خوردگی بتن و راهکارهای مناسب برای ترمیم آن

فاکتورهای زیادی وجود دارد که می تواند روی خوردگی بتن تاثیر بگذارد و همچنین روش ترمیم خوردگی میلگرد و راه‌های مقابله با آن نیز متفاوت است که همگی آنها را در این مقاله بررسی می کنیم.

علت خوردگی آرماتور در سازه های بتنی چیست؟

شرکت های ساختمانی از دیرباز تا کنون به منظور تقویت بتن، از میلگردهای فولادی در درون سازه‌های بتنی استفاده می کنند. دلیل آن بالا بردن استحکام و توانایی تحمل تنش کششی سازه است.
عملکرد بتن آرمه (RCC) به سازندگان اجازه می دهد تا مصالح سنتی ساختمان مانند آجر و ملات، الوار و یا سنگ را کنار گذاشته و سازه های بزرگ تر، مستحکم تر و سخت تری را ایجاد کنند.ب
در گذشته اعتقاد بر این بود که میلگرد فولادی درون سازه، توسط بتن اطراف آن محافظت می شود. تصور بر این بود که با استفاده از بتن با کیفیت بالا، می توان فولاد درون بتن را از محیط قلیایی ایجاد شده محافظت کرد و در نتیجه پدیده خورده شدگی در بتن و فولاد کنترل می‌شود. با این حال، این ساختمان های بتن آرمه به دلیل خوردگی بتن نتوانسته‌اند آنقدر که قبلا تصور می شد دوام بیاورند. حفاظت بتن از فولاد درون آن، آنطور که انتظار می‌رفت مؤثر نبود، زیرا یون های کلرید و سولفات باعث کاهش سطح قلیایی و افزایش احتمال خوردگی در بتن می شوند.
میلگرد درون بتن نیز منبسط شده و باعث ایجاد ترک و پوسته پوسته شدن بتن می شود. با این کار میلگردها در شرایط خورنده محیط اطراف سازه‌های بتنی قرار می گیرند و به مرور زمان دچار زنگ زدگی و خوردگی می شوند.
به همین منظور با ترک خوردن و ضعیف شدن بتن، ترمیم خوردگی میلگرد در بتن نیز به بخش مهمی از نگهداری آن تبدیل می شود.
شرکت های مقاوم سازی مانند شرکت مقاوم سازی افزیر را می توان متخصص در تعمیر بتن و مقاوم سازی سازه دانست. این شرکت با سال‌ها تجربه در زمینه ترمیم بتن به مقاومت و دوام سازه کمک شایانی می‌کنند.

خوردگی بتن چگونه رخ می دهد؟

ما تمایل داریم بتن همیشه غیرقابل نفوذ باقی بماند تا تخریب نشود، اما مانند سایر مصالح ساختمانی در طول زمان دچار می شود.
پدیده خورده شدگی می تواند به دلایل مختلف اتفاق بیفتد، اما بیشتر به دلیل ترکیب اختلاط بتن و نیز میلگردهای فولادی درون آن و محیط اطراف است که پدیده خورده شدگی در سطح بتن رخ می دهد.
تعمیر و ترمیم بتن، بر علل علمی این پدید تمرکز دارد و هدف آن کاهش پتانسیل مشکلات آینده است.

آهن، فولاد و زنگ زدگی

معمولا میلگرد، برای تقویت بتن استفاده می شود. برای تولید این نوع مصالح، از سنگ آهن استفاده می کنند که بعد از فرایند تولید در کوره ها به فولاد تبدیل می شود و از نظر ترمودینامیکی ناپایدار است.
هنگامی که رطوبت و اکسیژن با میلگرد در تماس باشد، میلگرد زنگ می زند و اکسید آهن تولید می‌نماید که در این حالت خوردگی رخ داده است.
خوردگی یک فرایند الکتروشیمیایی است و در برهمکنش بین بتن و فلز درون بتن ایجاد می شود و از آنجایی که بتن بیشتر خاصیت قلیایی دارد، احتمال این برهمکنش را افزایش می دهد.

نمک ها یا یون های کلرید

خوردگی بتن می تواند بسیار آهسته اتفاق بیفتد، بنابراین می‌توان ترمیم خوردگی میلگرد در بتن را بر اساس درک مدت زمانی که طول می‌کشد تا خوردگی بر مقاومت و یکپارچگی ساختاری بتن تأثیر بگذارد برنامه‌ریزی کرد.
برخی از عوامل می‌توانند روند زنگ زدگی میلگرد را تسریع کنند. معمولا یون های کلرید عامل بسیار شایع خوردگی بتن هستند. آنها در آب دریا و همچنین نمک های یخ ساز وجود دارند. رطوبت و اکسیژن موجود در کنار یون های کلرید می تواند باعث ایجاد خوردگی با سرعت بیشتری شود.

سایر علل خوردگی بتن

بتن همچنین می تواند در ابتدا در اثر آتش سوزی، شستشوی کلسیم، انبساط سنگدانه ها، خوردگی باکتریایی و سایر آسیب های فیزیکی دچار خوردگی شود.
دقت داشته باشید، هنگامی که بتن آسیب می بیند، احتمال خوردگی بیشتر می شود، زیرا میلگردهای درون سازه بدون پوشش باقی می مانند و یون‌های کلرید، رطوبت و سایر آسیب های شیمیایی به راحتی به میلگرد و هسته مرکزی بتن نزدیک می شوند.

آسیب قابل مشاهده

اگر یک سازه بتنی دارای ترک‌ها و حفره‌های قابل مشاهده باشد و اگر لکه‌های قهوه‌ای مایل به قرمز روی آن وجود داشته باشد، نشانه‌های واضحی از وقوع خوردگی بتن است.
بتن تخریب شده به آرامی یکپارچگی خود را از دست می دهد و به محض مشاهده علائم خوردگی باید برای تعمیر و یا ترمیم بتن با روش مناسب اقدام کنید.

نحوه اندازه گیری خوردگی آرماتور در بتن

خوردگی تا حدودی بر تمام ساختمان‌ها و سازه‌های بتنی در سرتاسر جهان تأثیر می‌گذارد و هزینه سالانه آن میلیاردها دلار برای اقتصادهای ملی برآورد می‌شود.
معمولاً عناصری که بیشتر در معرض دید قرار می گیرند ابتدا دچار خوردگی می شوند. خوردگی فعال ممکن است بین ۵ تا ۱۵ سال طول بکشد تا ترک در بتن ایجاد شود، بنابراین بسیاری از آرماتورهای خورده شده در درون بتن قابل مشاهده نیستند پس صاحبانِ دارایی های با ارزش بالا باید به پیامدهای نادیده گرفتن اثرات خوردگی بتن بر ساختمان ها و سازه های بتنی توجه کنند و برای رفع خطرات احتمالی اقدام کنند.
آزمایش هافسل یا تست هافسل و تست مقاومت برای تخمین احتمال خوردگی فعال در سازه های بتن مسلح استفاده می شود.
این آزمایش مقرون به صرفه است و می تواند در سازه های بتنی که دارای اتصال به شبکه میلگرد هستند استفاده کرد. آزمایش هافسل با اندازه گیری اختلاف پتانسیل بین یک الکترود مرجع، بر روی سطح بتن و شبکه میلگرد عمل می‌کند.
اندازه‌گیری‌ باید در یک الگوی شبکه‌ای انجام ‌شود و نقاط داده شده نیز باید شبکه‌ بندی شوند تا نقشه‌ای از مقادیر پتانسیل نیمه سلولی در تمام منطقه مورد آزمایش به دست آوریم.

راهکارهای ترمیم بتن آسیب دیده در اثر خوردگی بتن

خوردگی آرماتور در بتن یک مشکل جهانی است که باعث ایجاد طیفی از مسائل اقتصادی، زیبایی شناختی و کاربری می شود. با این حال، اگر اثرات خوردگی بتن در مرحله طراحی در نظر گرفته شود و تصمیمات درست قبل از ساخت و ساز برای آن اتخاذ شود، می توان تا حد زیادی از بروز چنین مشکلاتی در سازه بتنی ساختمان جلوگیری کرد و ماندگاری آن را بالا برد.
برنامه ریزی برای کنترل و کاهش خوردگی میلگرد در بتن مزایای زیادی دارد. اولین مزیت این است که عمر سازه افزایش می یابد. کاهش زمان و هزینه های تعمیر و نگهداری نیز مزیت دیگری است.
علاوه بر این اگر تعمیر و نگهداری از سازه بتنی کاهش یابد، می تواند عمر مفید سازه شما را افزایش دهد و پایداری زیست محیطی آن را بهبود ببخشد.

روش سنتی ترمیم خوردگی میلگرد در بتن به این صورت است:

ابتدا بتن ترک خورده را تا عمق ۲۰ تا ۳۰ میلی متر از روی میلگردها جدا می کنند تا آرماتور زنگ زده کاملاً نمایان شود و بتن آلوده از فولاد دور شود.
سپس تمام مواد خورده برداشته شده و فولاد آسیب دیده، تعمیر یا جایگزین می شود، سپس ملات‌های تعمیری بتن روی سطح اعمال می شود. بتن به کار گرفته شده برای ترمیم خوردگی میلگرد برای بهبود چسبندگی و مقاومت در برابر نفوذ آلاینده ها با پلیمر اصلاح می شوند.
اگرچه ترمیم بخش خوردگی بتن با روش گفته شده اصلاح می شود، اما ممکن است سایر نواحی که دچار خوردگی هستند از چشم پیمانکار و یا مهندس سازه پنهان بمانند و تخریب سریع نواحی اطراف ممکن است منجر به وقوع مجدد خرابی در عرض سه تا پنج سال شود.
یکی از محدودیت های مهم ترمیم خوردگی میلگرد در بتن با این روش این است که برای حل مشکل باید مقادیر زیادی بتن سالم را حذف کنید که این کار باعث ایجاد سر و صدای قابل توجه و اختلال در زندگی ساکنان ساختمان می شود.

حفاظت کاتدی (CP)

حفاظت کاتدی (CP) یک جایگزین مناسب برای ترمیم قدیمی خوردگی بتن است. این روش تکنیکی است که جریان الکتریکی کمی را از طریق بتن به آرماتور فولادی می فرستد تا از زنگ زدگی فولاد جلوگیری کند.
مزیت آن، این است که مقدار حذف بتن به شدت کاهش می یابد و تنها بتن لایه لایه شده نیاز به ترمیم دارد.
پس از استفاده از این روش، خوردگی آرماتور در بتن را می توان برای دراز مدت کنترل کرد. این سیستم که از آن به عنوان تکنیک الکترومکانیکال یاد می شود، می تواند بتن آلوده به کلرید را از بین ببرد.
برای این که سیستم حفاظت کاتدی بادوام و کارآمد باشد، باید در انتخاب سیستم آند دقت زیادی شود زیرا سیستم آند یک طرح حیاتی است. انتخاب و قرارگیری نادرست سیستم آند می تواند منجر به عملکرد ضعیف و کاهش شدید عمر حفاظت کاتدی (CP) شود.
در سال های اخیر، پیشرفت نسبتاً خوبی در سیستم حفاظت کاتدی (CP) رخ داده که می توان از آن برای جلوگیری از خوردگی بتن استفاده کرد. این پیشرفت به سیستم CP هیبریدی معروف است که در مقایسه با سیستم قبلی قوی تر است.
در این سیستم معمولا آندها را روی سوراخ‌های حفر شده در بتن برای یک دوره اولیه حدود ۱۰ روزه استفاده می کنند. جریان بالای CP اولیه، آرماتور فولادی را کاملا غیرفعال می کند و باعث می شود کلریدها از آرماتورهای فولادی خارج شوند و یک محیط قلیایی را در بتن بازیابی کنند.
بعد از دوره اولیه که ۱۰ روز طول می کشد، منبع تغذیه موقت همراه با کابل‌ها حذف می‌شوند و سپس آندها از طریق جعبه‌های اتصال محلی به تقویت‌کننده متصل می‌شوند تا حفاظت گالوانیکی مداوم را فراهم کنند.
جریان گالوانیکی نسبتا کم، وضعیت غیرفعال مداوم در آرماتور را حفظ می کند و از آسیب بیشتر بتن و خوردگی بتن جلوگیری می کند. سیستم های CP هیبریدی معمولاً به گونه ای طراحی می شوند تا بتوانند ۳۰ سال یا بیشتر عمر داشته باشند.