با توجه به اینکه میلگرد بعد از زنگ زدگی دچار خوردگی می شود و کیفیت اصلی خود را از دست می دهد و یا حتی گاهی بر قطر میلگرد هم تاثیر می گذارد و قیمت میلگرد هم مورد تاثیر قرار می گیرد، استفاده از میلگرد زنگ زده نیاز به بررسی خواهد داشت. برای استفاده از میلگرد زنگ زده، آیین نامه مقررات ملی ساختمان حداقل و حداکثری در نظر گرفته است تا با مراجعه به آن استفاده یا عدم استفاده از میلگرد دارای زنگ تعیین شود.
آیا میلگرد در بتن زنگ می زند؟
تسلیح بتن به کارگیری میلگردها در داخل بتن به منظور افزایش استحکام و انعطاف پذیری سازه می باشد. در واقع، بتن به تنهایی به عنوان یک مواد سخت و سبک قابل شکل دهی است، اما در مواجهه با بارهای فشاری یا کششی بزرگتر، قدرت آن محدود می شود.
وقتی میلگردها به بتن افزوده می شوند، این ترکیب تحت عنوان بتن مسلح شناخته می شود. میلگردها به عنوان اجزای مثلثی یا دایره ای درون ساختار بتنی جای می گیرند و در معرض تنش های کشش و فشار قرار می گیرند.
میلگرد در شرایط معمولی در محیط مرطوب تمایل به زنگ زدگی دارد. اما میلگردی که درون بتن مدفون شود، در شرایط معمولی مصون به زنگ زدگی باقی می ماند. در محیط های قلیایی شدید اطراف میلگرد، مقاومت به خوردگی تضمین می شود. به عبارت دیگر، یک لایه محافظ انفعالی شکل می گیرد که از خوردگی جلوگیری می کند. اگر این لایه انفعالی از بین برود، خوردگی تحت تاثیر عواملی همچون اکسیژن و رطوبت شروع می شود. پس، خوردگی همواره با حضور اکسیژن و رطوبت رخ می دهد، اما وجود لایه انفعالی این فرآیند را تا حدی مهار می کند.
چرا میلگرد در داخل بتن زنگ نمی زند؟
میلگرد فولادی، آلیاژی آهنی دارای کربن است که بیشتر برای تقویت بتن استفاده می شود. زنگ زدگی در میلگرد منجر به ایجاد مشکلات جبران ناپذیری می شود که به دنبال آن خوردگی در المان های بتنی باعث شکست و خرابی سازه می شود.
در حالی که استفاده از میلگرد و آرماتور بندی بزرگترین محدودیت بتن یعنی ضعف در برابر نیروی کششی را برطرف می کند، اما یک مشکل کاملا جدید به وجود می آورد و آن زنگ زدگی و خوردگی میلگرد فولادی است. این مشکل، شایع ترین شکل تخریب بتن می باشد.
اگرچه فولادِ محافظت نشده به طور طبیعی مستعد خوردگی یا زنگ زدگی است، اما وقتی در داخل بتن تعبیه می شود در برابر رطوبت ناشی از محیط پیرامون حفظ می شود. به خاطر نفوذ ناپذیر بودن بتن، آب نمی تواند به راحتی به میلگرد نفوذ داشته باشد.
PH بالای بتن یک لایه نازک اکسید روی فولاد ایجاد می کند که در برابر خوردگی موجب محافظت از آن می شود. اما در بعضی موارد این حفاظت کافی نیست. نمک یکی از علل اصلی خوردگی میلگرد است. یون کلرید چه از طریق قرار گرفتن در معرض آب شور در مجاورت محیط دریایی و چه از طریق استفاده از نمک برای ایمن سازی جاده ها در زمستان می تواند از طریق بتن راه خود را باز کرده و آرماتور فولادی را دچار خوردگی کند.
هنگامی که فولاد دچار خوردگی می شود، اکسید آهن ایجاد می کند که در داخل بتن منبسط می شود. این انبساط باعث ایجاد تنش در بتن شده و یکی از عوامل اصلی خرابی است. پس چگونه می توانیم از رسیدن این یون های کلرید و سایر آلاینده ها به فولاد و ایجاد خوردگی جلوگیری کنیم؟ اولین خط دفاعی ایجاد پوشش است.
ایجاد پوشش بتنی روی میلگرد
پوشش، حداقل فاصله بین سطح خارجی بتن و میلگرد آرماتوربندی است و بسته به میزان قرار گرفتن در معرض محیط قلیایی و کاربرد سازه، ضخامت های مختلفی از پوشش بتنی از ۲۵ تا ۷۵ میلی متر اجرا می شود.
قبل از شروع به بتن ریزی، قالب ها محکم نصب شده و آرماتوربندی به درستی اجرا شود، تا در هنگام عبور و مرور و تکان خوردن و هم در زمان بتن ریزی، میلگردها جابجا نشوند و در همان جایی که تعبیه شده اند، باقی بمثل. بی توجهی به این مسائل باعث می شود که میلگرد فولادی به پایین دال فرو رود یا بیش از حد به سطح بیرونی نزدیک شود و قبل از اینکه بتن عمل آید منجر به خوردگی زود هنگام آرماتور شود.
اما باید گفت حتی با وجود پوشش کافی، عواملی مثل ترک خوردگی در بتن می تواند آلودگی ها و آب را در تماس مستقیم با آرماتور قرار دهد. البته وجود ترک در بتن چندان هم نادر نیست. جالب است بدانید که :بتن بر اثر عواملی چون بارگذاری، انبساط و انقباض و تغییرات دما دچار ترک خوردگی می شود؛ ترک ها بر روی بتن محل نفوذ آب و رطوبت بوده و منجر به خوردگی می شوند.
بتن در هنگام سفت شدن منقبض می شود که می تواند منجر به ترک شود. همینطور تغییرات دما باعث انبساط و انقباض شده که می تواند ترک به وجود آورد. بتن بر اثر بارگذاری می تواند تحت فشار قرار گرفته و ترک بخورد. برای افزایش مقاومت میلگرد در برابر ترک خوردگی می توان از بتن الیافی استفاده کرد. در واقع می توان گفت الیاف، استحکام زیادی به المان بتنی وارد نمی کند اما به راحتی از خوردگی میلگرد فولادی جلوگیری به بار می آورد چون مانع ترک خوردن بتن است.
جلوگیری از زنگ زدن میلگرد
وظیفه مهندس ناظر بعد از فرایند خرید میلگرد این است که قبل از هر چیزی دپوی مصالح مصرفی را کنترل کند و اگر موارد نامناسبی مشاهده کرد در اسرع وقت اطلاع داده و نسبت به انجام راهکار مناسب اقدام کند. اگر زنگ زدگی در میلگرد تا حدی باشد که فولاد کیفیت خود را از دست داده باشد باید مصالح جدیدی جایگزین شود اما اگر زنگ زدگی قابل رفع بود با توجه به دستورالعمل های آیین نامه ای این مشکل برطرف گردد.
زنگ زدگی موجود بر روی میلگرد اگر منجر به کاهش سطح روی آن و هم کاهش کیفیت آن نشده باشد، باید قبل از شروع کار ساختمانی نواحی زنگ زده تمیز شود. در واقع قبل از اینکه زنگ زدگی موجب خوردگی میلگرد شود باید توسط راهکارهای استاندارد اقدام شود.
در کل عوامل باعث زنگ زدگی و خوردگی در میلگرد را می توان به علل زیر ربط داد؛
- مدت زمان زیادی در محیط بیرون و در معرض رطوبت هوا قرار گیرد
- خشک شدن بتن به خاطر محافظت ناکافی
- ساخت سازه در محیط های نزدیک به دریا و محیط های سولفاتی.
وجود زنگ زدگی در بتن باعث عدم چسبیدن مناسب بین بتن و میلگرد می شود و این منجر به کاهش قدرت المان بتنی می شود. اگر زنگ زدگی در قسمت هایی از میلگرد باشد و تمام آن را نپوشاند، می توان با کمک برس قسمت های زنگ زده را تمیز کرد و سپس در سازه استفاده کرد.
تاثیر زنگ زدگی میلگرد بر پارامترهای مقاومتی
زنگ زدگی میلگرد می تواند تاثیرات مخربی بر پارامترهای مقاومتی داشته باشد. در زیر تاثیرات این موضوع بعضی از پارامترهای مقاومتی می باشند:
- مقاومت برشی: زنگ زدگی میلگرد امکان دارد منجر به کاهش مقاومت برشی گردد. این وضعیت امکان دارد در بعضی از سازه ها با پویایی بالا مخرب باشد.
- مقاومت کششی: میلگرد های زنگ زده دارای مقاومت کششی کمتری هستند نسبت به میلگردهای سالم. این امر می تواند در مواجهه با بارهای کششی در سازه ها تاثیر منفی داشته باشد.
- مقاومت خمشی: میلگردهای زنگ زده در برابر خمش دچار کاهش می شوند. این موضوع می تواند در سازه هایی که به تحمل بارهای خمشی وابسته اند، به شدت موثر باشد.
- تاثیرات بر ضریب ایمنی و عامل اصلاحی: زنگ زدگی امکان دارد منجر به تغییر در ضریب ایمنی سازه و همینطور عامل اصلاحی میلگرد شود که این موارد بر طراحی و اجرای سازه تاثیر می گذارد.
- مقاومت فشاری: در بعضی موارد، میلگردهای زنگ زده امکان دارد دچار کاهش مقاومت فشاری شوند. این مسئله می تواند بر توانایی سازه در تحمل فشارهای عمودی تاثیر بگذارد.
در نتیجه، برای حفظ مقاومت و ایمنی سازه ها، استفاده از میلگردهای سالماز اهمیت بالایی برخوردار است و در مواردی که امکان زنگ زدگی وجود دارد، اقدام به تعویض و استفاده از میلگردهای جدید و بهترین گزینه است.
روش های زنگ زدایی میلگرد
براساس آیین نامه میلگردهایی که پوسته پوسته شده اند و دچار خوردگی عمیق گشته اند، بدون انجام آزمایش نباید مورد استفاده قرار گیرند. اما اگر زنگ زدگی روی میلگرد منجر به کم شدن ضخامت سطح آن نشود و با کمک روش های مناسب بتوان زنگ زدایی کرد، استفاده از میلگردها بلامانع خواهد بود. برای اطمینان بیشتر می توان تست کیفیت محصول هم انجام داد. سندبلاست، برس کشیدن و استفاده از مواد شیمیایی از جمله روش هایی است که می توان برای رفع زنگ در فلزات استفاده کرد.
از عملیات سند بلاست معمولا برای تمیز کردن صفحات فولادی و تیرآهن استفاده می شود و زنگ زدایی آرماتور با این عملیات انجام نمی شود. هنگامی که میلگرد دچار خوردگی شد باید سریعا به رفع آن اقدام کرد. برس زدن دستی و استفاده از مواد شیمیایی روشی دشوار و وقت گیر است و همینطور باعث آلودگی محیط زیست می شود. پس روش سند بلاست بهترین گزینه انتخابی می باشد. زنگ زدگی های سطحی توسط برس به صورت دستی انجام می گیرد.
بعضی انبارهای معاملاتی آهن آلات، مکان مناسبی برای دپو کردن ندارند و گاها محل ذخیره سازی میلگرد و آهن آلات بدون سقف و پوشش است که موجب می شود محصول در معرض رطوبت و بارندگی قرار بگیرد برای همین امکان دارد میلگردهای خریداری شده، باران دیده باشد. پس برای اطمینان از کیفیت محصول، خرید خود را مستقیم از کارخانه انجام دهید.
جایگزین مناسب برای میلگرد فولادی
شاید این سوال برایتان پیش بیاید که چرا اصلا از فولاد برای تقویت سازه استفاده می شود؟ فولاد قیمت نسبتا مناسبی دارد، محکم و در دسترس است. اما مصالح زیادی وجود دارند که دارای خواص مکانیکی عالی هستند و در ضمن دچار مشکل خوردگی نمی شوند. برای محیط های بسیار خورنده، گاهی اوقات از میلگرد با پوشش اپوکسی یا حتی فولاد ضد زنگ استفاده می شود.
اما بعضی جایگزین های جدید مثل میلگرد FRP که از انواع فیبر ساخته می شوند، وجود دارد. جایگزین کردن میلگرد FRP به جای میلگرد فولادی هزینه زیادی دارد اما به راحتی می توان دریافت که هزینه اضافی امکان دارد با افزایش طول عمر بتن جبران شود. اعتماد به طرح و مصالح جدید به مرور زمان رخ می دهد پس استفاده از جایگزین برای میلگرد فولادی به صورت گسترده زمان بر خواهد بود.
رفع زنگ زدگی میلگرد
رفع زنگ زدگی میلگرد امکان دارد در صورتی که زنگ زدگی آن به حدی جدی نرسیده باشد، امکان پذیر باشد. این فرآیند امکان دارد شامل مراحل زیر باشد:
- بازسازی سطح: بعضی موارد نیازمند بازسازی سطح میلگرد هستند. این شامل استفاده از مواد اصلاح کننده و یا رنگ ضدزنگ می شود.
- پاکسازی و آماده سازی: ابتدا میلگرد زنگ زده باید از هر نوع زنگ زدگی و آلاینده ها پاکسازی شود. این مرحله شامل شستشو، تمیزکاری و حتی حک زدن بخش های زنگ زده می شود.
- پوشش محافظ: بعضی از موارد امکان دارد نیاز به پوشش محافظ داشته باشند. این می تواند شامل رنگ آمیزی یا استفاده از پوشش های خاص ضد زنگ باشد.
- استفاده از مواد حفاظتی: بعضی از مواد حفاظتی می توانند از زنگ زدگی جلوگیری کنند. این امکان دارد شامل روغن ها و مواد ضد زنگ باشد.
- استفاده از میلگرد جایگزین: در صورتی که زنگ زدگی به حدی شدید باشد که رفع آن امکان پذیر نباشد، بهتر است از میلگرد جایگزین و سالم استفاده کرد.
مهم است به یاد داشته باشید که بعضی از فرآیندها امکان دارد نیاز به تخصص و تجهیزات خاص داشته باشند، پس در صورت لزوم به افراد متخصص و شرکت های معتبر مثل نت یک که به فروش میلگرد با بالاترین کیفیت می پردازد، مراجعه کنید.
source