بهترین راه جلوگیری از خوردگی بتن چیست ؟

پارامترهای بسیاری در خوردگی سازه های بتنی و ایجاد عوارض ناشی از آن تاثیرگذار هستند. نتایج سوء ناشی از خوردگی بتن، اهمیت اقدامات مناسب برای پیشگیری از خوردگی در سازه‌های بتنی را آشکار نموده است لذا در این مقاله از وبسایت ایران کامپوزیت کاویان به راهکارهای پیشگیری کننده خوردگی در سازه های بتنی خواهیم پرداخت.

اقدامات لازم برای پیشگیری از خوردگی بتن:

روش های و اقدامات مختلفی برای پیشگیری از خوردگی بتن وجود دارد که در زیر به معرفی بهترین و کاربردی ترین موارد پرداخته ایم :

استفاده از بتن با کیفیت :

استفاده از بتن با ترکیب و فرآیند ساخت مناسب، می‌تواند از خوردگی بتن جلوگیری کند. نتایج مطالعات و بررسی تجربیات نشان داده است که با افزایش مقدار سیمان به نسبت آب در ساخت بتن نفوذ پذیری بتن کاهش می یابد. لذا لازم است، این نسبت به طور صحیح طراحی و تهیه شود تا خروجی نهایی دارای مقاومت مناسب در برابر عوامل خورنده باشد.

کنترل عوامل محیطی :

کنترل عوامل محیطی مانند رطوبت، pH، دما و … می­تواند به جلوگیری از خوردگی بتن کمک کند. به طور خاص، حفظ ترکیب مناسب بتن و جلوگیری از تماس با مواد خورنده مهم است.

آزمون و بازرسی منظم :

انجام آزمون­ها حین فرآیند ساخت و بازرسی­های منظم بعد از ساخت برای شناسایی نقص­ها و علائم خوردگی در سطح بتن، می­تواند از پیشرفت خوردگی جلوگیری کند و در صورت بروز اشکال با شناسایی به موقع، می توان اقدامات مناسب را با هزینه کمتر انجام داد.

استانداردهایی نیز برای انجام تست های بازرسی تعریف شده است که می­توانید از آن بهره بگیرید. به عنوان مثال استاندارد ASTM C1556 به عنوان یک مرجع کامل برای انجام تست میزان نفوذپذیری بتن در این صنف شناخته شده است و از ASTM C1152 برای اندازه گیری سطح کلراید در هرلایه از بتن یا ملات می توان استفاده کرد.

روش های سنتی برای جلوگیری از خوردگی :

روش هایی برای کنترل خوردگی بتن مسلح وجود دارد. یک سیستم کنترل خوردگی موثر باید زمان شروع خوردگی را افزایش یا نرخ خوردگی فولاد تعبیه شده را کاهش دهد یا هر دو را انجام دهد.

برخی از اقدامات سنتی مورد استفاده برای مبارزه با خوردگی بتن مسلح عبارتند از:

• حفاظت کاتدی
• پوشش ضد خوردگی

متأسفانه، این روش‌های سنتی که برای مقابله با خوردگی بتن طراحی شده‌اند، با توجه به وضعیت فعلی زیرساخت‌های رو به زوال، کمتر از حد مطلوب مؤثر هستند. اعمال پوشش بتنی ضخیم یا متراکم روی فولاد کمک کننده است، اما همچنان بتن را در برابر ترک خوردن آسیب‌پذیر می‌کند. از طرفی، بازدارنده های خوردگی فقط محافظت موقتی را ارائه می دهند.

استفاده از افزودنی‌های مقاومت‌افزا :

افزودنی‌های مقاومت‌افزا مانند فوم سیلیس و الیاف می‌توانند با حذف اثر عوامل عملکردی به مقاومت بتن در برابر خوردگی کمک کنند. ثابت شده است که استفاده از الیاف می تواند خواص مکانیکی و دوام بتن را بهبود بخشد.

الیافی که اغلب در مصالح بتن استفاده می شود شامل الیاف فولادی، الیاف شیشه، الیاف کربن، الیاف سرامیکی، الیاف پلی اتیلن، الیاف پلی پروپیلن، الیاف پلی وینیل الکل، الیاف پلی استر، الیاف بازالت و الیاف طبیعی می­شوند.

الیاف فولادی در ترکیب بتن :

مطالعات گزارش شده نشان می­دهد استفاده از الیاف فولادی در ترکیب بتن علاوه ­بر کاهش وزن مصالح ساختمانی بتنی منجر به افزایش مقاومت کلریدی و قابلیت تحمل بارهای لرزه ای برای دوره های طولانی مدت می شود. علاوه براین، افزودن الیاف ریز فولادی از 0 % به 1.6% حجمی، مقاومت فشاری ملات بتنی را به طور قابل توجهی بهبود می بخشد.

الیاف شیشه در بتن : (GFRC)

به بتن مسلح شده با الیاف شیشه به اصطلاح GFRC گفته می شود. استفاده از الیاف شیشه در بتن به علت  خاصیت ضدسایش و ضدخوردگی آن از ترک خوردگی و ایجاد شکاف در بتن جلوگیری می­کند. کاهش نفوذ پذیری بتن منجر به ممانعت ورود یون های کلرید و سایر مواد خورنده می­شود.

از سوی دیگر، الیاف شیشه با مدول الاستیسیته بالا می­توانند خواص مکانیکی چون مقاومت کششی بتن را به طور قابل توجهی بهبود بخشند و لایه محافظ در اطراف میلگردها ایجاد کنند. در نتیجه مقاومت بتن را در برابر خوردگی و تغییرات دمایی  افزایش دهند.

علاوه بر این پژوهش های اخیر حاکی از توسعه الیاف شیشه با مقاومت قلیایی بالا و استفاده از آن در بتن با هدف افزایش دوام سازه های بتنی در محیط های خورنده بوده است.

به صورت کلی الیاف شیشه در چهار گروه برای تقویت بتن استفاده می­شوند :

الیاف شیشه E (شیشه آهکی) :

این نوع الیاف رایج ترین نوع الیاف شیشه جهت تقویت بتن است. مقاومت کششی بالا و قیمت مناسبی دارد و به طور قابل توجهی مقاومت خمشی، کششی و فشاری بتن را افزایش می­دهد. این الیاف به صورت خورد شده(چاپد) یا پارچه های دوجهته و تک جهته در مجموعه فروشگاهی ایران کامپوزیت کاویان در دسترس هستند.

الیاف شیشه AR (با مقاومت قلیایی) :

این نوع الیاف در برابر مواد قلیایی موجود در سیمان مقاوم هستند و برای بتن هایی که در معرض محیط های خورنده مانند آب دریا یا خاک اسیدی قرار دارند، مناسب هستند. از بین گروه های مختلف الیاف شیشه تقویت کننده سری AR موثر­ترین گروه برای جلوگیری از خوردگی به شمار می­رود.

الیاف شیشه S (مقاومت مکانیکی بالا) :

این نوع الیاف مقاومت کششی و مدول الاستیسیته بالایی دارند و برای بتن هایی که نیاز به مقاومت مکانیکی بسیار بالا دارند، مانند تیرچه ها و دال های پیش تنیده، مناسب هستند.

الیاف شیشه C (شیشه کربنات) : 

این نوع الیاف در برابر حرارت و مواد شیمیایی مقاوم هستند و برای بتن هایی که در معرض دمای بالا یا مواد شیمیایی خورنده قرار دارند، مناسب هستند.

در مصرف این افزودنی نوع الیاف، کسر حجمی، ساختار و جهت الیاف از نکات تاثیر گذار بر خواص است.

الیاف کربن در بتن : (CFRC)

الیاف کربن بخاطر تفاوت قیمتی که در مقایسه با دیگر الیاف دارد کمتر در بتن استفاده شده است. اما این الیاف علاوه بر ایجاد خصوصیات منحصر به فردی همچون استحکام بالا و افزایش مقاومت بتن در برابر نیروهای فشاری و کششی مزایای دیگری نیز به همراه دارد، از جمله:

• افزایش مقاومت در برابر آتش‌سوزی
• کاهش وزن سازه
• افزایش عمر مفید سازه
• بهبود مقاومت در برابر سایش و ضربه
• کاهش نیاز به تعمیر و نگهداری

لذا، با توجه به مزایای متعدد استفاده از الیاف کربن، انتظار می‌رود که کاربرد این نوع الیاف در صنعت بتن در سال‌های آینده به طور قابل توجهی افزایش یابد.

انواع مختلفی از الیاف کربن مصرف می­شود، که در ادامه به معرفی برخی از آن می­پردازیم:

الیاف کربن خرد شده یا چاپد کربن :

این گروه در مقایسه با دیگر انواع الیاف کربن از قیمت پایین­تر و سهولت استفاده بیشتری برخوردار است. لذا گزینه مناسبی در تقویت مصالح پیش ساخته و بتن ریزی حجیم شناخته می­شود.

الیاف کربن تک جهته :

این گروه از الیاف کربن با آرایش موازی در یک جهت تولید و منجر به افزایش مقاومت کششی و سختی در جهت آرایش الیاف می­شوند. از این الیاف غالبا در ساخت سازه های بتنی پیش تنیده و مقاوم سازی سازه های بتنی خاص با اهمیت بالا استفاده می­شود.

پارچه الیاف کربن یا الیاف کربن بافت :

در این نوع پارچه، الیاف کربن در تارو پود های مختلف (توییل/پلین) تولید و در ساخت اعضای بتنی با بارهای کششی بالا مانند تیرها و دال­ها استفاده می­شوند. استفاده از الیاف کربن بافت منجر به افزایش قابل توجهی در مقاومت کششی و خمشی در تمامی جهات می­شود.

FRP ها در بتن :

FRP ها یا Composite Fiber Reinforced Polymers به عنوان موثرترین مواد تقویت کننده در سازه­های بتنی شناخته می­شوند. یکی از مصادیق استفاده از FRP ها میلگردهای کامپوزیتی است، این میلگردها غالبا از پالتروژن رزین اپوکسی و الیاف شیشه حاصل می­شوند.

علاوه براین، استفاده از رزین در ملات بتن احتمال وجود منافذ در سیستم و نفوذ آب را به حداقل می رساند و مقاومت شیمیایی ایجاد می کند. از سوی دیگر، حضور الیاف به بتن قدرت و مقاومت مکانیکی بالاتری اعطا می­کند و استحکام و استقامت سازه بتنی را افزایش می دهد.

برخی از نتایج مطالعات انجام شده در این زمینه استفاده از FRP در سیستم بتنی شامل موارد زیر می­شود:

1. 1. افزایش مقاومت کششی و فشاری ویژه
2. 2. افزایش انعطاف پذیری در نتیجه افزایش مقاومت در برابر نیروهای خارجی و لرزه
3. 3. افزایش مقاومت به خوردگی
4. 4. زیبایی و ظرافت در سازه

با توجه به نتایج مطالعات و نظر به کاربردهای گسترده این ماده در صنعت ساخت و ساز، استفاده از FRP در سازه­های بتنی به عنوان یک روش موثر و کارآمد برای بهبود خواص و عملکرد سازه­های بتنی توصیه می­شود.

بخاطر تفاوت قیمت ناشی از استفاده FRP در مقایسه با دیگر روش های جلوگیری کننده از خوردگی بتن، این روش کمتر مورد توجه قرار گرفته است. درحالیکه با حساب هزینه های تعمیر و نگهداری آتی، استفاده از FRP یک روش مقرون به صرفه خواهد بود.

نتیجه‌گیری

در کل، خوردگی بتن یک مشکل جدی است که می‌توان با رعایت راهکارهای مناسب، از آن جلوگیری کرد.  در این مقاله از وبسایت ایران کامپوزیت کاویان به این نتیجه رسیدیم که استفاده از بتن با کیفیت، استفاده از الیاف (فولادی/ شیشه/ کربن) و افزودنی­ها در ترکیب بتن، پوشش‌دهی حفاظتی مناسب و نگهداری دوره‌ای می‌تواند به حفظ ساختمان و جلوگیری از خسارات خوردگی بتن کمک کند.

لازم به ذکر است که اطلاعات به دست آمده ممکن است در به تأخیر افتادن چرخه خوردگی و بهبود دوام ساختمان‌ها کمک کنند اما هنوز هم این داده ها می توانند با تجارب و دانش فنّي، مسئولان ساختماني و نقش‌آفرينان در صنعت ساختماني به چالش کشیده شوند لذا از شما میخواهیم در صورت داشتن تجاربی در این حوزه با اشتراک دانش و تجربیات خود در قالب کامنت، ما را در تکمیل این مقاله یاری فرمایید.