آیا میلگرد در بتون زنگ میزند؟

خوردگی یا زنگ زدن فولاد یک فرآیند الکتروشیمیایی است که در آن فلز با محیط اطراف خود واکنش داده و دچار اکسیداسیون می‌شود. در این فرآیند، فلز الکترون از دست داده و به یون تبدیل می‌شود که در نهایت منجر به از بین رفتن ساختار فلز و تشکیل اکسیدهای آن (زنگ) می‌گردد. برای رخ دادن خوردگی، سه عنصر اصلی باید حضور داشته باشند:

1. آند (Anode): منطقه‌ای از فلز که در آن اکسیداسیون رخ می‌دهد.
2. کاتد (Cathode): منطقه‌ای از فلز که در آن احیا صورت می‌گیرد.
3. الکترولیت: یک محیط رسانا (معمولاً آب یا رطوبت) که امکان جریان یافتن الکترون‌ها را بین آند و کاتد فراهم می‌کند.

در مورد میلگرد درون بتن، محیط بتن می‌تواند به عنوان الکترولیت عمل کند. با این حال، بتن تازه معمولاً محیطی قلیایی با pH بالا (حدود ۱۲ تا ۱۳) دارد. این قلیاییت بالا باعث تشکیل یک لایه محافظ اکسید روی سطح فولاد می‌شود که به عنوان “لایه انفعالی” شناخته می‌شود. این لایه، از تماس مستقیم فولاد با آب و سایر عوامل خورنده جلوگیری می‌کند و مانع از زنگ زدن آن می‌شود.

پیشنهاد مطالعه: نحوه تشخیص میلگرد در بتن

عوامل موثر بر خوردگی میلگرد در بتن

علی‌رغم وجود لایه انفعالی، در برخی شرایط، این لایه محافظ تخریب شده و میلگرد مستعد زنگ زدن می‌شود. مهم‌ترین عوامل موثر بر این امر عبارتند از:

1. نفوذ یون‌های کلرید: یون‌های کلرید، به ویژه کلریدهای موجود در آب دریا و نمک‌های ضد یخ، می‌توانند به بتن نفوذ کرده و لایه انفعالی را تخریب کنند. این یون‌ها با فولاد واکنش داده و باعث خوردگی موضعی آن می‌شوند. در مناطق ساحلی و یا مکان‌هایی که در زمستان از نمک برای ذوب یخ استفاده می‌شود، خطر خوردگی میلگرد به دلیل نفوذ کلریدها بسیار بالاست.

2. کربناتاسیون: واکنش دی اکسید کربن (CO2) موجود در هوا با هیدروکسید کلسیم در بتن باعث کاهش pH بتن (قلیاییت) و تبدیل آن به کربنات کلسیم می‌شود. این فرآیند که به عنوان کربناتاسیون شناخته می‌شود، می‌تواند لایه انفعالی را تخریب کرده و زمینه را برای خوردگی فولاد فراهم کند. بتن‌هایی که در معرض هوا قرار دارند و یا دارای تخلخل زیادی هستند، بیشتر در معرض کربناتاسیون قرار دارند.

3. نفوذ آب و رطوبت: آب، به عنوان یک الکترولیت، برای تکمیل فرآیند خوردگی ضروری است. بتن متخلخل یا بتنی که دچار ترک خوردگی شده است، بیشتر مستعد نفوذ آب و رطوبت به داخل خود است. این امر باعث می‌شود که فولاد در معرض رطوبت و اکسیژن قرار گرفته و دچار خوردگی شود.

4. کیفیت پایین بتن: بتن با کیفیت پایین، دارای تخلخل زیاد و نفوذپذیری بالاست. چنین بتنی به راحتی اجازه می‌دهد آب، یون‌های کلرید و دی اکسید کربن به داخل آن نفوذ کرده و به میلگردها برسند. نسبت آب به سیمان بالا، اختلاط نامناسب و عمل آوری ناقص از جمله عوامل موثر بر کاهش کیفیت بتن هستند.

5. پوشش کم بتن روی میلگرد: حداقل پوشش بتن روی میلگرد باید به اندازه کافی باشد تا بتواند از رسیدن عوامل خورنده به آن جلوگیری کند. اگر پوشش بتن کم باشد، میلگرد به راحتی در معرض عوامل مخرب قرار می‌گیرد و آسیب‌پذیر می‌شود.

نقش میلگرد بستر در سازه‌ها و اهمیت خوردگی آن

میلگردهای بستر معمولاً به صورت شبکه‌ای در درزهای افقی بین بلوک‌ها یا آجرهای ساختمانی قرار می‌گیرند. این میلگردها با افزایش مقاومت کششی دیوارها در برابر نیروهای جانبی نظیر باد و زلزله، نقش بسیار مهمی در استحکام سازه ایفا می‌کنند.

با توجه به قرارگیری میلگردهای بستر در درزها، این میلگردها بیشتر در معرض نفوذ آب و رطوبت قرار دارند. همچنین، به دلیل قرار گیری در نزدیکی سطح، خطر کربناتاسیون و نفوذ کلریدها نیز برای آنها بالاتر است. خوردگی میلگردهای بستر می‌تواند منجر به ترک خوردگی و تخریب دیوارها شده و پایداری سازه را به خطر بیاندازد.

پیشنهاد مطالعه: روشهای زنگ زدایی میلگرد کدامند؟

راهکارهای پیشگیری از خوردگی میلگرد در بتن (شامل میلگرد بستر)

برای جلوگیری از خوردگی میلگرد در بتن، به ویژه میلگردهای بستر، می‌توان از راهکارهای زیر استفاده کرد:

1. استفاده از بتن با کیفیت بالا: استفاده از بتن با نفوذپذیری پایین، نسبت آب به سیمان کم، اختلاط مناسب و عمل آوری صحیح، می‌تواند از نفوذ عوامل خورنده به داخل بتن جلوگیری کند.

2. افزایش پوشش بتن روی میلگرد: رعایت حداقل پوشش بتن الزامی است. در مناطق ساحلی و یا مکان‌هایی با شرایط خورنده، لازم است این پوشش بیشتر از حد استاندارد باشد.

3. استفاده از مواد افزودنی بتن: استفاده از مواد افزودنی کاهنده نفوذپذیری بتن، مواد افزودنی پوزولانی و مواد افزودنی بازدارنده خوردگی می‌تواند به کاهش احتمال خوردگی میلگرد کمک کند.

4. استفاده از میلگردهای با روکش اپوکسی یا گالوانیزه: روکش اپوکسی یا گالوانیزه، یک لایه محافظ بر روی میلگرد ایجاد می‌کند که از تماس مستقیم فولاد با عوامل خورنده جلوگیری می‌کند.

5. استفاده از بتن مسلح با الیاف: استفاده از الیاف (مانند الیاف شیشه، پلی پروپیلن یا فولادی) در بتن می‌تواند به کاهش ترک خوردگی و نفوذپذیری آن کمک کند.

6. اجرای مناسب درزها و استفاده از مصالح مناسب: در مورد میلگرد بستر، پر کردن کامل درزها با ملات مناسب و استفاده از مصالح ضد رطوبت، می‌تواند از نفوذ آب به میلگردها جلوگیری کند.

7. آب بندی مناسب سطوح بتنی: استفاده از مواد آب بندی و عایق رطوبتی بر روی سطوح بتنی، به ویژه در مناطق پر باران و مرطوب، می‌تواند از نفوذ آب به داخل بتن و خوردگی میلگرد جلوگیری کند.

8. بازرسی دوره‌ای و تعمیرات به موقع: انجام بازرسی‌های دوره‌ای برای شناسایی علائم اولیه خوردگی و انجام تعمیرات به موقع، می‌تواند از آسیب دیدگی‌های بیشتر جلوگیری کند.

نتیجه‌گیری

میلگرد در بتن، به طور ذاتی زنگ نمی‌زند. بلکه، زنگ زدن آن ناشی از تخریب لایه انفعالی و واکنش فولاد با عوامل خورنده نظیر یون‌های کلرید، دی اکسید کربن، آب و اکسیژن است. این مسئله، به ویژه در مورد میلگرد بستر که بیشتر در معرض این عوامل قرار دارد، از اهمیت بالایی برخوردار است.

با استفاده از راهکارهای مناسب، نظیر استفاده از بتن با کیفیت بالا، افزایش پوشش بتن، استفاده از میلگردهای مقاوم در برابر خوردگی و اجرای صحیح، می‌توان از خوردگی میلگردها جلوگیری کرده و عمر مفید سازه‌ها را به طور قابل توجهی افزایش داد. توجه به این نکات، به ویژه در ساخت و سازهای مناطق ساحلی و پر باران، از اهمیت بیشتری برخوردار است.