زمانی که بار محیطی بر سازه های بتنی از توانایی آنها برای مقاومت در برابر بارهای محیطی فراتر می‌رود، سازه ها خراب می‌شوند. برای جلوگیری از خوردگی، می‌توان با افزایش توانایی سازه برای مقاومت در برابر محیط و یا کاهش شدت محیط، اقدام کرد. خوردگی تنها به محیط مرتبط نیست؛ زیرا عوامل دیگری مانند خستگی، چرخه های انجماد و ذوب و غیره وجود دارند که می‌توانند خوردگی را به وجود آورند. در ادامه مقاله، با دیگر عوامل خوردگی و روش‌های پیشگیری از آن آشنا خواهید شد.
اگر در مرحله طراحی سازه های بتنی اثرات خوردگی را در نظر بگیریم و تصمیمات صحیح را قبل از ساخت و ساز بگیریم، می توانیم ساختمان ها را برای ماندگاری بلند مدت حفظ کنیم. خوردگی فولاد در بتن در محیط های خورنده، مانند هتل ها و استراحتگاه های ساحلی، استوایی یا بیابانی که دما و نمک بالا دارند، تسریع می شود. خوردگی فولاد تقویت کننده ناشی از نمک در سازه های بتنی، یکی از دلایل اصلی است که سازمان های ساخت و ساز و حمل و نقل هر ساله میلیاردها دلار برای بازسازی زیرساخت های بتنی در حال خوردگی هزینه می کنند.
منظور از خوردگی بتن چیست؟
خوردگی بتن ناشی از واکنش های شیمیایی در بتن و آرماتورها است. محیط قلیایی با pH بالا نقش مهمی در حفاظت از میلگردها دارد و کاهش آن می تواند منجر به زنگ زدگی میلگردها در بتن و افزایش حجم آنها شود که به ترک خوردگی بتن منجر می شود. در این شرایط، مجاورت بتن ترک خورده با عوامل مخرب جوی باعث کاهش استحکام سازه می شود. یکی دیگر از عوامل خوردگی بتن، واکنش هایی است که در اثر تماس بتن با یون های فعال کلسیم و کلرید ایجاد می شود. در این پدیده، یون ها با گازهای جوی و رطوبت هوا واکنش می کنند و ترکیبات شیمیایی پیچیده ای را تشکیل می دهند که تاثیرات مخربی بر روی بتن دارند. در صورت ادامه تماس بتن با عوامل مخرب محیطی، خواص شیمیایی سیمان کاهش می یابد و قابلیت تحمل خمش در بتن کاهش می یابد.
خوردگی بتن چگونه اتفاق می افتد؟
ما همیشه تمایل داریم که بتن را غیرقابل نفوذ نگه داریم تا از تخریب جلوگیری کنیم، اما همانطور که در مورد سایر مصالح ساختمانی رخ می‌دهد، بتن نیز در طول زمان دچار خرابی می‌شود. پدیده خوردگی ممکن است به دلایل مختلفی رخ دهد، اما بیشتر به دلیل ترکیب بتن و میلگردهای فولادی درون آن و شرایط محیطی اطراف است که خوردگی در سطح بتن رخ می‌دهد. تعمیر و ترمیم بتن، بر اساس علل علمی این پدیده تمرکز دارد و هدف آن کاهش خطر مشکلات آینده است.
بررسی کيفيت بتن مستحکم در مقابل خوردگی ميلگردها
روش‌های مختلفی برای تعیین مقاومت بتن در برابر خوردگی میلگردها وجود دارد. هر آزمایش و روش پیشنهادی به یک پارامتر خاص توجه دارد. این مجموعه شامل آزمایش‌های ساده تا پیچیده و گران قیمت است. آزمایش‌های دقیق و معتبر معمولاً هزینه و زمان بیشتری نیاز دارند. افراد معمولاً به دنبال آزمایش‌های ساده، ارزان و سریع هستند، اگرچه این آزمایش‌ها ممکن است دقت کمتری داشته باشند. آزمایش‌های مستقیم که به طور مستقیم به مسئله به مسئله خوردگی ميلگردها می پردازند. از طرفی، آزمایش‌های غیرمستقیم معمولاً غیرمعتبر تلقی می‌شوند، اما در دنیای واقعی کاربرد زیادی دارند.
روش های ترمیم بتن آسیب دیده در اثر خوردگی بتن
خوردگی آرماتور در بتن یک مشکل جهانی است که باعث ایجاد مسائل اقتصادی، زیبایی شناختی و کاربری می‌شود. اما اگر در مرحله طراحی این اثرات را در نظر بگیریم و تصمیمات مناسبی قبل از ساخت و ساز بگیریم، می‌توانیم به طور قابل توجهی از بروز این مشکلات در سازه‌های بتنی جلوگیری کنیم و ماندگاری آنها را بالا ببریم. برنامه‌ریزی برای کنترل و کاهش خوردگی میلگرد در بتن مزایای زیادی دارد. اولین مزیت آن افزایش عمر سازه است. همچنین، کاهش زمان و هزینه‌های تعمیر و نگهداری نیز یک مزیت دیگر است. علاوه بر این، اگر تعمیر و نگهداری از سازه‌های بتنی کاهش یابد، می‌تواند عمر مفید سازه را افزایش داده و پایداری زیست محیطی آن را بهبود بخشد.
راهکار سنتی ترمیم خوردگی میلگرد در بتن
ابتدا بتن ترک خورده را از روی میلگرد تا عمق 20 تا 30 میلی متر جدا می کنند تا آرماتور خورده کاملاً نمایان شود و بتن آلوده از فولاد خارج شود. سپس تمام مواد خورده شده جدا می شود و فولاد آسیب دیده تعمیر یا تعویض می شود، سپس ملات تعمیر بتن روی سطح اعمال می شود. بتن مورد استفاده برای ترمیم خوردگی میلگرد با پلیمرها اصلاح می شود تا مقاومت در برابر چسبندگی و نفوذ آلاینده ها را بهبود بخشد.
اگرچه با روش مذکور ترمیم قسمت خوردگی بتنی بهبود می یابد، اما سایر نواحی که تحت تأثیر خوردگی قرار می گیرند ممکن است از چشم پیمانکار یا مهندس سازه پنهان بماند و تخریب سریع نواحی اطراف ممکن است منجر به وقوع مجدد خرابی در عرض 3 تا 5 سال شود.
محدودیت قابل توجه تعمیر خوردگی میلگرد در بتن با این روش این است که برای رفع مشکل باید مقدار زیادی بتن سالم را حذف کنید که باعث ایجاد سر و صدای زیادی می شود و زندگی ساکنان ساختمان را مختل می کند.
حفاظت کاتدی (CP)
حفاظت کاتدی (CP) یک جایگزین مناسب برای ترمیم قدیمی خوردگی بتن است. این روش یک تکنیک است که جریان الکتریکی کمی از طریق بتن به آرماتور فولادی ارسال می‌شود تا از زنگ زدگی فولاد جلوگیری کند. مزیت این روش، کاهش قابل توجهی در حذف بتن است و تنها نیاز به ترمیم لایه‌های بتنی است.
با استفاده از این روش، خوردگی آرماتور در بتن به طور دائم کنترل می‌شود. این سیستم که به عنوان تکنیک الکترومکانیکال شناخته می‌شود، می‌تواند بتن آلوده به کلرید را تمیز کند.
برای داشتن یک سیستم حفاظت کاتدی پایدار و کارآمد، انتخاب و نصب صحیح سیستم آند بسیار مهم است. انتخاب و قرار دادن نادرست سیستم آند می‌تواند منجر به عملکرد ضعیف و کاهش قابل توجه عمر حفاظت کاتدی (CP) شود.
روش های جلوگیری از خوردگی بتن
- تعمیر خوردگی بتن با ملات پلیمری اصلاح شده
- تعمیر خوردگی بتن با تزریق سیمان
- تعمیر خوردگی بتن با تزریق گرانشی
- تعمیر خوردگی بتن با پوشش آب بندی
- تعمیر خوردگی بتن با شاتکریت
- ترمیم خوردگی بتن با کمک افزودنی های بتن
کلام آخر
خوردگی یکی از اتفاقات طبیعی است که ممکن است در همه ساختمان‌ها رخ دهد. این اتفاق هنگامی رخ می‌دهد که میل گرد آهنی یا فولادی که درون سازه‌ها وجود دارد زنگ زده و به مرور زمان فرسوده می‌شود. خوردگی بتن به واکنش‌های شیمیایی از بین رفته و تخریب شده می‌گویند. این خوردگی باعث از بین رفتن بتن می‌شود و به مرور زمان به پودر تبدیل می‌شود و محیط اسیدی را ایجاد می‌کند.
همچنین این امر باعث می‌شود که به دیگر اجزای ساختمان آسیب وارد کند. کلمه خوردگی به فعل و انفعالاتی گفته می‌شود که تغییر زودرس بتن‌ها را ایجاد می‌کند و باعث کاهش حجم فولاد‌های استفاده شده در ساختمان و سازه می‌شود. در نتیجه، طول عمر ساختمان را تخریب می‌کند و اگر به موقع مراقبت نشود، معمولاً با هزینه‌های بالا و بیهوده مواجه می‌شویم. این فرآیند به عنوان سرطان بتن شناخته می‌شود و باعث می‌شود حتی سنگدانه‌ها واکنش قلیایی را تجربه کنند و به تدریج ساختمان‌ها تخریب شوند.
