MODIRANAHAN
قبل از هر خرید مشورت کنید

بررسی خوردگی میلگرد درون بتن

نویسنده: تیم محتوای مدیران آهن
تاریخ انتشار: ۱۸ اسفند ۱۴۰۱
مدت مطالعه: دقیقه
<p>قیمت پایین بتن های مسلح شده با میلگرد و همچنین در دسترس بودن مواد خامی که برای ساخت آن مورد استفاده قرار می گیرد باعث شده است تا این نوع سازه به طور گسترده ای مورد توجه قرار گیرد. اما سازه های بتنی که به وسیله میلگرد مسلح شده اند باید در برابر خوردگی محافظت شوند. آشنایی با فرایند خوردگی میلگرد درون بتن تا حد زیادی می تواند به افزایش عمر و استحام سازه کمک کند. در این مقاله ما به بررسی دقیق و علمی خوردگی میلگردهای فولادی درون بتن خواهیم پرداخت.</p>
<h2><img class="content-image" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" title="خوردگی-میلگرد.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1634124971191.jpg" alt="بررسی خوردگی میلگرد درون بتن" /></h2> <h2>بررسی خوردگی میلگرد در سازه های بتنی</h2> <p>قیمت پایین بتن های مسلح شده با میلگرد و همچنین در دسترس بودن مواد خامی که برای ساخت آن مورد استفاده قرار می گیرد باعث شده است تا این نوع سازه به طور گسترده ای مورد توجه قرار گیرد. استحکام سازه هایی که از بتن مسلح ساخته شده اند تا حد زیادی به توانایی سازه در کاهش یا جلوگیری از میزان رطوبت منتقل شده و یا نفوذ یون های مهاجم بستگی دارد. بسیاری از سازه های بتنی موجود درمحیط های مهاجم، تحت فرسایش هستند و حفظ استحکام برای آن ها مساله ای چالشی به حساب می آید. در این میان خوردگی میلگردهای فولادی درون بتن از اهمیت ویژه ای برخودار است. بر اساس آمارهای اعلام شده حفاظت از خوردگی پل های بتنی در سال 2002 در آمریکا به طور متوسط هزینه ای بالغ بر 8.3 میلیارد دلار در برداشته است. با در نظر گرفتن نرخ تورم این هزینه در سال 2021 قطعا بسیار بالاتر خواهد بود. با توجه به این مساله انجام تحقیقات در خصوص خوردگی و به خصوص خوردگی میلگرد بسیار ضروری به نظر می رسد. بررسی خوردگی میلگرد و به طور کلی فولاد درون بتن مساله ای بسیار جدی هم از دید اقتصادی و هم از دید ایمنی ست که به طور مستقیم می تواند بر پایداری سازه تاثیرگذار باشد.</p> <p><strong>آنچه در این مقاله خواهید خواند:&nbsp;</strong></p> <ul> <li><a title="فعال شدن و غیر فعال شدن در برابر خوردگی" href="#active">فعال شدن و غیر فعال شدن در برابر خوردگی</a></li> <li><a title="خوردگی کلرید میلگرد" href="#Corrosion">خوردگی کلرید میلگرد</a></li> <li><a title="مکانیزم خوردگی میلگرد در بتن مسلح" href="#Mechanism">مکانیزم خوردگی میلگرد در بتن مسلح</a></li> <li><a title="تاثیر پارامترهای بتن بر خوردگی میلگرد" href="#effect">تاثیر پارامترهای بتن بر خوردگی میلگرد</a></li> <li><span id="active"></span><a title="محصولات ناشی از خوردگی میلگرد" href="#Products">محصولات ناشی از خوردگی میلگرد</a></li> <li><a title="خوردگی ماکروسل و میکروسل میلگرد" href="#Corrosion">خوردگی ماکروسل و میکروسل میلگرد</a></li> </ul> <h2>فعال شدن و غیر فعال شدن در برابر خوردگی</h2> <p>بتن می تواند به صورت مانع عمل کند و برای فولاد نقش یک مقاومت فیزیکی در برابر خوردگی را فراهم کند همچنین بتن با PH بالای خود از خوردگی شیمیایی میلگرد هم جلوگیری میکند. بتنی که تحت تاثیر عوامل خارجی قرار ندارد معمولا pH بین 12.5 تا 13.5 از خود نشان می دهد. در نمودار پوربه (Pourbaix) محدوده ی پتانسیل الکتروشیمیایی و همچنین pH برای سیستم Fe-H2O درمحیط قلیایی نشان داده شده است. با توجه به پتانسیل و pH نرمال درون بتن، یک لایه ی پسیو محافظ بر روی سطح فولاد ایجاد میشود.</p> <p>این لایه یک لایه ی فوق نازک اکسید محافظ ( با ضخامت کمتر از 10 نانومتر) یا فیلم هیدروکسید است که سطح انحلال فولاد را به مقدار ناچیزی کاهش می دهد. از دست دادن نسبی یا کامل این لایه غیرفعال (پسیو) که به آن غیرفعال زدایی (دیپسیویشن) گفته می شود منجر به خوردگی میلگردهای فولادی می شود. اثرات خوردگی آهن و به ویژه خوردگی میلگرد زیاد است و شکل گیری آن می تواند باعث ترک و یا تخریب بیشتر در بتن شود.</p> <p>تحقیقات کمی در مورد شکل گیری و تخریب لایه ی پسیو انجام شده است. مشاهده شده است که حالت اکسیداسیون لایه پسیو آهن در طول لایه متفاوت است. همچنین به نظر می رسد لایه ی خارجی که بیشتر اکسیدها و هیدروکسیدهای حاوی Fe3+ است، نقش غیرمحافظ دارد و لایه های اکسید داخلی که نزدیک به سطح میلگرد هستند و از یونهای Fe2+ غنی هستند نقش محافظتی به عهده دارند. همچنین مشاهده شده است که نسبت Fe3+/Fe2+ باعث افزایش حضور یون های کلرید می شود. این فرضیه نیز مطرح است که زمانی که یون های کلرید از لایه غیرمحافظ خارجی به سمت لایه ی داخلی پیشروی می کنند، برخی از اکسید/هیدورکسیدهای Fe2+ را به Fe3+ تبدیل می کنند که باعث کاهش نقش محافظتی لایه های داخلی می شود.</p> <p>یون های کلرید که بیشتر از طریق نمک های ضد یخ یا آب دریا به وجود می آیند و همچنین دی اکسید کربن اتمسفر دو فاکتور بسیار مهم هستند که می توانند فیلم پسیو در سطح فولاد را بشکنند و باعث خوردگی میلگرد شوند. مقدار کم اکسیژن، شکل گیری سلول های گالوانیک در تماس با فلزات متفاوت و جریان های نشتی نیز از فاکتورهای دیگری هستند که ممکن است باعث خوردگی فعال در سازه های مسلح شده با فولاد شوند.</p> <h3>رفتار نیمه رسانایی لایه های پسیو</h3> <p>لایه های پسیو بر روی فلزات، معمولا ویژگی های الکتروشیمیایی نیمه هادی ها را از خود بروز می دهند. ساختار الکترونی این گونه جامدات عمدتا در غالب باندهای انرژی مورد بحث قرار می گیرد. بالاترین و پایین ترین سطح های اشغال شده به عنوان باندهای ظرفیت و باند هدایت شناخته می شوند و بیشتر مورد توجه هستند. فاصله ی بین این دو باند بسیاری از ویژگی های ماده را مشخص می کند. رسانایی یک ماده حالت جامد با توجه به اشغال باند هدایت آن مشخص می شود. برای نیمه رساناها، فاصله باند (E) زیاد نیست و الکترون ها می توانند به باند هدایت حرکت کنند. حرکت الکترون ها باعت ایجاد یک ظرفیت الکترونی می شود که به آن حفره گفته می شود. حفره ها متحرک هستد و باعث رسانایی می شوند. آلایش (Doping) یکی دیگر از روش هایی است که برای تولید حامل های جریان در نیمه رساناها استفاده می شود و شامل اضافه کردن عناصر دیگر به نیمه رسانا است. نیمه رساناهای آلایش شده که در آنها بیشتر حامل های جریان الکترون هستند نوع n گفته می شوند و اگر حفره ها نقش بیشتری در حمل جریان داشته باشند به نیمه رسانا نوع p گفته می شود. تولید حامل های جریان نیاز به حضور آلاینده دارد. آلاینده باید قادر باشد که الکترون به باند هدایت بدهد دراین حالت به آنها اهدا کننده (Donor) می گویند (آن ها الکترون آزاد برای نیمه هادی نوع n فراهم می کنند). اگر آلاینده حفره به باند ظرفیت بدهد به آن پذیرنده (Acceptor) گفته می شود (حفره ی آزاد برای نیمه هادی نوع p فراهم می کند). هنگامی که یک نیمه هادی در تماس با یک الکترولیت قرار می گیرد، جریان های الکتریکی بین فاز نیمه رسانا و فاز محلول منتقل می شود. پتانسیل الکتروشیمیایی محلول به وسیله پتانسیل اکسایشی-احیایی محلول الکترولیت مشخص می شود و پتانسیل اکسایش-احیایی نیمه هادی نیز به وسیله سطح فرمی (Fermi) مشخص می شود. سطح فرمی، سطح انرژی ست که احتمال اشغال شدن آن توسط یک الکترون 50 درصد است.</p> <p>&nbsp;ویژگی ها و نقش لایه های غیرفعال بر آهن پایه و همچنین آلیاژ های آن مهمترین موضوع در مطالعات علم خوردگی است. از همین رو لایه ی غیرفعال بر سطح فولاد می تواند به لایه ی نیمه هادی نیز تعبیر شود. ویژگی های الکتریکی این لایه نقش بسیار مهمی در مقاومت نسبت به خوردگی در فولاد ایفا می کند.</p> <p>مطالعاتی که به بررسی ویژگی های نیمه رسانایی لایه غیر فعال در محیط قلیایی بتن می پردازد بسیار محدود است. در برخی از تحقیقات صورت گرفته مشخص شده است لایه غیرفعال بر روی میلگرد در بتن یک نیمه هادی نوع n نامنظم است. همچنین مشخص شده است که در حضور یون های کلرید، رفتار نیمه رسانایی لایه ی غیرفعال تغییر میکند و باعث کاهش مقاومت نسبت به خوردگی و نازک تر شدن لایه پسیو بر روی میلگرد می شود.</p> <h3>زمان پسیو شدن فولاد مسلح کننده</h3> <p>بتن سیمان پورتلند به طور عمده از Ca(OH)2 اشباع شده و pH برابر با 12.6 دارد اما حضور KOH و NaOH باعث افزایش pH به بیشتر از 13 نیز می شود. در سازه های بتنی، به طور طبیعی فولاد پیش از نفوذ یون های کلرید، به سال های زیادی برای شکل دهی یک فیلم غیرفعال محافظ بر روی سطح خود نیاز دارد. نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد که میلگرد در ملات و محلول متخلخل به زمان قابل توجهی برای رویین شدن نیاز دارد. برای اینکه نرخ خوردگی میلگرد در ملات به سطحی کاهش پیدا کند که بشود به آن رویین شده اطلاق کرد به حدود 7 روز زمان نیاز است. اما نرخ خوردگی میلگرد پس از آن برای مدت طولانی به طور آهسته کاهش می یابد. برای فولاد در محلول متخلخل، نرخ خوردگی حدود 3 روز زمان می برد تا به سطح پسیو برسد و دوباره پس از آن به آهستگی ادامه می یابد.</p> <h2>خوردگی کلرید میلگرد</h2> <p>یون های کلرید می توانند به دلیل استفاده از مواد حاوی کلرید در بتن وجود داشته باشند. این یون ها به دلیل استفاده از CaCl2 به عنوان تسریع کننده در زمان مخلوط کردن بتن یا از محیط خارجی به درون بتن نفوذ می کنند. استفاده از نمک های ضد یخ در زمستان بزرگترین منبع یون های کلرید به شمار می آید.</p> <p>شکست محلی لایه ی پسیو زمانی که مقدار کافی کلرید به میلگرد برسد اتفاق می افتد و بعد از آن فرایند خوردگی میلگرد آغاز می شود. کلرید در بتن می تواند درون محلول متخلخل حل شود (کلرید آزاد) و یا به صورت شیمیایی و فیزیکی به هیدارت های سیمان محدود شود (کلریدهای مقید).</p> <p>تنها کلریدهای آزاد حل شده در محلول متخلخل مسئول آغاز فرایند خوردگی هستند.</p> <p><strong>سه تئوری برای حمله کلرید وجود دارد.</strong></p> <ul> <li>نفوذ یون های کلرید در فیلم اکسید روی سطح فولاد از طریق منافذ یا تخریب فیلم از نفوذ سایر یون ها، ساده تر است.</li> <li><span id="Corrosion"></span>یون های کلرید در رقابت با یون های حل شده ی آمارO2 و هیدروکسیل بر سطح فلز جذب می شوند.</li> <li>یون های کلرید با تخریب لایه محافظ Fe(OH)2 باعث ادامه روند خوردگی می شوند.</li> </ul> <h2>خوردگی کربنی میلگرد</h2> <p>زمانی که بتن در معرض هوا قرار می گیرد هیدروکسید کلسیم به آب و دی اکسید کربن موجود در هوا واکنش می دهد.</p> <p><strong>Ca(OH)2 + CO2 &agrave; CaCO3 + H2O</strong></p> <p>اثر کربنی شدن، کم شدن مقدار pH بر روی لایه سطحی بتن تا 8.3 است. این مقدار pH برای اینکه لایه پسیو روی میلگرد را ناپایدار بکند کافی ست. مقدار کربنی شدن، با زمان افزایش می یابد و نرخ پیشرفت آن تابعی از رطوبت نسبی ست. نفوذ CO2 به درون بتن در رطوبت نسبی پایین، بیشتر است اما واکنش با Ca(OH)2 در محلول اتفاق می افتد و بنابراین در بتن اشباع شده بالاتر است. نتیجه ی این دو فاکتور این است که کربنی شدن در رطوبت نسبی بین 50 تا 70 درصد سریعتر است. جبهه ی کربنی شدن، با نرخی که همواره رو به کاهش است درون بتن نفوذ می کند. این کاهش سه دلیل عمده دارد:</p> <ul> <li>گاز باید مقدار بیشتری درون سیمان نفوذ کند.</li> <li>بتن شروع به هیدراته شدن میکند و با گذشت زمان نفوذ ناپذیرتر می شود.</li> <li>خود فرایند کربنی شدن به دو دلیل باعث کاهش نفوذ پذیری می شود. یکی به دلیل رسوب کربنات ها درون منافذ موجود و همچنین واکنشی که آب آزاد می کند که باعث افزایش هیدارته شدن می شود.</li> </ul> <p>زمانی که جبهه ی کربنی شدن به میلگرد می رسد، فیلم پسیو دیگر پایدار نخواهد بود و خوردگی فعال آغاز می شود. بر خلاف خوردگی کلریدی، خوردگی کربنی فرایندی کلی و همگن است. به علاوه موادی که در اثر خوردگی میلگرد ایجاد می شوند تمایل بیشتری به حل شدن در بتن کربنی شده ی خنثی دارند و ممکن است به جای رسوب در پوشش بتن و ایجاد تنش و ترک، در سطح بتن رسوب کنند و باعث ایجاد لکه های زنگ شوند. نرخ خوردگی کربنی شدن از کلرید کمتر است اما در زمان طولانی سطح مقطع میلگرد حتی بدون آسیب ظاهری به بتن، می تواند به میزان قابل توجهی کاهش یابد. اگر چه رطوبت نسبی متوسط بیشترین نرخ کربنی شدن را فراهم می کند اما خوردگی فعال در این محدوده ی رطوبتی اتفاق نمی افتد. در نتیجه مخرب ترین محیط برای خوردگی کربنی محیط هایی ست که به صورت تناوبی چرخه های نیمه خشک و مرطوب دارند. کربنی شدن همچنین می تواند یک فاکتور عمده در استحکام بتن در آب و هوای گرم باشد. در این محیط بتن به راحتی خشک می شود و به صورت دوره ای در معرض اشباع شدن در نتیجه باران قرار دارد. حمله ی یون های کلرید و کربنی شدن می تواند هم افزایی نیز داشته باشند و باعث مشکلات جدی در نواحی گرم ساحلی شوند. خوردگی کربنی در آمریکای شمالی مشکلی جدی به حساب نمی آید چرا که از پوشش بتن کافی روی فولاد استفاده می شود.</p> <h3>اندازه گیری عمق کربنی شدن</h3> <p>عمق کربنی شدن، متوسط فاصله از سطح بتن یا ملات است که دی اکسید کربن مقدار خاصیت قلیایی سیمان هیدراته شده را کاهش داده است. بسته به کیفیت بتن و شرایط عمل آوری، عمق کربنی شدن متفاوت است. عمق کربنی شدن با تکنیک های مختلفی می تواند محاسبه شود. شایع ترین محصول شیمیایی کربنی شدن CaCO3 است. مشاهده میکروسکوپی این ماده یکی از تکنیک های ست که به این منظور می تواند به کار برده شود. همانطور که قبلا گفته شد کربنی شدن باعث کاهش pH می شود و <span id="Mechanism"></span>بنابراین با آزمایش کردن pH داخلی بتن با به کاربردن نشانگرهای مایع حساس به pH مانند فنل فتالئین بر روی سطح بتن تازه برش خورده می توان عمق کربنی شدن را سنجید. با به کار بردن فنل فتالئین نواحی که کربنی نشده اند قرمز یا ارغوانی می شوند و نواحی که کربنی شده اند بدون رنگ باقی می مانند. برای pH های 9.8 و بالاتر رنگ فنل فتالئین به صورت قرمز-ارغوانی تند در می آید و برای pH کمتر از 9.8 صورتی رنگ و برای pH 8 بی رنگ است. همچنین نشانگر رنگین کمانی (The Rainbow Indicator) مخلوطی از مواد خاص است که با اسپری شدن بر روی بتن تازه شکسته یا برش خورده، محدوده ای متنوع از رنگ ها را بر اساس pH های مختلف ایجاد می کند.</p> <blockquote> <p>بیشتر بخوانید: <a title="5 روش برای از بین بردن زنگ زدگی آهن" href="https://www.modiranahan.com/article/228/5-%D8%B1%D9%88%D8%B4-%D8%A8%D8%B1%D8%A7%DB%8C-%D8%A7%D8%B2-%D8%A8%DB%8C%D9%86-%D8%A8%D8%B1%D8%AF%D9%86-%D8%B2%D9%86%DA%AF-%D8%B2%D8%AF%DA%AF%DB%8C-%D8%A2%D9%87%D9%86" target="_blank" rel="nofollow noopener">5 روش برای از بین بردن زنگ زدگی آهن</a></p> </blockquote> <h2>مکانیزم خوردگی میلگرد در بتن مسلح</h2> <p>خوردگی میلگرد یک واکنش الکتروشیمیایی ست که شامل مجموعه ای از واکنش های الکترود آندی و کاتدی ست. خوردگی میکروسل در شرایطی به وجود می آید که حل شدن فعال و واکنش الکترود کاتدی در نزدیکی همان قطعه از فلز اتفاق بیفتد. برای میلگردهایی که درون بتن هستند این فرآیند همواره درعمل اتفاق می افتد. سطح فولاد خورده شده می تواند به صورت ترکیبی از الکترودهای آندی و کاتدی باشد که به وسیله فولاد به یکدیگر متصل شده اند. خوردگی ماکروسل هم می تواند در یک میلگرد تک که در معرض شرایط محیطی متفاوت درون بتن قرار دارد و یا جایی که میلگرد از بتن خارج شده است رخ بدهد. در هر دو مورد محلول متخلخل بتن در حکم الکترولیت عمل میکند. تصویر شماره 2 نمایی از خوردگی در فولاد مسلح کننده ی بتن را نشان می دهد.</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="تصویر شماره 2 - خوردگی میلگرد در بتن.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1634046325265.jpg" alt="خوردگی فولاد در بتن" /></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره 1 &ndash; خوردگی فولاد در بتن</p> <p>برای فولادی که درون بتن قرار داده شده است، بر اساس pH بتن (الکترولیت) و درصد یون های مهاجم، واکنش های آندی زیر می توانند اتفاق بیفتند.</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="تصویر-شماره-3---واکنش-های-آندی.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1634046432034.jpg" alt="واکنش های آندی فولاد" /></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره 2 &ndash; واکنش های آندی فولاد</p> <p>احتمال واکنش های کاتدی به مقدار O2 موجود و pH در نزدیکی سطح فولاد بستگی دارد. محتمل ترین واکنش ها به صورت زیر هستند.</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="تصویر-شماره-4---واکنش-های-کاتدی.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1634046447128.jpg" alt="فرمول رابطه کاتدی" /></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره 3 &ndash; فرمول رابطه کاتدی</p> <p><span id="effect"></span>فراورده هایی که در اثر خوردگی ایجاد می شوند نسبت به خود فولاد حجم بیشتری دارند و این باعث انبساط داخلی و ایجاد تنش می شود. این تنش می تواند باعث تخریب بتن شود و فولاد را در معرض فاکتورهای مهاجم قرار دهد.</p> <h2>تاثیر پارامترهای بتن بر خوردگی میلگرد</h2> <p>یون های کلرید و دی اکسید کربن به وسیله ی مجموعه ای از مکانیزم ها در عمق پوشش بتن نفوذ می کنند تا به سطح میلگرد برسند. سطح بتن ممکن است خشک باشد و کلریدها و دی اکسیدکربن به وسیله ی اثر مویین به همراه رطوبت از طریق حفره های بهم پیوسته در ملات سیمان جذب شوند. در سطوح عمیق تر، بتن به ندرت در فضای آزاد خشک می شود بنابراین نفوذ بیشتر یون های مهاجم با نفوذ از طریق منافذ اتفاق می افتد. این فرایند در مقایسه با فرایند جذب آهسته تر است.</p> <p>تخلخل در ملات سیمان می توانند منافذ مویین، منافذ ژله ای و هیدرات سیلیکات کلسیم (C-S-H) باشند.</p> <p>منافذ مویین، باقیمانده ی فضاهایی هستند که بین ذرات سیمان دارای آب بوده اند اما به وسیله ی محصولات ناشی از هیدراسیون پر نشده اند. این منافذ قطری بیشتر از 5 نانومتر دارند و بزرگترین بین منافذ هستند و تعداد و ارتباط آن ها با یکدیگر نفوذ یون های کلرید، دی اکسیدکربن، اکسیژن و رطوبت به داخل بتن را کنترل می کنند. منافذ ژله ای و فضاهای بین لایه ای برای انتقال یون ها، بسیار کوچک و جدا از یکدیگر هستند.</p> <p>دو عاملی که به طور مشخص بر تخلخل مویین در بتن تاثیر گذار است، نسبت آب به ماده پیوند دهنده (w/b) و استفاده از مواد مکمل چسباننده است. در عمل برای هیدراسیون کامل سیمان w/b، 0.42 نیاز است. هیدراسیون یک فرآیند تدریجی ست و آبی که استفاده نشده درون منافذ مویین باقی می ماند. نسبت w/b بالاتر برای اینکه قابلیت کارپذیری بیشتر به ترکیب بدهد مورد استفاده قرار می گیرد و بهم پیوستگی منافذ مویین در ملات سیمان را افزایش می دهد و باعث نفوذ بیشتر می شود. امروزه با ظهور عوامل کاهنده ی آب، مقادیر کمتر w/b نیز ممکن است و می تواند تا حد قابل قبولی نفوذ یون های کلرید و دی اکسیدکربن را محدود کند. عوامل دیگری نیز وجود دارند که می توانند بر نفوذ یون های کلرید و دی اکسید کربن تاثیر گذار باشند.</p> <ul> <li>پوشش ناکافی باعث کوتاه شدن مسیر انتشار می شود و به علت نفوذ کلرید و کربنی شدن ریسک خوردگی را بالا می برد.</li> <li>پیر شدن بتن نیز از دیگر فاکتورهایی است که بر انتشار یون های مهاجم تاثیر گذار است. با گذشت زمان فرایند عمل آوری ادامه می یابد و انتشار سخت تر می شود. به علاوه انتشار تابعی از زمان است و مقدار آن با گذشت زمان کاهش می یابد.</li> <li>عمل آوری پارامتر دیگریست که که انتشار یون های کلرید و دی اکسید کربن در بتن را تغییر می دهد. عمل آوری بهتر باعث می شود که نفوذ پذیری کاهش یابد، هیدراسیون بهتر انجام شود، رطوبت بیشتر شده و در نتیجه مقدار نفود یون های کلرید و <span id="Products"></span>کربنی شدن کاهش یابد.</li> <li>دما و رطوبت نسبی فاکتورهای دیگری هستند که می توانند بر انتشار نمونه های مهاجم درون بتن موثر باشند. انتشار تابعی از دماست. برای کربنی شدن نقطه ای بحرانی وجود دارد که به آبی که بر اثر واکنش های کربنی شدن ایجاد شده است اجازه ی تبخیر می دهد اما باعث نمی شود که بتن به اندازه ای که برای توقف واکنش کافی باشد خشک شود. رطوبت نسبی، باد، جهت تابش آفتاب و نوع محیط (برای مثال ساحلی بودن یا میزان آلودگی) دیگر فاکتورهای موثر هستند.</li> </ul> <blockquote> <p>بیشتر بخوانید: <a title="آیا استفاده از میلگرد زنگ زده درست است؟" href="https://www.modiranahan.com/article/372/%D8%A7%D8%B3%D8%AA%D9%81%D8%A7%D8%AF%D9%87-%D8%A7%D8%B2-%D9%85%DB%8C%D9%84%DA%AF%D8%B1%D8%AF-%D8%B2%D9%86%DA%AF-%D8%B2%D8%AF%D9%87-%D8%AF%D8%B1-%D8%B3%D8%A7%D8%AE%D8%AA%D9%85%D8%A7%D9%86-%D8%B3%D8%A7%D8%B2%DB%8C" target="_blank" rel="nofollow noopener">آیا استفاده از میلگرد زنگ زده درست است؟</a></p> </blockquote> <h2>محصولات ناشی از خوردگی میلگرد</h2> <p>حجم موادی که در اثر خوردگی میلگرد ایجاد می شود در مقدار تخریب بتن نقش مهمی ایفا میکند. در نتیجه برای مدل کردن عملکرد و پیش بینی عمر سازه باید به آن توجه داشت. همانطور که در تصویر شماره 5 قابل مشاهده است حجم محصولات ناشی از خوردگی با یکدیگر متفاوت است.</p> <p>از جمله موادی که در اثر خوردگی میلگرد ایجاد می شوند می توان به Fe3O4 (مگنتیت)، &alpha;-FeOOH (گوتیت)، &gamma;-FeOOH (لیپیدوکروسیت) و &gamma;-Fe2O3 (ماگهمایت) اشاره کرد. اما بیشترین افزایش حجم در میان محصولات ناشی از خوردگی را &nbsp;&beta;-FeOOH (آکاگانیت) دارد که حدود 3.5 برابر حجم آهن اولیه است. دلیل این تفاوت هنوز مشخص نیست. &nbsp;کمبود اطلاعات در خصوص مکانیزم ضد رویین شدن میلگردهای فولادی در حضور یون های کلرید و تاثیر نواحی پسیو و اکتیو بر یکدیگر در مقیاس نانو و میکرو می تواند از جمله دلایل آن باشد. یکی از مشکلات شناسایی محصولات ناشی از خوردگی و در نتیجه محاسبه ی حجم آن ها این است که محصولات ناشی از خوردگی در فضای آزاد بسیار ناپایدار هستند و در اثر مواجه با اتمسفر به سرعت تغییر میکنند و نمی توان بر روی آن ها تحلیل های آزمایشگاهی انجام داد.</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="تصویر-شماره-5---حجم-محصولات-ناشی-از-خوردگی.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1634046468086.jpg" alt=" مقایسه حجم مواد ناشی از خوردگی" /></p> <p style="text-align: center;"><span id="Corrosion"></span>تصویر شماره 4 &ndash; مقایسه حجم مواد ناشی از خوردگی</p> <h2>خوردگی ماکروسل و میکروسل میلگرد</h2> <p>خوردگی میکروسل همانطور که در شکل شماره 6 نشان داده شده است در شرایطی اتفاق می افتد که انحال فعال و واکنش الکترود کاتدی مربوط به آن در نزدیکی همان میلگرد و در یک جا اتفاق می افتد. این فرآیندی ست که همیشه در عمل انجام می شود و نوع غالب خوردگی است.</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="تصویر-شماره-6---خوردگی-ماکروسل-و-میکروسل.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1634046483979.jpg" alt="خوردگی ماکروسل و میکروسل" /></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره 5 &ndash; خوردگی ماکروسل و میکروسل</p> <p>اما خوردگی ماکروسل زمانی اتفاق می افتد که میلگرد خورده شده با یک میلگرد پسیو به دلیل ترکیبات و یا قرار داشتن در محیط متفاوت کوپل شود.</p> <p>برای مثال این موقعیت زمانی که میلگرد فولادی در تماس با استنلس استیل قرار میگرد، اتفاق می افتد. همچنین زمانی که مش بالایی درون بتنی که &nbsp;حاوی یون کلرید است با مش پایینی که در بتنی بدون یون کلرید قرار دارد کوپل شود.</p> <p>خوردگی ماکروسل همچنین می تواند در مواردی که یک میلگرد در شرایط مختلفی در بتن قرار دارد و یا بخشی از آن خارج از بتن است اتفاق بیفتد. اما باید به این مساله توجه داشت این برداشت که فولاد فعال نقش آند و فولاد پسیو نقش کاتد را ایفا میکند درست نیست. در هر مورد واکنش های آند و کاتد در هر دو سطح می تواند اتفاق بیفتد. هنگامیکه دو فلز با یکدیگر کوپل می شوند خوردگی آندی فلز فعال افزایش می یاد و خوردگی کاتدی فلز پسیو کاهش نشان می دهد. از آنجایی که خوردگی ماکروسل برخلاف میکروسل به طور مستقیم قابل اندازه گیری ست، بیشتر محققان از میکروسل صرف نظر می کنند. این مساله باعث شده است که فرض اصلی این باشد که خوردگی ماکروسل در بیشتر موارد فرایند غالب است.</p> <p>اما بر اساس تحقیقی که انجام شده است، خوردگی ماکروسل و میکروسل در فولاد کربنی در بتن با سیمان پرتلند معمولی با مقاومت الکتریکی پایین، به یک اندازه هستند. اما مقدار خوردگی ماکروسل فولاد کربنی در بتنی حاوی خاکستر بادی، فوم سیلیکا و سرباره قابل چشم پوشی ست و خوردگی تنها به میکروسل محدود است. نبود خوردگی ماکروسل نباید به این معنی باشد که خوردگی میکروسل نیز اتفاق نمی افتد.</p>
اشتراک در:
میلگرد-بستر-چیست
میلگرد بستر چیست | کاربرد و ویژگی ها
۷ دقیقه مطالعه۱۶ اسفند ۱۴۰۱
میلگرد چیست ؟ انواع و گریدهای آرماتور فولادی
انواع میلگرد و گریدهای مختلف آرماتور فولادی
۱۴ دقیقه مطالعه۷ فروردین ۱۴۰۲
تنش سیلان
تنش سیلان یا Definition of Flow Stress چیست؟
۶ دقیقه مطالعه۷ فروردین ۱۴۰۲
پروفیل-درب-و-پنجره-چیست
آشنایی با انواع پروفیل درب و پنجره
۱۰ دقیقه مطالعه۱۴ فروردین ۱۴۰۲