی، دیگر نیازی به بتن‌ریزی ضخیم نخواهد بود.
معیارهای شروع خوردگی میلگرد
خوردگی آرماتور زمانی آغاز میشود که به هر دلیلی لایه انفعالی روی این مقطع را نمی‌پوشاند. شرایط زیر در شروع این مشکل دخیل هستند:
• وجود رطوبت و اکسیژن بالا در مجاورت میلگرد (این شرایط باعث میشود که لایه محافظ میلگرد دچار ضعف شود)
• تحت پوشش قرارنگرفتن کامل اطراف میلگرد توسط خمیر سیمان در هنگام بتن‌ریزی
• وجود فاصله بین بتن و میلگرد در هنگام اجرای پروژه (این فاصله میتواند باعث ایجاد فضای مناسب برای نفوذ آب و یون‌ها به میلگرد شود)
• ایجاد ترک عمیق و امتدادیافته تا سطح میلگرد در بتن (این ترک‌ها باعث نفوذ بیشتر رطوبت و مواد خورنده به سطح میلگرد خواهند شد)
• نفوذ ترکیبات اسیدی در بتن (به ویژه در مناطقی که از نمک‌های یخ‌زدایی در فصل سرما استفاده میشود، یون‌های کلرید می‌توانند وارد بتن شده و به میلگرد آسیب برسانند)
• نفوذ دی‌اکسیدکربن در بتن مرطوب
• وجود یون کلرید بیش‌ازحد مجاز در بتن
چرا میلگرد درون بتن خورده می شود؟
به صورت خلاصه علت خوردگی میلگرد را می‌توان وجود اسید یا رطوبت بالا در بتن دانست. اما، اگر بخواهیم به این موضوع نگاه دقیق‌تر و جزیی‌تری داشته باشیم با دو عامل اصلی روبه رو خواهیم شد:
1. خوردگی کلریدی
یکی از عوامل اصلی که شروع فرایند خوردگی میلگرد در بتن را به دنبال دارد، وجود کلریدهای آزاد در بتن است. از یون‌های کلرید به منظور سرعت بخشیدن در زمان ترکیب بتن استفاده میشود. البته ممکن است که این یون‌ها از محیط پیرامون نیز راهی به درون بتن پیدا کنند. این یون‌ها به شکل‌های آزاد یا غیرفعال در بتن یافت می‌شوند که البته تنها شکل آزاد آن‌ها میتواند باعث خوردگی میلگرد شود:
غیرفعال: یون‌های کلرید غیرفعال می‌توانند حاصل از پیوند شیمیایی یا فیزیکی باشند. در پیوند شیمیایی وجود C3A و واکنشی که با یون کلرید انجام می‌دهد، باعث تشکیل کلرور آلومینات کلسیم و در نتیجه غیرفعال شدن یون کلرید خواهد شد. این ترکیب در سیمان یافت میشود. همچنین ممکن است که یون‌های کلرید با هیدراتاسیون که در بتن وجود دارد، واکنش فیزیکی نشان داده و به این ترتیب از حالت آزاد خارج شوند.
فعال یا آزاد: یون‌های آزاد کلرید با نفوذ در فیلم اکسید موجود روی سطح میلگرد یا تخریب لایه محافظ و … باعث خوردگی میلگرد خواهند شد.
2. خوردگی کربنی
علت خوردگی میلگرد میتواند کربناسیون بتن هم باشد. خوردگی کربنی در اثر واکنش میلگرد با رطوبت و اکسیژن اتفاق می‌افتد. اگر بتن در معرض هوا قرار بگیرد، هیدروکسید کلسیم با رطوبت و دی اکسید کربن موجود در هوا وارد واکنش شده و اصطلاحا کربنی میشود. این کربنی شدن مقدار اسیدیته بتن را تا 8.3 کاهش می‌دهد و شرایط مطلوب را برای خوردگی میلگرد فراهم می‌آورد.
کربناسیون با مرور زمان و افزایش رطوبت پیشرفت خواهد کرد به این معنی که هرچه زمان بیشتری بگذرد، کربنی شدن گسترش بیشتری خواهد داشت. به علاوه در هوای که رطوبت نسبی دارد، کربنی شدن 50 تا 70 درصد سرعت بالاتری پیدا خواهد کرد. می‌توان گفت که محیط‌هایی که میزان رطوبت آن‌ها به صورت مداوم تغییر می‌کند و با کاهش و افزایش‌های متناوب همراه است، برای خوردگی کربنی بسیار مساعد هستند.
درست برخلاف خوردگی کلریدی، خوردگی نوع کربنی به صورت یکنواخت و کلی اتفاق می‌افتد. همچنین مواد حاصل از خوردگی کربنی میلگرد توسط بتن خورده می‌شوند. به این معنی که این خوردگی به سطح بتن فشار وارد نکرده و باعث ایجاد ترک در آن نخواهد شد، بلکه لکه‌های زنگ ایجاد می‌کند.
از دیگر تفاوت‌های این دو نوع خوردگی می‌توان به این موضوع اشاره کرد که نرخ خوردگی کلریدی بیشتر از کربنی است، اما در دراز مدت سطح مقطع میلگرد توسط خوردگی کربنی بیشتر خورده شده و قطر آن کاهش چشمگیری خواهد داشت.
انواع خوردگی میلگرد کدامند؟
عواملی که باعث خوردگی میلگرد در بتن می‌شوند، به شکل‌ها و روش‌های مختلفی میلگرد را موردتهاجم قرار می‌دهند. در ادامه به بررسی اشکال مختلف و انواع خوردگی میلگرد خواهیم پرداخت:
خوردگی شیار
این نوع از خوردگی از واکنش میان یون‌های موجود در محلول‌های اسیر شده در شیارهای کوچک بتن حاصل میشود و با گذشت زمان باعث خوردگی و زنگ زدگی میلگرد به شکل شیاری خواهد شد.
خوردگی حفره‌ای
از انواع خوردگی میلگرد می‌توان به خوردگی حفره‌ای هم اشاره داشت. این خوردگی تنها قسمت‌های مشخصی از میلگرد را هدف قرار داده و به شکل سوراخ‌های کوچکی خود را نشان می‌دهد.
مکانیزم شیمیایی خوردگی میلگرد
ابتدا به دلیل وجود عوامل متعدد اختلاف پتانسیل الکتریکی در سراسر طول میلگرد به وجود می‌آید. این موضوع باعث ایجاد پیل الکتروشیمیایی و در نتیجه ایجاد بخش‌های آندی و کاتدی خواهد شد. از طرف دیگر، آب موجود در ملات سفت‌شده سیمان وجود الکترولیت را ایفا می‌کند. این الکترولیت اتصالی بین مناطق آندی و کاتدی به وجود می‌آورد.
از یک سمت، یون مثبت فرو( ++Fe) موجود در بخش آند به محلول ورود پیدا می‌کند. از سمت دیگر، الکترون‌های آزاد که بار منفی دارند، از داخل فولاد وارد کاتد می‌شوند. سپس به الکترولیت و آب و اکسیژن می‌پیوندند. در نتیجه این پیوند یون‌های هیدروکسید (OH-) به وجود می‌آیند. قطعا می‌دانید که این یون‌ها میل ترکیبی بالایی برای پیوستن به یون‌های فرو دارند. پس از این که خود را به این یون‌ها می‌رسانند، باعث ایجاد هیدروکسید آهن می‌شوند. هیدروکسیدهای آهن هم بلافاصله بعد از اولین اکسیداسیون تبدیل به زنگ آهن خواهند شد.
میزان مجاز زنگ زدگی میلگرد در بتن
اگر میلگرد دچار زنگ‌زدگی سطحی شده باشد، استفاده از آن ممنوعیتی ندارد. حتی برخی معتقدند که وجود زنگ‌زدگی سطحی باعث افزایش چسبندگی آرماتور به بتن هم میشود. در این صورت تنها لایه قرمز، قهوه‌ای روشن یا نارنجی سطح میلگرد را می‌پوشاند؛ اما اگر این زنگ‌زدگی عمیق‌تر باشد، به هیچ‌وجه نباید از میلگرد استفاده کرد. در آیین‌نامه هم دقیقا ذکر شده که استفاده از میلگردهایی که سطحی پوسته پوسته دارند کاملا ممنوع است. از نشانه‌های خوردگی عمیق در میلگردها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
• کاهش سطح مقطع آرماتور؛
• تشکیل لایه‌ای ضخیم و غیرنرمال از اکسیداسیون روی سطح میلگرد
• وجود حفره‌هایی روی بدنه میلگرد
تاثیر پارامترهای بتن بر خوردگی میلگرد
هر عاملی که به نفوذ و انتشار یون‌های کلرید و دی اکسید کربن در دل بتن کمک کند، میتواند به صورت مستقیم یا غیرمستقیم باعث خوردگی میلگرد شود. در واقع، هرچه‌قدر هم که شرایط را کنترل کنید، باز هم پارامترهایی هستند که می‌توانند باعث بروز این مشکل شوند. از جمله پارامترهایی که مربوط به بتن است و میتواند روی نفوذ یون‌ها تاثیر بگذارد، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد :
• پوشش‌دهی کم‌‌تر از حد بتن باعث میشود که یون‌ها سریع‌تر و راحت‌تر خود را به سطح میلگرد برسانند.
• کیورینگ یا عمل‌آوری بتن باعث نفوذناپذیری آن میشود. هرچه کیورینگ بتن بهتر باشد، نفوذ یون‌ها مزاحم سخت‌تر میشود.
• گذشت زمان و افزایش عمر بتن روی سرعت انتشار یون‌ها تاثیر منفی می‌گذارد.
• دما و رطوبت موجود در بتن هم ارتباط مستقیمی با میزان و شدت انتشار یون‌ها دارد.
خواندن مقاله‌ی خوردگی فلزات چیست و راهکارهای مقابله با آن به شما جهت درک بهتر موضوع کمک خواهد کرد. جهت مطالعه بر روی لینک زیر کلیک کنید.
راه های جلوگیری از خوردگی میلگرد درون بتن
از آنجایی که خوردگی میلگرد میتواند باعث افزایش حجم آن و در نتیجه ایجاد فشار، ترک و آسیب به بتن میشود و به طور کلی مقاومت و طول عمر سازه را به مقدار چشمگیری کاهش می‌دهد، پیشگیری از ایجاد این زنگ زدگی‌ها و خوردگی‌ها بسیار با اهمیت و از نظر اقتصادی به صرفه‌تر خواهد بود. در ادامه راه‌هایی که این پدیده را به تعویق می‌اندازد یا از بروز آن به طور کلی جلوگیری می‌کنند، بررسی خواهیم کرد
1-مقاوم سازی بتن
از آنجایی که پیشگیری همیشه بهتر از درمان است، ساخت و اجرای اصولی بتن اولین و بهترین راهکار برای جلوگیری از خوردگی میلگرد به شمار می‌آید. برای این کار می‌توان راهکارهای زیر را در نظر گرفت:
- از سیمان زیاد که کمترین میزان کلراید را استفاده شود، چرا که میتواند باعث کاهش نفوذ یون‌های آزاد کلراید، کربناسیون، رطوبت و اکسیژن به سطح بتن شود.
- اجرای اصولی و پوشش‌دهی کامل بتن از دیگر نکاتی است که رعایت آن میتواند تا حد زیادی مانع از خوردگی میلگرد شود.
- استفاده از سایر مصالحی چون: خاکستر بادی، سرباره‌ها، دوده سیلیسی و غیره به جای سیمان نیز میتواند با کوچک کردن و بستن حفره‌های داخل بتن عامل تأثیرگذاری به شمار رود.
2- پوشش دهی میلگرد با پودر
با استفاده از اعمال پودرهای خشک به روش‌های مختلف روی سطح میلگرد می‌توان آن را محافظت کرد. این پودرها می‌توانند: اورتان، آکریلینک پلی استر، نایلون و اپوکسی باشند. در ادامه در مورد اعمال پودر اپوکسی بیشتر توضیح خواهیم داد.
روکش اپوکسی مانند یک لایه عایق روی سطح میلگرد را پوشانده و آن را از خطر زنگ زدگی حفظ می‌کند. این روکش در کارخانجات و کارگاه‌ها بر سطح میلگرد اعمال میشود. به این منظور ابتدا سطح میلگرد را در چندین مرحله پاکسازی و تمیز می‌کنند و سپس آن را در کوره‌های مذاب قرار داده و تا دمای مشخصی گرم می‌نمایند. بعد از این میلگرد به اندازۀ کافی داغ شد، آن را خارج و پودر اپوکسی را روی سطح آن اسپری می‌کنند و به این ترتیب روکش اپوکسی کاملا روی میلگرد اعمال و تثبیت میشود.
از مزایا و معایب پوشش دهی میلگرد با اپوکسی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- دی الکتریک بودن پوشش اپوکسی اجازه نفوذ یون کلراید را به داخل میلگرد نمی‌دهد.
- لایه اپوکسی با قدرت بالایی به میلگرد می‌چسبد و بعد از خوردگی میلگرد نیز از آن جدا نمی‌شود.
- این پوشش بسیار منعطف است و به میلگرد اجازه خم شدن و شکل‌دهی را می‌دهد.
- لایه اپوکسی به شدت آسیب پذیر است و احتمال سوراخ شدن آن در هنگام آرماتوربندی، شکل‌دهی به میلگرد، حمل و نقل، بتن‌ریزی وغیره بسیار زیاد است.
- پوشش دهی میلگرد با روکش اپوکسی بسیار هزینه بر است.
از میلگردهای اپوکسی برای افزایش استحکام بتن در برابر خوردگی استفاده نمایند. به طور کلی برای تولید میلگرد اپوکسی از میلگرد معمولی (آجدار و ساده) استفاده می کنند و بر روی پوششی قرار می دهند. برای آشنایی بیشتر با میلگرد اپوکسی، می‌توانید مقاله‌ی میلگرد اپوکسی چیست چه کاربردهایی دارد را مطالعه کنید.
3- پوشش دهی میلگرد با روغن
در این روش سطح میلگرد را با لایه نازکی از انواع روغن یا گریس پوشش داده و به این ترتیب مانع از خوردگی میلگرد در بتن خواهند شد.
4-رنگ کردن میلگرد
رنگ آمیزی سطح میلگرد به عنوان ساده‌ترین و کم هزینه‌ترین راهکار مورد استفاده قرار می‌گیرد.
5-گالوانیزاسیون میلگرد
به منظور جلوگیری از خوردگی میلگرد، می‌توان سطح آن را با یک لایه عنصر روی پوشش داده و به اصطلاح میلگرد گالوانیزه تولید کرد. میلگردهای گالوانیزه به خوبی در برابر کربناسیون مقاومت می‌کنند و دچار خوردگی نمی‌شوند؛ اما، در برابر یون‌های کلرید آزاد نسبت به میلگردهای اپوکسی دوام کمتری دارند.
این میلگردها می‌توانند 15 سال عمر کرده و سازه را در مقابل نیروهای کششی و برشی محافظت کنند. البته به شرطی که پوشش گالوانیزه آن‌ها از کیفیت و ضخامت کافی برخوردار باشد.
میلگردهای مقاوم به خوردگی
میلگردهای زیر در برابر خوردگی مقاومت بالایی از خود نشان می‌دهند:
• میلگردهای تولیدشده از استیل یا فولادضدزنگ
• میلگردهای تولیدشده از فولاد گالوانیزه
متاسفانه این نوع میلگردها قیمت بالایی دارند و استفاده از آن‌ها در پروژه‌های داخلی توجیه اقتصادی ندارد. در مقابل، میلگردهایی از جنس آلیاژهای کربنی در ساخت سازه‌ها مورداستفاده قرار می‌گیرند که میزان مقاومت آن‌ها در برابر خوردگی بسیار پایین است.
جمع بندی
در این روش سطح میلگرد را با لایه نازکی از انواع روغن یا گریس پوشش داده و به این ترتیب مانع از خوردگی میلگرد در بتن خواهند شد.
از میلگردها به منظور جبران ضعف بتن در برابر نیروهای خمشی و برشی استفاده میشود. میلگردها می‌توانند مقاومت سازه‌های بتنی را افزایش دهند؛ اما، به شرطی که دچار خوردگی نشوند. خوردگی میلگرد در بتن به دلایل مختلفی اتفاق می‌افتد که مهم‌ترین آن‌ها کربنی شدن بتن یا وجود یون‌های کلرید آزاد در آن است که این خوردگی خود را به دو صورت شیاری یا حفره‌ای نشان می‌دهد.
به منظور جلوگیری از خوردگی این مقطع فولادی می‌توان از روش‌هایی چون: پوشش دهی با پودر، روغن یا رنگ استفاده کرد. همچنین گالوانیزاسیون میلگرد نیز به عنوان یکی از راه‌های جلوگیری از زنگ زدگی میلگرد مورد استفاده قرار می‌گیرد.
شرکت بازرگانی آراد آهن برترین مرکز فروش میلگرد کارخانه‌جات معتبر ایران مانند:اصفهان،سرمدابرکوه،ظفربناب و…. بهترین قیمت میلگرد را به شما مشتریان عزیز ارائه می‌نمایید. جهت مشاهده قیمت های میلگرد تمامی کارخانه‌جات فولادی کشور به جدول قیمت میلگرد مراجعه نمایید . همچنین جهت دریافت مشاوره رایگان با شماره 34055-031 تماس بفرمایید.
سوالات متداول
1. چرا خوردگی میلگرد در بتن مهم است؟
خوردگی میلگرد باعث ضعف و تخریب بتن میشود و طول عمر سازه را کاهش می‌دهد.
2. علائم اولیه خوردگی میلگرد در بتن چیست؟
لکه‌های سفید، ترک‌خوردگی بتن، برآمدگی سطح بتن و پوسته‌پوسته شدن آن از علائم اولیه خوردگی هستند.
3. مهم‌ترین عامل ایجاد خوردگی میلگرد چیست؟
رطوبت و یون‌های خورنده مانند کلریدها و دی‌اکسیدکربن مهم‌ترین عوامل خوردگی میلگرد هستند.
4. چرا میلگرد در بتن نیاز به محافظت دارد؟
میلگرد به دلیل ترکیب با بتن، در معرض خورندگی قرار می‌گیرد و باید محافظت شود تا سازه مقاوم بماند.
5. چگونه می‌توان از خوردگی میلگرد جلوگیری کرد؟
استفاده از پوشش‌های محافظ مانند اپوکسی، گالوانیزه کردن میلگرد و مقاوم‌سازی بتن از روش‌های جلوگیری از خوردگی هستند.
6. میلگرد گالوانیزه چه کاربردی دارد؟
میلگرد گالوانیزه با پوشش لایه‌ای از روی، مقاومت بالاتری در برابر خوردگی دارد و در مناطق مرطوب یا صنعتی استفاده میشود.
7. خوردگی میلگرد به چه صورت اتفاق می‌افتد؟
خوردگی میلگرد به‌صورت یک فرایند الکتروشیمیایی در حضور رطوبت، اکسیژن و یون‌های مختلف رخ می‌دهد.
8. میلگرد اپوکسی چه مزایایی دارد؟
میلگرد اپوکسی پوشش مقاوم در برابر خوردگی دارد و از نفوذ یون‌ها و رطوبت به داخل بتن جلوگیری می‌کند.
9. آیا استفاده از سیمان مقاوم در برابر خوردگی میتواند کمک‌کننده باشد؟
بله، استفاده از سیمان‌های مقاوم مانند سیمان پرتلند ضدسولفات میتواند از بروز خوردگی جلوگیری کند.
10. میلگرد فولاد ضدزنگ چه ویژگی‌هایی دارد؟
میلگرد فولاد ضدزنگ در برابر خوردگی و زنگ‌زدگی بسیار مقاوم است و معمولاً در پروژه‌های حساس مانند مناطق ساحلی استفاده میشود.
قدئی قابل مطالعه بود توصیه میشود در مقالات منابع اقتباس را اشاره بفرمایید
سپاس از شما جناب سیان
حتما پیشنهاد شما را به واحد تولید محتوا ارجاع خواهیم داد.