خوردگی فولاد در بتن یکی از معضلات اساسی در صنعت ساختمان است که می تواند منجر به کاهش عمر مفید سازه ها، افزایش هزینه های تعمیر و نگهداری و حتی فرو ریختن آنها شود.
افزودنی های بتن بازدارنده خوردگی راه حلی موثر برای مقابله با این مشکل ارائه می دهند. این افزودنی ها با مکانیزم های مختلف، از فولاد در برابر خوردگی در محیط های بتنی محافظت می کنند.
در این مقاله به بررسی جامع افزودنی های بتن بازدارنده خوردگی خواهیم پرداخت:
برخی از افزودنی های بازدارنده خوردگی، لایه ای محافظ روی سطح فولاد ایجاد می کنند که از نفوذ یون های کلر و سایر عوامل خورنده به آن جلوگیری می کند. این لایه می تواند از جنس اکسید فلز، فسفات یا سیلیکات باشد.
نحوه عملکرد:
یون های فلزی موجود در برخی از افزودنی ها (مانند نیتریت ها و فسفات ها) با یون های هیدروکسید موجود در بتن واکنش داده و رسوبات نامحلولی را روی سطح فولاد تشکیل می دهند. این رسوبات، مانند یک مانع فیزیکی عمل کرده و از نفوذ یون های کلر و اکسیژن به سطح فولاد جلوگیری می کنند.
برخی دیگر از افزودنی ها (مانند سیلیکات ها) با تشکیل کمپلکس با یون های آهن موجود در سطح فولاد، لایه ای محافظ روی آن ایجاد می کنند. این لایه، از فولاد در برابر خوردگی شیمیایی و الکتروشیمیایی محافظت می کند.
قلیائیت بتن به طور طبیعی از خوردگی فولاد در برابر خوردگی محافظت می کند. این امر به دلیل تشکیل لایه ای از هیدروکسید کلسیم (Ca(OH)2) در اطراف فولاد است که محیط قلیایی را برای آن ایجاد می کند.
برخی از افزودنی های بازدارنده خوردگی، قلیائیت بتن را افزایش می دهند که ضخامت لایه هیدروکسید کلسیم را افزایش داده و از فولاد در برابر خوردگی بهتر محافظت می کند.
نحوه عملکرد:
افزودنی هایی مانند هیدروکسید سدیم (NaOH) و لیتیوم هیدروکسید (LiOH) قلیائیت بتن را به طور مستقیم افزایش می دهند.
برخی دیگر از افزودنی ها (مانند بوراکس و سیلیکات ها) با واکنش با ترکیبات موجود در بتن، قلیائیت آن را به طور غیرمستقیم افزایش می دهند.
نفوذپذیری بتن به میزان نفوذ آب، یون ها و سایر مواد به داخل آن اشاره دارد. هر چه نفوذپذیری بتن بیشتر باشد، یون های کلر و سایر عوامل خورنده به راحتی می توانند به سطح فولاد نفوذ کرده و باعث خوردگی آن شوند.
برخی از افزودنی های بازدارنده خوردگی، نفوذپذیری بتن را کاهش می دهند که از رسیدن یون های کلر و سایر عوامل خورنده به سطح فولاد جلوگیری می کند.
نحوه عملکرد:
افزودنی هایی مانند میکروسیلیس و دوده سیلیس، با پر کردن حفره ها و درزهای موجود در بتن، نفوذپذیری آن را به طور قابل توجهی کاهش می دهند.
برخی دیگر از افزودنی ها (مانند پلیمرها) با ایجاد یک لایه نازک و نفوذ ناپذیر روی سطح بتن، نفوذپذیری آن را کاهش می دهند.
یون های کلر از عوامل اصلی خوردگی فولاد در بتن هستند. این یون ها می توانند به لایه محافظ روی سطح فولاد نفوذ کرده و باعث خوردگی آن شوند.
برخی از افزودنی های بازدارنده خوردگی، با یون های کلر کمپلکس تشکیل می دهند و از رسیدن آنها به سطح فولاد جلوگیری می کنند.
نحوه عملکرد:
افزودنی هایی مانند نیتریت ها و فسفات ها با یون های کلر واکنش داده و کمپلکس های نامحلولی را تشکیل می دهند. این کمپلکس ها از نفوذ یون های کلر به سطح فولاد جلوگیری می کنند.
انواع مختلفی از افزودنی های بازدارنده خوردگی در بتن وجود دارد که به طور کلی به چهار دسته اصلی تقسیم می شوند:
بسیار موثر و کارآمد هستند.
سازگاری بهتری با محیط زیست دارند.
سازگاری بالایی با محیط زیست دارند.
پتانسیل جایگزینی نیتریت ها را در آینده دارند.
علاوه بر این دسته بندی، افزودنی های بازدارنده خوردگی را می توان بر اساس مکانیزم عمل آنها نیز طبقه بندی کرد:
این نوع افزودنی ها، لایه ای محافظ روی سطح فولاد ایجاد می کنند که از نفوذ یون های کلر و سایر عوامل خورنده به آن جلوگیری می کند.
این نوع افزودنی ها، قلیائیت بتن را افزایش می دهند که باعث ایجاد لایه ای از هیدروکسید کلسیم در اطراف فولاد می شود و از آن در برابر خوردگی محافظت می کند.
این نوع افزودنی ها، نفوذپذیری بتن را کاهش می دهند که از رسیدن یون های کلر و سایر عوامل خورنده به فولاد جلوگیری می کند.
این نوع افزودنی ها، با یون های کلر کمپلکس تشکیل می دهند و از رسیدن آنها به فولاد جلوگیری می کنند.
انتخاب نوع مناسب افزودنی بازدارنده خوردگی به عوامل مختلفی از جمله نوع بتن، شرایط اجرا و الزامات طرح بستگی دارد.
پیشنهاد مطالعه : برای کسب اطلاعات در روان کننده بر پایه لیگنو و افزودنی محبوس کننده هوا کلیک نمایید.
افزودنی های بازدارنده خوردگی در بتن، طیف وسیعی از کاربردها را در صنعت ساختمان به منظور افزایش طول عمر و دوام سازه های بتنی در برابر خوردگی فولاد دارند.
در ادامه به برخی از مهم ترین کاربردهای این افزودنی ها اشاره می کنیم:
اسکله ها:قرار گرفتن مداوم در معرض آب دریا و یون های کلر موجود در آن، فولاد موجود در بتن اسکله ها را در معرض خطر خوردگی قرار می دهد. استفاده از افزودنی های بازدارنده خوردگی، با ایجاد لایه محافظ روی فولاد و کاهش نفوذپذیری بتن، از خوردگی آن جلوگیری می کند و عمر مفید اسکله ها را افزایش می دهد.
بنادر:شبیه به اسکله ها، بنادر نیز در معرض آب شور و یون های کلر مخرب هستند. استفاده از افزودنی های بازدارنده خوردگی در بتن ریزی بنادر، از خوردگی فولاد در اسکله ها، موج شکن ها، انبارها و سایر سازه های بتنی موجود در بنادر محافظت می کند.
سازه های دریایی:دکل های نفتی، مزارع بادی دریایی و سایر سازه های بتنی که در اعماق دریا نصب می شوند، در معرض شدیدترین شرایط خوردگی ناشی از آب شور و یون های کلر هستند. استفاده از افزودنی های بازدارنده خوردگی با عملکرد بالا در این سازه ها، از اهمیت حیاتی برای حفظ ایمنی و پایداری آنها برخوردار است.
جاده ها:استفاده از نمک برای ذوب شدن یخ و برف در جاده ها، می تواند منجر به افزایش یون های کلر در بتن و خوردگی فولاد شود. افزودنی های بازدارنده خوردگی با کاهش نفوذپذیری بتن و خنثی سازی یون های کلر، از خوردگی فولاد در بتن جاده ها و افزایش طول عمر آنها جلوگیری می کنند.
پل ها:پل ها به دلیل قرارگیری در معرض ترافیک و شرایط آب و هوایی مختلف، از جمله یخ زدگی، در معرض خطر خوردگی فولاد در بتن هستند. استفاده از افزودنی های بازدارنده خوردگی در بتن ریزی پل ها، از خوردگی فولاد و آسیب های ناشی از آن مانند ترک خوردگی و پوسته پوسته شدن بتن، جلوگیری می کند و ایمنی و پایداری پل ها را در بلندمدت تضمین می کند.
پیاده روها:یخ زدگی و استفاده از نمک می تواند منجر به خوردگی فولاد در بتن پیاده روها و ایجاد ترک خوردگی، ناهمواری و برآمدگی در سطح آنها شود. افزودنی های بازدارنده خوردگی با افزایش دوام بتن پیاده روها، از این مشکلات جلوگیری می کنند و ایمنی و زیبایی آنها را حفظ می کنند.
استخرها:مواد شیمیایی ضدعفونی کننده و شوینده های مورد استفاده در استخرها می توانند به طور مستقیم به فولاد در بتن حمله کرده و باعث خوردگی آن شوند. افزودنی های بازدارنده خوردگی با ایجاد لایه محافظ روی فولاد و کاهش نفوذپذیری بتن، از خوردگی آن در برابر مواد شیمیایی خورنده موجود در استخرها محافظت می کنند و عمر مفید استخر را افزایش می دهند.
تصفیه خانه های فاضلاب:فاضلاب حاوی مواد شیمیایی خورنده متعددی است که می تواند به فولاد در بتن تصفیه خانه های فاضلاب آسیب برساند. افزودنی های بازدارنده خوردگی با خنثی سازی این مواد شیمیایی و کاهش نفوذپذیری بتن، از خوردگی فولاد و تخریب سازه های بتنی تصفیه خانه های فاضلاب جلوگیری می کنند.
کارخانه های شیمیایی: محیط های اسیدی و قلیایی موجود در کارخانه های شیمیایی می تواند به شدت به فولاد در بتن آسیب برساند.
