منظور از اثر زنگ زدگی روی بتن چیست؟
زنگ زدگی میلگرد در بتن یک مشکل رایج در ساخت و ساز است که معمولاً اکسیداسیون نامیده می شود و هنگامی که میلگرد ها درون بتن قرار می‌گیرند، اتفاق می افتد. اگر این زنگ زدگی در میلگرد که خود نوعی مقطع فولادی است اتفاق افتد، به آن زنگ زدگی میلگرد گفته می شود. این مشکل زمانی اتفاق می افتد که میلگرد ها با خاک، آب یا هوا در تماس قرار بگیرند و خوردگی و زنگ زدگی در آن ها ایجاد شود.زنگ زدگی میلگرد ممکن است به بتن منتقل شود و باعث کاهش کیفیت و استحکام آن شود.
آنچه در این مقاله می‌خوانید
آیا میلگرد در بتن زنگ میزند؟
در واقع اصطلاح زنگ زدگی میلگرد به معنی تشکیل لایه زنگ زده روی سطح میلگرد می باشد. این لایه روی میلگرد تشکیل شده و معمولا به دلیل تماس مستقیم میلگرد با عوامل محیطی نظیر رطوبت، هوا و شرایط آب و هوایی دچار خوردگی می شود.
علل اصلی زنگ زدن فولاد در بتن
مهمترین علت اصلی برای زنگ زدگی میلگرد فولاد در بتن، نمک است. به این صورت که اگر میلگرد در نزدیکی محیط دریایی در معرض آب نمک یا نمکهای چرب کننده باشد باعث خوردگی وزنگ زدگی میلگرد میشود بنابراین یونهای کلرید که در بتن وجود دارد عامل اصلی بر زنگزدگی میلگرد است که باعث منبسط شدن میلگرد وخرابی آن میشود.
از دیگرعلل میتوان به موارد زیر اشاره کرد :
- زمانیکه خمیر سیمان در هنگام بتن ریزی اطراف میلگردها را کاملا پر نکند و لایه محافظ تشکیل نشود.
- اگر در زمان اجرا بین میلگرد و بتن فاصله ایجاد شود و یا ترک عمیقی بوجود آید که تا امتداد میلگرد ادامه پیدا کند.
- در صورتیکه لایه ی محافظ با نفوذ عوامل اسیدی از بین برود.
- کربناته شدن سیمان در اثر نفوذ کربن دی اکسید که باعث می شود محیط قلیایی اطراف میلگرد از بین برود و فولاد خورده شود.
- محیط بتن متفاوت باشد یعنی قسمتی از آن در معرض رطوبت و قسمتی در معرض خشک شدگی و ترشدگی.
- غلظت نمک های نفوذ یافته به بتن متغیر باشد.
- پوشش روی میلگردها ضخامت قابل ملاحظه ای نداشته باشد.
- اگر هنگام بهره برداری،آب بندی مناسب انجام نشده باشد و آب به راحتی به بتن نفوذ کند باعث زنگ زدگی بتن می شود.
بررسی تفاوت خوردگی و زنگ زدگی میلگرد
خوردگی و زنگ زدگی دو مشکل متفاوت در میلگرد هستند.
خوردگی:
خوردگی به فرآیند تخریب و تغییر شکل سطحی میلگرد به علت تماس با عوامل خارجی مانند رطوبت، هوا، اسید ها و مواد شیمیایی اشاره دارد. خوردگی می تواند به صورت خوردگی یکنواخت یا خوردگی ناهموار رخ دهد.
زنگ زدگی:
زنگ زدگی به تشکیل لایه های اکسیدی بر روی سطح میلگرد اشاره دارد. این لایه های اکسیدی ممکن است باعث کاهش زیبایی و استحکام میلگرد شوند.
تفاوت اصلی بین خوردگی و زنگ زدگی در علت و مکانیسم آن ها است. خوردگی به عوامل شیمیایی و محیطی منتسب می شود و میلگرد را به صورت یکنواخت تخریب می کند، در حالی که زنگ زدگی به تشکیل لایه های اکسیدی روی سطح میلگرد اشاره دارد و ممکن است در نقاط خاصی از میلگرد تشکیل شود.
انواع خوردگی میلگرد در بتن
دو نوع زنگ زدگی وجود دارد که در میلگردهای تعبیه شده در بتن مشاهده می شود که عبارتند از خوردگی شکافی و خوردگی حفره ای. به طور کلی، برای ایجاد خوردگی بین دو فلز نیاز به سه عامل می باشد که شامل وجود حداقل دو فلز (یا دو مکان روی یک فلز واحد) در سطوح مختلف انرژی، یک الکترولیت و یک اتصال فلزی می باشد.
خوردگی شیاری:
زمانی که یک سری محلولها به بتن نفوذ کند و در آن محبوس شوند، از آنجا که اکسیزن در محلولهای راکد حلالیت کمی دارد این محلول خالی از اکسیژن باقی می ماند و کم بودن میزان اکسیژن در شیار باعث ایجاد لایه ی آندی در سطح فلز می شود همچنین سطح فلزی در اثرتماس با رطوبت هوای محبوس شده یک کاتد تولید میکند و در اثر تشکیل آند و کاتد،خوردگی رخ میدهد خوردگی شیاری شایع ترین نوع خوردگی است و راه مقابله با آن، دور نگه داشتن اب از مفاصل و فضاهای تنگ می باشد.
خوردگی حفره ای:
نوعی خوردگی موضعی به شکل ایجاد سوراخ در میلگرد است و زمانی رخ می دهد که به قسمتی از سطح اکسیژن نرسد در این حالت قسمت بدون اکسیژن مانند آند و قسمت اکسیژن دار مانند کاتد عمل می کند. خوردگی حفره ای به دلیل دشوار بودن تشخیص آن خطرناک تر از نوع شیاری است.
عوامل تاثیرگذار در زنگ زدگی میلگرد در بتن
- وجود رطوبت و اکسیژن: اگر بتن ترک خورده یا آسیب دیده باشد، رطوبت و اکسیژن می توانند به میلگرد نفوذ کنند و باعث زنگ زدگی آن شوند.
- وجود یون های کلرید:یون های کلرید می توانند از بتن عبور کنند و لایه محافظ روی میلگرد را از بین ببرند. این امر می تواند باعث زنگ زدگی میلگرد شود.
- وجود مواد شیمیایی خورنده: برخی از مواد شیمیایی می توانند باعث خوردگی میلگرد در بتن شونداز دست دادن قلیاییت ناشی از کلریدها
- ترک در بتن به دلیل بارگذاری مکانیکی
- آلودگی اتمسفر
- مسیرهای رطوبت منتهی به میلگرد از درون بتن
- مقاومت کششی پایین بتن
- خوردگی به دلیل تفاوت در محیط ها
تأثیرات خوردگی میلگرد در بتن
- کاهش استحکام میلگرد: انواع خوردگی میلگرد باعث کاهش استحکام آن میشود. این امر می‌تواند به تضعیف و تخریب سازه منجر شود.
- ترک‌ها و شکستگی‌ها: این ترک‌ها می‌توانند به دلیل افزایش حجم میلگرد در نتیجه خوردگی، به وجود آیند و منجر به تخریب سازه شوند.
- کاهش عمر سازه: سازه‌هایی که به میلگردهای زنگ‌زده متصل هستند، ممکن است در طول زمان تحت فشار قرار بگیرند و نیاز به تعمیرات مکرر داشته باشند.
- خسارات اقتصادی: خوردگی میلگرد می‌تواند خسارات اقتصادی جدی را به برای مالکان سازه وارد کند. تعمیرات و تعویض میلگرد زنگ‌زده هزینه‌های زیادی را به همراه دارد.
حد مجاز زنگ زدگی میلگرد
همانطور که پیشتر هم اشاره کردیم، زنگ زدگی یک فرایند اجتناب ناپذیر در میلگرد است و معمولا اتفاق می‌افتد. با این حال باید به این نکته توجه کنیم که استفاده از میلگرد زنگ زده تا حدی مجاز است. با توجه به استاندارد ASTM و دستورالعمل استاندارد موسسه فولاد CRSI، حد مجاز زنگ زدگی میلگرد تا جایی مجاز است که بر ابعاد، وزن و ارتفاع میلگرد تاثیری نگذارد و موجب تغییر شکل یا ایجاد برجستگی روی میلگرد نشود.در این شرایط حد مجاز زنگ زدگی میلگرد رعایت شده است و میتوان از میلگرد استفاده کرد. به عبارت دیگر، اگر رسوب زنگ سبک باشد (زنگ زدگی سبک) و بر چسبندگی بتن تأثیری نگذارد، میتوان از آن میلگرد استفاده کرد. بر اساس مطالعاتی که توسط محققان در سال ۱۹۲۰ انجام شده است، وجود یک لایه نازک زنگ زدگی سبک، نه تنها مضر نیست، بلکه می‌تواند خواص چسبندگی فولاد را بهبود بخشد و بر استحکام میلگرد بیفزاید.
روش های زنگ زدایی میلگرد
برای زنگ زدایی در میلگرد باید به دو نکته توجه داشته باشید:
- ماهیت زنگ ایجاد شده
- درجه خوردگی و زنگ زدگی
اگر میزان زنگ زدی بسیار زیاد باشد، فرآیند زنگ زدایی هم افزایش پیدا خواهد کرد. اما برای زنگ زدایی روش های زیر پیشنهاد می شود:
- استفاده از برس سیمی به منظور پاکسازی.
- استفاده از واترجت با فشار نسبتا زیاد.
- به کارگیری پاک کننده های شیمیایی.
- استفاده از سندبلاست یکی از کارآمد ترین روش ها در زنگ زدایی است.
چگونه مانع زنگ زدگی میلگرد شویم؟
برای جلوگیری از زنگ زدگی میلگرد باید موارد مختلفی را رعایت کرد. برخی از این موارد عبارتند از:
1.نگهداری مناسب از میلگرد: محل انتخاب شده برای نگهداری میلگرد نقش مهمی در جلوگیری از زنگ زدگی دارد. محل نگهداری میلگرد باید بدون رطوبت، کاملا تمیز و بهداشتی باشد.
2.حمل درست میلگرد: میلگردها باید به گونه‌ای حمل و نگهداری شوند که شکل واقعی خود را از دست ندهند. نکته مهم این است که میلگردها را نباید به طور مستقیم روی سطح زمین نگهداری شوند، زیرا در این شرایط احتمال زنگ زدگی میلگرد بالا می‌رود.
3.رعایت فاصله مناسب بین میلگرد ها: برای جلوگیری از تماس مستقیم بین میلگرد ها و نفوذ رطوبت بین آن ها، باید فاصله مناسبی بین آن ها را رعایت کرد.
4.حفظ کیفیت بتن: استفاده از بتن با کیفیت و مقاوم در برابر نفوذ رطوبت و حفظ طراحی و مشخصات فنی آن می تواند زنگ زدگی میلگرد را کاهش دهد.
5.روغن کاری میلگرد
6.رنگ کردن میلگرد
7.گالوانیزه کردن
انواع لایه محافظ در برابر زنگ زدگی فولاد در بتن
1.استفاده از پودر: از انواع پودر خشک مانند پورد اورتان، پودر آکریلینک، پلی استر، نایلون، وینیل و اپوکسی برای ایجاد لایه نازک روی سطح میلگرد استفاده می شود.
2.استفاده از روغن یا گریس: این لایه نازک روی سطح میلگرد مانع از زنگ زدگی آهن می شود.
3.رنگ کردن سطح میلگرد : یکی دیگر از روش های جلوگیری از زنگ زدگی میلگرد رنگ کردن آن است که باعث ایجاد لایه بین اکسیژن و سطح آهن می شود.
4.گالوانیزه کردن سطح فلز،روشی برای حفاظت از فلز مادر است.
نشانه های بتن زنگ زده
- ترک خوردگی و پوسته پوسته شدن بتن
- وجود نشتی در سقف های بتنی
- وجود لکه های زنگ زدگی درون بتن
- وجود حباب های متعدد در سطح بتن
آیین نامه زنگ زدگی میلگرد در بتن
میزان زنگ زدگی میلگرد عاملی بر کاهش چسبندگی بتن یا فولاد نیست. در اینجا به آیین نامه زنگ زدگی میلگرد در بتن خواهیم پرداخت.
آیین نامه بتن ایران در مورد زنگ زدگی می نویسد:
- به منظور جلوگیری از زنگ زدگی و کثیف شدن سطح میلگرد باید میلگردهای فولادی داخل محلول های تمیز و عاری از هر گونه رطوبت انبار شوند.
- در صورت وجود پوسیدگی و زنگ زدگی عمیق میلگرد از مصرف آن در بتن مجاز نیست.
- میلگردها نباید در معرض هر گونه آلودگی از قبیل گل، روغن یا سایر پوشای غیر فلزی مضر باشند.
- تمامی میلگردها نباید در معرض خوردگی و عواملی که باعث کاهش سطح شوند قرار گیرند.
روش های ترمیم بتن زنگ زده
برای ترمیم بتن زنگ زده روش های مختلفی وجود دارد 4 روش رایج برای رفع زنگ زدگی بتن وجود دارد. در ادامه به معرفی هر یک از این روش ها می پردازیم.
1.استفاده از پلیمر اصلاح شده :
در حالتی که سیمان بتن کربناته شده و یا پوشش روی میلگردها ضخامت کافی را نداشته باشد میتوان از موادی حاوی پلیمر اصلاح شده استفاده کرد. در این روش ابتدا کل سطح خراب شده برداشته می شود و میلگردها تمیز شده و به مواد حاوی پلیمر آغشته می شوند و سپس سطح مجددا با بتن پر می شودو در صورت تشخیص کارشناس می توان از پوشش ضد کربناسیون استفاده کرد.
2.درمان الکتروشیمیایی:
این روش بر مبنای محافظت کاتدی برای ترمیم بتن زنگ زده در مناطق با رطوبت بالا و سازه های خاص دریایی کاربرد دارد.
3.تعویض مناطق خراب شده:
در این روش قسمت هایی از بتن که کارایی مناسب را ندارند و تکه تکه شده اند برداشته شده و در صورت نیاز آرماتورها تعویض می شوند سپس محل با بتن ترمیم میشود.
4.آب بندی ناحیه بتنی:
یکی از بهترین و موثر ترین روشهای درمان بتن زنگ زده است به شکلی که پس از رفع آلودگی های بتن حفرشده و پرکردن مجدد، از مواد ضد آب استفاده میشود تا رطوبت و مواد خورنده به میلگردها نرسد.
مقررات ملی زنگ زدگی میلگرد در بتن :
1.استاندارد ها:
استفاده از میلگرد زنگ زده باید مطابق با استاندارد های ملی و بین المللی باشد. استاندارد ملی می تواند شامل ابعاد، جنس، استحکام و سایر مشخصات فنی میلگرد زنگ زده باشد.
2.بازرسی و آزمون ها:
برای استفاده از میلگرد زنگ زده، باید آن را از طریق بازرسی و آزمون ها بررسی کرد. این آزمون ها می توانند شامل آزمون کیفیت، آزمون استحکام و دیگر آزمون ها باشد. بازرسی ها باید توسط نهاد های صلاحیت دار و معتبر انجام شود.
3.استفاده در بنا ها و سازه ها:
استفاده از میلگرد زنگ زده در بنا ها و سازه ها باید بر اساس روش های احراز هویت و مشخصات فنی آن انجام شود.
4.نگهداری و تعمیر:
برای حفظ نگهداری و تعمیر میلگرد زنگ زده باید الزامات را رعایت کرد. این فرایند شامل بررسی و تعمیر آسیب های موجود، روش های مناسب نگهداری، خمیرکاری و سایر مراحل مرتبط است. بهره برداران و استفاده کنندگان میلگرد زنگ زده باید از رعایت این مقررات مطلع بوده و اقدامات لازم را برای اطمینان از استفاده صحیح و ایمنی از این محصول انجام دهند.