میلگرد گالوانیزه چیست؟
اهمیت میلگرد گالوانیزه در جلوگیری از خوردگی آرماتور
همان‌طور که در مقدمه گفته شد پدیده غیرفعال‌سازی در بسیاری از شرایط اتفاق نمی‌افتد. برخی از این شرایط عبارت‌اند از:
- بتن دارای ترک، شکاف، حفره‌های شن و پوسیدگی است.
- محیط قلیایی بتن، خنثی شده است (پدیده کربناسیون).
- کلریدها به بتن نفوذ کرده‌اند (مانند محیط‌های دریایی).
این پدیدها، اغلب در بیرونی‌ترین قسمت ساختمان یا سازه فولادی اتفاق می‌افتند. این عیوب به علت افزایش نمک و ناخالصی‌های محیطی به وجود می‌آیند و در سال‌های اخیر به دلیل افزایش آلودگی‌های محیطی، بیشتر شده‌اند. درصورتی‌که خوردگی در آرماتور اتفاق بیفتد، تعمیر آن بسیار دشوار و هزینه‌بر است. به همین منظور، برای چنین ساختمان‌هایی از میلگرد گالوانیزه استفاده می‌شود.
عملکرد میلگرد گالوانیزه در بتن
بتن، عمدتاً از مخلوط سنگ‌دانه، پودر سیمان و آب تشکیل‌شده است. دو جزء آخر، خمیر سیمان را تشکیل می‌دهند که پس از مدت کمی که از ریخته شده بتن گذشت، در فرآیندی به نام هیدراتاسیون، سخت می‌شود.
همان‌طور که خمیر سیمان، سخت می‌شود، سنگ‌دانه‌ها مانند یک شبکه به هم می‌چسبند که به بتن توانایی تحمل بار و دوام لازم را می‌دهد. آب، باعث می‌شود که منافذی، حاوی ماده‌ای ژل‌مانند در شبکه بتن ایجاد شود. گازهای آلاینده جو و آب باران، می‌توانند از طریق این منافذ به ساختار بتن، نفوذ کنند. به‌این‌ترتیب، آب باقی‌مانده در این منافذ با مواد شیمیایی بتن، اشباع شده و یک محیط بسیاری قلیایی با PH 12.5 را ایجاد می‌کند. این عدد به نوع پودر سیمان بستگی دارد.
میلگرد تقویت کننده‌ای که درون بتن قرار می‌گیرد، تحت این محیط قلیایی، غیرفعال می‌شود. بااین‌حال، گاهی گازهای جوی، شامل دی‌اکسید کربن و دی‌اکسید گوگرد در منافذ ذکرشده نفوذ کرده و باعث اسیدی شدن محیط آن می‌شوند. به این فرآیند، کربناته شدن می‌گویند که یکی از دلایل اصلی استفاده از میلگرد گالوانیزه محسوب می‌شود.
حداقل PH موردنیاز برای غیرفعال شدن یا اصطلاحاً به خواب رفتن میلگرد 11.5 است. با رد شدن PH محیط از این مقدار، فولاد شروع به زنگ‌زدن می‌کند. حاصل چنین فرآیندی، افزایش تدریجی حجم میلگرد است. این افزایش حجم، باعث وارد شدن فشار و تنش بیشتر به بتن اطراف شده و ترک خوردن و ریزش آن را سبب می‌شود.
علاوه بر کاهش PH و کربناته شدن، اتفاق دیگری نیز برای میلگرد گالوانیزه نشده می‌افتد و آن، آزاد شدن یون‌های کلرید است. این یون‌ها از محیط اطراف سازه در منافذ ژله‌ای ذکرشده، وارد و در آن حل می‌شوند. به این طریق، آن‌ها هم به سطح میلگرد نفوذ کرده و تخریب بیشتری را سبب می‌شوند. به این فرآیند، کلریداسیون می‌گویند.
روند و سرعت تخریب میلگرد گالوانیزه نشده به عوامل متعددی بستگی دارد که مهم‌ترین آن‌ها عبارت‌اند از:
- میزان آلودگی محیط به عوامل خورنده
- چرخه‌های مرطوب و خشک شدن، مانند بارندگی
- تخلخل و ترکیب شیمیایی بتن
- حجم سازه بتنی
- طول میلگرد
- عمق پوشش میلگرد تعبیه‌شده
فلز روی چگونه از میلگرد در بتن محافظت می‌کند؟
همان‌طور که گفته شد عاملی که از خوردگی میلگرد گالوانیزه در بتن جلوگیری می‌کند، پوشش فلز روی (Zink) اعمال‌شده در فرآیند گالوانیزه، روی میلگرد است؛ اما ببینیم این پوشش، چگونه این کار را انجام می‌دهد.
همان‌طور که در بخش قبل خواندیم، یکی از عواملی که باعث خوردگی میلگرد می‌شود؛ کلر و فرآیند کلریداسیون است. هر فلزی مقاومتی در برابر کلر دارد که به آن آستانه کلرید، می‌گویند. اولین تأثیر گالوانیزه این است که فلز روی، آستانه کلرید فولاد را بسیار بالاتر می‌برد. این آستانه در میلگرد گالوانیزه ، دو الی چهار برابر میلگرد معمولی است.
علاوه بر این، فلز روی، محدوده غیرفعال بودن بیشتری نسبت به فولاد دارد. به این معنی که در PH های بسیار کمتر از 11.5 نیز غیرفعال می‌ماند. این عدد تا 9.5 کاهش می‌یابد. به‌این‌ترتیب، میلگرد گالوانیزه در برابر کربناته شدن نیز مقاومت بیشتری پیدا می‌کند. درصورتی‌که از میلگرد گالوانیزه گرم استفاده شود، این مقاومت به‌مراتب افزایش می‌یابد. گالوانیزه گرم را در بخش‌های بعدی توضیح می‌دهیم.
شواهد نشان می‌دهند که میلگرد گالوانیزه در محیط‌هایی که بیش از 1.5 درصد از وزن آن‌ها را کلرید تشکیل می‌دهند نیز به‌خوبی عمل می‌کنند. مسلماً، هرچه درصد کلرید محیط بیشتر باشد، طول عمر پوشش گالوانیزه نیز کاهش پیدا می‌کند. این در حالی است که میلگرد معمولی در محیط‌های بسیار آلوده، نه‌تنها دچار خوردگی معمولی بلکه دچار خوردگی حفره‌ای نیز می‌شود.
مورد سوم این است که حتی وقتی روی شروع به خوردگی می‌کند، نرخ یا سرعت خوردگی آن به‌طور قابل‌توجهی، بسیار کمتر از فولاد است.
