روش های مقابله با خوردگی بتن

مسأله خوردگی فولاد در بتن از معضلات عمده کشورهای مختلف جهان است. این مسأله حتی در کشورهای پیشرفته همچون آمریکا، کانادا، ژاپن و بعضی کشورهای اروپایی هزینه های زیادی را برای تعمیر آنها به دنبال داشته است. به عنوان مثال درگزارش های بررسی پل ها در امریکا حدود ۱۴۰،۰۰۰ پل مسأله داشته اند. این مسأله در کشورهای در حال توسعه و در کشورهای حاشیه خلیج فارس بسیار شدیدتر بوده و سازه های بتنی زیادی در زمانی نه چندان طولانی دچار خوردگی و خرابی گشته اند. بررسی ها در این مناطق نشان می دهد که اگر مصالح مناسب انتخاب گردد، بتن با مشخصات فنی ویژه این مناطق طرح گردد، در اجرای بتن از افراد کاردان استفاده شود و سرانجام اگر عمل آوری کافی ومناسب اعمال شود، بسیاری از مسائل بتن بر طرف خواهد گشت. به هرحال برای پیشگیری در سال های اخیر روش ها و موادی توصیه و به کار گرفته شده است که تا حدی جوابگوی مسأله بوده است.

استفاده از آرماتورهای ضدزنگ و نیز آرماتورهای با الیاف پلاستیکی frp یکی از این روش ها است که به علت گرانی آن هنوز کاملا توسعه نیافته است. به علاوه عملکرد دراز مدت این مواد باید پس از تحقیقات روشن گردد.

از روش های دیگر کاربرد حفاظت کاتدیک در بتن می باشد با استفاده از جریان معکوس با آند قربانی شونده می توان محافظت خوبی برای آرماتورها ایجاد نمود. این روش نیاز به مراقبت دائم دارد و نسبتا پرخرج است ولی روش مطمئنی می باشد.

برای محافظت آمارتور در مقابل خوردگی، چند سالی است که از آرماتور با پوشش اپوکسی استفاده می شود. تاریخچه مصرف این آرماتورها بویژه در محیط های خورنده نشان می دهد که در بعضی موارد این روش موفق و در پاره ای نا موفق بوده است. به هرحال اگر پوشش سالم بکار گرفته شود با این روش می توان حدود ۱۰ تا ۱۵ سال خوردگی را عقب انداخت.

استفاده از ممانعت کننده ها و بازدارنده های خوردگی بتن نیز به دو دهه اخیر برمی گردد. مصرف بعضی از این مواد همچون نیترات کلسیم و نیترات سدیم جنبه تجارتی یافته است. به هر حال عملکرد این مواد در تاخیر انداختن خوردگی در تحقیقات آزمایشگاهی و نیز در محیط های واقعی مناسب بوده است. بازدارنده های دیگری از نوع آندی و کاتدی مورد آزمایش قرار گرفته اند ولی دلیل گرانی زیاد هنوز کاربرد صنعتی پیدا نکرده اند.

برای محافظت بیشتر آرماتور و کم کردن نفوذپذیری پوشش های مختلف سطحی نیز روی بتن آزمایش و به کار گرفته شده است. این پوشش ها که اغلب پایه سیمانی و یا رزینی دارند با دقت روی سطح بتن اعمال می گردند. عملکرد دوام این پوشش به شرایط محیطی وابسته بوده و در بعضی محیط ها عمر کوتاهی داشته و نیاز به تجدید پوشش بوده است. روی هم رفته پوشش های با پایه سیمانی هم ارزانتر بوده و هم به علت سازگاری با بتن پایه پیوستگی و دوام بهتری در محیط های خورنده و گرم نشان می دهند.

با پیشرفت روزافزون انقلاب تکنولوژیک به ویژه در تولید بتن های خاص برای مناطق و شرایط خاص می توان از این بتن ها در ساخت وسازهای آینده استفاده نمود. دانش استفاده صحیح از مصالح، اجرای مناسب و عمل آوری کافی می تواند به دوام بتن ها در مناطق خاص بیفزاید. تحقیفات گسترده و دامنه داری برای بررسی دوام بتن های خاص در شرایط ویژه و در دراز مدت بایستی برنامه ریزی و به صورت جهانی به اجرا گذاشته شود.

آسیب خوردگی بتون

1- آب دریا بر سطوح قطعات اثر میکند . پس از تبخیر آب ، نمک درحفره های ریز و درشت اثرمیگذارد و سبب پیدایش بلورهای نمک می شود . این بلورها در اثر گرما و حرارت درروز و اختلاف درج? محیط به واسط? سایه و یا درشب سبب تنشهایی میشود که بتون را ترک می دهد .

نمکها نفوذ کلریدها و سولفاتها را به داخل قطعات بتونی شدت می دهند . در مجموع ، گاز کربنیک که در واقع یک اسید انیدریدی است ، با آهک آزاد در بتون ترکیب می شود . این حالت باعث کاهش قلیایی آهک می شود . این فعل و انفعالات «کربونیزاسیون»نام دارد .پیشرفت کربونیزاسیون دربتون ، به کیفیت آن بستگی کامل دارد که درمراحل اول ، سریع اما بعدها کند است ؛ یعنی هرسال حدود5 میلیمتر، پس از گذشت 4 سال حدود 10 میلیمتر و بعد از 25 سال تا 25 میلیمتر در عمق بتون پیشروی میکند و در نتیجه ، در سطوح و حجم بتون ترکهایی به وجود می آورد .

2- علت دیگر ترکهای عمیق در بتون، وجود اکسیژن در کلریدها و همچنین آب در اطراف میلگردهاست که پس ازنفوذ بر فولاد ، زنگ آهن را به وجود می آورد که بسیار خطرناک است. زنگ حاصله تا قطر تقریبی 10 برابر میلگرد اطراف خود را پر میکند

و سبب پیدایش تنشهای درونی بتون و درنتیجه، ترکهای سریع طولی در مسیر میلگردها میشود که این امرخطرناپایداری ستون را در پی خواهد داشت .

توجه : نقیصه مذکور در سطوح و حجم قطعات بالای سطح آب بمراتب بیشتر از سطح زیر آب است .

تعویض عضوهای معیوب

در بعضی موارد ، خوردگی تا عمق بتون پیش میرود که از یک عضو فقط مقداری ناچیز سالم باقی میماند. در این حالت اطراف محل شمعبندی شده با دژبر بتون را تخریب میکنیم . میلگرد خورده شده نیز بریده میشود. جهت نشست میلگرد در بتون کهنه، به قطرلازم سوراخ میکنیم. پس ازاستقرارمیلگردهای قدیمی جهت اتصال به میلگردهای جدید نگهداری شده ، از جوشکاری استفاده میکنیم . پس از خاموت بستن و ماسه پاشی بترتیبی که قبلاً ذکر شد ، قالبها را مستقر میکنیم و با توجه به نوع دانه بندی و نداشتن مواد زائد درمواد ترکیبی ، مقدار سیمان و نوع آن ، مقدار آب آشامیدنی و تهیه اصولی بتون ، کار را شروع می کنیم .

توجه 1 : نوع مصالح ، مواد ترکیبی و مقدارسیمان دربتون تازه و بتون کهنه باید مساوی باشد تا واکنشهایی پدید نیاید و دوعضو به طور اصولی پیوند بخورند .

توجه 2 : بعد ازباز کردن قالب ، اگر روکش صیقلی با خمیر اپوکسی به طور لیسه ای انجام شود، در مقابل اثر بخار آب ومکش عایق مقاومی به وجود خواهد آمد .

توجه 3 : در بعضی موارد ، حفره های ریزدر سطوح به وجود می آید که اثرآنها کم است و به میلگردها نمیرسد. دراین صورت می توان حفره سطوح ، حفره های ریز بالای سر ، زیر کنسولها و پوترها را با خمیر سفت اپوکسی پر کرد .

توجه 4 : چنانچه حفره های مذکور فراوان و سنگپایی باشد ، پس از تمیز کردن و عاری ساختن سطوح از گرد و غبار با دستگاه بتون پاش ، ملات ریز دانه با عیار سیمان کافی را کاملاً در حفره ها پر می کنیم . پس از صاف کردن محل می توانیم آن را با محلولهای شیمیایی « بوتادین و یا رزین استیرن » در مقابل مکش رطوبت عایق کنیم .

درزگیری ترکها در بتون

پس از برداشتن یک عضو معیوب ، امکان دارد در جوانب و امتداد عضو عوض شده ، ترک و یا ترک های متفرقی باقی بماند .معمولاً در اطراف این ترکها ، زنگ آهن میلگردها وجود دارد که باید خارج شود .در آغاز ، روی سطوح خارجی ترک را یک ترکیب خمیری مانند مخلوط « اپوکسی » و « ویسکوزیته » می کشیم و درزگیری می کنیم . پس از سخت شدن خمیر ، درزبندی با دستگاه مخصوص هوای فشرده را درون ترک می رانیم تا زنگ آهن اطراف میلگردها و بخار و رطوبت خارج شود . معمولاً این استخراج از نواحی سوراخهای باز انجام می شود. این عمل را آنقدر ادامه می دهیم تا دیگر از زنگ و رطوبت اثری دیده نشود .سوراخهای به وجود آمده را با خمیر سفت اپوکسی پر می کنیم و سپس از پستانک هایی به قطر 5/9 میلیمتمر که به همین منظور ساخته شده است ویک شیر یکطرفه از جنس « پلی اتیلن » روی آن وصل است ، استفاده می کنیم . پستانکها به فاصله 20 تا 25 سانتیمتر روی ترک قرار می گیرند .

با دستگاه تزریق وشیلنگ شفاف، موادی راکه به نسبت 1 واحد اپوکسی و 7 واحد گرد سنگ آماده کرده ایم، بلافاصله با فشاری مناسب به درون ترکها می رانیم .

توجه : پس از پرشدن قسمت پایین ترک ، مواد مذکور درپستانک اولی مشخص می شود ؛ یعنی ترک تا آن حد پر شده است. به همین ترتیب کار را دنبال می کنیم تا آخرین پستانک پر شدن ترک را از محلول رقیق نشان دهد . مواد اپوکسی و گرد سنگ به صورت مخلوط در درون ترکها فوراً سخت و مقاوم می شوند .

جاسازی بتون

بتونی را که تازه ساخته میشود، در شرایط دانه بندی مناسب ، به روشهای معمولی و با تزریق و بتون پاشی، به درون شکافهای بزرگ وحفره ها وارد میکنیم. باید توجه داشت که خصوصیات دو بتون کهنه وتازه باید یکسان باشد تا عملکردحرارتی وسرایت بخار از دو بتون ، سبب نزدیکی آنها به یکدیگر شود .

توجه : چنانچه سطوح بتون کهنه قبلی به مواد چسبنده آغشته شود وسپس تزریق بتون صورت گیرد، بین بتون تازه و کهنه پیوند اصولی برقرار می شود ؛ در ضمن فولاد در مقابل خوردگی تا حدی عایق خواهد بود .

در بعضی موارد ، برای پر کردن شکافهای زیر آب و یا تقویت سازه ها از روش بتون پیش آکنده استفاده می کنیم . به این ترتیب که دانه های سنگی را در محل تزریق بتون و لا به لای دانه های سنگی می چینیم .

عمل روکش سازی

1- از ریز دانه ها ، ماسه ای به نسبت یک به یک با سیمان به شکل خشک مخلوط می کنیم . سپس ، محلول لاتکس را به مخلوط اضافه می کنیم تا به حالت رقیق خمیری درآید و به صورت یک لایه آستر بر سطح بتون که قبلاً تمیز و غبار گیری شده است ،می کشیم .

2- یک واحد حجمی سیمان و دو واحد ماسه را با محلول لاتکس مخلوط و رقیق میکنیم و به ضخامت 20 تا 25 میلیمتر برسطح آستر می کشیم . سپس ، آن را کاملاً صاف می کنیم و صیقل می دهیم .

توجه 1 : صیقلی بودن هر چه بیشتر روکش ، باعث می شود که « کربونیزاسیون » در اندود و در نتیجه ، در قطعات بتونی به وجود نیاید . همچنین نفوذ بخار آب را به درون مصالح بتونی خنثی می کند .

توجه 2 : ازمحلول « لاتکس و اکریلیک » و همچنین « اپوکسی » همراه با مخلوط « کوارتیز و سیلیس » میتوان قشری نازک سخت و صیقلی ، اما عایقی مقاوم برای سطوح روکشها به وجود آورد