خوردگی میلگرد در بتن

بتن ماده ای است که به تنهایی از مقاومت فشاری نسبتا خوبی برخودار است اما در برابر تنش کششی بسیار ضعیف می باشد. به همین دلیل برای جبران این نقص ....

خوردگی میلگرد در بتن

بتن ماده ای است که به تنهایی از مقاومت فشاری نسبتا خوبی برخودار است اما در برابر تنش کششی بسیار ضعیف می باشد. به همین دلیل برای جبران این نقص ما می توانیم از میلگرد های فولادی در ساخت آن استفاده کنیم. بتن مسلح نیز از ترکیب بتن و میلگرد می باشد و قسمت اعظم سازه های ساختمانی را تشکیل می دهد. به طور کلی عمر این بتن های مسلح پنجاه تا صد سال تخمین خورده است. سازه هایی هم وجود دارند که زودتر از پنجاه سال تخریب که زود تر از پنجاه سال تخریب می شوند. از مهم ترین عواملی که سبب تا بتن های مسلح عمر کمتری داشته باشند،  خوردگی آرماتور های بتن مسلح می باشد. از آن جایی که بتن در شرایط محیطی قلیایی قرار بگیرد سبب خوردگی می شود به همین دلیل باید توجه نمود تا نفوذ کلرید در بتن صورت نگیرد، نفوذ کلرید در بتن سبب می شود تا سطح میلگردها دچار خوردگی شود. خوردگی آرماتورهای بتن سبب می شود تا استحکام مکانیکی آرماتورها از بین رود؛ همچنین خوردگی بتن ها سبب می شود تا حجم آرماتورها زیاد شود و ترک هایی در سطح بتن ایجاد شود. شما عزیزان می توانید برای تهیه انواع میلگرد آجدار و ساده با کیفیت بالا و قیمت مناسب به آهن پویا بپیوندید. 

راه های جلوگیری از خوردگی میلگرد:

خوردگی در بتن سبب می شود تا استحکام سازه ها از بین برود و همچنین در مواد نیز سبب تخریب ساختمان خواهد شد. یون کلرید از منابع مختلفی است که می تواند وارد بتن شود و خوردگی در میلگرد ها به وجود آید. یون کلرید در مناطق آب و هوایی که نزدیک به دریا می باشد، احتمال خوردگی را افزایش می دهد. شن و ماسه ی مصرفی در بتن ها نیز می تواند احتمال خوردگی را بیشتر افزایش دهد. شن و ماسه ها ممکن است به نمک، کلرید، سدیم باشد که گاهی برای گیرش بهتر بتن از آن استفاده می شود. اما این شن و ماسه ها دارای یون می باشد و خوردگی میلگرد ها را افزایش می دهد.

پارامترهای دیگری در ایجاد خوردگی آرماتورها وجود دارد که می توان به نسبت یون های هیدروکسید، هاش محلول درون حفره های بتن، میزان کلرید درون بتن، کیفیت بتن، ترکیبات سیمان، ترکیب مواد افزودنی به بتن، پتانسیل خود آرماتورها، واکنش های آندی و کاتدی آرماتور ها نیز اشاره کرد. کوچک ترین تغییر د ترکیب شیمیایی فولاد سبب خوردگی می شود و یا می تواند مقاومت فولاد را تحت تاثیر قرار دهد. شرایط محیطی نیز در روند خوردگی آرماتور تاثیر گذار است. شرایط آب و هوایی خشک و آب و هوای مرطوب در میزان خوردگی و مقاومت بتن مسلح تاثیر عمده ای بر خوردگی می گذارد. 
 

نقش کلر در خوردگی میلگرد چگونه است؟

هیدارته شدن میلگرد در اثر قرار گرفتن کنار سیمان به سرعت لایه ای غیرفعا از اکسید را تشکیل می دهد که این لایه به سطح زیرین فولاد چسبیده و در برابر آن واکنش نشان می دهد. به عبارتی واکنش آب اکسیژن و فولاد منجر به خوردگی و زنگ زدگی خواهد شد. لایه ی ایجاد شده ای که بر اثر این واکنش به دست می آید لایه ای خنثی یا همان (غیرفعال) است. 
PH ایجاد شده از این واکنش مربوط به اندازه ی غیر مناسب آب می باشد. بنابراین سطح میلگردهای فولادی را اکسید برداشته و دچار خوردگی می شود.

دو شرط لازم برای آنکه خوردگی در فولاد اتفاق بیفتد عبارت است از: 

1-    اکسیژن کافی وجود داشته باشد.
2-    رطوبت کافی برای واکنش خوردگی فراهم باشد و نکته اساسی اینجاست که برای واکنش خوردگی، حتما باید لایه غیرفعال سوراخ شود.

اکنون یون های کلرید سطح فولاد را فعال می کنند و ابتدا یک آند بوجود می آورند و سپس سطح خنثی ساز به صورت کاتد عمل می کند. توجه داشته باشید آنجا که سطح آند کوچکتر نسبت به سطح بزرگ کاتد بنظر می آید، شدت خوردگی آند بسیار بیشتر از کاتد است.
فراموش نکنید که نقاط آند و کاتد بر روی یک سطح ایجاد نمی شود بلکه بر روی دوسطح متفاوت ایجاد می شود.

مکانیزم های شیمیای خوردگی میلگرد:

اختلاف پتانسیل الکتریکی در امتداد طول میلگرد فولادی در بتن سبب خوردگی خواهد شد. که در اینجا یک پیل الکترو شیمیایی بوجود می آید و مناطق کاتدی و آندی بوجود خواهد آمد. در این جریان با خمیر سفت شده ی سیمان ترکیب می شود و یون مثبت fe++ وارد محلول می شود.
در میان الکترون های آزاد با فشار منفی از میان فولاد عبور پیدا می کند و به کاتد می رسد. در واقع وارد الکترولیت شده و آب و اکسیژن با یکدیگر ترکیب شده و یون های هیدوکسید بوجود خواهند آمد. در این جریان هیدروکسید به وجود خواهد آمد که این هیدورکسید همان فرآیند اکسیداسیون آهن (زنگ زدگی می باشد). 
از عمده ترین مسائلی که در ساختمان سازی با آن مواجه هستیم خوردگی میلگرد در بتن ها می باشد. خوردگی میلگردها بیشتر به خاطر مناطق آب و هوایی می باشد. خوردگی میلگرد در بتن باعث ایجاد و ترک در بتن ها می شود که این خوردگی باعث بروز پدیده ی کربناتاسیون خواهد شد. در این فرآیند شیمیای یون کلرید به میلگرد نفوذ می کند و شدت یافته تا در نهایت سبب ترک خوردن و ریختن سازه می شود. خوردگی میلگرد در بتن از طریق یون های آزاد کرید مضر هستند. اما همه ی یون های کلرید به صورت آزاد نیستند و در صورت قرار گرفتن در شرایط آب و هوایی دچار تغییرات شیمیایی نخواهند شد. بخشی از یون های کلرید با محصولات دچار فرآیند هیدراتاسیون سیمان می شوند که در این فرآیند، پیوندی فیزیکی و شیمیایی می باشد.

پیوند شیمیایی بتن و فولاد:

فرآیند هیدراتاسیون که یک پیوند کوالانسی می باشد یون کلرید دچار تغییرات شیمیای و فیزیکی خواهد شد. در صورت ترکیب ماده ی کلرید با تغییرات شیمیای و فیزیکی کلرو آلومینات کلسیم تشکیل می شود. و در این ترکیب شیمیایی یون کلرید به صورت غیرفعال درمی آید.

عوامل قلیایی بودن بتن:

عوامل شیمیایی موثر بر قلیایی شدن بتن به دلیل وجود یک قشر میکروسکوپی است که در سطح فولاد ایجاد می شود. بتن نیز درجه ی قلیایی بالایی دارد و این درجه ی بالا ناشی از ایجاد هیدروکسید کلسیم و قلیایی ها ی سدیم و پتاسیم در هیدراتاسیون سیمان می باشد. اگر PH  محیط اطراف 13 تا 14 باشد اکسید میکروسکوپی تشکلیل شده بر سطح فولاد به صورت مانعی برای انحلال و متلاشی شدن فولاد می شود. در این صورت زنگ زدگی و خوردگی به صفر می رسد حتی اگر شرایط آب و هوایی به گونه ای باشد که درصد رطوبت و زنگ زدگی بالا باشد.