تاثیر مواد افزودنی بتن و روان کننده بتن بر خوردگی میلگرد

تاثیر مواد افزودنی بتن و روان کننده بتن بر خوردگی میلگرد

بتن مسلح (RC) یک ماده کامپوزیتی است که شامل میلگرد‌های تقویت‌کننده فولادی (آرماتور) در توده بتن و روان کننده بتن موجود در آن می‌شود. میلگرد‌ها که از جنس فولاد هستند، بخش عمده‌ای از بار کششی بتن را حمل می‌کنند. معمولا فولادی که در بتن قرار می‌گیرد، در خطر خوردگی قرار دارد.

تاثیر مواد افزودنی بتن و روان کننده بتن بر خوردگی میلگرد

پیامد‌های فیزیکی این امر، کاهش مقاومت نهایی و  قابلیت سرویس‌دهی سازه‌های بتنی است. برای جلوگیری از این اتفاق، موادی به‌عنوان بازدارنده به ترکیب بتن مانند مواد روان کننده بتن اضافه می‌شوند. در ادامه، به تشریح نحوه عملکرد این مواد شیمیایی و مواد روان کننده بتن می‌پردازیم.

تاثیر مواد افزودنی بتن و روان کننده بتن بر خوردگی میلگرد

زنگ‌زدگی یا خوردگی میلگرد چیست؟

زنگ‌زدگی را می‌توان به‌عنوان زوال یا تخریب یک ماده در اثر واکنش با محیط اطراف آن تعریف کرد. این اتفاق، یک فرایند الکتروشیمیایی است که به جریان الکتریکی و بسیاری از واکنش‌های شیمیایی نیاز دارد. برای عملکرد یک فرایند الکتروشیمیایی، به سه عنصر اساسی نیاز داریم. این عناصر، آند، کاتد و الکترولیت هستند. آند یک واحد تولیدکننده الکترون بوده، درحالی‌که کاتد الکترون را مصرف می‌‎کند. الکترولیت نیز محیطی است که جریان یونی از طریق آن قادر به حرکت است. واکنش‌های معمولی در آند و کاتد برای خوردگی آهن عبارت‌اند از:

 

1. واکنش آندی (اکسیداسیون)

Fe = Fe (++) + 2e(-)

 

2. واکنش کاتدی (کاهش)

2H (+) + 2e(-) = H2

 

3. واکنش دپلاریزاسیون

2H (+) +2e(-) + 0. 5 O2 = H2O

 

دلایل زنگ‌زدن آرماتور چیست؟

دو نوع خوردگی شکافی و حفره‌ای در میلگرد‌های تعبیه شده در بتن به همراه مواد افزودنی بتن موجود در آن وجود دارد. عوامل اصلی موثر در این اتفاق عبارت‌اند از:

 

– از دست ‌دادن قلیاییت به‌دلیل کربناته شدن (ترکیب با گاز CO2 موجود در جو)

– شکستن لایه غیرفعال روی فولاد در اثر یون‌های کلرید

– ترک در بتن به‌دلیل بارگذاری مکانیکی

– جریان‌های سرگردان

– آلودگی اتمسفر

– مسیر‌های رطوبت

– نسبت آب به سیمان

– مقاومت کششی پایین بتن

– تماس الکتریکی با فلزات غیرمشابه

– خوردگی به‌دلیل تفاوت در محیط‌ها

تاثیر مواد افزودنی بتن و روان کننده بتن بر خوردگی میلگرد

برای پیشگیری از زوال میلگرد چه روش‎‌هایی وجود دارد؟

برای کاهش و جلوگیری از زوال آرماتور در بتن، از روش‌های مختلفی استفاده می‌شود. برخی از این روش‎‌ها شامل استفاده از انواع افزودنی بتن در مراحل ساخت بتن و برخی دیگر، به کیفیت، ترکیب و پوشش فولادی مربوط می‌‎شوند. انتخاب هر کدام از این روش‎‌ها، معمولا بر اساس برآورد هزینه انجام می‌شود. فولاد را می‌توان با گالوانیزه گرم، پوشش اپوکسی پیوندی فیوژن و روکش فولاد ضدزنگ پوشش داد. اما در هر صورت ممکن است از نظر فیزیکی آسیب ببیند، به‌طوری که فولاد پایه دوباره در برابر فرایند خوردگی معمول قرار می‌‎گیرد.

 

مواد افزودنی ‎‌بتن  چیست؟

این مواد شیمیایی ویا روان کننده بتن، با عنوان بازدارنده‎‌های خوردگی نیز شناخته می‌‎شوند. زمانی که بازدارنده‎‌ها به‌مقدار کم به بتن به صورت افزودنی بتن یا مانند روان کننده بتن اضافه می‌شوند، سرعت حمله به موادی مانند فلز را کاهش می‌دهند. در نتیجه، بازدارنده سرعت خوردگی یک فلز در محیط را کاهش می‌دهد. این امر به‌خصوص در ساخت سازه‌های بتنی بزرگ مانند بزرگراه‌ها، پارکینگ‌های چندطبقه، اسکله‌ها، جایگاه‎‌های پهلوگیری کشتی‎‌ها و دیوار‌های دریایی ضروری است.

 

چگونه انواع افزودنی بتن از زوال میلگرد جلوگیری می‌کند؟

این مواد شیمیایی، به‌عنوان اولین خط دفاعی در برابر زوال آرماتور محسوب می‌شوند. بازدارنده‎‌ها را بر اساس عملکردشان می‌توان به چهار دسته تقسیم کرد:

 

مهارکننده‎‌های آندی

این نوع بازدارنده‎‌ها، با تشکیل یک ‌لایه اکسید محافظ روی سطح فلز عمل می‌‎کنند. این امر باعث یک جابه‌جایی آندی بزرگ می‌شود که سطح فلز را غیرفعال می‌کند و به همین علت، پتانسیل خوردگی میلگرد کاهش می‌یابد. کرومات‌ها، نیترات‌ها، مولیبدات‌ها و تنگستات‌ها برخی از نمونه‌های مهارکننده آندی هستند.

 

مهارکننده‎‌های کاتدی

این بازدارنده‌ها، واکنش کاتدی را کاهش می‌دهند. در اثر این اتفاق، انتشار گونه‌های احیاکننده به سطح فلز محدود می‌شود. سم کاتدی و جاذب‌های اکسیژن نمونه‎‌هایی از این نوع بازدارنده‎‌ها هستند.

 

مهارکننده‎‌های مخلوط

این مواد شیمیایی، ترکیبات تشکیل‌دهنده فیلم هستند که هر دو واکنش کاتدی و آندی را کاهش می‌دهند. متداول‎ترین بازدارنده‎‌های مخلوط، سیلیکات‎‌ها و فسفات‎‌‌ها هستند.

 

بازدارنده‎‌های فرار خوردگی یا VCI

VCI ترکیباتی هستند که در محیطی بسته، از یک منبع به محل خوردگی با فرایند تبخیر منتقل می‌شوند. به‌عنوان ‌مثال، در بویلر‌ها، ترکیبات فرار مانند مورفولین یا هیدرازین، با بخار حمل می‌‎شوند تا از خوردگی در لوله‌های کندانسور جلوگیری شود.

 

استفاده از این نوع افزودنی های بتن باید بخشی از استراتژی‎‌های جلوگیری از زوال آرماتور در شرکت‌ها باشد.

تاثیر مواد افزودنی بتن و روان کننده بتن بر خوردگی میلگرد

مهم‌ترین مواد بازدارنده خوردگی میلگرد کدام هستند؟

استفاده از انواع افزودنی بتن و روان کننده بتن، به هدف کارفرما از ساخت سازه و طیف وسیعی از عواملی که بر دوام بتن تاثیر می‌گذارند، بستگی دارد. به‌صورت کلی، مواد زیر به‌عنوان بازدارنده به بتن اضافه می‌‎شوند:

 

آمین کربوکسیلات

این ماده به‌صورت مایع غلیظ یا پودر موجود است. آمین کربوکسیلات روی سطوح میله‎‌های فولادی جذب می‌شود و یک لایه مولکولی محافظ ایجاد می‌‎کند. این لایه محافظ، از واکنش بیشتر عناصر خورنده و آرماتور‌های تعبیه‌شده جلوگیری می‌کند و نرخ خوردگی موجود را کاهش می‌دهد. آمین کربوکسیلات برای کاهش زوال ناشی از آب دریا، هوای مملو از نمک و قرارگرفتن در معرض نمک یخ‌زدا مورد استفاده قرار می‌‎گیرد. میزان دوز استاندارد ۶/۰ تا ۱ لیتر بر مترمکعب برای مایعات و ۶/۰ کیلوگرم بر مترمکعب، برای انواع پودری است.

 

امولسیون آلی آمین استر

این ماده، به‌صورت امولسیون شیری مایل به سفید موجود است. آمین استر، با ایجاد لایه محافظ روی سطح فولاد و کاهش نفوذپذیری کلرید بتن عمل می‌کند. دوز توصیه شده برای ترکیب این افزودنی بتن، ۵ لیتر بر مترمکعب است. همچنین، آمین استر باید با بتن باکیفیت و در شرایط وجود حفاظت کافی روی میله‌های فولادی مخلوط شود. اگر کاهش مقاومت فشاری قابل‌قبول نبود، برای جبران آن باید از دوز کمتری استفاده کرد.

 

نیتریت کلسیم

این ماده، یک بازدارنده آندی محسوب می‌شود که به شکل پایدارتر در فرایند کمپلکس شدن کلرید دخالت می‌کند. نیتریت کلسیم به‌صورت محلول ۳۰ درصد تولید می‌‎شود. برای دستیابی به نتایج مطلوب، به حجم زیاد از آن (۳۰ لیتر در مترمربع) نیاز است. همچنین، نیتریت کلسیم برای بتن بی‎کیفیت با پوشش شفاف بسیار کم روی فولاد تقویت‌شده، قابل‌اجرا نیست.

 

نمک آلکنیل دی کربوکسیلیک اسید

این مواد افزودنی بتن به نام DSS نیز شناخته می‌شود و به‌صورت محلول مبتنی بر آب موجود است و می‌توان آن را به‌عنوان یک بازدارنده مخلوط طبقه‎بندی کرد. به این دلیل که هم بر واکنش آندی فولاد تاثیر می‌‎گذارد و هم رطوبت مورد استفاده در واکنش کاتدی را محدود می‌کند. ترکیب ۵ لیتر بر مترمکعب آن، برای کلرید‌های موجود در آب‌های زیرزمینی کافی است. برای مواجهه‎‌های شدیدتر مانند عرشه‎‌های پل که نمکی هستند یا کاربرد‌های دریایی۱۰ لیتر در مترمکعب توصیه می‌شود.

تاثیر مواد افزودنی بتن و روان کننده بتن بر خوردگی میلگرد

قیمت افزودنی بتن چقدر است؟

معمولا این مواد جز مواد شیمیایی گران محسوب نمی‌شوند، زیرا مواد تشکیل‌دهنده آن‌ها متغیر است. همچنین، هزینه آن بستگی به میزان مصرف شما دارد. بعضی هزینه‌ها تاثیرات جانبی دارند. هنگام خرید افزودنی بتن و مواد روان کننده بتن، آن را از شرکتی تهیه کنید که استاندارد‌های لازم را رعایت کرده باشد.

 

جمع‌بندی

در این مقاله سعی شد تا دلایل زنگ‌زدن آرماتور بتن و روش‎‌های جلوگیری از آن توضیح داده شود. همچنین، تاثیر افزودنی بتن، روان کننده بتن و انواع مختلف آن‎‌ها معرفی شد. شما می‌توانید این مواد بازدارنده را از شرکت تولید کننده مواد شیمیایی ساختمان همگرایان تولید (کپکو) تهیه کنید. مجموعه کپکو طی 20 سال سابقه کاری در زمینه محصولات پلیمری و شیمیایی، به موفقیت‌های بسیاری دست یافته است. افزودنی بتن، به ‎عنوان یکی از محصولات اصلی این شرکت، طبق استاندارد‌های ملی و بین‌المللی ساخته می‌شود.

 

آدرس: تهران، سهروردی شمالی، شهرتاش، پلاک ۷۴، واحد ۴ و ۱۵

شماره تماس ۰۲۱۸۹۳۳۱

جدیدترین مطالب