راه جلوگیری از خوردگی سازه‌های بتنی در دریا
به گزارش سیناپرس، در دهه‌های اخیر، خوردگی آرماتور، عامل اصلی آسیب‌های زودرس به ساختمان‌ها و پل‌های بتنی بوده است. خوردگی آرماتورها در سازه‌های بتن مسلح معمولا تحت عامل یون کلرید رخ می‌دهد. همچنین می‌توان از کربن دی اکسید به عنوان عامل دیگر که باعث وجود آسیب و خوردگی در سازه‌های بتنی می‌شود، نام برد. میلگرد در بتن توسط دو عامل فیزیکی و شیمیایی محافظت می‌شود. عامل فیزیکی، همان پوشش روی آرماتور است و عامل دیگر به دلیل محیط قلیایی بسیار بالا در بتن به وجود می‌آید. این محیط قلیایی باعث به وجود آمدن یک لایه محافظ که به آن ناحیه غیرفعال می‌گویند، می‌شود. این لایه، از میلگرد در مقابل کلر و کربناسیون در حضور آب و اکسیژن محافظت می‌کند.
یون‌های کلر و کربناسیون به گفته متخصصان باعث می‌شوند محیط قلیایی بتن کاهش یابد و به تدریج لایه محافظ از بین رفته و آرماتورها در مقابل رطوبت و اکسیژن آسیب‌پذیر شوند. لذا پیش‌بینی عملکرد و مقاومت سازه‌های بتنی که تحت حمله کربن دی اکسید و کلر هستند، نیاز به درک کاملی از ورود فاکتورهای تخریب بتن، شروع خوردگی در آرماتورهای بتن و آسیب در برابر خوردگی دارد. عواملی همچون کیفیت بتن اجرا شده، فاصله از دریا، شرایط محیطی، میزان کاور بتنی، نسبت آب به سیمان و بارگذاری، در میزان و زمان خوردگی مؤثر هستند. در نسبت‌های بالای آب به سیمان، نفوذپذیری بتن بیشتر بوده و کربن دی اکسید عامل مهمی در خوردگی سازه‌های بتن آرمه خواهد بود.
پژوهشگرانی از دانشگاه علم و صنعت ایران و دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شرق، در این زمینه مطالعه‌ای را انجام داده‌اند که در آن زمان شروع خوردگی سازه‌های بتن آرمه در فواصل مختلف از دریا مورد بررسی و ارزیابی علمی قرار گرفته است.
در این تحقیق، خوردگی ناشی از کلر در نظر گرفته شده است و زمان شروع خوردگی در دو حالت غیراحتمالاتی و احتمالاتی با در نظر گرفتن عدم قطعیت‌ها در پارامترهای تأثیرگذار بر پیش‌بینی زمان فوق، تعیین شده است.
بر اساس نتایج این پژوهش که در ماهنامه «مهندسی عمران امیرکبیر» متعلق به دانشگاه صنعتی امیرکبیر منتشر شده است، می‌توان عوامل مؤثر در زمان شروع خوردگی را در مصالح ساخت بتن، فاصله از ساحل و کیفیت ساخت بتن دید. این عوامل به صورت مستقیم بر روی پارامترهای مؤثر در شروع خوردگی مانند ضریب انتشار کلرید در بتن، غلظت کلرید سطحی، پوشش روی آرماتورها و غلظت کلرید بحرانی اثرگذار هستند.
به گفته محسنعلی شایان‌فر، محقق دانشکده مهندسی عمران دانشگاه علم و صنعت ایران و همکارانش، «از آن جا که پارامترهای مؤثر در شروع خوردگی را نمی‌توان به قطعیت تعیین کرد و همواره خطاهایی در تعیین آن‌ها وجود دارد، استفاده از روش‌های آماری و احتمالاتی مناسب‌تر به نظر می‌رسد».
آن‌ها می‌گویند: «ما در پژوهش خود، نتایج مربوط به حالت احتمالاتی را برای سه فاصله کمتر از 100 متر، 350 متر و 1000 متری ساحل و همچنین زمان شروع خوردگی برای سازه‌ای که در فاصله کمتر از 100 متری ساحل قرار دارد، با احتمال شکست‌های متفاوت به منظور در نظر گرفتن غلظت کلرید سطحی متفاوت، غلظت کلرید بحرانی متفاوت و نسبت آب به سیمان‌های متفاوت برای در نظر گرفتن کیفیت ساخت و تأثیر نفوذپذیری بتن، بررسی کردیم».
آن‌ها با مقایسه نتایج پژوهش، به اهمیت تأثیر غلظت کلرید سطحی، غلظت کلرید بحرانی و نسبت آب به سیمان در این باره اشاره کرده‌اند.
به اعتقاد شایان‌فر و همکارانش، «هر چه به ساحل نزدیک‌تر می‌شویم، غلظت کلرید سطحی، افزایش و اهمیت نسبت آب به سیمان نمایان‌تر می‌شود. همچنین با فاصله گرفتن از ساحل و کاهش نسبت آب به سیمان، زمان شروع خوردگی افزایش می‌یابد».
آن‌ها در انتها تاکید کرده‌اند: «در سازه‌های نزدیک به ساحل توصیه می‌شود نسبت آب به سیمان‌های پایین هنگام طراحی در نظر گرفته شود و در اجرا از اهمیت ویژه‌ای برخوردار باشد، تا سازه در طول عمر مفید خود کمتر آسیب دیده و عملکرد مورد نظر را در مواردی چون زمان وقوع زلزله داشته باشد».
