انواع روش جلوگیری از زنگ زدگی میلگرد

زنگ زدن به معنای تغییر رنگ نارنجی و یا خوردگی بر روی سطح میلگردهای فولادی بوده که معمولا در نتیجه واکنش با یک عامل اکسیدکننده، مانند اکسیژن موجود در هوا، انجام می شود. نتیجه این واکنش می تواند باعث کاهش استحکام و تخریب میلگرد در تنش های کمتر از حد مجاز شود. بنابراین، آشنایی با روش های جلوگیری از زنگ زدگی میلگرد امری ضروری است.

فرایند زنگ زدگی فولاد

زنگ زدگی نوعی خوردگی بوده که هنگام واکنش آهن با اکسیژن و آب بر روی سطوح فلزی ایجاد می شود. این واکنش شیمیایی که به آن اکسیداسیون گفته می شود، به تدریج فلز را تحت تاثیر قرار داده و آثار قابل مشاهده ای به شکل لکه ها یا پوسته های زنگ بر روی آن ایجاد می کند.

در واقع وقتی فلز در معرض رطوبت قرار می گیرد، اتم های آهن با مولکول های اکسیژن واکنش داده و اکسید آهن، یا زنگ آهن تولید می شود. سرعت زنگ زدگی در سطوح فلزی به میزان رطوبت، مقدار اکسیژن موجود و نوع فلز بستگی دارد.

عوامل موثر در زنگ زدگی میلگرد

زنگ زدگی میلگرد می تواند باعث ایجاد مشکلات مختلفی شود؛ از این رو شناخت عوامل تاثیرگذار بر زنگ زدن فولاد از موضوعات مهم تلقی می شود. از مهم ترین این عوامل می توان به موارد زیر اشاره کرد:

آب و هوای مرطوب

میلگردهای فولادی به مرور زمان دچار زنگ زدگی می شوند، اما در مناطق با آب و هوای مرطوب، میزان خوردگی و زنگ زدگی به طور قابل توجهی افزایش می یابد. گاهی اوقات، میلگردها حتی قبل از قرارگیری در بتن نیز ممکن است دچار زنگ زدگی شوند.

آب و نمک

آب و نمک دو عامل کلیدی بوده که می توانند به ساختار میکروسکوپی فلز آسیب رسانده و موجب زنگ زدگی میلگرد شوند. از این رو، استفاده از میلگرد فولادی در شرایط شور و نمکی محیط می تواند به سرعت به خوردگی سطح آن منجر شود.

کیفیت میلگرد

کیفیت تولید و نوع میلگرد یکی دیگر از عوامل موثر در زنگ زدگی آهن است. خریداران میلگرد باید با توجه به شرایط آب و هوایی محل پروژه، محصول مناسب را انتخاب کنند.

بنابراین به طور کلی، عوامل زیر می توانند موجب زنگ زدگی و خوردگی میلگردها شوند:

• قرار گرفتن در محیط باز به مدت طولانی
• خیساندن و خشک شدن مداوم میلگرد
• قرارگیری در محیط های دریایی و نمکی بدون پوشش محافظ
• زنگ زدگی ناشی از ترک خوردن لایه محافظ (پوشش بتنی) و شروع فرایند خوردگی در سطح آرماتور

روش های جلوگیری از زنگ زدگی میلگرد

قرارگیری میلگردها در شرایط فضای باز، به خصوص در آب و هوای بارانی یا مرطوب، احتمال زنگ زدگی را افزایش می دهد. برای جلوگیری از این پدیده، اقدامات زیر می تواند باعث جلوگیری از زنگ زدگی و کاهش سرعت خوردگی شود:

استفاده از آلیاژهای مقاوم در برابر زنگ زدگی

فولاد ضد زنگ، که به عنوان استنلس استیل نیز شناخته می شود، یکی از محبوب ترین متریال برای جلوگیری از زنگ زدگی است. این نوع فولاد حاوی حداقل ۱۱ درصد کروم بوده که به تشکیل یک لایه محافظ از اکسید کروم بر روی سطح فلز کمک می کند. این لایه به عنوان محافظ در برابر زنگ زدگی عمل می کند. همچنین، با افزودن نیکل به ترکیب، می توان مقاومت در برابر خوردگی را افزایش داد. از این رو، فولادهای ضد زنگ با مقادیر قابل توجهی کروم و نیکل از جمله بهترین گزینه ها برای مقاومت در برابر خوردگی محسوب می شوند.

بهبود شرایط محیطی و طراحی سازه ها

هنگام طراحی سازه باید بحث کنترل خوردگی در نظر گرفته شود. بدین معنا که اگر میلگرد برای استفاده در محیطی مستعد خوردگی طراحی می شود، باید اولا از جنس های مقاوم به زنگ زدگی میلگرد انتخاب شده، و ثانیا از ایجاد شکاف هایی در بتن که می تواند منجر به ورود هوا یا مایعات به داخل بتن شود، جلوگیری شود. در فرآیند ساخت بتن نیز باید دقت نمود تا از ایجاد حفره در بتن جلوگیری شود.

پوشش های آلی

پوشش های آلی، مانند رنگ های روغنی یا مواد ضد زنگ، یک راه حل اقتصادی برای جلوگیری از زنگ زدگی آهن به شمار می آیند. این پوشش ها معمولا با ضخامت ۱۵ تا ۲۵ میکرون ایجاد شده و به خوبی از فلز در برابر عوامل خورنده محافظت می کنند.

پوشش های پودری

پوشش های پودری یکی دیگر از روش های موثر برای جلوگیری از زنگ زدگی قطعات فولادی از جمله میلگردها است. این پوشش ها شامل مواد مختلفی مانند آکریلیک، پلی استر و اپوکسی هستند که به وسیله فرآیند اسپری الکترواستاتیک بر روی سطح فلز اعمال می شوند. ذرات پودری به سطح فلز چسبیده و پس از گرم شدن به یک فیلم پیوسته تبدیل می شوند. ضخامت این فیلم معمولا بین ۲۵ تا ۱۲۵ میکرومتر بوده و خاصیت ضد زنگی بسیار خوبی ایجاد می کند.

حفاظت کاتدی

در حفاظت کاتدی با اعمال یک جریان الکتریکی مخالف به سطح فلز، از تبادل یون و نهایتا خوردگی میلگرد فولادی جلوگیری می شود. در این فرآیند اصطلاحا از یک آند فدا شونده استفاده می شود.

جدول عوامل زنگ زدگی میلگرد و راه های جلوگیری از آن
عوامل زنگ زدگی	روش جلوگیری
وجود آب و رطوبت	استفاده از میلگردهای با کیفیت و مقاوم به خوردگی
وجود نمک	استفاده از پوشش های سطحی مانند رنگ و پودرهای شیمیایی
کیفیت پایین میلگرد	جلوگیری از نفوذ آب به درون بتن
	حفاظت کاتدی

حد مجاز زنگ زدگی میلگرد بر اساس آیین نامه بتن ایران (آبا)

همانطور که بیان شد، آهن ها از جمله میلگردهای فولادی به ویژه در محیط های مرطوب، به مرور زمان دچار تغییر رنگ و زنگ زدگی میلگرد می شوند. این پدیده می تواند به کاهش سطح مقطع میلگرد منجر گردد. طبق آیین نامه بتن ایران (آبا)، استفاده از میلگردهای زنگ زده در حد مشخصی، همچنان قابل استفاده است.

این آیین نامه شامل چندین فصل بوده که برخی از بخش های مهم آن در خصوص میلگردهای زنگ زده عبارت است از:

• در بند ۱-۸-۴ آیین نامه، به نکات پیشگیری از اکسایش میلگرد اشاره شده و تاکید شده است که میلگردهای فولادی باید در محیطی کاملا خشک و بدون رطوبت نگهداری شوند.
• بند ۴-۸-۲ این آیین نامه استفاده از میلگردهایی که به حد پوسته پوسته شدن و خوردگی عمیق دچار شده اند را ممنوع می داند.
• فصل هشتم آیین نامه (بند ۴-۴-۱-۸) نیز توصیه می کند که آرماتورها نباید در معرض مواد آلوده قرار گیرند.
• بند ۵-۴-۱-۸ به وضوح بیان می کند که قرار دادن میلگردها در معرض عوامل ایجاد کننده خوردگی ممنوع است.
• فصل چهارم این آیین نامه به موضوع اکسایش میلگردها بیشتر از سایر فصول پرداخته است. بند ۳-۱۳-۴-۹ در این فصل، الزام ماسه پاشی بر روی میلگردهای پوسته شده بدون استفاده از برس سیمی را مطرح می کند. همچنین، بند ۲-۸-۴-۹ به روش ها و آزمایش های ماسه پاشی اطلاعات تکمیلی ارائه می دهد.

با رعایت این ضوابط، می توان به حفظ کیفیت و ایمنی سازه ها کمک کرده و از آسیب های ناشی از زنگ زدگی میلگردها جلوگیری نمود. به طور کلی زنگ زدگی یک فرآیند پیش رونده بوده و اگر خوردگی میلگرد سطحی بوده باشد و تاثیری بر عملکرد آن نداشته باشد. می توان از آن در پروژه مورد نظر استفاده نمود.

تفاوت خوردگی و زنگ زدگی

یکی از مشکلات رایج در میلگردها، فرآیند خوردگی است. هر چند خوردگی و زنگ زدگی هر دو نتیجه ترکیب فولاد با اکسیژن هستند، اما تفاوت هایی نیز بین این دو وجود دارد.

زنگ زدگی به عنوان یک واکنش شیمیایی، نتیجه ترکیب فولاد با اکسیژن و تشکیل اکسید آهن به رنگ نارنجی یا زرد بر روی سطح فلز است. در مقابل، خوردگی به طور کلی به ترکیب فلزات یا غیر فلزات با اکسیژن اطلاق می شود که در نتیجه آن، مواد دچار تخریب ناخواسته می شوند. این فرآیند می تواند منجر به تشکیل اکسیدها، هیدروکسیدها و سولفیدها شود.

زنگ زدگی میلگرد، شایع ترین نوع خوردگی بوده و به نوعی یکی از زیرمجموعه های خوردگی به شمار می آید. اما علاوه بر زنگ زدگی، انواع دیگری از خوردگی نیز وجود دارند که می توانند محصولات فولادی مانند میلگرد را تحت تاثیر قرار دهند، از جمله خوردگی حفره ای، خوردگی شیاری و خوردگی مرزدانه ای.

حافظت میلگرد در بتن در برابر زنگ زدگی میلگرد

قرار دادن میلگردهای فولادی در بتن منجر به ایجاد یک ماده کامپوزیتی به نام بتن مسلح می شود. از آنجا که بتن، به عنوان یک ماده ترد، دارای استحکام کششی کمی است، از میلگرد برای رفع این ضعف در بتن استفاده می شود. اما این موضوع باعث می شود که میلگردها در معرض خطر زنگ زدگی و خوردگی قرار گیرند.

اگرچه فولاد بدون پوشش یا محافظت به طور طبیعی مستعد خوردگی است، اما زمانی که در بتن قرار می گیرد، شرایط خاصی به کمک آن می آید. اولین عامل حافظتی، خود بتن بوده که به خاطر نفوذ ناپذیری و دوام بالای خود، مانع از ورود آب و آلاینده ها به فولاد می شود. دومین عامل، محیط قلیایی بتن است. pH بالای بتن معمولی یک لایه نازک اکسیدی بر روی فولاد ایجاد می کند که از خوردگی آن محافظت می کند.

پیامدهای میلگرد زنگ زده در بتن

با توجه به مطلب قبل، میلگردهای بتن مسلح معمولا در شرایط غیرخورنده و غیرفعال قرار دارند. با این حال، این شرایط همیشه در عمل برقرار نمی شود. به عنوان مثال، قرارگیری در معرض آب شور در مناطق نزدیک به دریا و سایر عواملی که باعث نفوذ این نمک به درون بتن می شود، منجر به خوردگی میلگرد می شود. این خوردگی نیز منجر به تولید اکسید آهن شده که در داخل بتن منبسط می شود.

این انبساط حجمی نیز موجب ایجاد تنش هایی می شود که به آن “جک اکسیدی” گفته می شود و یکی از دلایل اصلی تخریب بتن است. با درک این موضوع، ضروری است که اقدامات مناسب برای محافظت میلگردهای بتن مسلح اتخاذ شود تا عمر مفید و عملکرد بتن مسلح تضمین گردد. از طرفی، خوردگی میلگردها کاهش استحکام آن ها را به دنبال داشته و مقاومت کلی سازه و مقاومت آن نسبت به بارهای اعمالی کاهش می یابد.

لازم به ذکر است که اگر بتن به درستی قالب گیری نشود و یا فرایند ویبره به خوبی انجام نشود، امکان وجود حفره در بتن وجود داشته که باعث نفوذ آب و هوا به میلگرد می شود. این مشکل معمولا زمانی اتفاق می افتد که بتن به صورت خشک و با آب ناکافی مخلوط شود.

چنین شرایطی می تواند به زنگ زدگی میلگرد و آسیب به بتن منجر شود. همچنین، آیین نامه های ساختمانی الزامات خاصی درباره فاصله میلگرد از سطح زمین و نزدیکی آن به قالب های بتنی دارند. عدم رعایت این الزامات نیز می تواند به نفوذ رطوبت خاک به میلگرد و زنگ زدگی ملیگرد منجر شود.

جمع بندی

خوردگی و زنگ زدگی یکی از عوامل کاهش مقاومت میلگرد و به طور کلی کاهش استحکام سازه است. از این رو لازم است تا روش های جلوگیری از زنگ زدگی میلگرد شناسایی شده و از آن ها استفاده شود. از جمله این روش ها می توان به میلگردهای استنلس استیل یا میلگردهای کامپوزینی و روکش دار اشاره کرد. از طرفی کاهش رطوبت محیط و بتن ریزی صحیح می تواند باعث جلوگیری از زنگ زدگی میلگرد شود. برای کسب اطلاعات بیشتر و دریافت قیمت انواع میلگرد فولادی می توانید با کارشناسان آیرومارت تماس حاصل فرمایید.