خوردگی در میلگردها

میلگردها از متداول‌ترین و پر‌مصرف‌ترین مصالح ساختمانی هستند که در ساخت انواع سازه‎ها مانند ساختمان‎‎ها، پل‎ها، ساختمان مترو، ساختمان فرودگاه، مجتمع‎های تجاری و اداری و … به کار می‌رود.
در بررسی دوام و ماندگاری سازه‎های بتن مسلح، خوردگی میلگرد از اهمیت فراوانی برخوردار بوده، به طوری که طی دهه‎های اخیر، خوردگی میلگرد تقویت کننده در بتن یکی از فاکتور‎های اساسی و مهم در کاهش عمر سازه‎های بتنی بوده است.
وجود مقدار زیادی از هیدروکسید کلسیم و عناصر قلیایی مانند سدیم و پتاسیم در بتن تازه موجب می‌شود که محیط بتن یک محیط بسیار قلیایی شود که در نتیجه بر روی سطح میلگرد لایه‌ی نازکی از اکسید به وجود آمده و باعث خوردگی میلگرد می شود.
در صورتی که اقدامات لازم جهت محافظت از سازه‎های بتنی انجام نگیرد، بر اثر عوامل مختلفی همچون حضور یون‌های خورنده‌، رطوبت‌، اکسیژن و عوامل محیطی سازه، باعث شکسته شدن سطح میلگرد می‌شود‌.

حفاظت مکانیکی جلوگیری از خوردگی میلگرد

روش های این طبقه ساده ترین و ارزان ترین روش ها بوده ولی در عوض کارایی و دوام محدودی دارند. مواد مضر به ویژه یون کلر، برای رسیدن به میلگردها باید از پوشش بتنی روی آن بگذرد. تجربه نشان داده است که زمان رسیدن یون کلر به میلگردها، تابع توانی از ضخامت است.
بنابراین اگر مثلا ضخامت پوشش دو برابر شود زمان شروع خوردگی چهار برابر می گردد. مدل های مختلفی برای این امر ارائه شده است که معمولا شباهت های عمده ای دارند که مهم ترین آن ها شامل موارد زیر هستند:

رنگ آمیزی

از متداول ترین روش های حفاظت تاسیسات ساحلی در مقابل خوردگی، استفاده از رنگ می باشد.
رنگ ها، اقتصادی ترین، آسان ترین (از نظر کاربرد) و کارآمدترین ماده جهت حفاظت وسایل و تاسیسات هستند و نیز به لحاظ دسترسی آسان و قابلیت ترمیم، بیشتر از روش های حفاظتی دیگر مطرح می باشند.
با استفاده از رنگ ها به صورت آستر و رویه، می توان ارتباط فلزات را با محیط تا اندازه ای قطع کرد و در نتیجه موجب محافظت تاسیسات فلزی شد. از بهترین رنگ های موجود می توان به موارد زیر اشاره کرد:
رنگ های الکترواستاتیک که به میدان الکتریکی پاسخ می دهند و به این ترتیب می توان از پراکندگی و تلف شدن رنگ جلوگیری کرد.
پوشش های فسفاتی و کروماتی که پوشش های تبدیلی نامیده می شوند و از خود فلز ایجاد می شوند. استفاده از این رنگ ها بر روی تمامی محصولات فولادی مجاز بوده و سبب افزایش مقاومت به خوردگی و افزایش قیمت تیرآهن و میلگرد و سایر محصولات می گردد.

پوشش های بتنی

پوشش های بتنی به عنوان قدیمی ترین و پرکاربردترین پوشش های محافظتی در کنترل خوردگی در قسمت های مدفون می باشند. پوشش های حفاظتی سازه های بتنی بر دو نوع پوشش های سطحی و پوشش های نفوذی یا دائمی هستند.

الف) پوشش های سطحی

این نوع پوشش ها، سطحی پلاستیک و مقاوم بر روی سطح کار تشکیل می دهند و آن را از محیط خورنده جدا می کنند. پوشش های سطحی از بتن در مقابل عوامل خورنده محافظت می کند اما اگر رطوبت از سطح دیگر بتن به داخل نفوذ کند نمی تواند از میلگرد داخل بتن حفاظت کند و میلگرد را مورد تهاجم قرار می دهد. این نوع پوشش ها خود به دو دسته بزرگ تقسیم می شوند.
۱ – پوشش هایی از نوع رزین های ترموست که از طریق پاشش یا قلم مو بر سطح کار اجرا می شوند و ماده اساسی حافظ سازه بتنی هستند. رزین هایی که در اثر حرارت سخت می شوند، نظیر پلی استر، پلی یورتان و به خصوص اپوکسی
۲ – پوشش های سطحی که به صورت ورقه پلاستیکی آماده و از جنس ترموپلاست به صورت ساده و گیرده دار می باشند. نظیر پی وی سی، پلی اتیلن و غیره

ب) پوشش های نفوذی یا دائمی

این دسته از پوشش ها برخلاف دسته اول فعالیت خود را تنها به سطح محدود نکرده و می تواند از سطح شروع و با نفوئ در عمق بتن به علت خاصیت اسمزی لوله های موئینه بتن و در اثر واکنش های شیمیایی با اجزا تشکیل دهنده آن، کریستال های جامدی را تشکیل دهند و در نتیجه حفره های موئین داخل بتن را پر کرده و ضمن جلوگیری از نفوذ آب یا مواد خورنده شیمیایی به داخل بتن، از میلگرد داخل آن نیز محافظت به عمل آورند.
زیرا علاوه بر ضد آب کردن بتن به آن اجازه تنفس می دهند و با خروج رطوبت از آن، میلگرد داخل بتن از تهاجم عوامل خورنده، که آب محیط مساعدی برای نفوذ این عوامل فراهم می کند، مصون می ماند و در واقع یک نوع حفاظت کاتدیک نیز انجام می دهند.

زنگ زدن میلگرد

برای محافظت میلگرد در مقابل خوردگی، با استفاده از پوشش های بتنی می توان حدود تا ۱۰ تا ۱۵ سال خوردگی را عقب انداخت. مهم ترین این پوشش ها شامل موارد زیر هستند:
۱ – پوشش های نواری پلاستیکی و یا قیری
۲ – پوشش های بتنی شات کریت
۳ – پوشش های بتنی با استفاده از ساروج
۴ – پوشش های با پایه سیمانی و یا رزینی

پوشش های گالوانیزه

این روش با استفاده از روش های گالوانیزینگ مانند: گالوانیزینگ الکتریکی، گالوانیزینگ غوطه وری داغ، پوشش دهی مکانیکی، اسپری روی و رنگ کردن با خاک روی، بر روی میلگردها اعمال می شود و میلگردها را در برابر محیط های خورنده مراقبت می کند.

مقابله با خوردگی در میلگردها

تقویت میلگرد با مواد مناسب یکی از راههای مقابله در برابر خوردگی در محیط های آسیب پذیر می باشد. بسیاری از روش های تقویت میلگرد در مقابل خوردگی به عنوان مثال، ایجاد خاصیت ضد خوردگی با استفاده از مواد اسیدی یا قلیایی و پوشش اپوکسی پیوند یافته می باشد.
اصل اساسی این فرآیند یعنی تقویت میلگرد جهت جلوگیری از خوردگی، جلوگیری از واکنش بین یون های کلراید و تقویت میلگرد است. از این رو، زمان دستیابی مواد مخرب و خورنده به میلگرد، طولانی تر شده و در نتیجه دوام سازه بطور قابل توجهی افزایش می یابد.

ایجاد خاصیت ضد خوردگی با استفاده از مواد اسیدی و قلیایی

فرآیند ایجاد خاصیت ضد خوردگی با استفاده از مواد اسیدی و قلیایی جهت تقویت میلگرد ها، بعد از برش و خم کاری میلگرد می باشد که این کار در یک محل ایزوله انجام می گیرد. در واقع میلگردهای تقویت شده در یک محیط ایزوله روی تکیه گاه های چوبی یا سنگی قرار داده شده و یک لایه محافظ به ضخامت حدود 0.1 میلی متر بر روی آن اجرا می شود.

مراحل تقویت میلگرد برای محافظت در برابر خوردگی با استفاده از مواد اسیدی و قلیایی به شرح زیر می باشد:
• میلگردهای تقویت شده در حدود 15-30 دقیقه در محلول ضد زنگ غوطه ور می شوند تا فرسودگی ها برداشته شده و میلگردهایی با سطحی صیقلی حاصل شود.
• محلول ضد زنگ با مخلوط کردن محلول مهار کننده به همراه اسید هیدروکلریک و آب تهیه می شود. نسبت مخلوط در این محلول، 5 لیتر ضدزنگ و 50 لیتر اسید هیدروکلریک می باشد که برای تولید 100 لیتر محلول ضد زنگ، می توان 50 لیتر آب استفاده کرد.
• سپس میلگرد ها از محلول خارج شده و با پارچه مرطوب تمیز می شود.
• پس از این مرحله، میلگردها در محلولی که با مخلوط کردن پودر قلیایی با آب تولید شده، غوطه ور می شود. در این محلول، 1 کیلوگرم پودر باید با 400 لیتر آب مخلوط شود و میلگردها باید 5 دقیقه در این محلول باقی مانده و سپس تمیز و خارج شوند.
• سپس ژل فسفاتی بلافاصله با استفاده از یک برس روی سطح میلگردها کشیده می شود. این ژله بهتر است به مدت 45 الی60 دقیقه با سطح میلگرد واکنش داده و سپس با شستشو در آب یا به وسیله یک پارچه مرطوب تمیزشود.
• محلول ضد خوردگی با استفاده از یک برس روی سطح میلگرد اعمال می شود.
• محلول ضد خوردگی با سیمان پرتلند معمولی به نسبت 500 سی سی به 1 کیلوگرم، مخلوط شده و یک دوغاب تهیه می شود. سپس این دوغاب با برس زدن روی سطح میلگرد اعمال می شود. تمام مراحل فوق باید در همان روز اعمال شود و به میلگرد اجازه داده شود تا به مدت 12 الی 24 ساعت خشک شود.
• در نهایت و در مراحل آخر، از محلول آب بندی استفاده می شود.
• محلول آب بندی، جهت جلوگیری از خوردگی روی سطح میلگرد، اعمال می شود. این پوشش بعد از 4 ساعت خشک شدن، دوباره تکرار می شود.
ایجاد خاصیت ضد خوردگی به کمک پوشش اپوکسی فیوژنی
فرآیند اجرای پوشش اپوکسی فیوژنی بر روی میلگردها، طبق استاندارد IS:13620 انجام می شود که توسط یک کمیته تخصصی در کارخانه ها انجام می گیرد. در صورت استفاده از روکش اپوکسی، باید جزئیات بیشتری در نظر گرفته شود که این جزئیات را می توان در استاندار IS:13620 یافت.

مراحل فرآیند اجرای پوشش اپوکسی فیوژنی بر روی میلگردها، شامل مراحل زیر است:

• سطح میلگرد فولادی را با استفاده از لوازم سایشی تمیز کنید تا سطح صاف و تمیزی حاصل شود. سطح میلگرد باید روشن، صاف و عاری ازهرگونه زنگ زدگی و مواد خارجی باشد.
• در اسرع وقت باید روکش مورد نظر را روی سطح تمیزشده استفاده کنید. زیرا حداکثر مدت زمان تمیز کردن تا شروع کار و استفاده از روکش هشت ساعت است.
• این پوشش باید به عنوان پودر خشک با نیروی الکتریکی، اسپری شود که با استفاده از یک تفنگ اسپری الکترواستاتیک بر روی میلگردهای فولادی پاشیده می شود.
• پودر می تواند به صورت گرم یا سرد استفاده شود.
• میلگرد تقویت شده باید در معرض یک عملیات حرارتی مشخص توسط سازنده قرار گیرد. هم چنین برای جلوگیری از هرگونه شکستگی و یا نقایص دیگر، دما نیز باید کنترل شود.
• 90 درصد از کل ضخامت پوشش تقویتی باید بین 0.1 تا 0.3 میلی متر باشد.
• این پوشش باید پس از خشک شدن، مورد بازرسی قرار گیرد و عاری از هرگونه سوراخ، حفره، آلودگی، ترک و آسیب دیدگی باشد