خوردگی میلگرد یکی از شایع‌ترین پدیده‌ها در سازه‌های بتنی مسلح است که به دلیل رطوبت زیاد رخ می‌دهد. بتن مسلح یا بتن آرمه، به ترکیب بتن و آرماتور گفته می‌شود که پایه و اساس سازه‌های بتنی است. خوردگی آرماتور در این سازه‌ها موجب بروز ترک در بتن و کاهش طول عمر ساختمان می‌شود. این پدیده در مناطق مرطوب، ساحلی و گرم بیشتر از سایر مناطق رخ می‌دهد و مهمترین دلیل آن وجود یون‌های آزاد کلرید است. پدیده کربناتاسیون- نفوذ دی‌اکسیدکربن به داخل بتن- یکی دیگر از عوامل مهم در خوردگی آرماتور و زنگ‌زدگی میلگرد محسوب می‌شود.
یون‌های کلرید به سه شکل در ترکیب بتن وجود دارند. اگر یون‌های کلرید با ترکیبات هیدراسیون، پیوند شیمیایی و فیزیکی برقرار کنند، غیرفعال می‌شوند و تأثیر منفی روی میلگردها ندارند. یون‌های آزاد کلرید هیچ‌گونه پیوند شیمیایی یا فیزیکی ندارند و به‌صورت آزادانه در ترکیب بتن باقی می‌مانند و در نهایت موجب خوردگی آرماتور، ترک‌خوردگی بتن و از بین رفتن سازه می‌شوند. در ادامه به تأثیر یون‌های آزاد کلرید در خوردگی میلگرد می‌پردازیم.
عوامل فیزیکی و شیمیایی مؤثر در جلوگیری از خوردگی میلگرد
خوردگی میلگرد به دلیل عدم وجود پوشش کافی و مناسب ایجاد می‌شود. در سازه‌های بتنی، بتن همانند یک لایه محافظ عمل کرده و از میلگردها در مقابل نفوذ رطوبت، آب و مایعات آلاینده محافظت می‌کند. علاوه‌براین میزان زیاد PH در بتن موجب به وجود آمدن یک لایه نازک اکسید روی سطح فولادی میلگردها می‌شود و آنها را از زنگ‌زدگی و خوردگی حفظ می‌کند.
معمولا برای جلوگیری از زنگ‌زدگی آرماتورهای تعبیه شده در بتن، شرایط محافظت شده‌ای ایجاد می‌شود و اقدامات جانبی صورت می‌گیرد. این محافظت به شکل فیزیکی و شیمیایی است.
-
عامل شیمیایی محافظت از میلگرد
در بتن تازه، یک لایه میکروسکوپی روی سطح فولاد ایجاد می‌شود که از خوردگی میلگرد جلوگیری می‌کند. این لایه محافظتی به دلیل محیط قلیایی بتن ایجاد می‌شود. در واقع در بتن ترکیبات قلیایی سدیم، پتاسیم و هیدروکسید کلسیم در هیدراتاسیون سیمان ایجاد می‌شود که موجب به‌وجود آمدن شرایط قلیایی و حفاظت از آرماتورد در مقابل خوردگی می‌شوند.
در این شرایط، PH بالای اطراف میلگرد که حدود 13 تا 14 است، یک لایه اکسید میکروسکوپی در اطراف فولاد پدید می‌آورد که همانند مانعی در برابر زنگ‌زدگی، خوردگی و آسیب به میلگردها عمل می‌کند. حتی اگر سایر عوامل تسریع کننده خوردگی آرماتور در محیط وجود داشته باشند، با این لایه محافظ امکان زنگ زدن و خورده شدن میلگرد غیرممکن است.
-
عامل فیزیکی محافظت از میلگرد
پوشش بتنی روی میلگردها، عامل دیگری است که از آنها در مقابل خوردگی محافظت می‌کند. این پوشش به‌صورت فیزیکی نقش حفاظت از آرماتورها را به‌عهده دارد و مانع نفوذ عوامل مخرب محیطی مانند کلرید و دی‌اکسید کربن به میلگردها می‌شود. ضخامت و کیفیت پوشش بتنی دو عامل مؤثر در به تأخیر انداختن خوردگی میلگرد هستند.
حالت‌های مختلف یون کلرید در بتن
یون‌های آزاد کلرید یکی از مهمترین عوامل در خوردگی میلگرد هستند. همانطور که قبلا ذکر شد، یون‌های کلرید در بتن وجود دارند اما همه آنها آزاد نیستند و برخی از آنها دارای پیوندهای شیمیایی و فیزیکی می‌باشند. یون‌های کلرید به سه شکل در ترکیب بتن یافت می‌وند.
-
پیوند شیمیایی
C3A یکی از محصولات هیدراتاسیون است که می‌تواند با یون‌های کلرید پیوند شیمیایی برقرار کرده و آنها را به یون غیرفعال تبدیل کند. در ترکیب C3A با یون‌های کلرید، کلروآلومینات کلسیم ایجاد می‌شود که تأثیر منفی یون‌ها را در خوردگی آرماتور خنثی می‌کند.
بنابراین توصیه می‌شود که از به‌کار بردن سیمان پرتلند نوع 5 و سیمان‌های ضدسولفات در سازه‌های بتنی اجتناب کنید، زیرا در این سیمان‌ها میزان C3A کم است و در نتیجه یون‌های کلرید و C3A به میزان کمتری با یکدیگر پیوند برقرار می‌کنند. در نتیجه یون‌های آزاد کلرید به سطح میلگرد رسیده و احتمال خوردگی میلگرد بیشتر می‌شود.
-
پیوند فیزیکی
در این حالت، یون‌های کلرید موجود در ترکیبات بتنی با محصولات هیدراتاسیون، پیوند فیزیکی برقرار می‌کنند. در نتیجه این پیوند، یون‌های کلرید غیرفعال می‌شوند و اثر مخرب خود را روی آرماتورها از دست می‌دهند.
-
یون‌های کلرید آزاد
برخی از یون‌های کلرید هیچ‌گونه پیوندی برقرار نمی‌کنند و آزادانه در ترکیب بتن باقی می‌مانند. این یون‌ها عوامل اصلی در خوردگی آرماتور هستند.
دلایل خوردگی میلگرد
خوردگی میلگرد در بتن مسلح، یک فرایند الکتروشیمیایی است. عوامل گوناگونی از قبیل حرارتی، فیزیکی، شیمیایی و میکروبیولوژیکی می‌توانند در این فرایند دخیل باشند. عوامل الکتروشیمیایی که می‌توانند در خوردگی آرماتور نقش داشته باشند عبارتند از استفاده از دو فلز متفاوت در بتن مسلح و تشکیل پیل‌های متمرکز.
پیل‌های خوردگی زمانی ایجاد می‌شود که از دو فلز متفاوت در بتن استفاده شود یا در ویژگی‌های سطحی فولاد اختلاف زیادی وجود داشته باشد. در این صورت یکی از فلزها، آند و دیگری کاتد می‌شود و خوردگی میلگرد رخ می‌دهد.
علاوه‌بر این اگر یون‌های موجود در بتن دچار تفاوت تمرکز شوند، پیل‌های متمرکز ایجاد می‌شود و موجب خوردگی آرماتور می‌گردند. به عنوان مثال اگر یون‌های قلیایی، کلراید و اکسیژن ایجاد شود، این یون‌ها و الکترون‌ها در سطح فولاد تشکیل آند و کاتد می‌دهد. حرکت الکترون‌ها و یون‌های بین دو بخش فولاد که در پتانسیل الکتروشیمیایی اختلاف دارند، موجب بروز خوردگی می‌شود.
تأثیر حمله کلریدی در خوردگی میلگرد
هنگامی که میلگرد در سیمان هیدراته قرار می‌گیرد، لایه اکسیدی غیرفعالی روی سطح میلگرد ایجاد می‌شود که از فولاد در مقابل رطوبت و اکسیژن محافظت می‌کند. این لایه تأثیر به‌سزایی در جلوگیری از خوردگی آرماتور و زنگ‌زدگی آن دارد. این لایه محافظ در صورتی‌که میزان PH زیاد باشد، باقی می‌ماند اما اگر PH کم شود، لایه اکسیدی از بین رفته و فولاد خورده می‌شود.
حال اگر اکسیژن و رطوبت در محیط باشد، بعد از آسیب رسیدن به لایه محافظ، یون‌های کلرید فولاد فعال می‌شوند و خوردگی در محل رخ می‌دهد. در این حالت لایه محافظ به صورت کاتد و یون‌های سطح فولاد به صورت آند عمل می‌کنند و به علت کوچل بودن سطح آند نسبت به سطح کاتد، خوردگی در محل کاتد زیاد می‌شود.
برای خرید یونولیت سقفی با قیمت مناسب از این صفحه دیدن فرمایید!
نتیجه‌گیری
خوردگی میلگرد یکی از پدیده‌های شایع در سازه‌های بتنی است که به دلیل نفوذ رطوبت یا اکسیژن به سطح آرماتورها ایجاد می‌شود. زنگ‌زدگی و خوردگی آرماتورها می‌توانند موجب ترک خوردن بتن و کاهش عمر سازه و در نهایت ریزش آن شوند. از جمله مهمترین عوامل ایجاد خوردگی در فولاد، وجود یون‌های آزاد کلرید است. این یون‌ها در ترکیب بتن وجود دارند، اما اگر آزاد و فعال باشند می‌توانند موجب خوردگی میلگرد و زنگ‌زدگی آرماتورها شوند.
